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문제 정의
- 주변의 일반적인 사무실 건물의 조명환경을 대상으로 기본단위로 최소화시켜 구획하여 실물대모형(Mock-up)을 제작하였으며 실험 · 측정을 실시하였다. 실험 분석결과를 통하여 LED조명기구를 건축 실내공간에 적용하기 위한 기초적인 자료를 작성하는 것에 본 연구의 목적이 있다.
- 이에 본 연구에서는 기존의 대표적인 조명기구인 형광등기구와 LED조명기구와의 조명성능을 실내의 벽체 및 작업면의 균제도 및 휘도분포 측면에서 비교하여 LED조명기구의 기본적인 특성을 분석하였다. 주변의 일반적인 사무실 건물의 조명환경을 대상으로 기본단위로 최소화시켜 구획하여 실물대모형(Mock-up)을 제작하였으며 실험 · 측정을 실시하였다.
제안 방법
- 그림 2와 같이 각 측정점별 조도를 측정하여 각 벽면 및 작업면의 평균조도 - 균제도를 구하여 형광등기구와 LED조명기구의 값을 비교 · 분석하였다. 또한 휘도분포를 공간휘도계로 측정하여 조명기구에 따른 휘도분포의 차이를 비교 · 분석하였다.
- 첫째, 기존의 조명기구와 비교한 LED 조명 광원의 특성을 검토하였다. 둘째, 연구의 목적에 부합되도록 실험변인을 조절할 수 있는 실물대모형 (Mock-up)을 제작하였다. 셋째, 설치된 실물대 모형을 이용하여 조명기구별 균제도 · 휘도분포를 측정하였다.
- 또한 휘도분포를 공간휘도계로 측정하여 조명기구에 따른 휘도분포의 차이를 비교 · 분석하였다.
- 또한, 대상공간의 휘도분포를 파악하기 위해 공간휘도계(Monolta C* A-2000A) 이용하여 측정하였고 이것을 통해서 광원의 최대휘E, 최소휘도, 평균 휘도 등을 구하여 광원휘도의 균일성을 확인하였고, 뿐만아니라 각 벽면의 최대휘도, 최소휘도, 평균 휘도를 구하여 조명기구에 따른 벽면휘도의 균일성을 확인하였다.
- 둘째, 연구의 목적에 부합되도록 실험변인을 조절할 수 있는 실물대모형 (Mock-up)을 제작하였다. 셋째, 설치된 실물대 모형을 이용하여 조명기구별 균제도 · 휘도분포를 측정하였다. 최종적으로, 기존의 형광등기구와 LED 조명기구간의 균제도.
- 연구의 목적에 부합되도록 실험변인과 조건들을 조절할 수 있고, 조명기구의 교체가 용이하도록 실물대 모형(Mock-up)을 제작하였고, 주광을 비롯한 주변광의 영향을 배제하기 위해 무창공간으로 제작하여 실험을 실시하였다.
- 이상의 연구에서 형광등조명기구와 LED 조명기구의 조도 · 휘도분포 특성을 확인하기 위한 측정실험을 실시한 후, 각 조명기구의 균제도 · 휘도 분포 특성을 비교 · 분석하였으며 그 결과는 다음과 같다. 1) 작업면의 균제도를 보면 LED조명기구는 0.
- 조도계 (Minolta Illuminance Meter TTO) 를 이용하여 정면, 좌측면, 우측면에서의 조도를 측정하고, 작업면조도는 바닥에서 制[mm] 높이에서 측정하였다.
- 주변의 일반적인 사무실 건물의 조명환경을 대상으로 기본단위로 최소화시켜 구획하여 실물대모형(Mock-up)을 제작하였으며 실험 · 측정을 실시하였다. 실험 분석결과를 통하여 LED조명기구를 건축 실내공간에 적용하기 위한 기초적인 자료를 작성하는 것에 본 연구의 목적이 있다.
- 첫째, 기존의 조명기구와 비교한 LED 조명 광원의 특성을 검토하였다. 둘째, 연구의 목적에 부합되도록 실험변인을 조절할 수 있는 실물대모형 (Mock-up)을 제작하였다.
- 표 1에 나타낸 각각의 조명기구별로 조도를 370 [lux]로 고정하고 정면, 좌측면, 우측면, 작업면의 조도를 측정하여 각각의 표면별로 균제도를 산정할 수 있도록 그림 2와 같이 각 표면에 300[mm]x300[mml 의 그리드를 표시하여 조도를 측정할 수 있게 하였다. 그림 3, 4는 각각의 조명기구를 적용한 측정대상을 나타낸다.
- 최종적으로, 기존의 형광등기구와 LED 조명기구간의 균제도.휘도분포 특성을 비교분석하였다.
대상 데이터
- 것이다. 본 연구에서는 LED조명기구의 기성제품을 구입하여 사용하였다. 기성제품은 제조회사별로 광원을 일정 휘도 이상 조광이 불가능하도록 회사별 적정 휘도로 세팅이 되어 있는 상태였다.
- 본 연구에서의 대상광원으로 조광(Dimming)이 가능한 28[W]의 T5형광램프를 적용한 조명기구와 동일한 작업면조도를 나타내는 같은 크기의 LED 조명기구를 대상으로 실험을 실시하였다.
-
3.1 실물대(Mock-up) 실험장치
실험실의 크기는 가로X세로X높이를 3, 200x6, 860x 2, 800[mm]로 하였다. 천정면에 조광이 가능한 조명기구를 그림 1과 같이 배치하였다.
- 축정대상(LED조명기구) Fig. 3. The Measurement ObjecKLED Luminaire)
성능/효과
- 1) 구조적으로 기존광원과 달리 작은 점 광원으로써 전극, 필라멘트 수은을 사용하지 않는 견고하고, 수명이 길며, 환경친화적이다.
- 같다. 1) 작업면의 균제도를 보면 LED조명기구는 0.569, 형광등기구는 0.522를 나타내고 있는데, 같은직하조도를 나타내더라고 LED조명기구가 보다 균일한 작업면 조도를 형성하는 것으로 나타났다. 또한 작업면 평균조도에서도 LED 조명기구는 261.
- 2) 광학적으로 선명한 단색광을 발광하여 연색성이 나쁜 반면, 특정색을 필요로 하는 조명기구에 적용시 시인성이 향상되며, 지향성 광원으로 적합하다.
- 2) 정면벽의 조도분포에서 LED조명기구의 균제도가 0.382로 형광등기구 0.357보다 높고, 최대조도가 53O[lux]£ 형광등기구의 蕊[lux]보다 낮지만 평균조도가 172.3[lux]로 형광등기구의 144.4[lux]보다 높은 것으로 나타나 LED 조명기구가 보다 균일한 조도분포 특성을 나타냈다.
- 3) 벽면의 휘도분포를 보면 형광등기구에 의한 최대휘도가 LED 조명기구는 155.26[cd/m‘] 로 형광등기구가 높고, 평균 휘도는 형광등기구가 44.32[cd/m!], LED조명 기구가 58.65[cdW]로 LED가 높게 나타났다. 또한 표준편차를 보면 형광등 36.
- 3) 전기적으로 특정전압 이상에서 점등하고, 점등 후에는 작은 전압변화에 민감하게 반응하여 광도가 변화하여 광출력제어가 용이하다.
- 4) 작업면이 특정지역으로 제한될 경우 목적조명이 가능하여 기존광원보다 2배의 등 기구효율이 가능하다.
- 광원의 최대휘도는 표 6와 같이 형광등조명기구가 14, 087[cd/m!], LED조명기구 3, 294[郞园로형광등이 훨씬 높았지만 평균휘도는 형광등 2, 220[cd/m!], LED 2766[cd/m‘]로 LED 조명기구가 더 높은 것으로 나타났다. 표준편차를 확인하면 형광등기구의 휘도 편차가 상당히 큰데 비하여 LED 조명기구의 휘도편차는 상대적으로 작아 휘도분포가 균일한 광원인 것을 알 수 있다.
- 522 를 나타내고 있는데, 같은 직하조도를 나타내더라고 LED조명기구가 보다 균일한 작업면 조도를 형성할 수 있다는 것을 나타낸다. 또한 작업면 평균 조도에서도 LED 조명기구는 261.8[lux], 형광등기구는 214.7[lux]로 나타났는데 LED조명기구가 균제도가 높아서 같은 출력의 형광등기구보다 넓은 면적에 효율적으로 조명이 가능한 것으로 나타났다.
- 522 를 나타내고 있는데, 같은 직하조도를 나타내더라고 LED조명기구가 보다 균일한 작업면 조도를 형성할 수 있다는 것을 나타낸다. 또한 작업면 평균 조도에서도 LED 조명기구는 261.8[lux], 형광등기구는 214.7[lux]로 나타났는데 LED조명기구가 균제도가 높아서 같은 출력의 형광등기구보다 넓은 면적에 효율적으로 조명이 가능한 것으로 나타났다.
- 65[cdW]로 LED가 높게 나타났다. 또한 표준편차를 보면 형광등 36.67, LED 29.32로 벽 면에서 LED조명기구에 의한 휘도분포가 형광등기구보다 상당히 균일하게 확산 · 분포되어 있는 것을 확인하였다. 형광등조명기구와 LED 조명기구의 휘도분포를 한눈에 알아볼 수 있도록 등 휘도분포 그림을 나타냈다.
- 65[cWm']로 LED가 높게 나타났다. 또한 표준편차를 보면 형광등 36.67, LED 29.32로 정면벽에서도 LED조명기구에 의한 휘도분포가 형광등기구보다 상당히 균일하게 확산 · 분포되어 있는 것을 확인하였다.
- 이상을 측정결과로 볼 때, LED조명기구가 기존 형광등조명기구보다 균일한 조도분포 특성(높은 균제도)을 보이고 전반확산이 양호한 양질의 조명기구임을 알 수 있다.
- 형광등조명기구와 LED 조명기구의 휘도분포를 한눈에 알아볼 수 있도록 등 휘도분포 그림을 나타냈다. 정면 벽뿐만 아니라 측면벽의 휘도분포에서도 LED 조명기구가 형광등기구보다 더 밝고 고른 휘도분포 특성을 보였다.
- 정면벽의 휘도분포를 보면 표 7에서와 같이 형광등기구에 의한 최대휘도가 180.6[cd/m!], LED 조명기구는 155.26[cd/m']로 형광등이 높고, 평균휘도는 형광등이 44.32[cd福'], LED가 58.65[cWm']로 LED가 높게 나타났다. 또한 표준편차를 보면 형광등 36.
후속연구
- 이상의 연구결과, LED조명기구가 형광등조명기구보다 작업면 · 벽면 모두에서 균제도가 뛰어나 조도분포 특성이 양호한 것으로 나타났고, 휘도분포에서도 LED조명기구가 형광등조명기구보다 밝고 고른 분포특성을 보이는 것으로 나타나, 이를 통하여 LED조명기구를 통한 건축실내에 양질의 조명환경을 구성할 수 있는 자료로 활용할 수 있을 것이다. 본 연구에서는 LED조명기구의 기성제품을 구입하여 사용하였다.
- 따라서, 실험시 조절할 수 있는 휘도 범위가 상당히 제한적일 수 밖에 없었다. 차후의 연구에서는 조명기구를 계획하고 제작업체에 휘도제한설정을 삭제한 조명기구를 제작을 의뢰하여 보다 다양한 광원휘도별로 LED 조명기구의 특성을 분석하도록 할 것이다.
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