Luumenit, luksit ja nitit: LED-valolaatikon kirkkauden laskenta

,Kun valolaatikon sanotaan olevan ”riittävän kirkas”, sekoitetaan usein useita valaistuksen yksiköitä: luumen, luksi, kandela ja niti. Ne liittyvät toisiinsa mutta kuvaavat eri asioita.,

,LED-valolaatikossa ero on tärkeä. Suuren valovirran moduuli voi silti tuottaa himmeältä näyttävän grafiikan, jos valokeilan kulma on väärä, kankaan valonläpäisy on pieni, laatikko on liian syvä tai matala tai LED-moduulijako on huono. Tämä opas selittää kirkkauden laskennan käytännön perusteet, jotta teknisistä tiedoista voi keskustella täsmällisemmin.,

,,,,,,,,,,

,Pikayhteenveto,

, ,
• , ,,Luumenit (lm),, kuvaavat valonlähteen kokonaisvalovirtaa.,
, ,
• , ,,Kandelat (cd),, kuvaavat valovoimaa määrättyyn suuntaan.,
, ,
• , ,,Luksit (lx),, kuvaavat valaistusvoimakkuutta: pinnan neliömetrille osuvaa valovirtaa.,
, ,
• , ,,Nitit (cd/m,^,2,,),, kuvaavat luminanssia: kuinka kirkkaalta pinta näyttää katsojalle tai kameralle.,
, ,
• , ,,Valoa hajottavalla valolaatikon pinnalla,,karkea arvio on: luminanssi ≈ valaistusvoimakkuus x valonläpäisy / pii.,
, ,

,Viimeinen kaava on vain arvio. Todellinen SEG-kangas, akryylipaneeli tai painettu grafiikka ei ole täydellinen matemaattinen hajotin. Paras tulos saadaan edelleen testaamalla todellista materiaalia luksi- tai luminanssimittarilla.,

,1. Luumenit: kokonaisvalovirta,

,Valovirta mitataan luumeneina, ja se kuvaa valonlähteen tuottaman näkyvän valon kokonaismäärää. Jos LED-moduulin nimellisarvo on 1000 luumenia, se kertoo, kuinka paljon näkyvää valoa LEDit ja optiikka tuottavat testausolosuhteissa.,

,Pelkkä luumenarvo ei kuitenkaan kerro, kuinka paljon valoa päätyy painettuun kankaaseen. Osa valosta voi hävitä linssissä, imeytyä kehykseen, heijastua laatikon sisällä tai jäädä grafiikan taakse. Siksi kaksi lähes saman luumenarvon LED-moduulia voivat toimia samassa kehyksessä eri tavoin.,

,Valolaatikkoprojektissa luumenit auttavat arvioimaan järjestelmän kokonaisvalovirtaa, mutta niiden lisäksi on huomioitava valokeilan kulma, moduulijako, laatikon syvyys ja pinnalta tehty mittaus.,

,2. Kandelat: valovoima tiettyyn suuntaan,

,Valovoima mitataan kandeloina. Se kuvaa, kuinka paljon valovirtaa kohdistuu tiettyyn suuntaan. Perussuhde on:,

,,,I = F / Ω,,,

,Missä ,,I,, on valovoima kandeloina, ,,F,, on valovirta luumeneina ja ,,Ω,, on avaruuskulma steradiaaneina.,

,Tämä on erityisen tärkeää suunnatuille LED-moduuleille. Kapea optinen linssi voi keskittää enemmän valoa hyödylliseen suuntaan ja auttaa sivuvalaisevaa moduulia ohjaamaan valoa pidemmälle kangasgrafiikan poikki. Leveämpi linssi voi tasoittaa valoa lyhyessä tai syvässä laatikossa mutta ei välttämättä kanna yhtä pitkälle suuren reunavalaistun paneelin poikki.,

,Lue aiheesta lisää ,,valolaatikon LED-linssikulmaoppaastamme,,.,

,3. Luksit: kuvapintaan kohdistuva valo,

,Lukseina mitattu valaistusvoimakkuus kertoo, kuinka paljon valoa osuu pintaan. Yksinkertainen pinta-alakaava on:,

,,,E = F / A,,,

,Missä ,,E,, on valaistusvoimakkuus lukseina, ,,F,, on valovirta luumeneina ja ,,A,, on valaistu pinta-ala neliömetreinä.,

,Jos 2000 luumenia jakautuu tasaisesti 2 neliömetrille, keskimääräinen valaistusvoimakkuus on noin 1000 luksia. Todellisessa valolaatikossa jako on harvoin täydellinen. Reunojen, kulmien ja keskustan arvot voivat erota, joten 9 tai 25 mittauspisteen testi kertoo enemmän kuin yksi keskipisteen mittaus.,

, ,,25 mittauspisteen valolaatikon tasaisuustestimme,, osoittaa, miksi linssikulma, etäisyys kankaasta ja mittauspiste vaikuttavat tulokseen.,

,4. Nitit: pinnan näkyvä kirkkaus,

,Luminanssi mitataan kandeloina neliömetriä kohti; yksikköä kutsutaan myös nitiksi. Tämä vastaa parhaiten sitä, mitä valolaatikon katselija yleensä tarkoittaa ”kirkkaudella”.,

,Ihanteellisen hajottavan heijastuspinnan luminanssia voi arvioida näin:,

,,,L = ρE / π,,,

,Missä ,,L,, on luminanssi yksikössä cd/m,^,2,,, ,,ρ,, on heijastussuhde ja ,,E,, on valaistusvoimakkuus.,

,Takaa tai reunasta valaistussa kangasgrafiikassa valonläpäisy on heijastusta tärkeämpi. Käytännön arvio on:,

,,,L ≈ T x E / π,,,

,Missä ,,T,, on hajottimen tai painetun kankaan tehollinen valonläpäisy. Jos kangas päästää vähemmän valoa läpi, sama näkyvä kirkkaus edellyttää suurempaa sisäistä valaistusvoimakkuutta.,

,Käytännöllinen valolaatikon kirkkauskaava,

,Suunnittelua varten kaavan voi kääntää:,

,,,Tarvittava sisäinen valaistusvoimakkuus ≈ tavoiteluminanssi x π / valonläpäisy,,,

,Arvioi sitten tarvittava LED-valovirta:,

,,,Tarvittavat LED-luumenit ≈ tavoiteluminanssi x π x pinta-ala / (valonläpäisy x optinen hyötyosuus),,,

,Optinen hyötyosuus kuvaa käytännössä laatikon sisälle häviävän valon vaikutusta. Siihen vaikuttavat kehyksen heijastavuus, linssin hyötysuhde, LEDien sijainti, kuvamateriaali ja se, kuinka suuri osa valosta todella päätyy hyödylliselle pinnalle.,

,Esimerkki: 2 m x 1 m LED-valolaatikon arviointi,

,Oletetaan, että kangasvalolaatikon tiedot ovat:,

, ,
• ,Kuvapinnan ala: 2 m x 1 m = 2 m,^,2,, ,
, ,
• ,Tavoiteltu pintaluminanssi: 700 cd/m,^,2,, ,
, ,
• ,Kankaan tehollinen valonläpäisy: 35%,
, ,
• ,Arvioitu optinen hyötyosuus: 60%,
, ,

,Arvio tarvittavista LED-luumeneista on:,

,,,700 x 3.14 x 2 / (0.35 x 0.60) ≈ 20,900 luumenia,,,

,Tämä ei tarkoita, että jokainen 2 m x 1 m valolaatikko tarvitsisi täsmälleen 20,900 luumenia. Projekti kannattaa testata tästä suuruusluokasta ja säätää tulosta kankaan painatuksen, kehyksen syvyyden, katseluympäristön, moduulijaon ja valokeilan kulman perusteella.,

,Miksi etäisyys ja kulma vaikuttavat,

,Yksinkertaistettu optinen malli olettaa ihanteellisen pistemäisen valonlähteen tason yläpuolelle. Tällöin pisteen valaistusvoimakkuus riippuu etäisyydestä ja kulmasta. Tavallinen muoto on:,

,,,E = I cosθ / r,^,2,,,,,

,Missä ,,I,, on valovoima, ,,θ,, on tulovalon ja pinnan normaalin välinen kulma ja ,,r,, on etäisyys valonlähteestä pisteeseen.,

,Jos valonlähde on suoraan tason yläpuolella korkeudella ,,L,,, ja piste näkyy pystyakselilta mitattuna kulmassa ,,α,, , niin ,,r = L / cosα,,. Yksinkertaistettu tulos on:,

,,,E = I cos,^,3,,α / L,^,2,,,,,

,Tämä selittää, miksi valolaatikoiden kulmat tai kaukaiset reunat jäävät usein himmeämmiksi. Valo kulkee pidemmän matkan ja osuu pintaan epäedullisemmassa kulmassa. Sopivampi optinen linssi, moduulijako ja kahden sivun valaistus voivat vähentää eroa.,

,Jos näytössäsi on tummat kulmat, tästä artikkelista voi olla apua: ,,Valolaatikon tummien kulmien korjaaminen,,.,

,Luumenit, luksit ja nitit: yleiset virheet,

, ,
• , ,,Virhe 1: ostaminen pelkän wattimäärän perusteella.,, Watti kuvaa sähkönkulutusta, ei pinnan näkyvää kirkkautta. LEDin hyötysuhde, optiikka ja asettelu määräävät, kuinka paljon hyödyllistä valoa päätyy grafiikkaan.,
, ,
• , ,,Virhe 2: luumenien pitäminen pintakirkkautena.,, Luumenit kuvaavat valonlähteen tuottoa, eivät valmiin valolaatikon pinnan kirkkautta.,
, ,
• , ,,Virhe 3: vain keskustan mittaaminen.,, Kirkas keskusta voi peittää tummat reunat tai näkyvät raidat. Mittaa useita pisteitä.,
, ,
• , ,,Virhe 4: grafiikan sivuuttaminen.,, Valkoinen kangas, painettu kangas, tiheä painatus ja kaksipuolinen grafiikka läpäisevät valoa eri tavoin.,
, ,
• , ,,Virhe 5: saman moduulijaon käyttäminen kaikissa laatikoissa.,, Matala reunavalaistu kehys ja syvempi takaa valaistu laatikko tarvitsevat eri asettelun.,
, ,

,Valolaatikon oikea mittaaminen,

,Luotettavampi kirkkaustesti tehdään valmiille kokoonpanolle, ei pelkälle irralliselle LED-moduulille.,

, ,
• ,Käytä todellista kehystä ja kuvamateriaalia.,
, ,
• ,Anna LED-järjestelmän lämmetä ennen mittausta.,
, ,
• ,Mittaa ruudukko, esimerkiksi 9 tai 25 pistettä, älä vain keskustaa.,
, ,
• ,Kirjaa LEDien ja kankaan välinen etäisyys.,
, ,
• ,Kirjaa, onko asettelu reuna- vai takavalaistu vai kahdelta sivulta valaistu.,
, ,
• ,Mittaa mahdollisuuksien mukaan valaistusvoimakkuus luksimittarilla ja näkyvä pintaluminanssi luminanssimittarilla.,
, ,
• ,Tarkista sekä keskimääräinen kirkkaus että tasaisuussuhde.,
, ,

,LED-moduulien valinta laskelman perusteella,

,Kun tavoitekirkkaus ja kuvapinnan ala tunnetaan, moduulin valinta on käytännöllisempää. Sopiva tuote riippuu valaistussuunnasta:,

, ,
• ,Yleisiin valolaatikkoprojekteihin tutustu ,,Booth Lightsin LED-valolaatikkomoduuleihin,,.,
, ,
• ,Matalia tai sivulta valaistuja kehyksiä varten tutustu ,,reunavalaiseviin LED-valolistoihin,,.,
, ,
• ,Suoraan takaa valaistuihin grafiikoihin käytä ,,takaa valaisevia LED-moduuleja,,.,
, ,
• ,Koko messuosaston yleisvalaistusta varten tutustu ,,LED-messuvalaisimiin,,.,
, ,

,Jos et ole varma rakenteen valinnasta, lue seuraavaksi ,,reuna- ja takavalaistuksen valintaopas,, .,

,Keskeinen johtopäätös,

,LED-valolaatikon kirkkautta ei kuvaa yksi luku. Luumenit kuvaavat valonlähdettä, luksit pinnalle osuvaa valoa ja nitit valaistun pinnan näkyvää kirkkautta. Hyödyllisessä laskelmassa huomioidaan pinta-ala, kankaan valonläpäisy, optiset häviöt, etäisyys, valokeilan kulma ja moduulijako.,

,Siksi Booth Lights suosittelee käsittelemään kirkkautta koko järjestelmän tuloksena, ei pelkkänä tuotetietona. Määritä tavoiteltu pintaluminanssi, arvioi tarvittava valomäärä, valitse oikea moduulityyppi ja varmista tulos mittauksilla ennen tuotannon laajentamista.,