Bij de vraag of een lichtbak helder genoeg is, worden lumen, lux, candela en nits vaak door elkaar gebruikt. Ze hangen samen, maar beschrijven verschillende grootheden.
Een LED-module met veel lumen kan toch een donker ogende print geven als de stralingshoek, doektransmissie, bakdiepte of LED-afstand niet klopt. Deze gids legt de berekening uit om specificaties gericht te beoordelen.
Kort overzicht
- Lumen (lm) beschrijven de totale zichtbare lichtstroom van een bron.
- Candela (cd) beschrijven de lichtsterkte in een bepaalde richting.
- Lux (lx) beschrijven de verlichtingssterkte: invallende lumen per vierkante meter.
- Nits (cd/m2) beschrijven de luminantie van het bekeken oppervlak.
- Voor een verstrooiend lichtbakfront geldt als schatting: luminantie ≈ verlichtingssterkte × transmissie / π.
De laatste formule is een benadering. SEG-doek, acryl en bedrukte graphics zijn geen ideale diffusoren. Test het werkelijke materiaal met een luxmeter of luminantiemeter, passend bij de grootheid.
Welke lichtgrootheid moet de inkoper specificeren?
| Grootheid | Eenheid | Wat u moet opvragen |
|---|---|---|
| Elektrisch vermogen | W | Voeding en energieverbruik |
| Lichtstroom Φ | lm | Gemeten modulelichtstroom en testcondities |
| Lichtsterkte I | cd = lm/sr | Richtingsafhankelijke lichtverdelingscurve |
| Verlichtingssterkte E | lx = lm/m² | Invallend licht en rasteruniformiteit |
| Luminantie L | cd/m² = nits | Afgewerkte print vanuit de beoogde kijkhoek |
1. Lumen: totale lichtstroom
Lichtstroom in lumen is het totale zichtbare licht dat een bron afgeeft. Een modulewaarde van 1000 lumen beschrijft wat de LED's en optiek onder de testomstandigheden verlaat.
Lumen alleen zeggen niet hoeveel licht het bedrukte doek bereikt. Controleer of de waarde LED's, een complete module of het hele systeem betreft. Frame en print absorberen licht en de bak kan het herverdelen. Trek al verrekende verliezen niet opnieuw af. Modules met een vergelijkbare lichtstroom kunnen daarom in hetzelfde frame anders presteren.
Combineer de geschatte systeemlichtstroom met stralingshoek, moduleafstand, bakdiepte en oppervlaktemetingen.
2. Candela: licht in één richting
Lichtsterkte in candela beschrijft de concentratie van lichtstroom in een richting. Voor een kleine ruimtehoek geldt I = dΦ/dΩ. Het gemiddelde over een eindige ruimtehoek is:
Iavg = Φ / Ω
Φ is de lichtstroom binnen ruimtehoek Ω, gemeten in steradiaal. Φ/Ω is een gemiddelde lichtsterkte, geen volledige lichtverdelingscurve; de sterkte kan binnen de bundel variëren.
Een ruimtehoek is Ω = Asphere/r², met Asphere een deel van een boloppervlak, niet de vlakke print. Een volledige bol omvat 4π sr. Alleen een isotrope bron die overal evenveel licht uitstraalt, heeft I = Φ/(4π). Een gerichte LED-lens niet. Verder geldt 1000 mcd = 1 cd.
Een smalle lens bundelt nuttig licht en kan randverlichtingsmodules verder over het doek laten schijnen. Een bredere lens mengt licht in een kortere of diepere bak, maar reikt mogelijk minder ver over een groot randverlicht paneel.
Zie onze gids voor lenshoeken van LED-lichtbakken.
3. Lux: licht op de print
Verlichtingssterkte in lux beschrijft het invallende licht op een oppervlak. De oppervlakteformule is:
Eavg = Φincident / A
Φincident is de lichtstroom die werkelijk op oppervlak A valt, niet de afgegeven modulelichtstroom. Dit geeft een gemiddelde; plaatselijke waarden kunnen verschillen.
Als 2000 lumen gelijkmatig op 2 vierkante meter aankomen, is het gemiddelde circa 1000 lux. Randen, hoeken en midden van een echte lichtbak verschillen vaak. Daarom is een raster met 9 of 25 punten nuttiger dan alleen een middenmeting.
Onze 25-puntsmeting van lichtbakuniformiteit toont de invloed van lenshoek, doekafstand en meetpositie.
4. Nits: luminantie van het zichtbare oppervlak
Luminantie wordt gemeten in candela per vierkante meter, ook nits genoemd. Deze grootheid komt het dichtst bij wat men meestal de helderheid van een lichtbakfront noemt.
Voor een ideaal lambertiaans reflecterend oppervlak:
L = ρE / π
L is luminantie in cd/m2, ρ reflectantie en E verlichtingssterkte.
Bij doek met achter- of randverlichting telt transmissie meer dan reflectie. Een praktische schatting is:
L ≈ T x E / π
T is de effectieve transmissie. De schatting veronderstelt ongeveer lambertiaans uittredend licht en E aan de binnenzijde van de print. Bedrukt doek, acryl en meerlaagse prints hebben verschillende richtingseigenschappen. Controleer de luminantie vanuit de beoogde kijkhoek.
Waarom staat π in de luminantieformule?
Luminantie is richtingsgebonden lichtsterkte per geprojecteerd oppervlak: bij een uniforme vlakke bron L = I/(A cosθ). Bij loodrecht kijken is θ = 0 en L = I/A. Het is geen grijswaarde van een afbeelding; waargenomen helderheid hangt ook van kijker en omgeving af.
Bij een lambertiaans oppervlak geeft integratie van dΦ = L cosθ dA dΩ over de halve bol een lichtuitstraling Mv = πL. Bij reflectie is Mv = ρE; bij transmissie ongeveer Mv = TE. E/π geldt dus alleen voor een ideale lambertiaanse reflector met ρ = 1. T en ρ zijn fracties tussen 0 en 1.
Praktische formule voor lichtbakplanning
Voor de planning kunt u de formule omkeren:
Benodigde interne verlichtingssterkte ≈ doelluminantie × π / transmissie
Schat vervolgens de benodigde LED-lumen:
Benodigde LED-lumen ≈ doelluminantie × π × oppervlak / (transmissie × optische benutting)
Optische benutting η is het aandeel van de opgegeven modulelichtstroom dat de binnenkant van het nuttige printoppervlak bereikt. Houd dezelfde meetgrens aan als bij de gepubliceerde lumenwaarde: trek al inbegrepen lensverliezen niet opnieuw af. T verwerkt afzonderlijk het licht dat door de print gaat.
Voorbeeld: LED-lichtbak van 2 m × 1 m
Veronderstelde waarden voor een textiellichtbak:
- Printoppervlak: 2 m × 1 m = 2 m2
- Doelluminantie: 700 cd/m2
- Effectieve doektransmissie: 35%
- Geschatte optische benutting: 60%
De geschatte LED-lichtstroom is:
700 x 3,14 x 2 / (0,35 x 0,60) ≈ 20 900 lm
De bijbehorende interne verlichtingssterkte is 700 × π / 0,35 ≈ 6 280 lx. Dit is een rekenvoorbeeld met aangenomen transmissie en benutting, geen algemene eis voor elke lichtbak van 2 m × 1 m. Controleer de aannames met werkelijke print, frame, omgeving en moduleopstelling.
Waarom afstand en hoek belangrijk zijn
Een eenvoudig model gebruikt een ideale puntbron boven een vlak. De verlichtingssterkte van een punt hangt af van afstand en hoek:
E = I(α) cosθ / r2
I(α) is de lichtsterkte richting het meetpunt, θ de hoek tussen invallend licht en oppervlaktenormaal, en r de afstand tot de bron.
Staat de bron boven het vlak op hoogte z en ligt het punt onder hoek α ten opzichte van verticaal, dan is r = z / cosα. Dit wordt:
E = I(α) cos3α / z2
Het model geldt voor een voldoende verre compacte bron met werkelijke I(α) in elke richting. Lange LED-balken en dicht opgestelde arrays in ondiepe bakken vereisen een verdeeld-bronnenmodel of nabijveldgegevens; de formule alleen voorspelt hun uniformiteit niet. Richting hoeken en verre randen neemt de lichtweg toe en wordt de invalshoek minder gunstig. Passende lenzen, afstanden en verlichting vanaf twee kanten beperken de afname.
Voor de isotrope bron in de tekening geldt EM = Φ cos³α/(4πz²). Op een ideale lambertiaanse reflector is LM = ρEM/π. Een klein reflecterend element ΔA levert Ipatch = LM ΔA cosβ naar een kijker onder uittredehoek β. Een wiskundig punt heeft geen eindig uitstralend oppervlak.
Bij donkere hoeken helpt donkere hoeken in een lichtbak oplossen.
Lumen, lux en nits: veelgemaakte fouten
- Fout 1: alleen op watt kiezen. Watt is verbruik, geen zichtbare helderheid. LED-efficiëntie, optiek en opstelling bepalen nuttig licht.
- Fout 2: lumen gelijkstellen aan oppervlaktehelderheid. Lumen beschrijven de bron, niet het afgewerkte front.
- Fout 3: alleen het midden meten. Een helder midden kan donkere randen en strepen verbergen. Meet meerdere punten.
- Fout 4: de print negeren. Wit doek, bedrukt doek, dichte inkt en dubbelzijdige graphics hebben verschillende transmissie.
- Fout 5: overal dezelfde moduleafstand. Ondiepe randverlichte frames en diepere achterverlichte bakken vragen een andere opstelling.
Een lichtbak correct meten
Meet de afgewerkte constructie voor een betrouwbare test, niet alleen een losse LED-module.
- Gebruik de werkelijke framediepte en het uiteindelijke printmateriaal.
- Laat het LED-systeem vóór de meting opwarmen.
- Meet een raster met 9 of 25 punten, niet alleen het midden.
- Noteer de LED-doekafstand.
- Leg randverlichting, achterverlichting of verlichting vanaf twee kanten vast.
- Meet verlichtingssterkte met een luxmeter en zichtbare luminantie waar mogelijk met een luminantiemeter.
- Controleer gemiddelde en uniformiteitsverhouding.
Plaats de luxsensor in het binnenvlak van de print voor de interne verlichtingssterkte. Meet het afgewerkte front in cd/m² met een luminantiemeter vanuit de beoogde positie. Lux vóór de bak meten niet direct nits. Bereken uniformiteit met dezelfde grootheid en noteer minimum, gemiddelde en minimum/gemiddelde.
LED-modules voor de berekening kiezen
Met doelluminantie en printoppervlak bekend kiest u op basis van de lichtrichting:
- Algemene projecten: Booth Lights LED-lichtbakmodules.
- Ondiepe of zijdelings verlichte frames: LED-balken voor randverlichting.
- Direct licht achter de print: LED-modules voor achterverlichting.
- Volledige standverlichting: LED-beursverlichting.
Bij twijfel leest u de keuzegids voor rand- en achterverlichting.
Wat dit voor uw ontwerp betekent
Lichtbakhelderheid is geen enkel getal. Lumen beschrijven de bron, lux het invallende licht en nits het zichtbare front. Houd rekening met oppervlak, doektransmissie, optische verliezen, afstand, stralingshoek en moduleafstand.
Booth Lights ziet helderheid als systeemresultaat. Begin met doelluminantie, schat de lichtbehoefte, kies het moduletype en bevestig met metingen voordat u opschaalt.
De berekening toepassen op uw keuze
Vergelijk na de schatting LED-modules met hoge lichtstroom. Voor grote formaten is ook de 45W (±10%), 4400lm (±10%) randverlichtingsbalk een praktische referentie.
Vragen van inkopers over lichtbakhelderheid
Kunnen lumen direct naar nits worden omgerekend?
Er bestaat geen universele omzetting. U hebt nuttig printoppervlak, transmissie, optische benutting en hoekgedrag nodig. De berekening schat een diffuus front; test de complete lichtbak.
Hoeveel lumen heeft een SEG-lichtbak nodig?
Begin met vereiste luminantie en werkelijke afmetingen. Gebruik gemeten of onderbouwde T- en η-waarden en controleer lens, moduleafstand en bedrukt doek. Het voorbeeld is een planningsschatting.
Voor een opstellingsadvies stuurt u framebreedte, hoogte en diepte, enkel- of dubbelzijdige constructie, printmateriaal, doelluminantie en voedingsspanning via onze contactpagina.
Technische bronnen
Bewerkt uit Booth Lights fotometrienotities en helderheidsberekeningen. Definities: CIE: lichtstroom, lichtsterkte, verlichtingssterkte, luminantie; IES: eenheden voor lambertiaanse luminantie.