조명 설계나 광학 개발 업무를 하다 보면 가장 자주 듣는 말 중 하나가 “균일도 수치가 얼마나 나오나요?” 입니다.
처음 접하는 분들은 숫자와 공식이 많이 나와서 어렵게 느껴지지만, 사실 균일도는 조명이 얼마나 고르게 빛을 퍼뜨리고 있는지를 단순하게 ‘숫자’로 표현한 개념입니다.
저 역시 처음 조명 개발 업무를 접했을 때는 “왜 계산 방식이 이렇게 다양하지?”라는 의문이 있었는데, 실제로 프로젝트를 진행하고 고객사 스펙을 확인하다 보면 각 방식이 쓰이는 목적이 조금씩 다르다는 것을 자연스럽게 깨닫게 됩니다.
특히 검사장비·비전 모듈·백라이트처럼 조도 편차가 허용되지 않는 제품군에서는 작은 수치 변화가 결과물의 품질에 직접적으로 영향을 미치기 때문에, 균일도 개념을 정확히 이해하는 것이 필수적입니다.
그래서 이번 글에서는 조명 균일도 개념과 3가지 대표 산정방식을 한 번에 이해할 수 있도록
가독성 높은 디자인 포스팅 형식으로 정리해드리겠습니다.
처음 보는 분도 흐름에 따라 읽기만 하면 개념이 자연스럽게 잡히실 거예요.
🌟 1. 조명 균일도란 무엇인가?
조명 균일도(Uniformity)는 한 문장으로 말하면,
조도가 얼마나 고르게 분포되어 있는지를 수치로 표현한 값
입니다.
- 조도(Lux)가 특정 구역에서 지나치게 밝거나 어둡지 않은지
- 검사 대상의 조명 환경이 일정한지
- 설계한 조명 구조(LED, 확산구, 반사구조 등)가 목적에 맞게 동작하는지
이런 것들을 확인할 때 균일도가 사용됩니다.
특히 다음과 같은 장비에서는 균일도가 매우 중요합니다.
- 카메라 모듈 검사 장비
- 비전 검사 시스템
- 확산형·직하형 백라이트
- 정밀한 조도 제어가 필요한 LED 조명
조명 한쪽이 밝거나 어두우면 센서가 받아들이는 정보 자체가 왜곡되기 때문에, 스펙 충족 여부가 품질에 큰 영향을 줍니다.
🧩 2. 균일도 계산이 왜 중요한가?
균일도는 단순한 조도 비교가 아니라 제품의 신뢰도를 보장하는 핵심 지표입니다.
- ✔ 검사 정확도 향상
- ✔ 이미지 노이즈 및 왜곡 감소
- ✔ LED·확산구·광학 구조 설계 검증
- ✔ 고객사 스펙(예: 90%↑, 95%↑) 충족 여부 판단
- ✔ 양산 안정성 확보
즉, 설계–샘플–측정–검증–양산까지 전 과정에서 “빠질 수 없는” 값입니다.
🔍 3. 조명 균일도 산정 방식 – 총 3가지
업계에서 가장 널리 쓰이는 방식은 아래 3가지이며, 이 세 가지만 이해하면 실무에서도 충분합니다.
🟦 ① 기본 균일도 방식 (가장 많이 사용)
📘 공식
균일도 = (최소값 / 최대값) × 100
📌 의미
가장 밝은 지점과 가장 어두운 지점의 비율을 비교하는 방식입니다.
단순하지만 고객사 스펙 문서에서 가장 자주 등장합니다.
📊 예시
- Max = 110 Lux
- Min = 100 Lux
→ 100 / 110 × 100 = 90.9%
일반적으로 90% 이상을 좋은 균일도로 봅니다.
🟪 ② 변동계수 방식 (CV, Coefficient of Variation)
📘 공식
CV = (표준편차 / 평균) × 100
📌 의미
데이터 전체의 분산을 기준으로 “얼마나 흩어져 있는지”를 나타냅니다.
비전검사처럼 정밀도가 중요한 장비에서 특히 활용도가 높습니다.
📊 기준
- 5% 이하 → 매우 우수
- 10% 이하 → 양호
- 15% 이상 → 균일도 개선 필요
🟩 ③ 평균대비 편차 (Deviation from Mean)
📘 공식
Deviation = ( |최대 – 최소| / 평균 ) × 100
📌 의미
최고값·최저값이 평균에서 얼마나 벗어나는지 파악할 때 사용합니다.
특정 위치의 밝기 튐(Tuning, Peak)을 확인하기 좋은 방식입니다.
🧪 4. 샘플 데이터로 3가지 방식 비교
데이터 예시
102, 98, 110, 105, 100, 99
| 항목 | 값 |
|---|---|
| 최대값(Max) | 110 |
| 최소값(Min) | 98 |
| 평균(Avg) | 102.3 |
결과
- 기본 균일도 → 98 / 110 × 100 = 89.1%
- CV → 약 4.33% (매우 우수)
- 평균대비 편차 → 약 11.7%
각 방식이 서로 다른 관점에서 데이터를 분석해주기 때문에
고객 대응 시 2~3개 방식을 동시에 사용하기도 합니다.
💻 5. HTML로 직접 균일도 계산하기(조도, 휘도값 입력시 자동 계산)
💡 조명 균일도 계산기
Lux 데이터(쉼표로 구분)를 입력하세요:
📌 계산 결과
최대값(Max): –
최소값(Min): –
평균값(Avg): –
① 기본 균일도 = (Min / Max) × 100 → –%
② 변동계수(CV) = (표준편차 / 평균) × 100 → –%
③ 평균대비 편차 = (|Max – Min| / Avg) × 100 → –%
🎯 6. 상황별 추천 균일도 방식
| 상황 | 추천 방식 | 이유 |
|---|---|---|
| 고객사 스펙 충족 확인 | 기본 균일도 | 가장 보편적인 공식 |
| 정밀한 비전 검사 | CV(변동계수) | 분산 분석에 최적 |
| 특정 지점 편차 문제 해결 | 평균대비 편차 | Max-Min 차이 판단에 강점 |
| 신규 LED·확산구 검증 | 기본 균일도 + CV | 설계 적합성 검증에 효과 |
🧭 7. 핵심 요약
- 균일도는 조명 밝기의 고른 정도를 표현하는 값
- 계산 방식은 총 3가지
- 기본 균일도 → 가장 널리 사용
- 변동계수(CV) → 분산 분석용
- 평균대비 편차 → 최고/최저 편차 확인
- 기본값은 높을수록, CV는 낮을수록 좋은 조명
