럭스를 풋캔들로 변환: 간편한 조도 가이드

조도 단위가 생각보다 중요한 이유

광 센서 회로를 설계하거나 디스플레이 백라이트 컨트롤러용 주변광 센서를 보정하거나 실외용 포토다이오드의 사양을 조정해 본 적이 있다면 조도에 문제가 생긴 것입니다.여러 제조업체나 다른 국가의 데이터시트에서 이 작업을 수행해 본 적이 있다면 해당 장치가 어디에나 있다는 것을 눈치채셨을 것입니다.

미국 조명 사양들은 풋캔들을 좋아합니다.유럽 데이터시트는 lux를 고수합니다.오래된 측광 문헌에서는 사진을 쉽게 찾아볼 수 있습니다.센서가 달빛이 비치는 주차장과 직사광선을 모두 처리할 수 있을 만큼 다이나믹 레인지가 충분한지 알아내려면 두 배의 비용이 드는 실수 없이 이 두 단위 사이를 변환해야 합니다.

수학은 어렵지 않습니다.하지만 피곤하면 엉망이 되기 쉽고, 그 결과 비용이 많이 들 수 있습니다.

기초: 조도란 무엇인가?

조도는 단위 면적당 표면에 닿는 광속의 양을 측정합니다.사람의 눈 민감도 (포토픽 반응 곡선) 로 가중치를 부여한 “이 표면이 얼마나 밝게 보이는지” 측정 기준입니다.SI 단위는 럭스 (lx) 로, 제곱미터당 1루멘으로 정의됩니다.

여기서$E $은 조도 (럭스),$\\Phi $은 루멘 단위의 광속,$ A$은 면적 (단위: 평방 미터) 입니다.

제 뇌에 새겨져 있는 몇 가지 기준점은 다음과 같습니다.

• 맑은 밤의 달빛: 약 0.25~1럭스 (저희 계산기는 1럭스를 반올림으로 사용합니다)
• 일반적인 사무실 조명: 300~500럭스
• 야외에서 흐린 날: 약 1,000럭스
• 그늘에서 보내는 밝고 화창한 날: 10,000럭스
• 직사광선: 10만 럭스 이상

달빛에서 직사광선까지의 다이나믹 레인지는 약 100, 000:1 입니다.이 범위에서 작동해야 하는 센서를 설계하는 경우 ADC 해상도, 게인 스테이지 및 채도 제한을 신중하게 고려해야 합니다.

더 유닛 동물원

전환을 바로 해봅시다.

럭스에서 풋캔들로

풋 캔들 (fc) 은 럭스의 황실 사촌입니다.1피트 캔들은 평방피트당 1루멘과 같습니다.평방미터당 면적이 약 10.764 평방피트이기 때문에:

아니면 다른 길로 가세요:

따라서 500 럭스 (일반적인 사무실 조명) 는 약 46.5피트 캔들에 적합합니다.미국 건축법 및 IESNA 권장사항은 보통 풋캔들 단위로 제시되므로 미국 시장을 위한 조명 제어 장치를 설계하는 경우 이러한 변환 작업을 지속적으로 수행해야 합니다.

밀리룩스와 킬로룩스

이는 럭스에 적용되는 메트릭 프리픽스일 뿐입니다.여기서 까다로운 것은 없습니다.

Millilux는 천문학적 황혼과 같이 매우 어두운 환경을 다루거나 포토다이오드의 암전류 동작을 테스트할 때 나타납니다.킬로룩스는 실외 측정에 편리하기 때문에 “87 klx”로도 괜찮을 때 “87,000 럭스”라고 쓰지 않아도 됩니다.

사진

여기가 조금 모호해지는 부분입니다.광 (ph) 은 제곱센티미터당 1루멘에 해당하는 CGS 단위입니다.평방 미터에는 10,000제곱센티미터가 있기 때문에:

오래된 과학 문헌, 특히 20세기 중반의 논문에서 간혹 사진을 볼 수 있습니다.일부 빈티지 사진 장비 사양에서도 본 적이 있습니다.현대 작업의 경우 역사적 호기심이 대부분이지만, 오래된 디자인을 리버스 엔지니어링하거나 측광에 관한 고전 논문을 읽고 있다면 이 변환을 알면 Wikipedia를 쉽게 방문할 수 있습니다.

실제 사례: 주변광 센서 지정하기

산업용 HMI 패널용 디스플레이 백라이트 컨트롤러를 설계한다고 가정해 보겠습니다.사양에는 “어두운 창고 조건" (약 50럭스) 에서 “직사광선이 비치는 실외 키오스크" (최대 100,000럭스) 까지 작동해야 한다고 나와 있습니다.미국에 본사를 둔 품질 팀이 작성한 고객의 테스트 절차 문서에는 테스트 포인트가 풋캔들 단위로 명시되어 있습니다.

민감도 (럭스당 카운트) 와 측정 가능한 최대 조도 88,000lux를 제공하는 데이터시트를 사용하여 주변광 센서를 평가하고 있습니다.효과가 있을까요?

먼저 테스트 포인트를 변환해 봅시다.고객은 다음 위치에서 테스트하기를 원합니다.

• 5 fc (어두운 조건)
• 50 센티미터 (일반 실내)
• 500 fc (밝은 실내/실외 그늘)
• 9,000fc (직사광선)

럭스로 변환:

마지막 숫자가 문제야.센서의 최대 출력은 88,000럭스이지만 고객은 거의 97,000럭스에 가까운 속도로 테스트하기를 원합니다.세 가지 옵션이 있습니다. 테스트 사양을 뒤로 미루거나, 다른 센서를 찾거나, 센서 앞에 광학 감쇠기 (예: 중성 밀도 필터) 를 추가하여 최대 밝기 범위를 설정하는 것입니다.

“9,000피트 캔들은 아마도 90,000 럭스 정도일 것입니다.” 라고 생각하셨다면 놓쳤을 수도 있습니다.실제 수치는 대략적인 추정치보다 약 8% 더 높으며, 8% 는 테스트의 합격과 불합격의 차이입니다.

또한 설계 검토 프레젠테이션에서 전체 범위를 킬로룩스 단위로 표현해 보겠습니다.

다이내믹 레인지: 약 1, 800:1.이는 대략 10.8비트의 범위이므로 헤드룸이 어느 정도 있는 경우 12비트 ADC가 적당할 것입니다.

흔히 저지르는 실수와 문제점

조도와 휘도를 혼동하기

조도 (럭스) 는 표면에 도달하는 빛을 측정합니다.휘도 (평방 미터당 칸델라 또는 니트) 는 표면에서 눈 쪽으로 나가는 빛을 측정합니다.서로 관련이 있지만 서로 바꿔서 사용할 수는 없습니다.디스플레이의 “밝기”를 럭스 단위로 묻는 사람이 있으면 혼동하게 됩니다. 디스플레이는 니트 단위로 지정되기 때문입니다.디스플레이에 닿는 주변 조도를 물으면 럭스라고 할 수 있습니다.

10.764 요소를 잊어버리다

엔지니어들이 럭스와 풋캔들 사이의 “충분히 가까운” 변환 계수로 10을 사용하는 것을 본 적이 있습니다.그렇지 않아요.오차는 7.6% 인데, 규제 임계값에 도달하거나 교정 표준을 맞추려고 하기 전까지는 별 것 같지 않습니다.10.764를 사용하거나 조도 단위 변환기 열기 를 사용하고 작업을 맡기는 것이 더 좋습니다.

사진과 풋캔들 믹스업

둘 다 Si 단위가 아니고, 둘 다 “ph” 또는 “f”를 포함하고, 둘 다 럭스와 약 10배 차이가 납니다.하지만 이 둘은 서로 다른 방향으로 10배 정도 차이가 납니다.사진은 10,000럭스입니다.풋 캔들 한 개는 약 10.764 럭스입니다.이걸 바꿔보면 거의 1,000배나 줄어드는 셈이죠.번역된 데이터시트에서 누군가가 인식하지 못하는 단위를 “수정”하는 경우를 본 적이 있습니다.

선형 센서 응답 가정

대부분의 주변광 센서는 지정된 범위에서 비교적 선형적인 반응을 보이지만 값이 싼 센서와 포토다이오드는 포화되거나 비선형 영역을 가지거나 온도에 따른 감도를 나타낼 수 있습니다.센서가 특정 조도 수준을 처리할 수 있는지 알아보기 위해 단위를 변환할 때는 변환은 정확하지만 센서가 그렇지 않을 수 있다는 점을 기억하십시오.

스펙트럼 불일치 무시

럭스는 인간 눈의 포토픽 반응으로 정의되며, 약 555nm (녹색) 에 달합니다.광원에 협대역 LED 또는 나트륨 증기 램프와 같은 이상한 스펙트럼이 있는 경우, 센서의 스펙트럼 응답이 포토픽 곡선과 얼마나 잘 일치하는지에 따라 센서의 럭스 판독값이 교정된 럭스 미터가 표시하는 것과 일치하지 않을 수 있습니다.이것은 그 자체로는 단위 변환 문제가 아니지만, 단위 변환이 어려운 부분이라고 생각하는 사람들을 괴롭힐 수 있습니다.

각 유닛을 사용하는 시기

국제적인 제품이나 새로운 디자인에도 럭스를 사용하세요.이것은 SI 단위이고, 최신 센서의 캘리브레이션 용도이며, IEC 및 ISO 표준에서 볼 수 있는 것입니다.

미국 조명 규정, OSHA 요구 사항 또는 영국식 단위로 사양을 지정하는 고객을 다룰 때는 풋캔들을 사용하세요.걱정하지 마세요. 정확히 변환하기만 하면 됩니다.

Millilux는 야간 투시 시스템, 천문 기기 또는 센서 노이즈 플로어 특성 분석과 같은 저조도 응용 분야에 유용합니다.Kilolux를 사용하면 실외 측정값을 쉽게 읽을 수 있습니다.

사진?솔직히 오래된 자료를 읽거나 레거시 장비를 사용하는 경우가 아니라면 무시해도 될 것 같습니다.하지만 하나를 만나면 이제 알 수 있습니다. 10,000을 곱하면 럭스가 나옵니다.

시도해 보세요

다음번에 조명 사양을 풋캔들 단위로 보고 센서 데이터시트가 럭스 (lux) 로 표시된다면 너무 계산하지 마세요.조도 단위 변환기 를 열고 초 단위로 정확한 숫자를 구하세요.일반적인 기준점 (달빛, 사무실 조명, 밝은 실외, 직사광선) 을 처리하고 럭스, 풋캔들, 밀리럭스, 킬로럭스, 사진 사이를 변환합니다.소수점 자리를 빼거나 잘못된 변환 계수를 사용할 기회가 줄어듭니다.