광학량 용어집

파장이 무엇인지, 스펙트럼을 어떻게 기술하는지, 그로부터 어떤 특성값이 도출되는지 설명합니다.

파장 (λ), 단위 nm

파장은 파동에서 연속된 두 동일 위상 사이의 거리이며, 나노미터 단위로 측정됩니다. 파장은 λ = c/ν로 주파수와 연결되며, 방사선이 하는 작용을 결정합니다: 약 254 nm의 UV-C 파장은 미생물을 불활성화하고, 365 nm는 형광을 여기시키며, 395 nm는 코팅을 경화시킵니다. UV-C, UV-B, UV-A, 가시광선 및 적외선으로의 구분은 DIN/ISO 20473을 따릅니다.

혼동하지 말 것: 파장 하나만으로는 광원을 기술할 수 없습니다. "365 nm LED"는 약 10 nm 폭의 대역에 걸쳐 방출하며, 피크 파장, 중심 파장 및 반치전폭을 함께 고려해야만 이를 기술할 수 있습니다.

관련 규격: DIN/ISO 20473 · DIN 5031-7

광학 방사선은 UV-C, 가시광선 및 적외선에 걸쳐 있습니다. 280, 315, 400 nm의 경계는 DIN/ISO 20473을 따릅니다.

주파수 (ν), 단위 Hz

주파수는 초당 특정 지점을 지나가는 파동 주기의 수를 나타냅니다. 진공 중에서는 ν = c/λ이며, c = 299,792,458 m/s입니다. 가시광선은 약 400~790 THz, UV-C는 약 1200 THz입니다. 파장과 달리 주파수는 방사선이 다른 매질로 들어가도 변하지 않습니다.

혼동하지 말 것: 광학 계측에서는 거의 항상 파장을 기준으로 표기합니다. 주파수는 광자의 에너지가 필요할 때 등장합니다: E = h·ν.

관련 규격: DIN 5031-1

파수 (ṽ), 단위 cm⁻¹

파수는 1cm당 파장의 수입니다: ṽ = 1/λ. 250 nm의 파장은 40,000 cm⁻¹에 해당합니다. 파수가 광자 에너지에 비례하기 때문에 진동 및 분자 스펙트럼은 cm⁻¹ 단위로 표시됩니다.

혼동하지 말 것: 파수는 UV 및 광 계측에서는 흔치 않으며, IR 및 라만 분광법의 데이터를 옮겨올 때 등장합니다.

관련 규격: DIN 5031-1

광자 에너지 (E_p), 단위 eV

광자 에너지는 E = h·ν = h·c/λ로부터 도출됩니다. 실제로는 E[eV] ≈ 1239.84 / λ[nm]입니다. 254 nm의 광자는 4.88 eV를, 365 nm의 광자는 3.40 eV를, 550 nm의 광자는 단 2.25 eV를 가집니다. 일반적인 C–C 결합이 3.6 eV, C–H 결합이 4.3 eV이므로, UV-C는 가시광선이 작용하지 못하는 곳에서 광화학적으로 작용합니다.

혼동하지 말 것: 광자 에너지는 반응이 원천적으로 가능한지를 나타낼 뿐, 반응 속도를 나타내지는 않습니다. 그것은 광자의 수, 즉 광자속의 역할입니다.

관련 규격: DIN 5031-1

파장이 짧을수록 광자가 지니는 에너지가 커집니다. 약 290 nm 이하에서만 C–H 결합을 끊을 만큼 충분한 에너지가 됩니다.

분광 분포 (S(λ)), 단위 W/(m²·nm)

분광 분포 S(λ)는 광원의 방사선이 파장에 따라 어떻게 분포되는지를 나타냅니다. 절대값으로 주어지면 W/(m²·nm) 단위의 분광 복사조도가 되고, 최대값을 기준으로 정규화되면 상대값이 됩니다. 모든 파생량은 S(λ)로부터 적분 및 가중을 통해 도출됩니다: 적분하면 복사조도, V(λ)로 가중하면 조도, 색 정합 함수로 가중하면 색도, 작용 스펙트럼으로 가중하면 유효 복사조도가 됩니다.

혼동하지 말 것: 광대역 복사계는 단일 수치를 제공하지만, 분광복사계는 전체 분포를 제공합니다. 서로 다른 기술의 광원을 비교하거나 노화로 스펙트럼이 변화하는 경우에는 S(λ)를 반드시 확인해야 합니다.

관련 규격: DIN 5031-1 · CIE 015

분광 분포가 출발점입니다: 적분하면 복사조도, V(λ)로 가중하면 조도, 색 정합 함수로 가중하면 색도, s(λ)로 가중하면 유효 복사조도가 됩니다.

분광 복사조도 (E_λ), 단위 W/(m²·nm)

분광 복사조도는 좁은 파장 구간의 복사조도를 그 구간의 폭으로 나눈 값입니다. 이는 분광 분포의 절대적 형태입니다. 특정 파장 범위에 대해 적분하면 그 범위의 복사조도가 됩니다: E = ∫ E_λ dλ.

혼동하지 말 것: 수치는 구간의 단위에 따라 달라집니다. 1 W/(m²·nm)는 1000 W/(m²·µm)와 같으며, 외부 데이터시트를 옮길 때 가장 흔한 1000배 오류의 원인입니다.

관련 규격: DIN 5031-1 · CIE 015

분광 방사휘도 (L_λ), 단위 W/(m²·sr·nm)

분광 방사휘도는 표면이 단위 입체각 및 파장 구간당 방출하는 출력을 나타냅니다. 적분구가 방사휘도 표준으로 교정되는 양이며, IEC 62471에 따라 확장된 광원을 평가하는 기준이기도 합니다.

혼동하지 말 것: 분광 복사조도와 달리 거리에 무관합니다 – 수신부가 아니라 광원 자체를 기술합니다.

관련 규격: DIN 5031-1 · IEC 62471

피크 파장 (λ_p), 단위 nm

피크 파장은 분광 복사조도가 최대가 되는 파장입니다. 읽어내기 쉬워서 UV LED의 일반적인 형식 명칭으로 사용됩니다. 접합 온도와 구동 전류에 따라 변동하며, UV LED의 경우 허용 온도 범위 전체에서 1~3 nm 정도 변동하는 것이 일반적입니다.

혼동하지 말 것: 비대칭이거나 다중 피크를 가진 스펙트럼에서는 피크 파장이 실제 효과에 대해 거의 알려주지 않습니다. 이 경우 중심 파장이 더 정직한 값이며, 색 인상에 대해서는 주파장이 적합합니다.

관련 규격: DIN 5031-1 · CIE 127

동일한 녹색 LED의 피크, 중심 및 주파장: 세 가지 수치, 세 가지 다른 값. 반치전폭은 반높이에서의 스펙트럼 폭을 측정합니다.

중심 파장 (λ_c), 단위 nm

중심 파장은 분광 복사조도로 가중된 평균 파장입니다: λ_c = ∫λ·E_λdλ / ∫E_λdλ. UV LED의 경우 일반적으로 피크 파장보다 몇 나노미터 높게 나타나는데, 이는 장파장 쪽 기울기가 더 느리게 감소하기 때문입니다.

혼동하지 말 것: 두 기기의 측정값을 비교할 때는 데이터시트가 두 값 중 어느 것을 명시하는지 확인해야 합니다 – 이 혼동이 많은 겉보기 편차를 설명합니다.

관련 규격: CIE 127

반치전폭 (Δλ), 단위 nm

반치전폭은 분광 복사조도가 최대값의 절반으로 떨어지는 두 파장 사이의 거리입니다. UV LED는 일반적으로 9~15 nm이며, 레이저는 그보다 훨씬 작고, 중압 및 제논 광원은 그보다 훨씬 큽니다.

혼동하지 말 것: 광원의 반치전폭은 기기의 분광 분해능과 혼동해서는 안 됩니다 – 기기는 좁은 선을 자체 대역폭만큼 넓게 표시합니다.

관련 규격: CIE 127

눈으로 볼 수 있는지 여부와 관계없이 에너지 관점에서 평가된 방사선 - 모든 UV 측정의 기초입니다.

방사선속(Φ_e), 단위: W

방사선속은 방사 전력이라고도 하며, 광원이 단위 시간당 모든 방향으로 방출하는 총 에너지량입니다. 적분구로 측정합니다. 60와트 백열등은 가시광선과 적외선 스펙트럼에 걸쳐 약 57 W의 방사선속을 방출합니다.

혼동하지 않도록 주의: 방사선속은 전기 입력 전력이 아닙니다. 두 값 사이에는 전기-광학 효율이 존재하며, UV LED의 경우 파장에 따라 수 퍼센트에서 수십 퍼센트까지 다양합니다.

관련 규격: DIN 5031-1 · ISO 80000-7

동일한 방사선을 네 가지 기준으로 나타냅니다: 전체(Φ), 입체각당(I), 수신면적당(E), 입체각 및 투영된 광원면적당(L).

방사 강도(I_e), 단위: W/sr

방사 강도는 특정 방향으로 방출되는 방사선속과 입체각 소자의 비율입니다. 0.1 sr로 방출되는 1 W의 방사선속을 가진 LED는 10 W/sr에 도달합니다. 따라서 방사 강도는 빔 패턴 다이어그램에 표시되는 방향 분포를 나타냅니다.

혼동하지 않도록 주의: 복사조도는 역제곱 법칙 E = I/r²을 통해서만 방사 강도로부터 도출되며 - 이는 광도 측정 한계 거리를 넘어서만 성립합니다.

관련 규격: DIN 5031-1 · ISO 80000-7

복사조도(E_e), 단위: W/m²

복사조도는 표면 소자에 입사하는 방사 전력과 그 소자의 크기의 비율입니다. 모든 UV 응용의 핵심 공정량이며 복사계로 측정합니다. 맑은 날에는 태양이 지표면에서 약 1000 W/m²에 도달합니다.

혼동하지 않도록 주의: 복사조도는 수신량이며 거리에 의존합니다; 방사 휘도는 광원량이며 거리에 의존하지 않습니다. 데이터시트에는 거리 없이 복사조도만 기재되는 경우가 많은데, 거리 정보가 없으면 그 값은 무의미합니다.

관련 규격: DIN 5031-1 · ISO 80000-7

방사 휘도(L_e), 단위: W/(m²·sr)

방사 휘도는 방출된 방사선속과 면적 소자 및 입체각의 곱의 비율입니다. 이는 광원이 단위 면적 및 입체각당 방출하는 양을 나타내며 광원으로부터 멀어져도 일정하게 유지됩니다. IEC 62471에 따른 확장 광원 평가에서 결정적인 측정량입니다.

혼동하지 않도록 주의: 공정을 승인할 때는 작용점에서의 복사조도가 중요하며, 확장 광원의 위험성 평가에는 방사 휘도가 중요합니다. 두 측정량은 서로 다른 질문에 답합니다.

관련 규격: DIN 5031-1 · IEC 62471

복사 노출량(조사량)(H_e), 단위: J/m²

복사 노출량은 복사조도의 시간 적분입니다. 복사조도가 일정할 때 H = E · t입니다. 이는 UV 공정의 성공을 결정하는 측정량입니다: 경화, 소독, 노화는 모두 조사량 공정입니다. 복사조도는 조사량에 도달하는 속도만을 결정합니다.

혼동하지 않도록 주의: 시간 자체는 증거가 되지 않습니다. 복사조도와 조사량이라는 두 측정량은 각각 별도로 문서화해야 합니다. 노화된 램프는 동일한 시간에 더 낮은 조사량을 전달하기 때문입니다.

관련 규격: DIN 5031-1 · ISO 80000-7

조사량은 시간에 따른 복사조도 곡선 아래의 면적입니다. 노화된 램프는 동일한 조사량에 도달하는 데 더 오랜 시간이 필요합니다.

방사 에너지(Q_e), 단위: J

방사 에너지는 방사선속의 시간 적분입니다: Q = ∫Φ dt. 이는 시간, 면적, 입체각을 참조하여 다른 방사 측정량들이 도출되는 기본 측정량입니다. 플래시 램프 및 펄스 시스템의 경우 펄스당 자연스러운 수치입니다.

혼동하지 않도록 주의: 방사 에너지는 광원 전체를 나타내는 반면, 복사 노출량은 특정 표면에 도달하는 양을 나타냅니다.

관련 규격: DIN 5031-1 · ISO 80000-7

플루언스 및 플루언스율(H₀, E₀), 단위: J/m², W/m²

플루언스율은 작은 구를 기준으로 한 단위 단면적당 방사 전력이며, 플루언스는 그 시간 적분입니다. 평면을 기준으로 하고 경사 입사 방사선을 코사인으로 가중하는 복사 노출량과 달리, 여기서는 모든 방향에서 오는 방사선이 전부 계산됩니다. UV 소독에서 플루언스는 물속 미생물에 대해 물리적으로 정확한 조사량 측정치입니다.

혼동하지 않도록 주의: 지향성 방사선장에서는 플루언스와 복사 노출량이 일치하지만, 확산 방사선장에서는 플루언스가 평면에서 측정된 노출량보다 상당히 클 수 있습니다.

관련 규격: DVGW W 294 · DIN 19294

평면은 경사 방사선을 코사인으로 가중하지만, 작은 구는 모든 방향에서 오는 방사선을 완전히 받습니다. 따라서 물 반응기의 확산 방사선장에서는 플루언스가 복사 노출량보다 큽니다.

동일한 물리량에 눈의 분광 시감효율함수 V(λ)로 가중치를 부여한 것입니다: 루멘, 럭스, 칸델라.

광속 (Φ_v), 단위 lm

광속은 시감효율함수 V(λ)로 가중된 복사 전력으로, 루멘 단위로 측정됩니다. 모든 방향을 포함하므로 광원의 전체 밝기를 나타내는 척도입니다. 60와트 백열등은 약 900 lm을 방출하며, 동일한 밝기의 LED 램프는 약 10 W만 필요합니다.

혼동 주의: 자외선 복사의 경우 광속은 의미가 없습니다. V(λ)는 380 nm 미만에서 0이기 때문입니다. 자외선 광원은 출력과 무관하게 0 lm입니다.

관련 규격: DIN 5031-3 · ISO 80000-7

광도 (I_v), 단위 cd

광도는 한 방향으로 방출되는 광속과 입체각 요소의 몫입니다. 국제단위계(SI)의 광도측정 기본 단위인 칸델라로 측정됩니다. 강력한 손전등은 빔 방향으로 1000 cd에 이릅니다.

혼동 주의: 칸델라는 하나의 방향을, 루멘은 광원 전체를 설명합니다. 칸델라 값이 높은 램프라도 좁게 집속되어 있으면 루멘 값은 적을 수 있습니다.

관련 규격: DIN 5031-3 · ISO 80000-7

조도 (E_v), 단위 lx

조도는 입사 광속과 면적의 몫이며, 럭스 단위로 측정됩니다. 복사조도의 광도측정 대응 물리량입니다. 사무실에서는 약 500 lx가 권장되며, 맑은 날 야외에서는 100,000 lx에 이릅니다.

혼동 주의: 럭스는 일반적으로 W/m²로 환산할 수 없습니다. 환산 계수는 스펙트럼에 따라 달라지므로, 스펙트럼 분포가 측정된 알려진 광원에 한해서만 환산이 허용됩니다.

관련 규격: DIN 5031-3 · DIN EN 12464-1

휘도 (L_v), 단위 cd/m²

휘도는 방출된 광속과 면적 요소 및 입체각의 곱의 몫입니다. 밝기 인상에 직접 대응하는 유일한 광도측정량이며 거리와 무관합니다. 컴퓨터 모니터는 일반적으로 300 cd/m² 수준입니다.

혼동 주의: 휘도 측정은 측정 시야각에 따라 달라집니다. 측정 스팟이 너무 크면 배경이 평균화되어 값이 낮게 측정됩니다.

관련 규격: DIN 5031-3 · ISO 80000-7

노광량 (H_v), 단위 lx·s

노광량은 조도의 시간 적분값으로, 복사 노출량의 광도측정 대응 물리량입니다. 빛에 의한 변화가 누적되는 모든 경우에 나타나며, 의약품 광안정성 시험, 박물관 조명, 색상 퇴색 등이 그 예입니다.

혼동 주의: ICH Q1B는 근자외선 영역에서 최소 200 W·h/m²의 자외선 조사량을 추가로 요구합니다. lx·h 값만으로는 충분하지 않습니다.

관련 규격: DIN 5031-3 · ICH Q1B

발광 효율 (η), 단위 lm/W

발광 효율은 광속과 전기 입력 전력의 몫입니다. 백열등은 약 15 lm/W, 형광등은 60~100 lm/W, 오늘날 백색 LED는 150 lm/W를 넘습니다. 555 nm 단색광의 이론적 상한값은 683 lm/W입니다.

혼동 주의: 램프의 발광 효율은 전기 전력을 기준으로 하고, 복사의 발광 효율은 복사속을 기준으로 합니다. 단위는 같지만 서로 다른 두 수치입니다.

관련 규격: DIN 5031-3

시감효율함수 (V(λ))

V(λ)는 명소시(明所視)에서 눈의 분광 감도를 나타냅니다. 555 nm에서 최댓값을 가지며 380 nm와 780 nm에서는 거의 0에 이릅니다. 1924년 이래 CIE에 의해 정의되어 있습니다. V′(λ)는 507 nm에서 최댓값을 갖는 암소시(暗所視)에 적용됩니다. 모든 광도측정량은 대응하는 복사측정량에 V(λ)로 가중치를 부여한 값입니다.

혼동 주의: 럭스미터가 V(λ)를 얼마나 정확히 재현하는지는 분광 부정합도 f₁′로 설명됩니다. LED 조명에서는 백열등에 비해 부정합의 영향이 더 크게 나타납니다.

관련 규격: CIE 018 · DIN 5031-3

광도측정량은 눈의 시감효율로 복사에 가중치를 부여합니다. 380 nm 미만에서는 V(λ)가 0이므로, 자외선 광원은 광속이 거의 없으며 럭스미터로는 자외선을 측정할 수 없습니다.

발광 효율 상수 (K_m), 단위 lm/W

K_m = 683 lm/W는 시감효율함수의 정점인 555 nm에서 복사 전력과 광속 사이의 환산 계수입니다. 광속은 Φ_v = K_m · ∫Φ_e,λ·V(λ)dλ로부터 구해집니다. 2019년 SI 개정 이후 칸델라는 이 수치를 통해 정의됩니다.

혼동 주의: 683 lm/W는 555 nm에서만 적용됩니다. 실제 광원의 경우 환산 계수는 이보다 낮으며 스펙트럼에 따라 달라집니다.

관련 규격: SI-Einheitensystem · CIE 018

광도측정 한계거리 (r_min), 단위 m

광도측정 한계거리는 역제곱 법칙의 오차가 정의된 한계값 미만으로 유지되는 최소 거리입니다. 경험적으로는 최대 발광 치수의 5~10배이며, 오차 한계 1 %를 기준으로 하면 10배입니다. 이보다 가까운 거리에서는 광원을 더 이상 점광원으로 간주할 수 없습니다.

혼동 주의: 한계거리 이내, 예를 들어 자외선 LED 어레이나 면광원 바로 아래에서는 복사조도가 1/r²보다 훨씬 완만하게 감소합니다. 이 영역에 역제곱 법칙을 적용하면 상당한 오차가 발생합니다.

관련 규격: DIN 5032-1

색도, 색온도, 연색성 – 분광복사계가 광원의 색에 대해 알려주는 것.

삼자극치 (X, Y, Z)

삼자극치는 분광 분포에 세 가지 등색함수 x̄(λ), ȳ(λ), z̄(λ)를 가중하여 적분함으로써 얻어집니다: X = k·∫S(λ)·x̄(λ)dλ, Y와 Z도 마찬가지입니다. Y는 밝기에 대응하도록 정의되어 있어, 광원의 경우 Y는 조도에 비례합니다. 다른 모든 측색량은 X, Y, Z로부터 변환된 것입니다.

혼동하지 말 것: 삼자극치가 동일한 두 스펙트럼은 물리적으로 다름에도 같아 보이는데, 이것이 메타머리즘입니다. 그렇기 때문에 색도만으로는 광원을 판단하기에 충분하지 않으며, 연색성이 함께 고려되어야 합니다.

관련 규격: CIE 015 · DIN 5033-2

표준관측자 (2° 및 10°) (CIE 1931 / CIE 1964)

2° 표준관측자(CIE 1931)는 정상 거리에서 작은 면적을 보는 경우처럼 2도 시야에서의 색각을 나타냅니다. 10° 표준관측자(CIE 1964)는 더 큰 시야에 적용되며 넓은 면적을 더 잘 나타냅니다. 두 관측자는 동일한 스펙트럼에 대해 약간 다른 색도를 제공하며, 이 차이는 협대역 LED 스펙트럼에서 가장 큽니다.

혼동하지 말 것: 서로 다른 관측자로부터 얻은 색도, 색온도, 색차는 비교할 수 없습니다. 어떤 관측자를 사용했는지는 모든 측정 기록에 명시되어야 합니다.

관련 규격: CIE 015 · DIN 5033-2 · ISO/CIE 11664-1

2° 관측자(CIE 1931)는 작은 시야에, 10° 관측자(CIE 1964)는 큰 시야에 적용됩니다. 색채값은 관측자가 명시된 경우에만 비교 가능합니다.

색도좌표 (x, y)

색도좌표는 삼자극치를 그 합으로 정규화하여 얻어집니다: x = X/(X+Y+Z), y = Y/(X+Y+Z). 이 값의 쌍은 밝기와 무관하게 색도를 나타내며, 말굽 모양의 색도도표에 표시됩니다. 백색점은 대략 x = 0.33, y = 0.33 부근에 위치합니다.

혼동하지 말 것: 색도도표는 지각적으로 균일하지 않습니다: 녹색 영역에서는 동일한 기하학적 거리가 청색 영역보다 훨씬 작은 지각 차이를 의미합니다. 거리 평가에는 u′v′ 또는 CIELAB을 사용해야 합니다.

관련 규격: CIE 015 · DIN 5033-3

x, y 색도도표와 u′, v′ UCS 도표는 동일한 색을 나타냅니다. u′, v′에서는 동일한 거리가 동일한 지각 색차에 더 가깝게 대응합니다.

CIE 1960 UCS 색도 (u, v)

CIE 1960 UCS 도표는 u = 4X/(X+15Y+3Z), v = 6Y/(X+15Y+3Z) 변환으로부터 얻어집니다. 1976년 u′v′로 대체되었지만 여전히 필요합니다: 상관색온도와 플랑크 궤적으로부터의 거리 Δuv는 오늘날에도 이 도표에서 정의됩니다.

혼동하지 말 것: u는 두 도표에서 동일하지만 v는 그렇지 않습니다: v′ = 1.5·v. 값을 혼동하면 잘못된 색온도가 산출됩니다.

관련 규격: CIE 015 · DIN 5033-3

CIE 1976 UCS 색도 (u′, v′)

CIE 1976 UCS 도표에서의 색도는 u′ = 4X/(X+15Y+3Z), v′ = 9Y/(X+15Y+3Z)로부터 산출됩니다. 이 도표는 xy 도표보다 훨씬 균일합니다: Δu′v′ 거리 0.0054는 거의 모든 영역에서 식별 한계에 대응합니다. 이는 LED 배치의 산포 및 조명기구의 공차 지정에 통상적으로 사용되는 척도입니다.

혼동하지 말 것: 균일하다고 해서 정확한 것은 아닙니다: u′v′ 역시 지각을 근사할 뿐입니다. 물체색에는 CIELAB이 더 정확한 선택입니다.

관련 규격: CIE 015 · ISO/CIE 11664-5

CIELAB 색공간 (L*, a*, b*)

CIELAB 색공간은 세제곱근 함수를 통해 삼자극치를 세 축에 매핑합니다: L*는 0에서 100까지의 명도, a*는 적녹, b*는 황청을 나타냅니다. 이 변환에는 기준백색이 필요하며 통상 표준광 D65 또는 D50이 사용됩니다. 두 점 사이의 유클리드 거리가 색차 ΔE*ab입니다.

혼동하지 말 것: CIELAB은 조명 하에서의 물체색을 나타내는 것이지 광원 자체를 나타내는 것이 아닙니다. 광원에 대해서는 색도, 색온도, 연색성이 적절한 물리량입니다.

관련 규격: ISO/CIE 11664-4 · DIN EN ISO 11664-4

a*b* 평면에서 크로마 C*는 원점으로부터의 거리이며, 색상각 h는 방향입니다. 색차 ΔE*ab는 L*a*b* 공간에서 두 점 사이의 거리입니다.

DIN99 색공간 (Lab99) (L99, a99, b99)

DIN 6176의 DIN99 색공간은 CIELAB을 왜곡하여 ΔE00의 복잡한 가중함수 없이도 지각적 균일성을 달성합니다. 이 경우 색차는 단순히 유클리드 거리 ΔE99입니다. 이는 특히 도료, 섬유, 자동차 산업에서 사용됩니다.

혼동하지 말 것: DIN99, DIN99b, DIN99c, DIN99d 등 여러 변형이 있습니다. 어떤 것을 사용했는지 명시해야 하며, 그렇지 않으면 수치를 비교할 수 없습니다.

관련 규격: DIN 6176

색차 (ΔE)

색차는 균일한 색공간에서 두 색도 사이의 거리입니다. ΔE*ab는 CIELAB에서의 유클리드 거리이고, ΔE00은 명도, 크로마, 색상에 대한 가중함수를 포함한 개선된 CIEDE2000 공식입니다. ΔE 값 1은 겨우 식별 가능한 차이로 간주되며, 산업 현장에서는 통상 ΔE 3 미만을 충분한 것으로 간주합니다.

혼동하지 말 것: 어떤 공식을 사용했는지 명시해야 합니다: 동일한 두 색에 대해 ΔE*ab, ΔE94, ΔE00, ΔE99는 서로 다른 수치를 제공합니다.

관련 규격: ISO/CIE 11664-4 · ISO/CIE 11664-6 · DIN 6176

색온도 및 상관색온도 (T, T_n) 단위 K

색온도 T는 색도가 광원과 일치하는 플랑크 방사체의 온도입니다. 실제 램프에서는 이것이 정확히 성립하는 경우가 거의 없으므로 상관색온도 T_n(CCT)이 사용됩니다: CIE 1960 UCS 도표에서 가장 가까운 거리에 있는 플랑크 방사체의 온도입니다. 전구색은 약 2700~3000 K, 중성백색은 4000 K, 주광색은 5300 K 이상입니다.

혼동하지 말 것: 상관색온도는 색도가 플랑크 궤적에 가까이 있을 때에만 의미가 있습니다 – 통상적인 기준은 |Δuv| ≤ 0.005입니다. 그보다 멀어지면 CCT가 같은 두 광원이 눈에 띄게 다른 색을 나타낼 수 있습니다.

관련 규격: DIN 5031-8 · CIE 015 · ANSI C78.377

상관색온도는 등온선에서 읽으며, Δuv는 플랑크 궤적으로부터의 거리를 나타냅니다. CCT가 같은 두 광원이 녹색조 또는 분홍조로 보일 수 있습니다.

플랑크 궤적으로부터의 거리 (Δuv)

Δuv는 CIE 1960 UCS 도표에서 색도와 플랑크 궤적 사이의 수직 거리이며 부호를 갖습니다: 양의 값은 궤적 위에 위치하여 녹색조로 보이고, 음의 값은 아래에 위치하여 분홍조로 보입니다. ANSI C78.377은 백색 LED 제품에 대해 허용 편차를 ±0.006으로 제한합니다.

혼동하지 말 것: 색온도가 동일한 두 램프라도 Δuv가 눈에 띄게 다를 수 있으며, 그 경우 육안으로도 다르게 보입니다. Δuv 없이 CCT만 제시하는 것은 불완전합니다.

관련 규격: ANSI C78.377 · DIN 5031-8

일반 연색지수 (R_a)

CIE 13.3:1995의 일반 연색지수는 시험 광원 하에서의 8가지 표준 시험색의 색도를 동일 색온도의 기준 광원 – 5000 K 미만은 플랑크 방사체, 이상은 주광 – 하에서의 색도와 비교합니다. 평균 색차로부터 R_a = 100 − 4.6·ΔE̅가 산출됩니다. 90 이상은 매우 우수한 것으로, 80 미만은 실내 용도로 부적합한 것으로 간주됩니다.

혼동하지 말 것: R_a는 채도가 약한 8가지 색에 대한 평균값입니다. LED가 R_a 85를 달성하면서도 채도 높은 빨간색을 칙칙하게 재현할 수 있는데, 이를 위해 R9가 존재합니다. 협대역 광원에는 TM-30이 더 유용한 방법입니다.

관련 규격: CIE 13.3:1995 · DIN 6169

Ra는 특수지수 R1~R8의 평균입니다: 중간 정도의 채도를 가진 8가지 시험색을 기준광 및 시험광 하에서 각각 비교합니다.

특수 연색지수 (R1 bis R15)

R1~R8은 R_a가 평균으로 산출되는 채도가 약한 8가지 시험색입니다. R9~R15는 추가 색으로, R9 채도 높은 빨강, R10 채도 높은 노랑, R11 채도 높은 초록, R12 채도 높은 파랑, R13 밝은 피부색, R14 잎사귀 녹색, R15 아시아인 피부색입니다. R9는 임계값으로, 빨간색 성분이 약한 백색 LED에서는 R_a가 눈에 띄게 저하되지 않으면서도 종종 20 미만으로 떨어집니다.

혼동하지 말 것: 특수지수는 음수가 될 수 있습니다. 고기, 섬유, 피부를 평가하려는 경우 R_a에만 의존하지 말고 R9, R13, R15를 함께 확인해야 합니다.

관련 규격: CIE 13.3:1995 · DIN 6169

높은 Ra 값이 낮은 R9를 감출 수 있습니다. 채도 높은 빨강은 평균에 전혀 포함되지 않습니다.

IES TM-30의 충실도 지수 (R_f)

IES TM-30-15의 R_f는 광원이 기준광과 비교하여 색을 얼마나 정확하게 재현하는지를 평가합니다. R_a와 달리 이 지수는 실제 표면을 폭넓게 반영하고 색공간 전체를 고르게 커버하는 99가지 색상 시료를 기반으로 하며, 균일한 CAM02-UCS에서 계산됩니다. 척도는 0에서 100까지입니다.

혼동하지 말 것: R_f와 R_a는 동일한 수치가 아니며 서로 환산할 수 없습니다. 협대역 광원의 경우 R_f는 통상 다소 낮게 산출되며 지각과 더 잘 일치합니다.

관련 규격: IES TM-30-15 · ANSI/IES TM-30-20 · CIE 224:2017

Rf는 99가지 시험색에 대한 색충실도를, Rg는 채도를 평가합니다. 색벡터 그래프는 어떤 색상 구간에서 광원이 색을 이동시키는지를 보여줍니다.

IES TM-30의 색역 지수 (R_g)

R_g는 시험 광원과 기준 광원 하에서 99가지 시험색이 색공간에서 차지하는 면적을 비교합니다. 100 이상의 값은 색이 더 채도 있게 보임을, 그 이하는 더 창백하게 보임을 의미합니다. 일반적으로 R_g는 60에서 140 사이입니다.

혼동하지 말 것: R_g 단독으로는 품질을 나타내지 않습니다: 높은 값은 눈에 띄지만 충실하지 않은 과채도 빨강에서 비롯될 수도 있습니다. R_f와 R_g를 색벡터 그래프와 함께 보아야 비로소 전체적인 그림이 나옵니다.

관련 규격: IES TM-30-15 · ANSI/IES TM-30-20

채도 및 크로마 (S, C*)

크로마 C*는 색이 무채색축으로부터 떨어진 거리입니다: CIELAB에서 C*ab = √(a*² + b*²). 채도 S는 이 크로마를 명도와 관련지은 것으로, S = C*/L*이며, 색이 얼마나 밝은지와 무관하게 색인상을 나타냅니다. 색상각 h와 함께 CIELAB 공간의 극좌표 표현을 제공합니다.

혼동하지 말 것: 크로마와 채도는 일상에서 같은 것으로 취급되지만 그렇지 않습니다: 명도가 다른 두 영역이 채도는 같아도 크로마는 다를 수 있습니다.

관련 규격: ISO/CIE 11664-4 · DIN 5033-1

색상각 (h) 단위 °

색상각은 CIELAB의 a*b* 평면에서 색의 극각입니다: h_ab = arctan(b*/a*), 0에서 360도로 주어집니다. 이는 색상을 명도 및 크로마와 분리하며, 따라서 사람들이 색에 대해 이야기할 때 언급하는 물리량입니다: "조금 더 노란색"이라는 것은 더 큰 색상각을 의미합니다.

혼동하지 말 것: 무채색축에 가까울수록 색상각은 불확정해집니다: 크로마가 매우 낮을 때 색인상이 변하지 않아도 색상각이 크게 요동합니다.

관련 규격: ISO/CIE 11664-4 · DIN 5033-1

주파장 (λ_d) 단위 nm

주파장은 기하학적으로 얻어집니다: 백색점에서 광원의 색도를 지나는 직선을 그어 색도도표의 스펙트럼 궤적까지 연장합니다. 이 교점의 파장이 λ_d입니다. 이는 지각되는 색상을 나타내며, 따라서 유색 LED의 결정적인 비닝 물리량입니다.

혼동하지 말 것: 피크 파장과 주파장은 같지 않으며 LED에서 수 나노미터 차이가 날 수 있습니다: λ_p는 스펙트럼의 물리적 특성에서, λ_d는 지각에서 비롯됩니다. 자주색 계열에는 교점이 존재하지 않으며, 대신 보색파장이 주어집니다.

관련 규격: CIE 015 · DIN 5033-3

백색점에서 색도를 지나는 직선은 스펙트럼 궤적과 주파장에서 만납니다. 이 직선 위에서 색도가 얼마나 멀리 위치하는지가 측색순도입니다.

색순도 (p_e) 단위 %

색순도는 주파장을 산출하는 것과 동일한 직선을 따라, 백색점에서 색도까지의 거리와 백색점에서 스펙트럼 궤적까지의 거리의 비율입니다. 백색은 0 %, 순수한 스펙트럼색은 100 %입니다. λ_d와 함께 밝기를 제외한 색인상을 완전하게 나타냅니다.

혼동하지 말 것: 두 가지 정의가 있습니다: 색도도표를 통한 여기순도와 삼자극치를 통한 측색순도. 수치는 서로 다릅니다.

관련 규격: CIE 015 · DIN 5033-3

MacAdam 타원 (SDCM) 단위 Stufen

MacAdam 타원은 색도도표에서 두 색도를 구별할 수 없는 영역을 나타냅니다. 1단계(1 SDCM, 색맞춤의 표준편차)는 이 식별 한계의 타원입니다. 조명기구는 일반적으로 3단계 또는 5단계 공차로 공급되며, 까다로운 용도에는 3단계 이하가 요구됩니다.

혼동하지 말 것: 단계 수치는 색도에 적용되는 것이지 연색성에 적용되는 것이 아닙니다. 동일한 3단계 비닝에 속하는 두 LED라도 R9에서 상당한 차이가 날 수 있습니다.

관련 규격: ANSI C78.377 · IEC 60081

1단계 타원 내에서는 색차가 거의 지각되지 않습니다. LED 데이터시트에는 비닝 공차가 3단계 또는 5단계로 표기되는 경우가 많습니다.

에너지가 아니라 입자 수 - 광화학 및 원예 조명에서 취하는 관점입니다.

광자속 (Φ_p), 단위: µmol/s

광자속은 빛의 에너지가 아니라 광자(광양자)의 개수를 나타냅니다. 이는 Φ_p = Φ_e·λ/(h·c·N_A) 식을 통해 복사속으로부터 유도됩니다. 광화학, 광중합, 광합성처럼 반응이 흡수된 광자 단위로 진행되는 경우에는 와트(W)가 아니라 광자 수가 올바른 기준입니다.

혼동 주의: 와트와 µmol 간의 환산은 파장에 따라 달라집니다. 660 nm의 광자는 330 nm 광자 에너지의 절반밖에 되지 않습니다. 스펙트럼을 알지 못하면 환산값은 유일하게 정해지지 않습니다.

근거 규격: DIN 5031-1

광합성 광자속밀도 (PPFD) (PPFD), 단위: µmol/(m²·s)

광합성 광자속밀도(PPFD)는 400~700 nm 범위의 광자가 1초 동안 1평방미터에 도달하는 개수를 나타냅니다. 이는 복사조도에 대응하는 광자 계수 개념이며 양자 센서로 측정합니다. 태양광은 정오에 최대 2000 µmol/(m²·s)에 달하며, 온실 조명은 일반적으로 200~800입니다.

혼동 주의: PPFD를 럭스(lux)로 환산하는 것은 허용되지 않습니다. 럭스는 사람 눈의 감도로 가중치를 부여하는데, 이는 식물이 이용하는 적색과 청색 영역에서는 거의 반응하지 않기 때문입니다.

근거 규격: ASABE S640

적색광 1와트에는 청색광 1와트보다 더 많은 광자가 포함되어 있습니다. 식물에게는 광자 수가 중요하므로 PPFD는 W/m² 대신 µmol/(m²·s) 단위로 측정합니다.

광합성유효복사 (PAR) (PAR)

PAR는 엽록소가 광합성을 위해 광자를 이용하는 400~700 nm의 분광 범위를 의미합니다. 따라서 PAR는 측정값이 아니라 PPFD, PPF, DLI가 기준으로 삼는 범위입니다. 확장된 정의에서는 원적색 영역의 에머슨 효과를 포함하기 위해 750 nm까지의 ePAR을 사용합니다.

혼동 주의: "PAR 와트"는 명확하지 않은 수치입니다. 이는 대개 광자속밀도가 아니라 PAR 범위의 복사조도를 의미합니다. 조명 기구를 비교할 때는 어느 쪽을 의미하는지 확인할 필요가 있습니다.

근거 규격: ASABE S640

수율 광자속 (YPF) (YPF), 단위: µmol/s

YPF는 각 광자에 McCree의 상대 양자수율 곡선으로 가중치를 부여하며, 이 곡선은 약 620 nm의 적색 영역에서 최대값을 가지고 녹색 영역에서는 낮아집니다. 이는 가중치를 부여하지 않은 PPF보다 광합성 성능을 더 정확하게 나타내지만, 이 곡선이 개별 종의 잎을 단기간 측정하여 얻어졌기 때문에 자주 인용되지는 않습니다.

혼동 주의: YPF와 PPFD는 서로 비교할 수 없습니다. 조명 기구를 비교하려면 동일한 물리량을 사용해야 합니다.

근거 규격: ASABE S640

일일 광적산량 (DLI) (DLI), 단위: mol/(m²·d)

일일 광적산량(DLI)은 PPFD를 24시간에 걸쳐 시간 적분한 값으로, 하루 동안 1평방미터에 도달하는 몰(mol) 단위의 광자 수로 나타냅니다. 조명이 일정할 경우 DLI = PPFD · t / 10⁶이며, 여기서 t는 초 단위입니다. 상추는 12~17 mol/(m²·d)로 충분하지만, 토마토는 20 이상을 필요로 합니다.

혼동 주의: DLI와 PPFD의 관계는 조사량과 복사조도의 관계와 같습니다. 동일한 하루 총량이라도 짧은 시간 동안 많은 빛을 받거나 긴 시간 동안 적은 빛을 받아 도달할 수 있는데, 생물학적으로는 이 두 경우가 항상 동일하지는 않습니다.

근거 규격: ASABE S640

일일 광적산량은 24시간 동안 PPFD 곡선 아래의 면적으로, mol/(m²·d) 단위로 나타냅니다.

양자수율 (Φ)

양자수율은 흡수된 광자 수에 대한 전환된 분자 수의 비율입니다. 일반적으로 1 미만의 값을 가지지만, 라디칼 광중합과 같은 연쇄 반응에서는 이보다 훨씬 높은 값을 가질 수 있습니다. 이는 측정된 조사량과 화학적 전환율을 연결해 주며, 동일한 조사량에서도 두 배합물의 경화 정도가 다른 이유를 설명해 줍니다.

혼동 주의: 양자수율은 광개시제, 매트릭스, 파장으로 이루어진 시스템의 고유한 특성이므로 측정기기로 읽어낼 수 없으며 한 응용 분야에서 다른 응용 분야로 그대로 적용할 수 없습니다.

근거 규격: IUPAC Gold Book

작용 스펙트럼으로 가중된 방사선: 홍반 유효, 살균, 광화학적.

작용 스펙트럼 (s(λ))

작용 스펙트럼은 파장을 생물학적 또는 화학적 유효성에 따라 가중하며, 최댓값을 기준으로 정규화합니다. 잘 알려진 예로는 홍반 작용 스펙트럼, 살균 작용 스펙트럼, IEC 62471의 광화학적 위험 함수, 그리고 시감 효율 함수 V(λ)가 있습니다 – 이 역시 작용 스펙트럼의 하나로, 시각에 대한 것입니다.

혼동 주의: 기호 S(λ)는 두 가지 의미로 사용됩니다: IEC 62471에서는 광화학적 위험 함수를 의미하며, 복사측정학에서는 광원의 분광 분포를 의미합니다. 어떤 의미인지는 문맥으로 판단해야 합니다.

관련 규격: IEC 62471 · ISO/CIE 17166 · CIE 015

유효 복사조도는 광원 스펙트럼과 작용 스펙트럼을 파장별로 곱하여 산출됩니다. 두 함수가 겹치는 부분만 남습니다.

유효 복사조도 (E_eff), 단위 W/m²

유효 복사조도는 분광 복사조도를 작용 스펙트럼으로 가중하여 적분함으로써 산출됩니다: E_eff = ∫E_λ·s(λ)dλ. 이렇게 해야만 서로 다른 스펙트럼을 가진 광원들을 특정 효과에 대해 비교할 수 있습니다. 거의 모든 산업안전 노출 한계값과 자외선 소독의 조사량 요건은 이러한 가중된 물리량을 기준으로 합니다. 예외는 가중되지 않은 UV-A 한계값입니다.

혼동 주의: 작용 스펙트럼을 명시하지 않은 유효 복사조도는 의미가 없습니다. 동일한 램프라도 홍반 유효, 살균 유효, 광화학적 유효 값이 각기 다릅니다.

관련 규격: IEC 62471 · DIN EN 14255-1 · OStrV

홍반 유효 복사조도 및 자외선 지수 (E_er, UVI), 단위 W/m²

홍반 유효 복사조도는 ISO/CIE 17166의 홍반 작용 스펙트럼으로 방사선을 가중한 것으로, UV-B에서 피크를 이루며 UV-A에서는 몇 자릿수만큼 감소합니다. 자외선 지수는 25 mW/m²를 기준으로 한 값입니다: UVI = E_er[W/m²] · 40. 자외선 지수 8은 0.2 W/m²의 홍반 유효 복사조도에 해당합니다.

혼동 주의: 자외선 지수는 실외의 태양광에 적용됩니다. 작업장의 인공 자외선 광원에는 적용되지 않으며, 이 경우 독일 OStrV의 노출 한계값이 적용됩니다.

관련 규격: ISO/CIE 17166 · DIN EN 14255-1

홍반 작용 스펙트럼은 UV-B에서 UV-A로 갈수록 3~4자릿수 감소합니다. 자외선 지수는 홍반 가중 복사조도로부터 산출됩니다.

살균 유효 조사량 (H_germ), 단위 J/m²

살균 유효 조사량은 살균 작용 스펙트럼으로 가중된 조사량이며, 이 스펙트럼의 최댓값은 약 260 nm의 DNA 흡수 피크 부근에 위치합니다. DVGW 지침 W 294 및 DIN 19294는 음용수 소독에 필요한 플루언스로 최소 400 J/m² (40 mJ/cm²)를 요구하며, 이는 생물학적 선량측정으로 입증되어야 합니다.

혼동 주의: 265 nm 또는 275 nm의 UV-C LED에서는 가중이 결정적입니다: 254 nm로 교정된 측정기는 분광 불일치를 고려하지 않으면 275 nm LED에 대해 값을 낮게 표시합니다.

관련 규격: DVGW W 294 · DIN 19294 · ÖNORM M 5873

살균 효과는 265 nm에서 최댓값을 갖는 DNA 흡수를 따릅니다. 254 nm의 수은 라인과 275 nm의 UV-C LED는 모두 이 최댓값 부근에 위치합니다.

청색광 가중 복사휘도 (L_B), 단위 W/(m²·sr)

L_B는 400~500 nm 사이에서 피크를 이루는 함수 B(λ)로 분광 복사휘도를 가중하여 광화학적 망막 위험도를 평가합니다. L_B와 허용 노출 시간으로부터 램프를 면제 그룹 또는 위험 그룹 1~3으로 분류할 수 있습니다.

혼동 주의: 작은 광원과 짧은 관찰 시간의 경우 복사휘도 대신 청색광 가중 복사조도 E_B가 사용됩니다. 어느 물리량이 적용되는지는 광원의 시각(視角) 크기에 따라 달라집니다.

관련 규격: IEC 62471 · DIN EN 62471

광화학적 자외선 위험도 (E_S), 단위 W/m²

광화학적 자외선 위험도는 IEC 62471 및 ICNIRP의 함수 S(λ)로 복사조도를 가중한 것으로, 광각막염과 피부 홍반을 함께 반영합니다. 이는 근무일당 30 J/m²의 노출 한계값을 확인하는 기준 물리량이며, 자외선 설비에 대한 모든 위험성 평가의 일반적인 출발점입니다.

혼동 주의: 광화학적 평가는 UV-A를 부분적으로만 포함합니다. UV-A에는 별도로 가중되지 않은 한계값이 추가로 적용됩니다.

관련 규격: IEC 62471 · ICNIRP · TROS IOS

UV-A 복사조도 (E_UVA), 단위 W/m²

E_UVA는 315~400 nm 범위에서 가중되지 않은 채 적분된 복사조도입니다. 눈에 대한 근무일당 노출 한계값은 10,000 J/m²이며, 10 W/m²에서는 허용 노출 시간이 약 17분이 됩니다. 형광 및 침투 탐상 검사에서는 광화학적 평가가 아니라 이 값이 제한 요소가 됩니다.

혼동 주의: 범위 경계는 규격마다 다릅니다: DIN 5031-7 및 CIE는 UV-A를 315~400 nm로, DIN/ISO 20473은 315~380 nm로, 미국 자료는 320 nm부터로 정의합니다. 측정값을 비교할 때는 사용된 경계값을 함께 명시해야 합니다.

관련 규격: TROS IOS · ICNIRP · DIN/ISO 20473

노출 한계값 (H_eff), 단위 J/m²

노출 한계값은 8시간 근무일 동안 근로자의 노출을 제한합니다. 비간섭성 자외선의 경우 광화학적으로 가중된 H_eff = 30 J/m²가 적용되며, UV-A에는 추가로 10,000 J/m²가 적용됩니다. 측정된 E_eff로부터 허용 체류 시간 t = H_eff/E_eff가 산출됩니다 – 광화학적으로 1 W/m²일 때 이는 30초에 해당합니다.

혼동 주의: 이 한계값은 목표치가 아니라 상한값입니다. 단일 노출이 아니라 하루 동안의 모든 노출을 합산한 값에 적용됩니다.

관련 규격: OStrV · TROS IOS · RL 2006/25/EG · ICNIRP

광화학적으로 가중된 한계값 30 J/m²를 유효 복사조도로 나누면 근무일당 허용 노출 시간이 산출됩니다.

경화 조사량 (H_UV), 단위 mJ/cm²

경화 조사량은 완전한 가교결합에 필요한 복사 노출량으로, 사용된 광개시제의 흡수 범위를 기준으로 합니다. 일반적인 값은 200~2000 mJ/cm² 사이입니다. 광개시제는 좁은 파장 대역에서 흡수하므로, 측정된 파장 범위는 항상 조사량 수치와 함께 명시되어야 합니다.

혼동 주의: 파장 대역이 명시되지 않은 조사량 수치는 무의미합니다: 500 mJ/cm² UV-A와 500 mJ/cm² UV-C는 완전히 다른 공정을 나타냅니다. 따라서 벨트 복사계는 각 채널을 별도로 측정합니다.

관련 규격: DIN EN 13523-25

광원에서 대상까지 가는 도중 손실되는 것: 투과, 반사, 흡수.

투과율 (τ)

투과율은 입사 복사속에 대한 투과 복사속의 비율로, τ = Φ_t/Φ₀입니다. 이는 파장에 따라 달라집니다: 용융 석영은 UV-C를 투과시키지만, 붕규산 유리는 거의 투과시키지 않으며, 일반 창유리는 전혀 투과시키지 않습니다. UV 공정에서는 보호관이나 창의 투과율이 작용 지점에서의 복사조도를 직접적으로 결정합니다.

혼동하지 마십시오: 측정된 투과율에는 양쪽 표면에서의 반사 손실이 포함되어 있습니다. 순수한 재료의 몫인 내부 투과율은 이보다 더 높습니다.

관련 규격: DIN 5036-3 · DIN EN 410

람베르트-비어 법칙에 따르면 투과율은 경로 길이에 따라 지수적으로 감소합니다. 광학밀도가 1 증가할 때마다 투과율은 10분의 1로 줄어듭니다.

반사율 (ρ)

반사율은 입사 복사속에 대한 반사 복사속의 비율입니다. UV 영역에서는 재료 간 차이가 매우 큽니다: PTFE와 황산바륨은 250 nm 이하에서도 95% 이상의 확산 반사율에 도달하지만, 양극산화 알루미늄은 그보다 상당히 낮고, 일반 백색 도료는 UV 영역에서 반사율이 급격히 떨어집니다. 조사 챔버에서는 반사가 복사조도에 상당한 기여를 합니다.

혼동하지 마십시오: 정반사와 확산반사는 구분되어야 합니다: 거울은 복사를 특정 방향으로 되돌리지만, PTFE 표면은 반구 전체에 고르게 분산시킵니다. 적분구에는 확산반사만 사용할 수 있습니다.

관련 규격: DIN 5036-3 · CIE 130

흡수율 (α)

흡수율은 입사 복사속에 대한 흡수 복사속의 비율입니다. 투과율, 반사율과 함께 τ + ρ + α = 1이라는 에너지 수지가 성립합니다. 흡수된 복사만이 광화학적 효과를 낼 수 있는 유일한 복사이며, 투과되거나 반사된 복사는 아무런 작용도 하지 않습니다.

혼동하지 마십시오: 흡수율은 무차원이며 입사 전력에 대한 값입니다. 이에 반해 흡수계수는 재료 내에서 복사가 얼마나 빠르게 감쇠하는지를 나타내며 단위는 1/m입니다.

관련 규격: DIN 5036-3

광학밀도 (OD)

광학밀도는 투과율의 음의 상용로그 값입니다: OD = −log₁₀τ. OD 1은 10%를 통과시키고, OD 2는 1%를, OD 3은 1퍼밀을 통과시킵니다. 직렬로 배치된 필터의 광학밀도는 서로 더해지므로, 필터 스택과 보안경에 실용적으로 사용되는 값입니다.

혼동하지 마십시오: 분석 분야에서는 동일한 물리량을 흡광도 또는 A(Extinktion)라고 합니다. 보안경의 경우 보호 등급은 파장 범위별로 표시되므로, 단일 OD 값만으로는 충분하지 않습니다.

관련 규격: DIN EN 170 · DIN 5036-3

흡수계수 (a), 단위 1/m

람베르트-비어 법칙에 따르면, 균질한 매질 내에서 복사조도는 지수적으로 감소합니다: E(d) = E₀·e^−a·d. 흡수계수 a는 경로 길이당 재료 고유의 감쇠 상수입니다. 수처리 분야에서는 이를 통해 투과 깊이를 구할 수 있습니다: a = 10 1/m인 경우 10 cm 후에는 복사의 3분의 1만 남습니다.

혼동하지 마십시오: 자연로그(밑 e)를 사용하는 형태와 상용로그(밑 10)를 사용하는 형태가 있으며, 이 둘은 ln 10 = 2.303이라는 계수만큼 차이가 납니다. 값을 인용할 때는 어떤 밑을 사용했는지 반드시 확인해야 합니다.

관련 규격: DIN 38404-3

254 nm에서의 분광 흡수계수 (SAK₂₅₄), 단위 1/m

SAK₂₅₄는 DIN 38404-3에 따라 측정된, 254 nm에서의 물의 상용 흡수계수입니다. 음용수는 일반적으로 1~5 1/m 범위이며, 폐수는 이보다 상당히 높습니다. 1 cm 경로에 대한 UV 투과율로 표시되는 경우도 많습니다: SAK 5 1/m은 약 89% UVT에 해당합니다.

혼동하지 마십시오: SAK₂₅₄는 탁도가 아니라 흡수를 나타냅니다. 입자는 추가로 산란을 일으키며, SAK 값을 크게 변화시키지 않으면서도 미생물을 차폐할 수 있습니다.

관련 규격: DIN 38404-3 · DVGW W 294

입체각, 역제곱 법칙, 코사인 오차, 불확도 – 두 대의 측정기가 서로 다른 값을 표시하는 이유입니다.

입체각 (Ω), 단위 sr

입체각은 원뿔이 구면에서 잘라내는 면적을 구 반지름의 제곱으로 나눈 값입니다: Ω = A/r². 전체 구는 4π ≈ 12.57 sr, 반구는 2π sr입니다. 10도의 빔 각도는 약 0.024 sr에 해당합니다.

혼동하지 말아야 할 점: 반빔각과 전빔각은 자주 혼용됩니다. 스테라디안으로 환산할 때 이는 4배의 차이로 이어집니다.

관련 규격: ISO 80000-3

입체각은 잘라낸 구면 면적을 반지름의 제곱으로 나눈 값입니다. 전체 구는 4π sr입니다.

역제곱 법칙 (E ~ 1/r²)

점광원의 경우 E = I/r²입니다: 동일한 출력이 제곱으로 증가하는 면적에 퍼지기 때문에 복사조도는 거리의 제곱에 반비례하여 감소합니다. 이 법칙은 설비 설계에서 이루어지는 모든 거리 환산의 기초입니다.

혼동하지 말아야 할 점: 이 법칙은 측광 한계 거리 이상에서만 적용됩니다. LED 어레이나 관형 램프 아래, 또는 조사 챔버 내부에서는 큰 오차로 이어지며, 이 경우에는 시뮬레이션이나 실측만이 도움이 됩니다.

관련 규격: DIN 5032-1

역제곱 법칙은 광원을 점으로 취급할 수 있는 한계 거리 이상에서만 적용됩니다.

코사인 오차 (f₂), 단위 %

이상적인 복사조도 수광기는 입사각 ε으로 들어오는 복사를 cos ε으로 가중합니다. 지표 f₂는 이로부터의 편차를 나타냅니다. DIN 5032-7에 따르면 f₂는 L 등급에서 최대 1.5 %, A 등급에서 최대 3 %까지 허용됩니다. 확산 조사나 대면적 광원의 경우 열악한 코사인 응답은 측정값에 그대로 반영됩니다.

혼동하지 말아야 할 점: 먼 거리에서 수직으로 입사하는 경우에는 코사인 오차가 거의 나타나지 않습니다. 바로 그 때문에 실험실 측정과 설비 측정이 자주 일치하지 않습니다.

관련 규격: DIN 5032-7 · DIN EN 13032-1

이상적인 수광기는 비스듬히 입사하는 복사를 cos θ로 가중합니다. 이로부터의 편차가 코사인 오차입니다.

분광 불일치 (f₁′), 단위 %

f₁′은 기기의 상대 분광 응답도가 목표 곡선(예: 조도계의 V(λ) 또는 자외선 복사계의 작용 스펙트럼)에서 벗어난 정도를 나타냅니다. f₁′이 작은 센서는 익숙하지 않은 스펙트럼에서도 올바른 값을 표시하지만, f₁′이 큰 경우 교정 계수는 교정에 사용된 광원에 대해서만 유효합니다.

혼동하지 말아야 할 점: 그렇기 때문에 모든 광대역 복사계에서 "어떤 램프를 기준으로 교정되었는가?"라는 질문이 결정적입니다. 예를 들어 수은 증기 램프에서 UV LED로 광원 기술을 변경하는 경우에는 새로운 교정 또는 분광복사계가 필요합니다.

관련 규격: DIN 5032-7 · CIE 220

측정 대상 램프의 스펙트럼이 교정 스펙트럼과 다르면 복사계는 잘못된 값을 표시하며, 응답도가 목표 곡선을 따르지 않을수록 그 오차는 커집니다.

선형성 (f₃), 단위 %

지표 f₃은 복사조도와 측정값 사이의 선형 관계로부터의 편차를 나타냅니다. 이는 측정 범위의 여러 지점에서 검사됩니다. UV LED 어레이 아래나 경화 설비에서 발생하는 높은 복사조도에서는 이것이 한계 특성이 되며, 센서가 포화됩니다.

혼동하지 말아야 할 점: 10 mW/cm²에서 올바른 값을 표시하는 기기가 2 W/cm²에서는 수 % 벗어날 수 있습니다. 따라서 측정 범위는 센서 선택과 교정 성적서의 일부입니다.

관련 규격: DIN 5032-7

측정 시야각 (α), 단위 °

측정 시야각은 복사휘도계 또는 휘도계가 광원의 어느 부분을 포착하는지를 규정합니다. 일반적인 값은 1도 또는 0.2도입니다. IEC 62471에 따른 평가에서는 이 값이 규정되어 있는데, 위험군이 평균을 취하는 각도에 따라 달라지기 때문입니다.

혼동하지 말아야 할 점: 측정 시야가 광원보다 크면 어두운 배경이 함께 평균되어 복사휘도가 너무 낮게 표시됩니다. 반대로 더 작으면 국부적인 피크가 측정됩니다.

관련 규격: IEC 62471 · DIN 5032-7

분광 분해능 (Δλ_FWHM), 단위 nm

분광 분해능은 기기 함수의 반치전폭, 즉 무한히 좁은 선을 기기가 넓히는 폭입니다. 이는 슬릿 폭, 회절격자, 검출기 픽셀에 의해 결정됩니다. 수은 증기 램프와 같은 선 방출 광원을 평가하려면 분해능이 선 간격보다 상당히 작아야 합니다.

혼동하지 말아야 할 점: 데이터 점의 간격은 분해능이 아닙니다. 기기가 0.5 nm 간격으로 출력하면서도 실제로는 5 nm만 분해할 수 있습니다.

관련 규격: CIE 214 · DIN 5032-1

슬릿 폭, 회절격자 및 검출기가 분광복사계의 분광 분해능을 결정합니다.

측정 불확도 (U), 단위 %

확장 측정 불확도 U는 GUM에 따라 개별 기여 성분으로부터 산출되며, 포함 인자 k = 2로 제시됩니다. 이는 약 95 %의 포함 확률에 해당합니다. 자외선 복사 측정에서 인정 교정의 불확도는 파장과 측정량에 따라 통상 2~6 % 범위에 있으며, 설비에서 수행되는 측정의 불확도는 통상적으로 더 큽니다.

혼동하지 말아야 할 점: 교정 성적서에 기재된 불확도는 실험실 조건에 적용됩니다. 실제 공정에서는 코사인 오차, 분광 불일치, 오염 및 온도가 추가로 더해집니다.

관련 규격: GUM / JCGM 100 · DIN EN ISO/IEC 17025

측정 소급성

측정 소급성이란 측정 결과가 각 단계마다 불확도가 제시된 문서화된 끊김 없는 비교의 사슬을 통해 국가 또는 국제 표준(독일에서는 PTB)에 연결되는 것을 의미합니다. DIN EN ISO/IEC 17025에 따라 인정된 교정기관은 ISO 17025 교정 성적서로 이 사슬을 입증합니다.

혼동하지 말아야 할 점: 제조사 자체 성적서는 소급성 있는 교정이 아닙니다. 공정 승인, 심사 및 위험성 평가에는 통상 인정 성적서가 요구됩니다.

관련 규격: DIN EN ISO/IEC 17025 · VIM / JCGM 200

불확도가 제시된 교정의 끊김 없는 사슬이 국가 표준까지 이어질 때 측정은 소급성을 갖습니다.

복사 측정량은 방사선을 전체 스펙트럼 범위에서 눈과 무관하게 에너지적으로 평가합니다. 측광 측정량은 동일한 양에 시감 효율 함수 V(λ)를 가중한 것으로, 따라서 380~780 nm의 가시광선 범위에서만 정의됩니다. 따라서 자외선(UV) 광원은 아무리 많은 전력을 방출하더라도 루멘 값이 0입니다. 럭스는 스펙트럼을 알고 있을 때만 W/m²로 환산할 수 있습니다.

Ra는 CIE 13.3:1995에 따른 약한 채도의 8가지 시험색에 대한 평균값입니다. LED는 Ra 85에 도달하고도 채도가 높은 빨간색을 칙칙하게 표현할 수 있는데, 이는 특수 지수 R9에서만 드러납니다. 이에 반해 IES TM-30-15는 99가지 색상 샘플을 기반으로 하며 충실도(Rf)와 색역(Rg)을 구분합니다. 협대역 LED 스펙트럼의 경우 이 방식이 더 유용한 평가 방법입니다.

광원이 알려져 있고 분광학적으로 안정적이며 센서가 바로 그 광원에 대해 교정된 경우에는 광대역 복사계로 충분합니다. 하지만 광원 기술을 비교하거나, 노화로 인해 스펙트럼이 변화하거나, 작용 스펙트럼을 적용해야 하거나, 색도를 결정해야 하는 경우에는 분광 분포 S(λ)를 피할 방법이 없습니다. 이때 발생하는 오차를 분광 불일치(spectral mismatch)라고 합니다.

원칙적으로 조사량, 즉 효과가 나타나는 파장 범위에서 측정된 복사 노출량 H(J/m² 또는 mJ/cm²)입니다. 복사조도 E는 조사량에 도달하는 속도만을 결정합니다. 노화된 램프는 동일한 시간이 지나도 더 낮은 조사량을 전달하기 때문에, 두 값은 문서에 별도로 기록되어야 합니다.