왜 전구색 LED전구는 주광색 LED전구보다 어두운가? - 시감도(Eye Sensitivity) : 인간의 눈이 느끼는 색에 따른 밝기

우리가 세상을 밝게 느끼는 것은 단순히 빛의 세기가 강하기 때문만은 아니다.

같은 세기의 빛이라도 사람의 눈은 파장, 즉 빛의 색깔에 따라 밝기를 다르게 느낀다.
이처럼 인간이 파장별로 다르게 느끼는 ‘밝기 감도’를 물리적으로 정의한 것이 바로
시감도(Photopic Sensitivity) 이다.

사람의 눈과 시세포의 역할

우리 눈의 망막에는 두 가지 시세포가 있다.

• 간상세포(Rod cell) : 어두운 곳에서 밝기만 감지하는 흑백 시야
• 원추세포(Cone cell) : 밝은 곳에서 색깔을 인지하는 세포 (적·녹·청 3가지)

인간 눈의 시세포

즉, 어둠 속에서는 간상세포가, 밝은 환경에서는 원추세포가 활동한다.
그런데 이 원추세포는 모든 파장의 빛에 동일하게 반응하지 않는다.
우리 눈은 특히 녹색(555nm 부근) 에 가장 민감하게 반응한다.

이보다 파장이 짧아지면(파란빛), 혹은 길어지면(빨간빛),
민감도(실제로 눈이 느끼는 밝기 정도)는 점점 떨어지고,

결국 400nm 이하(자외선), 700nm 이상(적외선) 영역에서는
전혀 밝기를 느끼지 못한다.
그래서 물리적으로는 같은 광량일 때

초록빛이 빨강빛이나 파란빛보다 훨씬 밝게 느껴지는 이유가 바로 여기에 있다.

파장과 밝기 인지의 관계

시감도 곡선을 그려보면,
555nm 부근의 녹색 영역이 최고점이고,
이보다 파장이 길어지거나 짧아질수록 민감도는 급격히 떨어진다.

즉, 같은 광량이라도 빨간빛이나 파란빛은 더 어둡게 느껴진다.

이 때문에 동일한 전력의 조명이라도
녹색광(550nm 부근) 이 많은 Cool White 조명이
Warm White 조명보다 더 밝게 인지되는 것이다.

시감도와 조명 선택

위 그림은 2700K(Warm White, 전구색)와 5000K(Cool White) LED 조명의
스펙트럼 분포를 비교한 것이다.

• 2700K Warm White
  • 파장이 긴 노랑~적색(580~650nm) 영역의 에너지가 많다.
  • 따뜻하고 안정감을 주지만, 555nm 근처의 광량이 적어 시감도 효율이 낮다.
  • 동일한 전구 구조 및 소비전력이면 Cool White LED 전구보다 광속(lm)이 낮고 다소 어둡게 느껴진다.
• 5000K Cool White
  • 푸른색(450nm) 과 녹색(550nm) 영역의 비중이 높다.
  • 시감도 최고점(555nm) 근처의 광량이 많아 실제보다 더 밝고 선명하게 느껴진다. lm값이 높다.

 

 정리

• 사람 눈의 최대 민감도 파장: 555nm (녹색)
• Warm White → 심리적으로 따뜻, 그러나 시감도 낮아 약간 어둡게 느낌
• Cool White → 시감도 높아  더 밝게 느낌

우리가 느끼는 ‘밝음’은 빛의 세기보다 눈의 감도에 달려 있다.
시감도(Photopic Sensitivity) 는 인간의 눈이 ‘밝다’고 느끼는 빛의 파장을 결정짓는
조명 설계의 핵심 개념이다.
조명을 선택할 때는 단순히 밝기(lux)뿐 아니라
색온도와 시감도 효율까지 함께 고려하는 것이 바람직하다.

 

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