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Lux와 W 단위 환산에 대한 질문.

저는 현재 photosensitizer라는 물질을 이용하여 암을 치료하는 PDT에 관해서 연구하고 있습니다. 이러한 photosensitizer라는 물질은 빛에 반응하여 활성화가 되는데 이러한 빛의 강도를 현재 Lux로만 측정이 가능합니다. 하지만 여기서 제가 필요한 빛의 강도 단위는 mW/cm2입니다. 제가 사용하고 있는 광원은 현재 100W halogen lamp를 사용하고 있습니다. 그리고 630nm 이상 파장만 통과시키는 필터를 장착하고 있는 상태입니다. 이밖에도 단위환산하는데 다른 여러가지 영향을 미치는것이 있다고 들었지만 일단 Lux 단위를 mW/cm2로 바꾸는 방법은 없는건가요? 아시는분 꼭 부탁드립니다.
  • Lux
  • W
  • 단위환산
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답변 2
  • 답변

    이응신님의 답변

    SI 단위계를 참고하십시오. 영문 구글에서 'SI lumen cd'라는 검색어를 넣고 찾아보면 Wiki쪽이 상당히 정확하게 정의를 하고 있는 것을 발견할 수 있습니다. 또 한국표준연구원에서 SI단위계 소개를 읽어보시면 상당한 정보를 얻을 수 있습니다. SI단위계의 기본량인 cd(칸델라)의 정의는 1 sr(steradian; 입체각)에 540 x 10^(12) Hz의 빛이 1/683 W의 일률을 가지는 밝기의 강도라고 하고 있습니다. 칸델라(candela)는 옛날 얼마나 밝은 초를 만들 수 있느냐를 따질 때 나오던 단위고 나중에 가스등, 전등으로 바뀌면서 현대적인 정의로 정립되었습니다. 전구를 보면 W라고 소모전력이 나오나 일상적인 말로는 흔히 몇 '촉'짜리 전구라고 말할 때 '촉'이라는 단위가 칸델라와 비슷한 개념을 가졌습니다. 단위환산을 따져보면 현재 환산이 가능한가 판단하는 기준으로 삼을 수 있습니다. 칸델라는 1 입체각(sr)에 내려쬐는 빛이 1/683 W라고 하는데 단색광인 555 nm의 빛이 칸델라 정의에 나오는 파장의 빛과 가장 비슷합니다. 녹색계열의 빛인데 인간의 눈이 가장 예민하게 작용하는 색깔의 파장이라고 합니다. (위에서 다른 분이 언급하였음) 다른 파장의 빛은 칸델라의 정의에 맞게 에너지나 일률을 환산한 함수가 있으므로 참고문헌을 찾아보면 알 수 있습니다. 실제 스펙트럼에서 일정한 파장 이상의 빛이 나오도록 필터링을 했다면 적분을 해서 표준파장으로 환산하는 방법이 있습니다. 1 sr은 일정 거리가 떨어졌을 때 그 거리의 제곱에 해당하는 면적을 가지는 입체각을 말합니다. 평면각일 때 라디안의 개념을 공간으로 확장한 것입니다. 이런 sr을 일정 거리에 대한 면적으로 환산을 해야 하므로 기하학적인 도형을 동원하면 평면각을 환산한 것과 동일한 구의 표면에 해당하는 면적을 구할 수 있습니다. (Wiki를 참고하십시오) 광원에서 1 m 떨어졌다면 광원에서 원뿔(?)형태로 나가는 빛이 1 m 떨어진 구면의 표면에 1 m^2의 면적이 나오는 입체각을 구하면 됩니다. 만약 입체각에 해당하는 원뿔의 구면 표면이 아니라 정사각형을 원한다면 기하학적인 계산을 한참해야 합니다. 이런 면적을 구하고 여기에 1/683 W의 일률이 나온다면 (일률의 단위는 와트(W)로 1 초당 1 J의 에너지가 들어오는 양) 이것이 바로 1 cd 입니다. 1 cd가 정해졌다면 1 cd = 1 lm/sr 의 관계에서 루멘(lumen)의 단위를 환산할 수 있고, 1 lx = l lm/m^2 의 관계를 가지므로 럭스(lux)를 측정하면 (보통의 조도계는 럭스를 측정합니다) 서로 환산하는 관계에 따라 W/cm^2으로 바꿀 수 있습니다. * 주의: 럭스(lx)가 절대로 W/cm^2으로 막바로 바뀌지 않습니다. 광원에서 떨어진 거리와 구면의 표면으로 환산한 면적, 입체각 등을 복합적으로 조건을 걸어주어야 단위환산이 가능합니다. >저는 현재 photosensitizer라는 물질을 이용하여 암을 치료하는 PDT에 관해서 연구하고 있습니다. > >이러한 photosensitizer라는 물질은 빛에 반응하여 활성화가 되는데 이러한 빛의 강도를 현재 Lux로만 측정이 가능합니다. > >하지만 여기서 제가 필요한 빛의 강도 단위는 mW/cm2입니다. > >제가 사용하고 있는 광원은 현재 100W halogen lamp를 사용하고 있습니다. 그리고 630nm 이상 파장만 통과시키는 필터를 장착하고 있는 상태입니다. 이밖에도 단위환산하는데 다른 여러가지 영향을 미치는것이 있다고 들었지만 일단 Lux 단위를 mW/cm2로 바꾸는 방법은 없는건가요? > >아시는분 꼭 부탁드립니다.
    SI 단위계를 참고하십시오. 영문 구글에서 'SI lumen cd'라는 검색어를 넣고 찾아보면 Wiki쪽이 상당히 정확하게 정의를 하고 있는 것을 발견할 수 있습니다. 또 한국표준연구원에서 SI단위계 소개를 읽어보시면 상당한 정보를 얻을 수 있습니다. SI단위계의 기본량인 cd(칸델라)의 정의는 1 sr(steradian; 입체각)에 540 x 10^(12) Hz의 빛이 1/683 W의 일률을 가지는 밝기의 강도라고 하고 있습니다. 칸델라(candela)는 옛날 얼마나 밝은 초를 만들 수 있느냐를 따질 때 나오던 단위고 나중에 가스등, 전등으로 바뀌면서 현대적인 정의로 정립되었습니다. 전구를 보면 W라고 소모전력이 나오나 일상적인 말로는 흔히 몇 '촉'짜리 전구라고 말할 때 '촉'이라는 단위가 칸델라와 비슷한 개념을 가졌습니다. 단위환산을 따져보면 현재 환산이 가능한가 판단하는 기준으로 삼을 수 있습니다. 칸델라는 1 입체각(sr)에 내려쬐는 빛이 1/683 W라고 하는데 단색광인 555 nm의 빛이 칸델라 정의에 나오는 파장의 빛과 가장 비슷합니다. 녹색계열의 빛인데 인간의 눈이 가장 예민하게 작용하는 색깔의 파장이라고 합니다. (위에서 다른 분이 언급하였음) 다른 파장의 빛은 칸델라의 정의에 맞게 에너지나 일률을 환산한 함수가 있으므로 참고문헌을 찾아보면 알 수 있습니다. 실제 스펙트럼에서 일정한 파장 이상의 빛이 나오도록 필터링을 했다면 적분을 해서 표준파장으로 환산하는 방법이 있습니다. 1 sr은 일정 거리가 떨어졌을 때 그 거리의 제곱에 해당하는 면적을 가지는 입체각을 말합니다. 평면각일 때 라디안의 개념을 공간으로 확장한 것입니다. 이런 sr을 일정 거리에 대한 면적으로 환산을 해야 하므로 기하학적인 도형을 동원하면 평면각을 환산한 것과 동일한 구의 표면에 해당하는 면적을 구할 수 있습니다. (Wiki를 참고하십시오) 광원에서 1 m 떨어졌다면 광원에서 원뿔(?)형태로 나가는 빛이 1 m 떨어진 구면의 표면에 1 m^2의 면적이 나오는 입체각을 구하면 됩니다. 만약 입체각에 해당하는 원뿔의 구면 표면이 아니라 정사각형을 원한다면 기하학적인 계산을 한참해야 합니다. 이런 면적을 구하고 여기에 1/683 W의 일률이 나온다면 (일률의 단위는 와트(W)로 1 초당 1 J의 에너지가 들어오는 양) 이것이 바로 1 cd 입니다. 1 cd가 정해졌다면 1 cd = 1 lm/sr 의 관계에서 루멘(lumen)의 단위를 환산할 수 있고, 1 lx = l lm/m^2 의 관계를 가지므로 럭스(lux)를 측정하면 (보통의 조도계는 럭스를 측정합니다) 서로 환산하는 관계에 따라 W/cm^2으로 바꿀 수 있습니다. * 주의: 럭스(lx)가 절대로 W/cm^2으로 막바로 바뀌지 않습니다. 광원에서 떨어진 거리와 구면의 표면으로 환산한 면적, 입체각 등을 복합적으로 조건을 걸어주어야 단위환산이 가능합니다. >저는 현재 photosensitizer라는 물질을 이용하여 암을 치료하는 PDT에 관해서 연구하고 있습니다. > >이러한 photosensitizer라는 물질은 빛에 반응하여 활성화가 되는데 이러한 빛의 강도를 현재 Lux로만 측정이 가능합니다. > >하지만 여기서 제가 필요한 빛의 강도 단위는 mW/cm2입니다. > >제가 사용하고 있는 광원은 현재 100W halogen lamp를 사용하고 있습니다. 그리고 630nm 이상 파장만 통과시키는 필터를 장착하고 있는 상태입니다. 이밖에도 단위환산하는데 다른 여러가지 영향을 미치는것이 있다고 들었지만 일단 Lux 단위를 mW/cm2로 바꾸는 방법은 없는건가요? > >아시는분 꼭 부탁드립니다.
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    김윤상님의 답변

    방법은 있습니다만.... 그 conversion factor 라는 것이 한가지가 아니고, 매 파장마다 다른 값을 가지고 있습니다. 아래 사이트를 참조하세요. http://www.anees.com/7.html 사람의 눈이 가장 민감하게 반응하는 555 nm 파장에서 그 값이 제일 큽니다. 683.002 lux per W/m2 (or lumens per watt) 예를 들어, 555 nm 에서 1 lux = 1/683.002 이고 683.002 lux = 1 W/m2 입니다. mW/cm2 로 바꾸시려면, 1000 을 곱하고 10000으로 나누시면, 즉 다시 말해서 10으로 나누시면 되겠네요. 문제는, 님의 경우 특정 wavelength의 파장을 다루는 것이 아니고 630 nm 이상의 파장이라고 하시니 계산이 좀 까다롭게 될 것 같습니다. 630 nm 이상의 conversion factor를 평균하는 방법은 어떨지요?
    방법은 있습니다만.... 그 conversion factor 라는 것이 한가지가 아니고, 매 파장마다 다른 값을 가지고 있습니다. 아래 사이트를 참조하세요. http://www.anees.com/7.html 사람의 눈이 가장 민감하게 반응하는 555 nm 파장에서 그 값이 제일 큽니다. 683.002 lux per W/m2 (or lumens per watt) 예를 들어, 555 nm 에서 1 lux = 1/683.002 이고 683.002 lux = 1 W/m2 입니다. mW/cm2 로 바꾸시려면, 1000 을 곱하고 10000으로 나누시면, 즉 다시 말해서 10으로 나누시면 되겠네요. 문제는, 님의 경우 특정 wavelength의 파장을 다루는 것이 아니고 630 nm 이상의 파장이라고 하시니 계산이 좀 까다롭게 될 것 같습니다. 630 nm 이상의 conversion factor를 평균하는 방법은 어떨지요?
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