[논문]불균일 휘도 광원의 UGR 보정을 위한 실험실 구성

정승균; 조용익; 오석식; 김훈

[국내논문] 불균일 휘도 광원의 UGR 보정을 위한 실험실 구성
Production of the laboratory that is respected a revision UGR for non-uniform luminance source 원문보기

정승균 (강원대) , 조용익 (한국광기술원) , 오석식 (강원대) , 김훈 (강원대)

대표적인 신광으로 일컬어지는 LED는 기존 광원과는 달리 다수의 LED 소자가 모여 하나의 광원을 구성하여 조명기구를 이루는 형태를 가지고 있으며 이에 따라 높은 휘도와 낮은 휘도가 반복되는 발광 형태를 가지게 된다. 이러한 불균일한 휘도를 가지는 광원의 경우 일반적인 균일 휘도 광원에 사용되던 UGR의 평가치가 그대로 적용되는 것은 적절하지 못한 글레어의 평가가 이루어질 수 있다. 따라서 이에 대한 보정이 실행되어야 한다. 본 논문에서는 이러한 불균일한 휘도를 가지는 광원에 대해 UGR 글레어 평가식을 보정하기 위한 실험을 수행할 수 있는 실험실을 구성하고 이에 대한 과정을 서술하였다.

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문제 정의

따라서 본 논문에서는 LED 조명기구와 같이 높은 휘도와 낮은 휘도가 반복되어 나타나는 불균일한 휘도를 가지는 조명기구에 대한 UGR의 보정을 할 수 있도록글레어 평가 실험실을 구축하고 이에 대한 과정을 서술하였다.
실험실의 구성을 위해서 본 논문에서는 UGR에포함되는 4가지의 요소들을 모두 고려하고 이들을 조절하여 모든 등급의 UGR 값들을 산출해 낼 수 있도록 하였다.

제안 방법

LED 소자는 전압제어로서 조광이 가능하기 때문에 광원 휘도를 400cd/m2 ~ 12000cd/m2S 생성하여 9단계의 광원휘도를 만들어내고 조명기구 전면부에 확산재를 적용하여 조명기구의 균제도(최대휘도와 최소휘도의 비)를 조절할 수 있는 LED 조명기구를 제작한다.
시야 내에 들어오지 않게 하였다. 또한 배경휘도 조명기구에 의해 피실험자의 그림자가 발생하여 실험실 전면부에 얼룩이 생기지 않도록 하였다.
UGR에서 사용되는 조명기구의 입체각 범위는 0.1s r〜0.0003sr로 제한이 되어 있으며, 본 논문에서 입체각은 UGR의 다른 변수 즉, 위치지수 또는 조명기구와 피실험 자간의 거리가 변화하지 않으면서 입체각만이 변할 수 있도록 설정하였다. 실험실 구성에 사용되는 입체각은 직경 10.
따라서 이번에 제작한 실험실은 높이가 2.2m에 불과하기 때문에 부득이 피실험자의 눈높이를 lm로 최소화 하여 y 값 즉, 피실험자 시선으로부터 1.2m의 높이를 확보하고 전면 실험실 벽으로부터 2m 떨어진 곳에 피실험자를 위치 시켜 2m의 X값, 피실험자의 시선으로부터의 거리를 확보하였다.
실험에 사용될 위치지수는 모두 4가지로서 1.1, 1.69, 2.9, 4의 값으로 총 4가지의 값을 선택하여 낮은 위치 지수에서 높은 위치 지수 값까지 되도록 다양한 값들을 사용할 수 있도록 하였다.
앞으로 더욱 더 사용범위를 넓히게 될 LED 조명은 활용도가 넓어지게 될수록 적절한 조명환경의 평가를 통하여 쾌적한 조명환경을 구축 할 수 있도록 하는 기준들이 필요하며 이러한 요구에 따라서 본 논문에서는 UGR에 포함되는 4가지 요소를 다양하게 변화시켜 불균일한 휘도를 가지는 광원에서 기존 UGR의 등급이 어떻게 변화할지를 평가 할 수 있는 실험을 수행할 수 있도록 실험실의 구성사항들과 제작 과정 등을 기술하였다.
실험실의 규모는 폭 4m, 길이 2m, 높이 2.2m 로 기존 건물 내에 목재 건축물을 제작하고 확산성 백색 페인트를 도포하여 배경휘도의 균 제도에 영향을 미치지 않도록 제작하였다.

대상 데이터

조명기구로 사용되는 LED 광원은 입체각을 계산 할 수 있도록 하기위해 개구부를 원형으로 만들고 LED의 배치는 등간격 2.5cm로서 구성하였다.
불균일 광원의 UGR 보정 실험에 사용될 배경휘도는 모두 3가지로서 20, 50, 100cd/m2 의 휘도값을 실험실 내부에 설치한 형광램프와 확산재를 사용하여 획득하였으며, 배경휘도 조명기구의 설치 시 배경휘도용 광원이 피실험자의 시야 내에 들어오지 않게 하였다. 또한 배경휘도 조명기구에 의해 피실험자의 그림자가 발생하여 실험실 전면부에 얼룩이 생기지 않도록 하였다.

후속연구

LED 조명기구와 조광 시 광원 휘도에 해당하는 전압값을 완벽히 찾게 되면 바로 다음 연구 단계인 UGR의보정식을 산출해내기 위한 실험을 수행할 계획이다.

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