Lumen, Lux und Nits: Helligkeit von LED-Leuchtkästen berechnen

Berechnungshilfe für Helligkeitswerte (Lumen, Lux und Nits) für LED-Leuchtkästen

Wenn Leute davon sprechen, dass eine Lichtbox "hell genug" ist, mischen sie oft mehrere verschiedene Beleuchtungseinheiten zusammen: Lumen, Lux, Candela und Nissen. Sie sind verwandt, aber sie beschreiben nicht dasselbe.

Für eine LED-Lichtbox ist dieser Unterschied wichtig. Ein Modul mit hoher Lumenleistung kann immer noch eine schwach aussehende Grafik erzeugen, wenn der Strahlwinkel falsch ist, die Gewebetransmission niedrig ist, die Box zu tief oder zu flach ist oder die LEDs schlecht beabstandet sind. In diesem Handbuch wird die praktische Berechnungslogik hinter der Helligkeit von Leuchtkasten erläutert, sodass Sie die Spezifikationen mit weniger Vermutungen besprechen können.

Lumens lux and nits brightness calculation guide for LED light boxes
Bei Lichtkästen beschreiben Lumen die Gesamtlichtleistung, Lux das auf den grafischen Bereich eintreffende Licht und Nits die sichtbare Helligkeit der beleuchteten Fläche.

Quick Summary

  • Lumen (lm) Beschreibung der Gesamtleistung des sichtbaren Lichts einer Lichtquelle.
  • Candela (cd) beschreibt die Lichtstärke in einer vorgegebenen Richtung.
  • Lux (lx) beschreibt die Beleuchtungsstärke: Lumen, die auf jedem Quadratmeter einer Oberfläche ankommen.
  • Nits (cd/m)2) Beschreibung der Leuchtdichte: wie hell die Oberfläche für einen Betrachter oder eine Kamera erscheint.
  • Für ein diffuses Leuchtkasten-Gesicht, eine grobe Schätzung ist: Leuchtdichte ≈ Beleuchtungsstärke x Transmission / pi.

Die letzte Formel ist nur eine Schätzung. Ein echter SEG-Stoff, Acrylplatte oder gedruckte Grafik ist kein perfekter mathematischer Diffusor. Das beste Ergebnis kommt immer noch aus dem Testen des realen Materials mit einem Luxmeter oder Luminanzmesser.

1. Lumen: Gesamtlichtleistung

Der Lichtfluss, gemessen in Lumen, ist die Gesamtmenge des von einer Quelle emittierten sichtbaren Lichts. Wenn ein LED-Modul mit 1000 Lumen bewertet wird, sagt Ihnen diese Zahl, wie viel sichtbares Licht die LEDs und Optiken unter Testbedingungen verlässt.

Aber Lumen allein sagen Ihnen nicht, wie viel Licht den gedruckten Stoff erreicht. Etwas Licht kann durch die Linse verloren gehen, vom Rahmen absorbiert, im Inneren der Box reflektiert oder durch die Grafik blockiert werden. Aus diesem Grund können zwei LED-Leuchtkasten-Module mit ähnlichen Lumen im selben Rahmen unterschiedlich funktionieren.

Für Leuchtkasten-Projekte sind Lumen nützlich, um die Gesamtleistung des Systems zu schätzen, aber sie sollten mit Strahlwinkel, Modulabstand, Kastentiefe und Oberflächenmessung kombiniert werden.

2. Candela: Licht in einer Richtung

Die Lichtintensität wird in Candela gemessen. Es beschreibt, wie viel Lichtstrom in einer bestimmten Richtung konzentriert ist. Die grundlegende Beziehung ist:

I = F / Ω

Wobei I die Lichtstärke in Candela, F Lichtstrom in Lumen und Ω ist der Raumwinkel in Steradianen.

Dies ist besonders wichtig für die gerichtete LED-Modul. Eine schmale optische Linse kann mehr Licht in die nützliche Richtung konzentrieren, was seitlich beleuchteten Modulen helfen kann, Licht weiter über eine Gewebegrafik zu werfen. Eine breitere Linse kann helfen, Licht in einer kürzeren oder tieferen Box zu mischen, aber es kann nicht so weit über ein großes, randbeleuchtetes Panel wandern.

Mehr dazu finden Sie in unserem LED Leuchtkasten Linsenwinkelführung.

3. Lux: Licht kommt auf die Grafik

Die Beleuchtungsstärke, gemessen in Lux, beschreibt, wie viel Licht auf eine Oberfläche gelangt. Die einfache Flächenformel lautet:

E = F / A

Wobei E die Beleuchtungsstärke in Lux, F Lichtstrom in Lumen und A ist die beleuchtete Fläche in Quadratmetern.

Wenn 2000 Lumen gleichmäßig auf 2 Quadratmeter verteilt sind, beträgt die durchschnittliche Beleuchtungsstärke etwa 1000 Lux. In einer echten Lichtbox ist die Verteilung selten perfekt. Kanten, Ecken und die Mitte können unterschiedlich messen, weshalb ein 9-Punkte- oder 25-Punkte-Test nützlicher ist als ein einzelner Mittelwert.

Unsere Leuchtkasten-Gleichförmigkeitsprüfung zeigt, warum Linsenwinkel, Gewebeabstand und Messposition das Ergebnis verändern können.

4. Nits: Sichtbare Oberflächenhelligkeit

Die Leuchtdichte wird in Candela pro Quadratmeter gemessen, auch Nissen genannt. Dies ist der Wert, der dem am nächsten kommt, was Menschen normalerweise mit "Helligkeit" meinen, wenn sie ein Lichtkastengesicht betrachten.

Für eine ideale diffus reflektierende Oberfläche kann die Leuchtdichte wie folgt angenähert werden:

L = ρE/π

Wobei L Leuchtdichte in cd/m2, ρ Reflektion und E ist Beleuchtung.

Für eine hintergrundbeleuchtete oder kantenbeleuchtete Stoffgrafik ist die Übertragung wichtiger als die Reflexion. Eine praktische Schätzung ist:

L ≈ T x E / π

Wobei T ist die effektive Transmission des Diffusors oder des bedruckten Gewebes. Wenn der Stoff weniger Licht durchlässt, benötigen Sie mehr interne Beleuchtungsstärke, um die gleiche sichtbare Helligkeit zu erreichen.

Eine praktische Leuchtkasten Helligkeit Formel

Für Planungszwecke können Sie die Formel umkehren:

Erforderliche interne Beleuchtungsstärke ≈ Zielleuchtdichte x π / Transmission

Dann schätzen Sie die erforderlichen LED-Lumen:

Erforderliche LED-Lumen ≈ Zielleuchtdichte x π x Fläche / (Transmission x optische Ausnutzung)

Optische Nutzung ist eine praktische Zulage für Licht, das im Inneren der Box verloren geht. Es hängt vom Rahmenreflexionsgrad, der Linseneffizienz, der LED-Position, dem grafischen Material und davon ab, wie viel Licht tatsächlich die Nutzfläche erreicht.

Beispiel: Schätzung einer 2 m x 1 m LED Light Box

Angenommen, eine Textil-Lichtbox hat:

  • Grafikfläche: 2 m x 1 m = 2 m2
  • Zielflächenhelligkeit: 700 cd/m2
  • Effektive Stoffübertragung: 35 %
  • Optische Nutzungsschätzung: 60%

Die geschätzten LED-Lumen wären:

700 x 3,14 x 2 / (0,35 x 0,60) ≈ 20.900 Lumen

Dies bedeutet nicht, dass jede 2 m x 1 m Lichtbox genau 20.900 Lumen benötigt. Dies bedeutet, dass das Projekt um diesen Maßstab herum getestet und dann für Stoffdichte, Rahmentiefe, Betrachtungsumgebung, Modulabstand und Strahlwinkel angepasst werden sollte.

Warum Distanz und Winkel wichtig sind

Ein vereinfachtes optisches Modell verwendet eine ideale Punktlichtquelle über einer Ebene. In diesem Fall hängt die Beleuchtungsstärke an einem Punkt vom Abstand und Winkel ab. Eine gängige Form ist:

E = I cosθ / r2

Wobei I Lichtstärke, θ Winkel zwischen dem einfallenden Licht und der Flächennormalen und r ist der Abstand von der Quelle zum Punkt.

Wenn sich die Quelle in der Höhe direkt über der Ebene befindet L, und der Punkt ist im Winkel gesehen α von der vertikalen Achse, dann r = L / cosαDas vereinfachte Ergebnis lautet:

E = I cos3α/L2

Dies erklärt, warum Lichtkästen oft Helligkeit in Richtung Ecken oder weite Kanten verlieren. Das Licht wandert weiter und erreicht einen ungünstigeren Winkel. Bessere optische Linsen, geeigneterer Abstand und zweiseitige Beleuchtung können dazu beitragen, diesen Abfall zu reduzieren.

Wenn Ihr Display dunkle Ecken hat, kann dieser verwandte Artikel helfen: Wie man dunkle Ecken in einer Lichtbox repariert.

Lumen vs Lux vs Nits: Gemeinsame Fehler

  • Fehler 1: Nur mit Watt kaufen. Watt beschreiben Stromverbrauch, nicht sichtbare Helligkeit. LED-Effizienz, Optik und Layout entscheiden darüber, wie viel Nutzlicht die Grafik erreicht.
  • Fehler 2: Behandlung von Lumen als Oberflächenhelligkeit. Lumen werden von der Quelle ausgegeben, nicht die Helligkeit des fertigen Leuchtkasten-Gesichts.
  • Fehler 3: Nur das Zentrum messen. Ein helles Zentrum kann immer noch dunkle Kanten oder sichtbare Streifen verbergen. Messen Sie mehrere Punkte.
  • Fehler 4: Die Grafik ignorieren. Weißer Stoff, bedruckter Stoff, dichte Tinte und doppelseitige Grafiken übertragen Licht unterschiedlich.
  • Fehler 5: Verwenden des gleichen Modulabstands für jede Box. Ein flacher randbeleuchteter Rahmen und eine tiefere hintergrundbeleuchtete Box erfordern unterschiedliche Layouts.

Wie man eine Light Box richtig misst

Für einen zuverlässigeren Helligkeitstest messen Sie die fertige Baugruppe, anstatt nur einen nackten LED-Modul zu testen.

  • Verwenden Sie die reale Frame-Tiefe und echtes Grafikmaterial.
  • Erwärmen Sie das LED-System vor der Messung.
  • Messen Sie ein Raster, wie 9 Punkte oder 25 Punkte, nicht nur das Zentrum.
  • Notieren Sie den Abstand von den LEDs zum Stoff.
  • Geben Sie an, ob es sich um eine kantenbeleuchtete, hintergrundbeleuchtete oder zweiseitige Beleuchtung handelt.
  • Messen Sie die Beleuchtungsstärke mit einem Luxmeter und die Helligkeit der sichtbaren Oberfläche mit einem Luminanzmesser, wenn möglich.
  • Prüfen Sie sowohl die durchschnittliche Helligkeit als auch das Gleichmäßigkeitsverhältnis.

Auswahl von LED-Modul für die Berechnung

Sobald die Zielhelligkeit und der grafische Bereich bekannt sind, wird die Modulauswahl praktischer. Das richtige Produkt hängt von der Beleuchtungsrichtung ab:

Wenn Sie nicht sicher sind, welche Struktur zu verwenden, die edge-lit vs backlit Auswahlführung Es ist die beste nächste Lektüre.

Endgültiger Takeaway

Für LED-Lichtboxen ist die Helligkeit keine einzelne Zahl. Lumen beschreiben die Lichtquelle, Lux beschreibt das an der Oberfläche ankommende Licht und Nissen beschreiben die sichtbare Helligkeit des beleuchteten Gesichts. Eine nützliche Berechnung muss Fläche, Gewebetransmission, optische Verluste, Abstand, Strahlwinkel und Modulabstand umfassen.

Deshalb empfiehlt Messestandleuchte, Helligkeit als Systemergebnis zu behandeln, nicht nur als Produktetikett. Beginnen Sie mit der Zielflächenhelligkeit, schätzen Sie das erforderliche Licht ab, wählen Sie den richtigen Modultyp und bestätigen Sie das Ergebnis mit echten Messungen, bevor Sie das Design skalieren.