4-2신종민(2등이예요.ㅋㅋ)(에디슨의 전구)

(좀길어요) 백열 램프는 두가지 형태로 분류해 볼 수 있는데... 하나는 1879년 에디슨에 의해 개발된 이래 특별한 변형 없이 오늘날까지 이용되고 있는 일반 백열 램프이고... 다른 하나는 1950년대에 개발된 텅스텐 할로겐(tungsten halogen=quartz lamp)으로서 이것은 석영으로 만들어진 벌브안에 할로겐 가스를 주입해서 만든 것이다1. 연색성이 좋고 따뜻한 광색이다. * 백열 램프의 특징 2. 점광원에 가깝고 빛의 집광이 용이하다. 3. 조광을 연속적으로 할 수 있다. 4. 점등이 간단하고 즉시 점등된다. 5. 광속 저하가 적다. 6. 효율이 낮고(형광등의 약 1/5) 수명이 비교적 짧다.(1,000～1,500) 7. 방사열이 많아 이용에 불편이 따른다. * 백열 램프의 구조 1. 벌브(Bulb) : 유리,석영 유리구는 백열 필라멘트로부터 방사되는 빛을 투과시키는 역할을 해야 하므로 유리구 전구용 유리는 보통 연화온도가 섭씨 680~750도인 연질의 소다석회유리(SiO2 -Na2 O-CaO-MgO계)를 사용하지만, 고용량의 것은 연화온도가 섭씨 770~920도로 높은 경질의 붕규산 유리(SiO2 -B2 O-R2 O계)가 사용된다. 100W 이하의 전구는 노출하여 사용하는 경우가 많으므로 필라멘트의 고휘도로 인한 눈부심을 부드럽게 하기 위하여 종래에는 유리 내면에 불화수소(55%), 불화암모늄, 녹말 등을 주로하는 수용액으로 부식시켜 내면 광택을 없앴으나, 근래에는 유리구 내면에 무기질의 백색 분말인 실리커(SiO2)분말을 칠하여 휘도를 낮추고 있다. 무광택 유리로 인한 빛의 흡수는 전구를 전부 처리할 경우 2%이지만 실리커를 칠한 것은 흡수가 5%정도이다. 일반적인 백열 램프의 벌브는 유리로 만들어지며, 텅스텐 할로겐 램프는 좀 더 열과(250`C) 압력에 강한 석영(quartz)을 사용하고 있다. 이와 같은 재료상의 특성으로 인해 백열 전구는 열의 발산을 쉽게 하기 위해 벌브를 크게 만들 수 밖에 없었으며, 램프의 크기에 따라서 조명기의 크기가 변하는 무대 조명기들은 부피를 줄이기 위해서 점차 텅스텐 할로겐 램프를 사용하기 시작하였다. 벌브는 모양과 크기 그리고 마무리 상태에 따라 여러가지로 나뉘어지며, 모양은 일반적으로 알파벳 표기로 분류된다. 일반 가정에서 보편적으로 사용되는 형태는 A(arbitrary)와 P.S(pear shape)이며, 무대 조명기에서는 열의 발산이 좋은 G(globular)형이나 초점 위치의 조정이 용이한 T(tubular)형이 사용된다. 이외에도 반사판이 램프의 내부에 포함되어 있는 PAR와 R형 램프를 들 수 있다. 조명기에 사용되는 램프들은 크기를 규격화하기 위해 지름의 최대치를 8"(20cm)로 규정하고 있으며, 표기는 1/8과 같은 분수 방식으로 하고있다. 따라서 T-6은 T형 램프에 벌브의 지름이 6/8"임을 나타낸다. * 봉입 가스(filled gas) :전구의 전등은 필라멘트가 고온의 백열상태로 되므로 산화되어 소단되는 것을 막기 위해 처음에는 유리구 내의 산소를 제거하려고 진공 상태로 만들었으나, 불활성 가스를 봉입하면 텅스텐의 증발을 억제하므로 필라멘트의 온도를 높게 설계할 수 있다. 가스를 봉입하면 진공에 비하여 전도 대류에 의한 열손실이 증가되므로 전류는 적어야 하고 또한 필라멘트 선이 가늘고 긴 것은 코일로서 효율적인 이득을 얻을 수 없으므로 20W 이하의 전구는 진공 전구로 한다. 봉입가스는 일반적으로 질소(N2)와 아르곤(Ar)이며, 15% : 85% 의 비율로 섞는다. 그러나, 영사용 전구와 같이 필라멘트가 작게 정리된 것은 방전하기 쉽다. 그리고 200V이상의 고전압에서는 아크를 억제하기 위해 질소를 50%로 증가시킨다. 아르곤의 순도가 높고 봉입가스압이 높을수록 효율은 향상되며, 가스압은 점등시 약 1기압이 되도록 하기 위하여 보통 1기압의 80%인 600 Torr 정도를 넣어 봉입한다. 가스의 종류에 따라 발광효율이 달라지며 열손실과 증발도는 가스의 원자번호가 증가함에 따라 감소한다. (즉.. He.. N2.. Ar.. Xe..와 같이 순차적으로 발광효율이 좋아진다.) 2. 필라멘트(Filament) : 텅스텐 필라멘트의 점등온도가 높을수록 방사되는 가시광의 비율이 높아지므로 전구의 효율이 향상된다. 따라서, 필라멘트로 사용되는 재료는 융점이 높고, 고온에서 될수 있는 대로 증발하지 않아야 한다. 고온에서 증발하기 쉬운 금속은 점등중에 금속의 표면으로부터 분자가 증발하여 필라멘트가 가늘게 되고, 증발 금속분자가 유리구 내벽에 부착하여 흑화(blackening)가 일어나서 광속의 감퇴 원인이 된다. 텅스텐(Tungsten)은 융점도 섭씨 3410도로 높고 증발도 적으며 가는 선까지 자유로이 가공되므로 전구용 필라멘트로 널리 사용되고 있다. 전구의 초기에는 진공중에 직선 필라멘트를 사용하였으나 증발을 적게 하거나 봉입가스의 전도대류에 의한 열손실을 적게 하기 위하여 코일형을 사용하게 되었다. 텅스텐 할로겐 램프에서 가장 많이 사용하는 형식인 이중 코일(double coiled) 필라멘트는 일반적인 텅스텐 필라멘트보다 약간 가늘고 길게 디자인 되었으며, 1921년 일본에서 최초로 개발되었다. 3. 램프 베이스 (Lamp Base) 전기와 접촉하는 부분인 램프의 베이스는 일반적으로 구리로 만들어지며, 낮은 소비전력의 램프는 알루미늄을 베이스의 재료로 사용하고 있다. 베이스는 여러가지 형식이 있으며, 이 중 Screw Base는 가장 일반적으로 사용되는 방식이라고 볼 수 있다. 그러나 극장 조명에서는 램프, 반사판, 그리고 렌즈의 광학적 측면을 고려할 때 베이스의 정확한 고정 및 조절(lamp alignment)을 필요로 하므로 조명기에 사용되는 일반적인 백열 램프는 Midium이나 Mogul pre-focus Base를 주로 사용한다. 작은 크기의 램프, 예를 들어 100~150W 또는 3" 프레즈넬 스팟라이트(Fresnel Spotlight)에 사용되는 램프의 베이스는 Bayonet 형식을 사용한다. 베이어넷이나 프리포커스 형식은 램프 교체시 약간의 힘을 주어 밀어 넣은 후 "찰칵:하고 고정되는 소리가 날 때까지 돌려주어야 한다. 텅스텐 할로겐 램프의 베이스는 크게 두가지로 나누어볼 수 있다. 하나는 바이핀 베이스(bi-pin base)이고, 다른 하나는 double-ended 또는 single-contact 베이스이다. 최근에 많이 사용되는 텅스텐 할로겐 램프는 Mini can이라고 불리는 작은 크기의 스크류 베이스 형식을 취하고 있으며, 이것은 램프의 교체가 용이하고 베이스를 위로 향한 상태에서도 열에 상당히 강한 특징을 가지고 있다. * 할로겐 램프의 특징 1. 백열등의 1/200까지 축소 가능하며 작고 가벼워 작은공간에 적합, 초 소형이기 때문에 설계상 편리하게 디자인가능 2. 할로겐 사이클에 의해 필라멘트 소모가방지되므로 수명이 길고(백열등의 1.5～2배) 사용하는 동안 조도가 일정하다. 3. 사용중 밝기의 저하가 없다. 4. 음영이 뚜렷하고 반짝이는 효과가 있다. 5. 연색성이 우수하여 쾌적한 빛을 낼 수 있고 자연광에서처럼 색 구별이 용이해서 색을 선명하게 재현할 수 있다. 6. 빛의 각도 조절이 쉽다. 도한 점광에 가까운 빛을 낼 수 있고 적당한 반사경으로 고도의 광을 조절할 수 있고 정확한 빔을 가지고 있다. 7. 흑화현상을 방지한다. 8. 벌브 벽이 석영 유리이므로 작은 크기라도 높은 광출력을 낼 수 있으며, 열충격에도 강하다. 9. 온도분포가 일정하다. 10. 높은 효율을 가지고 있어 점등 수를 줄일 수 있고 에너지 절감의 효과도 있다. < 관리시 주의할 사항 > 1. 저볼트(12V)에서 특성이 살아남기 때문에 변압기를 사용하여 저볼트로 전환시켜 쓰는 것이 좋다. 2. 램프의 발열성이 높아 인화물질을 가까이 두어서는 안된다. 3. 전구 교환시 반드시 전원을 꺼야 한다. 4. 램프의 전구 부분을 손으로 만져선 안된다. 화상을 입을 수 있고, 지문이나 기름기로 석영 유리가 변질 또는 부식되어 수명이 짧아질 우려가 있으므로 교환시 장갑이나 손수건 등을 이용하며, 알코올을 묻힌 개긋한 헝겊으로 닦고 건조시킨 후 사용한다. 5. 고온으로 사용할 경우 대상물의 내열성 변색에 유의한다. ◎ 할로겐 램프의 종류 ― 형태에 따른 분류 ․ 싱글 코일 타입(single coil type) 콤펙트한 광원으로 리플렉터가 빛을 확산시켜 은은한 분위기를 연출한다. 적용범위가 넓고주로 매입등, 플로어 스탠드 등으로 사용, 거실이나 응접실 등에 분위기 있는 조명에 사용되는 편구형이다. 또한 스포트라이트용 광원으로 박물관, 화랑, 진열장, 쇼윈도 등의 엑센트조명으로 사용된다. ․ 싱글 베이스 타입(single base type) 일반전압용 할로겐 램프며 탁월한 연속성으로 자연광과 유사한 느낌 ․ 더블 베이스 타입(double base type) 일반전압에서 사용할 수 있는 양구형으로 전력소모가 적고 많은 광량을 제공받을 수 있는 이상적인 광원이다. 광속의 범위가 넓어 주택, 전시장, 매장, 투광용, 무대 특수용 등 실내 공간은 물론 도로, 주차장, 운동장, 공항 등 옥외 공간의 저명으로도 많이 사용된다. ․ 다이크로익 타입(dichroic type) 높은 온도를 피해야 하는 물체에 스포트라이트를 하기 위해 특수 도장된 반사경을 부착한 열반사형 이다. 식료품, 의복, 귀금속 미술 공예품, 예술품 등 열에 변색될 우려가 있는 상품의 조명에 적당하다. 주로 디스플레이용으로 사용 ― 전압에 따른 분류 ․ 저압 텅스텐 할로겐 램프 초기 광속을 유지하며 장식적인 하이라이트와 전반 조명에 사용되며 밝기를 조절가능, 저전압 할로겐 램프를 사용시에는 정전압을 내려주는 변압기의 사용이 필수. ․ 고압 텅스텐 할로겐 램프 지속적인 광속을 유지하고 즉시 점등되며 빛의 연색성이 좋다. 일상적인 전압에서 사용가 능, 실내조명으로는 다운 라이트, 업 라이트, 벽면 투과용 조명으로 사용, 옥외에서는 투광 조명용으로 사용된다. # 크립톤 램프 크립톤 램프는 백열등에 아르곤 가스 대신에 열전도율이 낮은 크립톤 가스를 봉입하여 만든 연색성이 좋은 램프이다. 필라멘트로부터의 열의 전도와 대류에 의한 손실이 적으므로 소비 전력을 줄일 수 있다. 크립톤 램프를 사용하는 곳은 주로 다음과 같다. 1. 수명이 길기 때문에 전구 교환이 힘든 장소 또는 등기구에 사용하면 편리 2. 작고 세련된 모양으로 장식 효과가 우수하여 전구를 많이 사용하면서도 밝기보다는 장식적 조명 효과를 필요로 하는 백화점, 극장, 볼링장 등에 사용 3.연색성이 좋아 의류상가, 레스토랑 등에 사용하면 좋다. * 크립톤 램프의 특징 1. 기존의 백열등 보다 수명이 2배 이상 길다. 2. 형광등보다 2배이상 연색성이 좋다. 3. 발광 효율을 높혀 10%의 절전 효과가 있다. 4. 정전도 코팅으로 눈부심을 방지하여 눈의 피로를 감소 시킨다. 5. 태양빛에 가까운 자연빛을 발하므로 시력을 보호한다. # 저전압 램프 (Low Voltage Lamp) : 120V 보다 낮은 전압에서 사용되도록 만들어진 램프 자동차용으로 만들어진 Head-light는 12V에서 사용되며, 공항의 활주로 등에 사용되는 A.C.L(aircraft lamp)은 24V에서 사용될수 있도록 만들어졌다. 극장에서 사용되는 저전압 램프의 장점은 광량과 빛의 질이 우수하고 램프 자체가 매우 작게 제작되기 때문에 협소한 장소에 조명기의 설치가 가능하다는 것이다. 이 램프를 극장에서 사용하기 위해서는 비교적 비싼편인 강압기(step down trancformer)나 Auto-trancformer가 사용되어야 하는데... 여기서 유의할 점은 전압 강압 현상으로 전선에 지나친 전류가 흐르지 않도록 유의해야 한다. 그 이유는 전력 공식에서 알수 있듯이 동일한 소비전력에서 전압이 낮아지면 전류량은 높아지게 되며, 이것은 전선에 저항을 많이 주기 때문이다. 다색성 반사판을 가지고 있는 이 램프는 주로 인테리어 장식 등에 많이 활용되며 극장에서도 그 활용도가 점차 높아지고 있다. MR 16은 12V에서 사용되며, 광선의 각도는 규정된 반사판의 각도(5~40도)에 의해서 생산되므로 목적에 따라 선택적으로 사용될 수 있다. MR 16은 Great American Market에서 만든 Bunch라는 새로운 형태의 스트립 라이트 또는 미니 스팟라이트에도 적용되고 있다. 또한 2인치의 Mini Par Can에도 사용되는데, 이 조명기는 매우 협소한 공간에서 사용하기에 편리하다. 이러한 형태의 조명기는 자체적으로 내장된 강압기를 필요로 하는데, 이 강압기는 규정된 정격 전압의 인입이 필수적이어서 전압 조절에 의한 광량의 조절이 강압기를 거쳐 나온 전압에 의해서만 가능하였다. 그러나 최근에 개발된 변압기는 이것 자체가 정격 전압의 인입이 필요없이 디머에 의해 전압이 조절되고, 리모트 콘트롤러로 조정될 수 있도록 만들어지고 있다. -A.C.L lamp : 24V의 전압에서 사용 광원의 특성은 상당히 밝고 가느다란 빛을 발산. 일반 Par can에 장착 밝기는 100,000~60,000 ft. 광원의 발산각도는 19~26도 사이 단점은 수명이 매우 짧아 10~25시간 정도 -A.C.L strip : 여러개의 Par can(36이나 46)에 4~8개의 램프가 직렬로 연결되어 사용 램프전압의 합산이 공급전압(110/220V)의 근사치에 이를 때, 정격밝기를 발하며 디머에 의한 밝기조절이 가능해짐 -Rainlight : Pin Spot이라고도 불리며 밝고 광원의 폭이 좁은 것이 특징 Par can 36이나 Par can 46에 사용되며 6.4V.30W로 생산됨 2. 아크 램프 (Arc Source Lamp) # Lime Light 첫번째로 사용된 아크램프로서 칼슘 산화물(black of calcium oxide = lime)을 사용 빛 자체의 흔들림이 매우 커 팔로우 스팟 조정자가 봉을 설치하거나 조절할 때 어려움이 많았으나, 빛 자체가 매우 밝으며 높은 색온도(6000k)를 가지고 있기때문에 폭풍우 속의 번개효과를 나타내는데 매우 효과적으로 사용되었으며, 탄소봉(carbon lod)을 사용하는 스팟 라이트가 나오기 전까지 사용됨 # Carbon Arc Lamp lime light의 뒤를 이어 극장조명용으로 사용되어짐. 연필만한 두개의 탄소봉을 구리로 도금한 것이 사용되며, +극과 -극 사이의 방전 효과에 의해서 빛을 방사 탄소봉은 저항을 주는 역할을 하므로 방전중 탄소 입자가 승화되고 열이 발생하면서 봉의 길이가 짧아지는데 이럴 경우 모터 장치에 의해 자동적으로 두 봉 사이의 간격(3/4")은 유지된다. 불꽃은 -극의 탄소봉 끝에서 시작되어 +극 탄소봉 끝의 앞쪽을 지나 곡선 형태로 전방을 향한다.(+극이 -극에 비해 2배정도 빨리 연소) 연소과정에서 +극의 탄소봉은 모터에 의해 회전하게 되며,이것은 균등한 표면의 연소를 위함이다. 카본 아크는 Studio arc light(Fresnel Spotlight를 일컫는다), Follow spot, Search light등에 사용된다. <CARBON 조정법 llight arc> 두 탄소봉 사이의 거리는 3/4"를 유지해야 하며, +극 탄소봉은 Baffle plate로부터 1 7/16"~ 1 1/2"사이에 위치해야한다. 전기의 가감 조정은 +극 탄소봉의 공급과 회전속도로 조정된다. 조정기 뒷면의 손잡이로 두 탄소봉 사이의 거리(방전 거리=Arc gap)가 클 경우 봉의 공급비율을 높여야 하며(손잡이를 시계방향으로 돌림) 반대의 현상이 일어날 경우에는 공급비율을 낮추어야(손잡이를 반시계방향으로...) 한다. 두 탄소봉의 간격을 조정하는 방법은 처음에는 조정 손잡이로 간격을 맞추어 놓고, 그 다음은 공급 비율을 조정하여 간격이 균일하게 유지될 수 있도록 한다. 여기서 기억해야 할 점은 탄소봉을 뒤쪽으로 뺄 때 반드시 조정 손잡이를 사용해야 한다는 점이다. 카본 아크 라이트는 연기와 소음을 동반하기 때문에 아주 특별한 경우, 즉 HMI lamp가 욕구를 충족시켜주지 못할 때(직류전원이 공급되고 카메라도 fliker free speed로 촬영될 때, 아크라이트는 매우 깨끗한 그림자를 만들어 내며 태양이나 달의 광원을 표현할 때도 자연현상에 가장 가까운 효과를 낼수 있다.) 이외에는 광범위하게 사용되지는 않고있다. <CARBON arc 사항 주의 사용시 lamp> 방전시 인체에 유해한 일산화탄소(carbon monxide)가 발생하므로 반드시 통풍이 잘 되는곳에서 사용해야 하고, 매우 밝은 빛을 방사하기 때문에 조정자가 직접적으로 램프를 볼 경우 눈에 치명적인 영향을 줄수 있다. # Short Arc Lamp 두개의 텅스텐 봉을 고압으로 처리된 가스벨브 안에서 방전시키는 방식 방전시 산소와의 접촉이 없기 때문에 텅스텐 봉이 손실되는 경우는 없다. <XENON Lamp> Short arc lamp의 1세대라고 할 수 있는것으로 벌브안에 제논가스를 주입하여 사용하는 것으로 매우 밝고 높은 색온도의 빛을 발산 영화나 원거리용 팔로우 스팟에 주로 사용 가격이 비싼 편이지만 오랬동안 사용가능 벌브안에 사용되는 가스가 고압이기 때문에 유리에 약간의 흠집만 있어도 폭발할수 있으므로 안전수칙 준수를 필요로 함 # H.M.I. Lamp (hydrargyrum medium-arc-length iodide) HMI 램프는 교류로 작동되는 방전 램프이다. 열 저항이 강한 석영유리로 만들어지며 타원형이나 원통형의 방전광 안에는 텅스텐으로 된 두 전극이 있고, 전류는 특별한 모양으로 된 몰리브덴 금속조각을 통하여 전달되는데... 이 금속 조각이 베이스와 전극간에 전류를 통하게 해 준다. 구성면에서 Xenon lamp와 동일하나, 낮은 압력의 가스가 벌브안에 주입된다는 것이 차이점이며, 상당히 풍부한 광량과 높은 색온도를 발산한다. (영화나 TV등의 분야에서 사용될때는 다른 종류의 광원과 균등한 색상 재현이 카메라에서 이루어지게 하기 위해 색 보정작업이 필요) HMI lamp는 같은 소비전력의 Tungsten halogen lamp와 비교할 때 네배 이상의 빛을 발산한다. 텅스텐 할로겐 램프의 경우 1watt의 소비전력당 발산되는 광원의 밝기는 26 lumens인 반면, HMI lamp는 85~108 lumens의 빛을 발산한다. 이와 같은 결과는 텅스텐 할로겐 램프가 에너지의 80%를 열로 발산하는데 비해 HMI lamp는 에너지의 80%를 빛으로 발산하는데서 비롯된다. 차세대 아크램프가 나오기 전까지 HMI lamp는 아마도 가장 이상적인 램프로 인식될 것이다. 단.. 아크램프의 가장 큰 단점은 전기적으로 빛의 밝기를 조절할 수 없다는 것이다. *Magnetic Ballast HMI lamp는 교류전류의 1싸이클때마다 두번 밝고 어두워진 순서를 반복하고 1초 동안에는 120번 밝아짐과 어두워짐 현상이 일어난다. 이 변화는 우리 눈에는 감지되지 않지만 카메라에서 단위 시간당 이 변화의 횟수를 정확하게 맞추어 놓지 않을 경우 필름에 감지된다.(카메라의 프레임 속도를 120으로 맞추어야 함) 여기서 공급되는 전원의 주파수(frequency)는 휴대용 측정기(hand-held meter)로 측정될 수 있으며, 대부분의 발전기는 자체적으로 내장된 주파수 측정기를 갖추고 있다. (3상으로 공급되는 E.M.F는 1싸이클당 여섯번의 peak가 발생하며, 우리는 이것을 60hz로 표기한다. 1초당 피크 횟수는 360번 발생한다.) *Square Wave Electronic Ballast flicker(깜빡거림)현상을 해소할 수 있는 안정기이다. 이 안정기는 실질적으로 끊김이 없는 빛을 발산하게 함으로써 카메라의 프레임 속도를 교류전원의 주파수에 맞출 필요가 없게 만든다. 그 이유는 교류전원의 sine wave를 square wave 형태로 만들어 사용하기 때문에 에너지 공급이 일정하게 이루어질 수 있고 전압과 헤르츠에 대한 높은 관용도를 갖추고 있기 때문이다. 예를 들면 정격전압이 120V인 전자식 안정기(electronic ballast)는 공급전압이 95~132V 범위 내에서 변하게 될 경우 헤르츠나 램프의 색온도 변화에 영향을 주지 않는다. 따라서 이 안정기는 항상 일정한 헤르츠와 안정적인 전압을 조명기에 공급할 수 있으며, 이로 인해 램프의 밝기는 6~8% 증가하게 되고 수명도 20% 연장된다. 또한 무게 면에서도 전자석식 안정기(Magneyic ballast)보다 훨씬 가벼운 편이다. 전자식 안정기의 단점은 램프나 그밖에 다른 장치에 소음이 발생하며, 이것은 무대 세트에 반사되거나 마이크에 흡수되어 공연에 영향을 줄 수 있다는 것이다. 그러므로 팔로우 스팟 조정자는 조용하고 섬세한 성격의 공연에서는 반드시 안정기의 스위치를 "flicker-free"와 "silent operation mode"(스퀘어 웨이브의 각진 부분을 동그랗게 깍아놓은 신호 방식)로 바꾸어 놓아야 한다. 그리고 램프의 모양에 따라서도 소음의 정도가 달라지는데, 램프의 모양이 각진 경우보다는 타원형 모양이 소음의 정도가 훨씬 낮다. 대부분의 HMI lamp점화장치는 전자석식 안정기를 겨냥해 만들었기 때문에 점화 간격이 전자식에 비해서 넓다. 따라서 보다 깨끗한 신호를 사용하는 전자식 안정기에서는 1/4정도로 간극을 줄여줘야 하는데 이 조정은 반드시 전문가에 의해 이루어져야 한다. 그리고 이 안정기는 전자석식보다 섬세한 장치가 많이 있기 때문에 견고한 케이스로 안전하게 운반한다 할지라도 세심한 주의가 필요하다. < 모든 전자식 안정기가 Square wave와 flicker-free 기능을 갖추고 있지는 않다.> 3. 방전식 램프 (Gas Source Discharge Lamp) # 형광등(Fluorescent Tube) 형광등은 1938년 미국의 General Electric 社에서 개발하여 사용기간이 이미 반세기를 지나고 있다. 형광등은 음극으로 된 저압 수은의 방전에서 발생된 자외선의 방사로서 방사 루미네센스에 의하여 유리관 내면에 바른 형광 물질을 자극시켜 효율이 좋은 빛을 얻도록 만든 광원이다. 점등 장치가 필요하지만 광질이 좋고 고효율이므로 경제성도 좋다. 그리고 램프의 모양이 종래의 것에 한하지 않고 여러 가지 형태가 용도에 따라 다양하게 실용화되고 있다. 그러나 이 형광등 자체가 발하는 빛은 총체적 분광 파장을 갖고 있지 못해서 연색성이 안좋아 극장용도로 사용되기에는 단점을 안고 있다. 또한 관(Tube)식으로 만들어진 방전 램프는 광원의 초점 위치를 제대로 맞출 수가 없기 때문에 극장에서는 제한적으로 사용되어지고(Cyclorama나 Backdrop) 있다. 특히 이 램프는 색상의 혼색이 어렵다. 하지만 형광 물질의 안료를 칠하거나 UV필터를 장착하여 효과를 낼 수 있는데, 이러한 방법은 무대 전체를 ultra-violet 색으로 표현할 수 있게 한다. 요즘 들어서 수은 가스 램프(Mercury vapor lamp)도 많이 사용하고 있는데, 이 램프는 자외선 영역인 ultra-violet색을 많이 포함하고 있어서 관의 안쪽에 형광 물질(phosphor)을 입혀 자외선을 차단하고 빛을 재방사하는 형식으로 만들어지고 있다. 형광등이나 수은 가스램프는 안전기와 예열시간이 필요하다. 일반적으로 기계적인 장치에 의해 밝기를 조절하나 최근에는 디머에 의해 밝기 조절이 가능한 램프가 개발되었다. 많은 조명기 제조업체들이 형광등을 bank style로 제작해서 스탠드나 조명 베튼 파이프에 쉽게 장착할 수 있도록 만들고 있으며, 이러한 장비들은 고주파수 안정기를 갖추고 있어서 빛의 깜빡거림 현상을 제거하였다. * 형광등의 특징 1. 열을 발산하지 않는다. 2. 효율이 높아 전체조명 기구의 70%에 사용된다. 3. 자연색광에 가깝다. 4. 수명이 길다. 5. 그림자가 없다. 6. 저온에 부적합하다. 7. 점등기가 필요하다. 8. 적정 전압이 필요하다.(80V 이상) 9. 빛의 흔들림이 있다. 10. 임의의 광색을 얻을 수 있다. * 형광등의 종류 1. 콤팩트 형광등 ― 삼파장 램프라고도 하며 백열등보다 훨씬 적은 에너지를 소모하고도 수명은 길다. a>전구타입 콤팩트 형광등 .․ 백열등 대체용으로 개발된 램프, 빛의 광속이 효율이 높고 열을 적게 발생한다. b>플러그인 타입 콤팩트 형광등 .․ 디자인이 콤팩트하고 무게가 가볍다. 광속 효율이 높으며 백열등 수준의 백색광 을 낸다. 컬러 랜더링이 좋다. 2. 광촉매 형광등 ― 램프로부터 발생하는 근 자외선에 의해 산화티탄이 촉매 기능을 발휘하므로 오염물질이나 부유균 및 역겨운 냄새의 분자를 공기 중위 산소와 경합시켜 탄산가스나 물로 분해하는 기능을 갖고 있는 실내 공기 청결 등 공해 방지 기능을 갖춘 조명 기구다. 병원, 양로원, 장마철에 곰팡이가 번식하기 쉬운 지하상점, 흡연실이나 회의실, 식품매장이나 식당에 일반조명 대용으로 사용하면 쾌적하고 청결한 환경을 유지할 수 있다. 3. 반사형 형광등 ― 일반 형광등에 비해 밝기를 약 2배 정도 향상시킨 제품 4. 바이오 형광등 ― 일반 형광등에 비해 전력소비를 80%절감할 수 있고, 백열등에 비해 10배나 수명이 길며 원적외선을 방출하여 생체 활성화 기능은 물론 식물의 성장을 촉진시키는 기능도 있다. <형식에 따른 분류> 1. Standard 형광등 - 에너지 효율과 광량을 극대화시켜서 만든 것으로 밝기는 백열 전구의 2~4배에 이른다. 낮은 C.R.I수치를 가지고 있음에도 불구하고 풍부한 광량을 가지고 있기 때문에 사무실,공장,창고 그리고 기타 상업적 장소에서 폭넓게 이용되고 있다. 2. Full spectrum 형광등 - 관 안쪽면을 형광 처리를 새롭게 함으로서 높은 C.R.I수치와 총체적 분광 현상을 가지고 있다. 에너지 효율면에서는 스텐다드보다 떨어지나 연색성 측면에서는 우수하다고 볼 수 있으며, 이것의 총체적 분광 성격은 자연광과 유사하다. 따라서 이 형광등은 컬러 필터에 의한 색보정 작업이 필요없다. *Kino Flo :영화나 TV분야에서 형광 램프를 사용할 수 있도록 특별하고 다양한 램프,조명기,안정기 등을 제작하는 회사 키노 플로에서 만드는 안정기는 타회사의 형광 램프도 사용 가능하며, 특히 "Kino Daylight Cube"는 5400K의 색온도를 가지고 있어서 일반적인 형광 램프와는 달리 녹색 분광을 갖고 있지 않아 연색성이 매우 뛰어나다. 키노플로의 안정기는 고주파수 상태로 작동하기 때문에 깜빡거림 현상이 전혀 없으며 낮은 기온 상태에서도 예열 시간이 필요하지 않고, Auto Transformer(=variac dimmer)를 사용할 때 키노 플로 형광등은 어느정도의 레벨까지는 밝기 조절이 가능하고 매우 가벼운 전용 안정기를 사용할 경우 소음 발생 없이 1~2개의 램프를 동시에 밝기 조절할 수 있다. 또한 광원의 방향성을 조절하기 위해 Egg-crate louver를 사용한다. 이 조명기는 매우 가볍기 때문에 스탠드에 장착되어 사용되는 것은 물론, 테이프나 스테플로도 벽에 고정될 수 있다. 12V 직류 전원용 형광등 시스템은 밤에 자동차 안의 인물을 촬영할 때 계기등의 효과를 내기 위해서 사용되며, 교류 전원을 사용하는 12V 키노 플로 램프는 강압기의 사용과 더불어 테이블이나 미니어쳐용으로도 적절히 사용될 수 있다. # 형광등의 연색성(Color Rendition) C.C.T(correlated color temperature)과 C.R.I(color rating index) 2가지 방식으로 표기 - 색상에 대한 인간의 눈의 반응을 기준으로 해서 만든 것이기 때문에 필름의 감광 특성을 기준으로 만든 것과 혼동하여 사용하여서는 안된다. C.C.T는 인간의 눈에 작용한 형광등의 색온도 결과를 제시하는 자료로서 다양한 색온도로 제작되며 이것은 daylight와 warm light로 구분된다. - daylight lamp : 5000~6500K의 색온도를 가지고 있으며 자체의 청색 분광과 자연광의 혼색 결과로 색온도 균형을 이룰 수 있기 때문에 창문이 있는 곳에서 설치,사용할 때 유용하다. - warm lght lamp : 3000K의 색온도를 가지고 있기 때문에 창문이 없는 밀폐된 공간에서 백열 램프와 색온도 균형을 이루는 데 적절하다. C.R.I는 완벽한 색온도를 갖춘 램프를 기준으로 해서 그 정도를 1~100까지의 비율로 나타내는 방법이다. 여기서 100이란 완벽한 색온도를 갖추었다는 뜻이며, 이것의 측정 기준은 인간의 눈이다. # 형광등의 색온도 보정 : 색온도 측정기는 색온도 배상값(C.CV = color compensation)을 제공하는데, 이 자료는 형광등이 다른 종류의 램프와 함께 사용될 때 필요한 green 또는 margenta의 사용 정도를 표시해 준다. 예를 들어 측정기에 표시되는 +B green은 이 램프의 색온도가 높다는 것을 의미하기 때문에 색보정을 위해서 마젠타 컬러필터를 사용해야 한다. * 색온도가 다른 광원의 혼용 일반적으로 형광 램프, 텅스텐 램프, HMI 및 기타 주광색의 방전 램프들은 색보정을 위한 기준 색온도를 정해놓고 있으며 그것들은 다음과 같다. 1) daylight - 5600K 2) tungsten - 3200K 3) fluorescent daylight -5600K plus green - 5600K 로의 색온도 조절 형광등의 녹색 분광을 제거하고 5600K로 색온도를 맞추기 위한 방법은 마젠타 컬러 필터를 사용하여 분광 분포도를 바꾸는 것이다. 이 과정에서 형광등이 froasted plastic으로 이루어진 커버로 덮혀 있을 때는 마젠타 필터를 커버의 안쪽에 넣어야 한다. 그리고 커버없이 관만 사용될 때는 투명 튜브안에 마젠타 필터를 끼워넣고 이 튜브를 형광등에 씌워서 사용하면 파손시 유해한 형광 물질이나 가스로부터 작업자나 출연진이 보호될 수 있다. 형광등을 주광원의 색온도인 5600K로 색온도를 보정하기 위한 보조 광원으로는 HMI, CSI, CID, MSR, carbon arc 등 주광원의 색온도를 가지고 있는 방전 램프들이 쓰이며 텅스텐 램프는 기본 색온도에서 많은 차이를 보여 잘 쓰이지 않는다. - 3200K 로의 색온도 조절 형광등을 텅스텐 램프의 색온도로 맞추기 위해서는 보정 필터로 사용되는 튜브를 optima 32로 바꾸거나 fluoro filter(오렌지색 컬러필터로 광량을 1/3~2/3정도 낮추는 기능을 함)를 사용하여 색온도를 3200K로 낮추는 방법이 적용될 수 있다. 여기서 HMI등의 주광원 램프가 COT 또는 85 컬러 필터로 색온도 보정이 이루어진 상태라면 보조광원으로 함께 사용될 수 있다. 위에 언급한 방법들은 작업현장에서 사용되는 주된 광원이 텅스텐 램프이고 텅스텐 필름을 이용할 때 적용된다. - 형광등으로의 색온도 조절 형광등 이외의 모든 광원에 녹색 분광을 추가하여 형광등의 색온도에 맞추는 방법이 있는데, 이것은 카메라의 렌즈에 FLB filter를 장착하여 녹색 분광을 제거하거나 촬영 후 필름의 화학 처리에 의해서 색온도 조절이 이루어질 수 있다. 현장에서 사용되는 대부분의 램프가 형광등일 때, 조명기의 조정이 어려울 때, 형광등에 보정 필터를 사용하여 많은 양의 빛 감소가 예상될 때 이런 방법이 사용된다. # 형광등의 filcker 현상 형광등은 HMI 조명기와 마찬가지로 우리 눈에는 감지되지 않지만 1초에 120번이라는 빠르기로 플리커 현상이 일어나는데, 카메라의 프레임 속도를 초당 120회로 맞추어 놓지 않으면 필름에 플리커 현상이 감지된다. 고주파수 안정기(high frequency ballast)는 이러한 단점을 보완하기 위해 만들어진 것으로 60hz로 인입되는 전력을 초당 20000~40000hz로 바꾸어주는 기능을 한다. 따라서 형광등의 발광체(phosphor)는 약해질 겨를없이 계속 빛을 방사하게 되며, 플리커 현상도 사라지게 된다. *형광등의 소비전력 형광등의 튜브에 표기되어 있는 소비전력은 튜브 자체만의 소비전력을 표기한 것이며, 여기에 안정기에서 소비되는 전력까지 포함하면 10~20% 정도의 전력소모가 추가되어야 한다. 따라서 많은 양의 튜브를 사용할 때는 위의 공식을 적용하여 적정 전류의 총량을 초과하지 않도록 해야 한다. HMI lamp와 같이 형광등의 광량은 전압과 외부 온도, 그리고 안정기의 종류에 따라 달라진다. *전압 변화에 따른 결과 형광등에서의 전압 변화는 눈에 감지될 정도의 색온도 변화를 제공하지는 않지만, 전압이 너무 낮게 공급되면 꺼지게 되고, 10%정도 전압을 높여주면 빛 방사는 10% 정도 증가하나 높은 전압에 적응되도록 만들어진 안정기가 아닐 경우 내부장치가 타버리게 된다. *외부 온도에 대한 반응 일반적인 형광등은 10도 이상의 온도에서 사용되도록 만들어졌으나, 고주파수 안정기를 사용할 경우에는 0도 이하에서도 사용이 가능하다. 그러나 모든 형광등은 비록 고주파수 안정기를 사용하는 경우라도 외부온도에 따라 색온도와 밝기에 차이를 보인다. 외부온도가 0도 이하일때 형광등은 점등은 되나 적정 색온도와 밝기를 내기 위해서는 몇분이 소요되고, 외부 기온이 너무 높거나 밀폐된 공간에서 사용할 때 형광등의 색온도가 청록색 쪽으로 변하는 경향이 생기므로 컬러필터에 의한 색보정 작업이 필요하다. ○ 특수 램프 특수램프가 일반 조명에서 사용되는 램프와 다른 점은 특수램프의 분광이 특히 적외선 영역이나 자외선 영역에 치중되고 있다는 점이다. ▶ 적외선 램프 적외선 램프는 치료용, 산업용, 연구용, 농업용 등 다양하게 쓰이고 있다. 치료용 적외선 램프의 경우 치료 효과가 있는 단파장의 적외선이 방사되어 유기체 내에 열 효과뿐 아니라 피하 침투 효과를 미쳐 방사열에 노출된 세포와 기관은 활성화 되며 혈관이 확장되어 혈액순환이 촉진된다. ▶ 자외선 램프 자외선 광원은 대체로 방전램프로서, 빛에 민감한 점착제, 페인트, 플라스틱들을 경화시키고 빛을 쏘이며, 재료를 숙성 시키는데 사용며 또한 위조품(위조지폐검사)식별에 사용된다. ▶ HMI 램프 HMI 램프는 교류로 작동되는 방전 램프이다. 열 저항이 강한 석영유리로 만들어지며 타원형이나 원통형의 방전광 안에는 텅스텐으로 된 두 전극이 있고, 전류는 특별한 모양으로 된 몰리브덴 금속조각을 통하여 전달되는데. 이 금속 조각이 베이스와 전극간에 전류를 통하게 해 준다. ▶ 무전극 램프 무전극 램프는 삼파장 역발광 형식으로 전력에너지의 손실을 최소화 시킨다. 무전극 램프의 특징으로는 내부전극(필라멘트)이 없으며 수명이 길어 유지보수에 따른 인건비 및 자재비 절감이 가능하고 연색성이 뛰어나 눈의 피로를 줄일 수 있고 사고예방은 물론 사물의 색 구분이 명확해 환경 개건 및 생산성 향상을 기대할 수 있다. 그밖에 고 효율이고, 재점등시 즉시 점등되며 1분 이내에 본래 광속의 90% 이상에 도달하는 우수한 광속 안전성을 갖는다.