광원의 다양한 발광 원리
온도방사는 에디슨이 발견한 전구로, 탄소에 열을 가해서 빛을 냅니다. 방전은 전자가 에너지를 외부로 방출하면서 기체 가스와 충돌해 빛을 내는 방식입니다. 형광등과 고강도 방전등이 대표적이죠. 최근 가정이나 사물실은 물론 가전제품에도 쓰이는 LED 램프는 전류를 가했을 때 전자가 반대 성질의 전자수용물질과 결화하며 발광하는 원리입니다.
백열등
빛을 내는 필라멘트, 필라멘트를 지지하는 유리관, 진공 상태를 유지하기 위한 유리구로 구성됩니다. 필라멘트에 전류를 흘려보내면 열이 발생하고 탄소가 산화되면서 빛을 냅니다. 현재 다부분의 업체에서는 생산을 중단했습니다. 형태는 에디슨이 발명했을 초창기의 원형의 전구형과 촛불형, 촛대형이 있습니다.
성능
빛은 3000K정도로 따뜻합니다. 하지만 수명이 1,000 ~ 1,500 시간으로 짧고 발열이 심합니다. 산화된 탄소는 유리 표면에 검은 그을음을 남깁니다. 과거에는 가정에도 쓰였으나 지금은 장식용으로만 쓰입니다.
형광등
형관등은 유리관과 텅스텐의 전극으로 이루어집니다.
유리관에는 아르곤가스와 수은이 채워져 있고 내부면에는 형광물질이 도포되 있습니다. 아르곤가스에 전기를 흘려보내면 수은이 짧은 파장을 발생시켜 지외선을 방출합니다. 이 자외선이 관 표면의 형광물질 포스포phosper를 통과하고 가시광선의 파장으로 바뀌면서 눈으로 볼 수 있는 빛이 됩니다.
삼파장, 오파장램프 모두 형광등의 일종이지만 발광물질에 차이가 있습니다. 삼파장 램프는 유리관 내부에 녹색과 적색, 청색의 형광물질을 도포한 것으로 연색지수가 80Ra정도입니다. 오파장램프는 녹색과 적색, 청색은 물론 황색과 연두색을 더한 것으로 연색지수가 90Ra로 더 높습니다. 여러 색을 도포할수록 연색성이 좋아져 눈에 피로감을 줄여줍니다.
형광등은 초기에 높은 전압을 걸어 점등하며, 초기의 고압을 그대로 방치하면 과전류로 유리관이 깨지고 전선이 녹을 수 있죠. 때문에 안정기를 이용해 점등 후 전류를 일정하게 유지합니다.
형태는 직관형, 환형, U형, 전구형 이있습니다. 과거에는 환형을 많이 사용했지만 현재는 직관형과 U형을 많이 쓰입니다.
성능
색온도는 3000K~6000K로 제품에 따라 다양합니다. 수명은 6,000~12,000 시간으로 백열전구보다 길다. 주거와 업무, 상업공간 등 다양한 곳에 두루 쓰입니다. 하지만 빛을 내기 위해 수은을 사용하고 발광 과정에서 자외선을 방출해 파손되면 위혐합니다. 반드시 지정된 곳에 버려야 합니다.
고강도 방전등, HID
진공의 유리관 속에 고압을 걸면 방전하면서 빛을 내는 램프이며, 내부에 채워진 가스에 따라 종류가 달라집니다.
대표적으로 나트륨으로 방전하는 고압나트륨램프, 할로겐을 이용한 메탈할라이드가 있습니다. 나트륨 증기를 채운 고압나트륨램프는 적은 어네지로 밝은 빛을낼 수 있어 효율이 좋고 수명이 깁니다. 하지만 전구색으로 주황빛이 강해요.
빛이 밝아 가정이나 업무 공간보다는 도로나 경기장에 쓰이는 옥외조명, 천장이 높은 공간에 적합합니다.
나트륨, 요오드와 같은 할로겐 화합물을채운 메탈할라이드 램프는 태양빛에 가까운 백색광을 띠어 연색성이 좋으며, 스포츠 시설, 높은 천장으로 된 공장의 내부처럼 넓은 공간, 사무실이나 홀에도 두루 쓰입니다. 단점은,전구는 작지만 휘도가 강하고 형태에 따라 눈부심이 느껴질 수 있습니다. 한번 소등하면 다시 빛을 밝히는데 시간이 걸립니다.
성능
색온도는 3000~6500K로 제품에 따라 다릅니다. 주로 공장이나 스포츠 센터등 넓은 공간이나 도로를 비추는 옥외용 조명, 길을 밝히는 차량 전조등에 쓰입니다. 채소와 꽃, 과일을 재배하는 오닛에서 일사량이 부족한 시기에 자연광을 보충하기 위해 사용하기도 합니다.
발광 다이오드, LED (Light Emitting Diode)
전기가 흐르면 음성의 전자가 반대 성질을 가진 전자수용물질과 경합하여 빛을 냅니다.
LED는 일체형과 교체형이 있으며, 가정에서는 LED 일체형을 많이 씁니다. 일체형은 조명 기구 내에 LED 칩과 전원장치가 함께 내장된 제품입니다. 일부가 손상되면 전체를 교체해야하는 번거로움이 있습니다.
기존 형광등을 LED 로 교체하기 위해서는 대대적인 공사가 필요합니다. 형광등은 발광을 위해 초기에 큰 전압으르 걸고 안정기를 통해 전ㄹ를 일정하게 유지하는 반면 LED 는 전압이 상승해도 일정한 소비전력을 유지합니다. 때문에 변환기로 교류전압을 직류로 바꾸는 과정이 필요했었습니다. 안정기를 떼고 변환기를 설치하는 번거로움을 해소하고자 2013년 교체형 LED 가 개발됐고 기존의 백열전구,형광등과 형태가 동일하고 변화기가 내장되어 있어 설치가 수월해졌으며, 마트에서 판매도하니 쉽게 구할수도 있습니다.
성능
수명은 4만 시간으로 기존의 조명 중 가장 긻니다. 자외선이 방출될 위험이 있는 형광등과 비교해 안전하고 소비전력이 적어 에너지 효율도 우수합니다.