• 자연광(태양광) 2.2 광원의 종류 - 경도, 위도, 계절, 기후, 시간에 따라 변화

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1 • 자연광(태양광) 2.2 광원의 종류 - 경도, 위도, 계절, 기후, 시간에 따라 변화
- 적외선(45%) + 자외선(5%) + 가시광선(50%) - 직사광 : 태양광이 대기층을 통과하여 지구에 직접 도달하는 빛 - 천공광 : 태양광이 대기층의 구름 수증기등에 확산, 투과, 반사되어 지구에 도달하는 빛 직사광의 약 25% • 인공광 - 온도복사에 의한 백열발광 : 백열전구, 할로겐 전구 - 온도방사에 의한 연소발광 : 섬광전구 - 루미네센스에 의한 방전발광 : 형광램프, 수은램프, 메탈할라이드램프, 저(고)압나트륨램프 - 전자 루미네센스에 의한 전계발광 : EL램프, LED램프 - 유도방사에 의한 레이저 발광 : 레이저 인류 : 자연광에 순응 인공광원 : 자연광 특성(광색, 분광특성 등)과 근사할 필요성 루미네센스 : 냉광(온도방사 이외의 모든 밝광)

2 2.2.1백열전구(Incandescent Lamp) (1) 구조 및 특징 • 텅스텐 필라멘트 발열에 의한 열 방사 광원
• 텅스텐 : 용융점과 전기저항 높고 가공 용이 • 봉입가스 : 아르곤 + 질소 • 봉입가스 역할 - 텅스텐 증발억제 - 전구 수명연장 - 발광효율 향상 • 유리구의 온도 : 300~400°c • 온도변화의 영향(20°c 대비) - 100°c : 약40% 수명단축 [ 백열전구의 구조 ] - 200°c : 약50% 수명단축 - 300°c : 약60% 수명단축 • 점별의 영향 : 전구 수명 단축 • 글로브 : 투명 유백, 실리카 (눈부심, 그림자 감소)

3 (2) 특성 • 따뜻한 느낌의 적색광 • 연색성 양호 • 고휘도 점광원 • 배광제어용이 (지향성 광원) • 가격 저렴 • 점등 순응성 양호 • 점등장치 불필요 • 저발광 효율(7~22lm/w) • 열방사 과다 • 단수명 : 1,000~1,500시간 [ 가스봉입 전구의 전압 특성 ] • 용도 : 가정용, 레스토랑 부드러운 분위기조명용

4 (3) 백열전구의 초특성 및 수명

5 2.2.2 할로겐전구 (1) 구조 및 특징 • 백열전구의 일종 • 할로겐화합물 순환사이클 이용
- 수명길고(2000~3000시간) - 발광효율 양호(20~22lm/w) - 흑화가 적다 • 말기 광속저하 7% • 소형(투광용: 일반전구의 1/10) • 점등장치 불필요 • 관벽온도 높다 • 유리구: 고내열성 석영유리 규산유리 • 관형램프는 수평점등 필요 (기울기 4° 이내) • 용량 : 20~1500(W) [ 할로겐전구의 구조 ] 할로겐 저온시 텅스텐과 결합 고온시 텅스텐과 분해

6 • 미니 할로겐 : Spot Light, Down Light(액센트조명, 전시용조명, 분위기조명)
(2) 특성 • 고광도, 고휘도 • 따뜻한 느낌의 비교적 적색광 • 연색성 비교적 양호 • 배광제어 용이 (3) 용도 • 장관형 : 고천정 실내, 경기장, 광장 등 고휘도 고조도 소요장소 • 단관형 : 영사기 광원 • 미니 할로겐 : Spot Light, Down Light(액센트조명, 전시용조명, 분위기조명) (4) 할로겐 전구의 정격(KS7523)

7 2.2.3 형광등(Fluorescent Lamp)
(1) 개요 • 방전관 내에 수은을 봉입한 저압 수은램프 • 저압 수은 증기 중의 방전에 의하여 파장 253.7(nm)의 자외선 발생 • 자외선이 방전관 내벽의 형광도료를 자극하여 형광 가시광 발생 (2) 구조 (3) 발광원리 필라멘트에 전류 통전 > 필라멘트 가열 > 열전자 방출 > 전자의 전계이동(운동에너지 확보) > 수은,아르곤의 기체원자에 충돌 > 원자 여기 > 발광, 전리> 방전 지속 (4) 형광램프의 에너지 변환

8 (5) 특징 • 방전개시전압이 점등시 전압 보다 높다 • 전류-전압 부특성(전류 증가->단자전압 감소) • 에너지 성능 및 효율이 높다 • 평균 연색평가수 우수 • 램프수명 길다(6,000h) • 점멸의 영향이 크다 • 온도에 의한 시동특성 영향(저온점등 곤란) [ 형광등의 온도 특성 ] (6) 형광등용 안정기 • 기본기능 - 형광등 특성상 시동전압 확보 - 관전류 제한 - 방전 유지를 위한 재점호 전압 공급 • 종류 - 자기식 글로우스타트식 안정기 - 자기식 래피드스타트식 안정기 - 반도체 스타트식 안정기 - 전자식 안정기 - Dimming 안정기 [ Dimming 안정기 ] - 원하는 조도 조절 가능 - 흑화현상 방지 - 램프 수명 연장 - 고조파 발생 방지 - 발열량 감소 - 가격이 높다

9 (7) 특성(KSC7801) 구 분 특 성 비 고 종 별 FLR32SS FHF32 정격 램프용량 32W 전광속 (lm) EX-D(주광색) 2,680 2,860 94% EX-N(주백색) 2,850 3,040 100% EX-W((백색) 2,910 3,100 104% EX-L(전구색)

10 • 최대 시감대에 빛을 집중 시키면 매우 밝게 느끼나 연색성 저하
(8) 3파장 형광램프 [ 일반 주백색(N) ] [ 일반 주광색(D) ] [ 3파장 주백색(N-EX) ] [ 형광등 분광분포 비교 ] • 사람 눈의 최대 시감 : 파장 555(nm) 부근의 황녹색대 • 최대 시감대에 빛을 집중 시키면 매우 밝게 느끼나 연색성 저하 • 사람의 눈 : 적, 녹, 청의 파장대에서 양호한 색상 인식 • 특성 - 동일 조도로 더 밝은 느낌(백색 FL 대비 1.3배) - 연색성 우수 [ 형광등 특성비교 ]

11 (9) 기타 형광등의 종류

12 수은램프 (1) 저압수은램프 • 특징 - 수은 증기압 : 0.01~1(mmHg) - 공진선 : 253.7(nm)(전방사의 90%이상) - 발광효율 : 5(lm/w) - 가시부 광색 : 435.8, 546.1(nm)의 청색 • 특성 - 살균작용(표면살균) 대장균 : 1(m)거리에서 3분내 살균 - 인체유해(눈, 피부) • 용도 - 식품, 병원, 공기살균등, 유아등 - 선텐효과, 홍반작용(0.5mdptj10분/일) (2) 고압수은등 • 특징 - 수은 증기압 : 760(mmHg) - 용량 : 40~1,000(W) - 발광효율 : 40~45(lm/w) - 연색성 : 23~58 - 색온도 : 3,300~4,200(k) - 수명 : 10,000(h) • 특성 - 고휘도 : 1,000~10,000 (cd/m²) - 소비전력, 광속 크고 배광용이 - 수명길고 IL보다 효율 높다 - 점등 시간이 길고 재점등 시간 더 길다 - 발광온도 400(°C) 유지를 위하여 외관 필요 - 청백색으로 연색성 불량 • 용도 - 도로조명, 고천장 공장조명, 실내외투광조명 - 주차장, 터미널, 광장,

13 [ 고압 수은램프의 구조 ] [ 고압 수은램프의 시동특성 ]
• 수은등의 장점 : 가격이 저렴하다(메탈할라드, 고압나트륨 대비) • 수은등의 단점 : - 광속이 낮고 감쇠가 심하다 색상 불량(청색) - 수명이 짧다 보수비 과다

14 [ 수은램프의 종류 ]

15 2.2.5 메탈할라이드램프 • 고압 수은등의 연색성 효율을 개선하기 위하여 개발 • 고압수은램프에 할로겐금속(탈륨Ti, 나트륨Na, 인듐In, 토륨Ti)과 할로겐 화합물을 첨가 • 중첩된 발광스펙트럼에 의한 연색성과 효율개선 • 할로겐 금속 : 발광온도에서 높은 증기압 유지, 고온상태에서 발광관 재료(석영) 반응 방지 (1) 특징 • 용량 : 250~400(w) • 색온도 : 4,500~6,000(k) • 밝광효율 : 70~80(lm/w) • 연색성 : 80~90(Ra) • 수명 : 6,000(h) (2) 특성 • 휘도가 높고 등당 광속이 많다 • 배광제어 용이 • 수명이 길다 • 효율이 높다 • 연색성이 좋다 • 점등방향 제한 없다 (3) 용도 • 연색성이 중시되는 고천장, 공장, 운동시설 [ 메탈할라이드램프의 분광분포 ]

16 [ 메탈할라이드램프의 종류 ]

17 2.2.6 나트륨램프 (1) 저압 나트륨램프 • 특징 - 저압 나트륨 증기(4*10-³mmHg) 내의 방전에 의한 발광 - 전광속의 60% 이상이 589~589.6(nm)의 황등색 단일 스펙트럼(D선) 광원 - 발광관 온도 270~280(°c)일때 최고 효율 - 램프효율 : 100~160(lm/w) - 발광관은 U자형 특수 나트륨 유리관 - 봉입개스 : 나트륨, 미량의 아르곤 및 네온 - 외관내부 : 산화인듐 적외선 반사막 도포 ( 열손실 방지, 발광 효율향상 ) - 실용 인공광원 중 최고효율(수은등의 3배) - 수명이 길고 광속 감쇄특성 양호 - 색상문제 없는 효율적 조명이 요구되는 곳에 경제적 조명광원 [ 저압 나트륨 램프의 구조 ]

18 • 특성 - 연색성 불량, 투시성 양호 - 물체의 형태, 요철 식별력 우수 - 점등, 재점등에 장시간 소요 - 점등 방향에 제한(수평) • 용도 - 교통용 : 자동차 전용도로 조명, 터널조명 항만조명, 철도조차장 조명 - 표식조명 : 항로, 비행장 부두, 교차점 - 광장조명 : 역광장, 터미널조명 - 옥내용 : 제철, 유리, 판금, 조립공장조명 - 검사용 : 편물, 직조 흠 검사, 금속표면 검사 • 램프 사용상의 주의 - 나트륨은 물과 반응하여 발열 - 폐기처분시 건조한 용기에 파쇄하여 - 용기에 물을 부어 반응시킨 후 폐기 [ 저압 나트륨 램프의 분광분포 ]

19 [ 저압 나트륨 램프의 제원 ]

20 (2) 고압 나트륨 램프 나트륨 증기압을 4*10-³(mmHg) 보다 높여가면 발광효율이 감소하다 100~200 (mmHg)에서 다시 발광효율이 최대가 되고 이때 발광분포는 D선을 중심으로 폭 넓게 밴드스펙트럼을 형성하여 황백색 광이 된다 • 특성 - 광속이 높다 - 수명이 길다 - 점등방향이 자유롭다 - 연색성 불량, 시력장애, 피로감 유발 - 수은등, 백열등 보다 고가 - 작업능률 저하 [ 고압 나트륨 램프의 분광 특성 ] [ 고압 나트륨 램프의 구조 ] • 용도 - 안개지역, 공항, 해안지역, 보안지역, 교량 - 터미널, 호텔, 강변도로 - 기타 미관상 필요한 지역

21 [ 고압 나트륨 램프의 특성 ]