루멘

3. 설명

1 루멘의 광선속은 1 칸델라의 광도를 갖는 광원에 의하여 1 스테라디안의 입체각으로 발산되는 광선속의 양으로 정의된다. 또한 이는 단위 면적(1 m²)에 1 럭스(lux, lx)의 조도로 입사하는 빛의 광선속에 해당한다. '''루멘''', '''칸델라''', '''럭스'''의 관계를 식으로 표시하면 아래와 같다.

:1 lm = 1 cd·sr = 1 lx·m²

광원이 1 칸델라의 광도로 1 스테라디안의 입체각으로 빛을 낸다면 총 광량은 1 루멘이다. 등방성의 1칸델라 광원의 총 광량은 정확히 $4\backslash pi$ 루멘이다.

한편 1 칸델라는 진동수 540 ×10¹² 헤르츠인 단색광,^[22]을 방출하는 광원의 복사도가 어떤 주어진 방향으로 스테라디안 당 와트일 때 이 방향에 대한 광도로 정의되므로,^[23] 진동수 540 ×10¹² 헤르츠에서 단위 입체각(스테라디안)당 1W의 전자기 에너지를 발산하는 광원의 단위 입체각(스테라디안)당 광선속은 683 루멘이 된다.

광원이 1 칸델라의 광도를 1 스테라디안의 입체각으로 균일하게 방출하는 경우, 해당 각도로 방출되는 총 광속은 1 루멘(1 cd·1 sr = 1 lm)이다.

또는, 등방성 1칸델라 광원은 총 4π 루멘의 광속을 방출한다. 만약 광원이 이상적인 흡수 반구로 부분적으로 덮여 있다면, 해당 시스템은 절반의 광속, 즉 2π 루멘만 방출할 것이다. 광도는 가려지지 않은 방향에서 여전히 1 칸델라일 것이다.

루멘은 어떤 빔이나 각도로, 또는 어떤 광원에서 방출되는 가시광선의 총량을 측정하는 단위로 간주될 수 있다. 광원의 칸델라 또는 루멘 수는 시감도 함수에 나타난 대로 인간 눈의 공칭 반응을 통해 해당 스펙트럼에 따라 달라진다.

''루멘''과 ''럭스'' 단위의 차이점은 럭스는 광속이 퍼지는 면적을 고려한다는 것이다. 1,000 루멘의 광속이 1제곱미터 면적에 집중되면, 해당 1제곱미터는 1,000 럭스의 조도로 밝혀진다. 동일한 1,000 루멘이 10제곱미터에 걸쳐 퍼지면, 100 럭스의 더 어두운 조도를 생성한다. 수식으로 나타내면, 1 lx = 1 lm/m²이다.

눈이 가장 효율적인 색상(광학 스펙트럼의 녹색 영역에서 555 nm 파장)으로 1 와트의 빛을 방사하는 광원은 683 루멘의 광속을 갖는다. 따라서 루멘은 스펙트럼 분포에 따라 가시광선 전력의 최소 1/683 와트를 나타낸다.

SI에서 1 루멘(lumen)은 "모든 방향으로 1 칸델라의 광도를 가진 표준 점 광원이 1 스테라디안의 입체각 내에 방출하는 광속"으로 정의된다.

lumen^la은 라틴어로 "햇빛"을 의미하는 단어이다. 인명에서 유래한 명칭이 아니므로 단위 기호는 모두 소문자이다. 루멘이라는 단위는 1925년에 만들어졌지만, 당시의 정의는 오래된 광도의 단위인 촉에 기반한 것이었다. 1946년, 국제도량형위원회(CIPM)는 새로운 광도의 단위인 칸델라(당시 명칭은 부지 누벨(신 촉))의 도입을 결의했고, 루멘도 칸델라에 의한 정의로 바뀌었다. 처음에는 이전 정의에 의한 루멘과의 구분을 위해 "새 루멘(new lumen)"이라고 불렸다.

4. 조명

4. 1. 램프 종류별 광효율 (lm/W)

• 백열등: 10-15 lm/W
• 할로겐 램프: 15-20 lm/W
• CFL: 50-70 lm/W
• LED 램프: 80-100 lm/W 이상 (기술 발전에 따라 계속 증가)

4. 2. 램프의 전력 등가

형광 조명 시스템의 전형적인 광효율은 와트당 50lm–100lm이다.

2010년 9월 1일, 유럽 연합 법률이 발효되어 조명 장비는 전기 출력(W) 대신 광속(lm)을 기준으로 ''주로'' 표시해야 한다.^[13] 이러한 변화는 EU의 에너지 사용 제품(EuP)에 대한 에코 디자인 지침의 결과이다.^[14] 예를 들어, 유럽 연합 표준에 따르면 60W 텅스텐 전구와 동등하다고 주장하는 에너지 효율적인 전구는 최소 700lm-810lm의 광 출력을 가져야 한다.^[15]

5. 프로젝터 출력

프로젝터의 광 출력은 일반적으로 루멘으로 측정된다. ANSI에 의해 광속 측정 방법이 정해져 있다. 투사면을 가로 세로 3x3, 총 9개 영역으로 나누어 각 면의 평균 조도(단위 럭스(lx))를 측정하고, 여기에 투사면의 면적(단위 제곱미터(m²))을 곱하여 광속을 구한다. 럭스(lx)는 lm/m² 이므로, 럭스에 제곱미터를 곱하면 루멘이 된다. 이 방식으로 측정된 광속 루멘 값을 특히 '''ANSI 루멘'''이라고 한다.

5. 1. ANSI 루멘

5. 2. 최대 루멘 (Peak lumens)

5. 3. 컬러 광 출력 (Color light output)

6. SI 광도 측정 단위

광원이 1 칸델라의 광도를 1 스테라디안의 입체각으로 균일하게 방출하는 경우, 해당 각도로 방출되는 총 광속은 1 루멘(lm)이다. 1 lm은 1 칸델라(cd)·1 스테라디안(sr)과 같다.^[5]

루멘은 어떤 빔이나 각도로, 또는 어떤 광원에서 방출되는 가시광선의 총량을 측정하는 단위로 간주될 수 있다. 광원의 칸델라 또는 루멘 수는 시감도 함수에 나타난 대로 인간 눈의 공칭 반응을 통해 해당 스펙트럼에 따라 달라진다.

럭스는 광속이 퍼지는 면적을 고려한다는 점에서 루멘과 차이가 있다. 1,000 루멘의 광속이 1제곱미터 면적에 집중되면, 해당 면적은 1,000 럭스의 조도로 밝혀진다. 동일한 1,000 루멘이 10제곱미터에 걸쳐 퍼지면, 100 럭스의 더 어두운 조도를 생성한다. 이를 수식으로 나타내면 1 lx = 1 lm/m²이다.

눈이 가장 효율적인 색상(광학 스펙트럼의 녹색 영역에서 555 nm 파장)으로 1 와트의 빛을 방사하는 광원은 683 루멘의 광속을 갖는다. 따라서 루멘은 스펙트럼 분포에 따라 가시광선 전력의 최소 1/683 와트를 나타낸다.

램프는 조명에 사용되며 일반적으로 광 출력을 루멘으로 표시하며, 많은 관할 구역에서 이는 법으로 요구된다.

23W 나선형 형광등은 약 1,400–1,600 lm을 방출한다.^[5][6] 많은 형광등 및 기타 대체 광원은 특정 전력의 백열전구와 동등하다고 표시된다. 아래 표는 일반적인 백열전구 및 그 등가물의 전형적인 광속을 보여준다.

형광 조명 시스템의 전형적인 광효율은 와트당 50–100 루멘이다.

2010년 9월 1일, 유럽 연합 법률이 발효되어 조명 장비는 전기 출력(W) 대신 광속(lm)을 기준으로 ''주로'' 표시해야 한다.^[13] 이러한 변화는 EU의 에너지 사용 제품(EuP)에 대한 에코 디자인 지침의 결과이다.^[14] 예를 들어, 유럽 연합 표준에 따르면 60 W 텅스텐 전구와 동등하다고 주장하는 에너지 효율적인 전구는 최소 700-810 lm의 광 출력을 가져야 한다.^[15]

SI에서 1 루멘(lumen)은 "모든 방향으로 1 칸델라의 광도를 가진 표준 점 광원이 1 스테라디안의 입체각 내에 방출하는 광속"으로 정의된다.

lumen은 라틴어로 "햇빛"을 의미하는 단어이다. 인명에서 유래한 명칭이 아니므로 단위 기호는 모두 소문자이다. 루멘이라는 단위는 1925년에 만들어졌지만, 당시의 정의는 오래된 광도의 단위인 촉에 기반한 것이었다. 1946년, 국제도량형위원회(CIPM)는 새로운 광도의 단위인 칸델라(당시 명칭은 부지 누벨(신 촉))의 도입을 결의했고, 루멘도 칸델라에 의한 정의로 바뀌었다. 처음에는 이전 정의에 의한 루멘과의 구분을 위해 "새 루멘(new lumen)"이라고 불렸다.

7. 符号位置

유니코드에는 루멘을 나타내는 문자가 CJK 호환 문자로 수록되어 있다. 이는 기존의 문자 코드에 대한 하위 호환성을 위해 수록된 것이므로 사용은 권장되지 않는다.^[20][21]

참조

_[1] 서적 The International System of Units (SI) https://www.bipm.org[...] Bureau International des Poids et Mesures
_[2] 서적 ISO/CIE 23539:2023, CIE TC 2-93, Photometry — The CIE system of physical photometry https://www.iso.org/[...] ISO/CIE 2023
_[3] 웹사이트 Lesson introduction to solid angles http://www.algebra.c[...] 2010-10-04
_[4] 웹사이트 Lumens, Illuminance, Foot-candles and bright shiny beads… http://www.theledlig[...] 2010-10-04
_[5] 웹사이트 OSRAM Dulux Energisparepærer http://www.osram.dk/[...] 2013-05-25
_[6] 웹사이트 Conventional CFLs http://www.energyfed[...] Energy Federation Incorporated 2008-12-23
_[7] 웹사이트 Learn About Light Output : ENERGY STAR http://www.energysta[...] Energystar.gov 2012-07-15
_[8] 웹사이트 LED Light Bulb Buying Guide https://www.thelight[...] The Lightbulb Company 2016-08-11
_[9] 웹사이트 Halogen lamps http://www.westingho[...] Westinghouse 2020-03-10
_[10] URL https://www.amazon.c[...]
_[11] datasheet Philips Luxeon CoB emitters, specifically LHC1-4090-1208 datasheet http://www.philipslu[...]
_[12] datasheet Philips Luxeon CoB emitters, specifically LHC1-4090-1211 datasheet http://www.philipslu[...]
_[13] 웹사이트 Lighting now labelled in lumens http://www.npl.co.uk[...] National Physical Laboratory 2012-03-10
_[14] 웹사이트 Ecodesign for energy-using appliances http://europa.eu/leg[...] the EU institutions 2010-02-02
_[15] 웹사이트 Energy-saving light bulbs: how to read the packaging http://ec.europa.eu/[...] European Commission 2012-03-10
_[16] 백과사전 ANSI lumen article https://www.pcmag.co[...] 2006-12-20
_[17] 웹사이트 Projector Guide http://www.cpilive.n[...] 2004-02
_[18] 웹사이트 ANSI method of light output measurement http://www.hometheat[...] 2008-01-15
_[19] 웹사이트 Sony G70 Brochure http://www.curtpalme[...]
_[20] 웹사이트 CJK Compatibility https://www.unicode.[...] 2015
_[21] 웹사이트 The Unicode Standard, Version 8.0.0 http://www.unicode.o[...] The Unicode Consortium 2015
_[22] 문서 이는 파장으로는 555 nm로 초록색에 해당한다.
_[23] 웹인용 Unit of luminous intensity(candela) http://physics.nist.[...] 2016-03-01