زوايا الشعاع والبصريات في مصابيح الرأس المتحركة LED

زوايا الشعاع والبصريات في مصابيح الرأس المتحركة LED

مقدمة: لماذا زاوية الشعاع مهمة بالنسبة لضوء الرأس المتحرك LED

زاوية الشعاع والبصريات هي الأساس لكيفيةضوء LED متحرك للرأسيُقدّم عروضه على المسرح. تُحدّد زاوية الشعاع انتشاره وشدته وكيفية تفاعله مع الحُجُب والمناشير والملحقات البصرية الأخرى. بالنسبة لمصممي الإضاءة والفنيين والمشترين، يُساعد فهم هندسة الشعاع في اختيار التركيب المناسب للحفلات الموسيقية والمسرح والبث والتركيبات الثابتة.

المفاهيم الأساسية لزاوية الشعاع والبصريات

ما هي زاوية الشعاع؟

زاوية الشعاع هي الزاوية الكاملة بين النقطتين اللتين تنخفض عندهما شدة الضوء إلى 50% من الحد الأقصى المركزي. تُصنف تركيبات الرأس المتحركة عادةً حسب نوع الشعاع: شعاع (ضيق جدًا)، وموضع (متوسط)، وغسل (واسع). تتراوح نطاقات الشعاع عادةً بين 1.5 درجة و8 درجات، وموضع (10 درجات و30 درجة)، وغسل بين 20 درجة و60 درجة أو أكثر.

كيف تشكل البصريات الناتج

تشمل البصريات العدسات، والعاكسات، والمُوَازِيهات، وأنظمة التكبير/التصغير. تُركّز البصريات عالية الجودة مصابيح LED في حزم ضوئية ضيقة أو تُوزّعها بالتساوي. تستخدم رؤوس التكبير/التصغير المتحركة بصريات متغيرة لتغيير زاوية الشعاع بسرعة، بينما تعتمد تركيبات الشعاع الثابت على مجموعات عدسات مُخصصة ورؤوس تشكيل لتشكيل الضوء.

حسابات عملية: قطر الشعاع ورميه

قطر الشعاع على مسافة

للتنبؤ بحجم الشعاع عند مسافة رمي معينة، استخدم العلاقة الهندسية: قطر الشعاع = ٢ × المسافة × زاوية الشعاع / ٢. مثال: شعاع بزاوية ٥° على مسافة ٢٠ مترًا يعطي القطر = ٢ × ٢٠ × زاوية الشعاع (٢.٥°) ≈ ٢ × ٢٠ × ٠.٠٤٣٦ ≈ ١.٧٤ متر.

تقدير الإضاءة (لوكس) من شدة الشعاع

لتقريب بسيط لمصدر نقطي، تكون قيمة الاستضاءة E عند المسافة d = I / d²، حيث I هي شدة الإضاءة بالشمعة (cd) وd هي المسافة بالأمتار. هناك طريقة أكثر عملية لتركيبات الإضاءة باستخدام اللومن وزاوية الشعاع المتصل. الزاوية المتصل أوميغا للمخروط هي أوميغا = 2π(1 - cos(زاوية الشعاع / 2)). بعد ذلك، تكون قيمة الشمعة I ≈ لومن / أوميغا تقريبية. تتيح لك هذه الصيغ مقارنة مدى سطوع تركيبات الإضاءة عند مسافة معينة.

مقارنة نوع الشعاع لضوء الرأس المتحرك LED

اختيار الشعاع أو البقعة أو الغسيل

لكل نوع من العوارض استخدامات محددة. تُنتج العوارض أعمدةً حادةً للغاية لتأثيرات جوية؛ بينما تُوفر العوارض الموضعية إسقاطًا ضوئيًا وحوافًا واضحة؛ وتُوفر العوارض المغسولة غسلات ألوان متساوية. فيما يلي مقارنة موجزة لاختيار الأنسب.

المكونات البصرية وتأثيرها

العدسات وأنظمة التكبير

قد يعني عدد أقل من عناصر العدسة إنتاجية أعلى وتحكمًا أقل. تتيح عدسات التكبير متعددة العناصر تغيير زاوية الشعاع باستمرار. تقلل الزجاجات عالية الجودة والتصميمات اللاكروية من الانحراف اللوني وتحافظ على حدة الحواف أثناء تكبير الشعاع.

العاكسات والمُحدِّدات ومصادر الضوء

تُشكّل العاكسات والمُوَازِيات مُخرَجات LED الخام. غالبًا ما تتطلب مصفوفات LED بصريات ثانوية مُصمَّمة خصيصًا لدمج مُشعِّعات متعددة في شعاع واحد مُتماسك. يُحدِّد تصميم المسار البصري مدى نقاء صورة الـ gobo وكمية الضوء المفقودة بسبب الانتشار.

القباب والمناشير والانتشار

تُبرز الـ "جوبو" أنماطًا؛ وتعتمد حدّتها على زاوية الشعاع ومدى تركيزه. تُحسّن الحزم الضيقة الـ "جوبو" لكنها تُقلّل من تغطيتها. تُضاعف المنشورات الحزم للتأثيرات؛ يُمكن لمرشحات الانتشار توسيع الحزم لكنها تُخفّض من شدة الذروة - وهي مُقايضات يجب على المُصممين التعامل معها.

مقايضات الأداء واختيار المباريات

خرج اللومن مقابل زاوية الشعاع

زوايا الشعاع الأصغر تُركّز اللومن في مساحة أصغر، مما يزيد من شدة الإضاءة (cd). إذا كان التصميم يتطلب أشعة هوائية شديدة، فاختر تركيبات ذات كفاءة بصرية عالية وحزم لومن أعلى. للحصول على غسلات متساوية، ابحث عن مصابيح LED عالية مؤشر تجسيد اللون (CRI) وبصريات واسعة الشعاع تُعطي الأولوية للتجانس على شدة الإضاءة القصوى.

خلط الألوان وجودة الشعاع

تُوفر محركات RGBW أو محركات LED المتعددة ألوانًا مُشبعة، إلا أن جودة المزج تعتمد على التداخل البصري. تُنتج الخلاطات والمُجانِسات المُصممة جيدًا ألوانًا سلسة بدون بيكسلات LED مرئية، وهو أمرٌ بالغ الأهمية لصور الغسل المُقربة وتصوير الكاميرات.

أمثلة على الحسابات والمقارنة في العالم الحقيقي

مثال: مقارنة تركيبتين

افترض أن التركيب أ: ٨٠٠٠ لومن، شعاع ٥ درجات. التركيب ب: ٨٠٠٠ لومن، شعاع ٢٥ درجة. أيهما أكثر سطوعًا على المحور على مسافة ٣٠ مترًا؟

الخطوة ١: احسب أوميغا A = ٢π(١ - cos(٢.٥°)) ≈ ٢π(١ - ٠.٩٩٩٠٥) ≈ ٠.٠٠٥٩ sr. I_A ≈ ٨٠٠٠ لومن / ٠.٠٠٥٩ sr ≈ ١,٣٥٥,٩٣٢ cd. E_A عند ٣٠ مترًا ≈ ١,٣٥٥,٩٣٢ / ٣٠² ≈ ١,٥٠٦ لوكس.

الخطوة الثانية: أوميغا ب = ٢π(١ - جيب التمام (١٢٫٥ درجة)) ≈ ٢π(١ - ٠٫٩٧٦٣) ≈ ٠٫١٥١٣ sr. I_B ≈ ٨٠٠٠ / ٠٫١٥١٣ ≈ ٥٢٫٩٠٠ cd. E_B عند ٣٠ مترًا ≈ ٥٢٫٩٠٠ / ٩٠٠ ≈ ٥٨٫٨ لوكس.

الخلاصة: نفس ناتج اللومن، لكن التركيب ذي الشعاع الضيق يُنتج إضاءة محورية أعلى بكثير. وهذا يُوضح أهمية زاوية الشعاع في تحديد السطوع المُدرك واختيار التطبيق.

التركيب والصيانة والنصائح العملية

التركيب والتوجيه

تتطلب تركيبات العوارض توجيهًا دقيقًا ونقاط تثبيت دقيقة لإنشاء أعمدة متقاطعة وتجنب أي انسكاب غير مرغوب فيه. استخدم نيرًا وكابلات أمان مناسبة لوزن التركيبات، وخطط لمسارات العوارض لتجنب وهج الجمهور وانعكاس الضوء على الكاميرا.

الصيانة للحفاظ على الأداء البصري

حافظ على نظافة العدسات والأغطية؛ فالغبار وبصمات الأصابع تُشتت الضوء وتُقلل التباين. افحص آليات التركيز ومراوح الصيانة دوريًا للحفاظ على الاستقرار الحراري، إذ قد يتغير لون ومخرجات LED مع تغير درجة الحرارة.

لماذا تختار KIMU لتلبية احتياجاتك من مصابيح LED المتحركة؟

خبرة شركة KIMU ومؤهلاتها التصنيعية

كيموهوإضاءة مسرح احترافيةشركة مصنعة بخبرة 8 سنوات. تشمل مجموعتنا مصابيح الرأس المتحركة، ومصابيح LED PAR، ومصابيح الليزر، وندعم حلول تصنيع المعدات الأصلية (OEM) وتصنيع التصميم الأصلي (ODM) والحلول المخصصة. يضم مصنعنا أكثر من 120 موظفًا محترفًا وفنيًا موزعين على مساحة 8000 متر مربع. نحمل شهادات CE وROHS وFCC وIC وIEC وISO وREACH وSASO وBIS، ونحافظ على 17 براءة اختراع لدفع عجلة الابتكار في مجال البصريات والتركيبات. للعملاء الذين يبحثون عن مصابيح LED موثوقةضوء الرأس المتحركفي تقديم الحلول، تجمع شركة KIMU بين الخبرة في التصميم وجودة التصنيع المثبتة.

اختيار مصباح الرأس المتحرك LED المناسب لمشروعك

قائمة التحقق للمشترين

حدد الغرض الرئيسي (العوارض، الأغطية، الغسل). حدد مسافات الرمي ومستوى الإضاءة المطلوب عند الهدف. تحقق من ناتج اللومن، ونطاق التكبير، وخيارات الأغطية والمنشور، وجودة خلط الألوان، واستراتيجية التبريد. تحقق من الشهادات والضمان. للحصول على حلول مصممة خصيصًا، فكر في خيارات KIMU المخصصة لتحسين البصريات والميزات الميكانيكية بما يتناسب مع مكانك.

الأسئلة الشائعة

ما هي زاوية الشعاع التي يجب أن أختارها للحفلات الموسيقية؟

للحصول على تأثيرات جوية قوية في الحفلات الموسيقية، اختر تركيبات إضاءة شعاعية بزاوية تتراوح بين 2° و6° للأعمدة الطويلة. استخدم تركيبات إضاءة مركزية (من 10° إلى 25°) لإبرازات الإضاءة، وتركيبات إضاءة مغسولة للإضاءة الأمامية وملء الألوان.

كيف تؤثر زاوية الشعاع على إسقاط الجوبوا؟

تزيد الحزم الضوئية الضيقة من حدة وتباين الصور الملتقطة، لكنها تُقلل حجم الصورة المسقطة على مسافة معينة. للحصول على صور ملتقطة كبيرة ومفصلة، ​​اختر وحدة إضاءة موضعية ذات نطاق رؤية وتركيز كافٍ.

هل يمكنني تحويل اللومن إلى لوكس لمسافة محددة؟

نعم. استخدم تحويل الزاوية الصلبة: احسب أوميغا = ٢π(١ - جيب التمام (زاوية الشعاع/٢))، وقُرِّب الشمعة بوحدة اللومن/أوميغا، ثم تساوي شدة الضوء عند المسافة d شمعة/د². يوفر هذا تقديرًا عمليًا لتخطيط المسرح.

كيف أحافظ على جودة الشعاع مع مرور الوقت؟

نظّف العدسات والأغطية بانتظام، وافحص أنظمة التبريد، وتحقق من وظائف التركيز الميكانيكي والتكبير/التصغير، واستبدل مصابيح LED أو محركات الأقراص القديمة عند الحاجة. الصيانة الدورية تحافظ على جودة الصورة ودقة الصورة.

هل تقدم شركة KIMU بصريات مخصصة لزوايا شعاع محددة؟

نعم. كيمو متخصصة في التصميم حسب الطلبإضاءة المسرححلولٌ مُخصصة، ويمكننا تطوير بصريات وزوايا شعاع وتعديلات ميكانيكية لتلبية متطلبات إنتاجكم. تواصلوا مع KIMU عبر الموقع الإلكتروني للاستفسار عن خدمات OEM/ODM.

أين يمكنني العثور على مزيد من الدعم الفني؟

للحصول على المواصفات الفنية وملفات القياس الضوئي (IES/LDT) والطلبات المخصصة، تفضل بزيارة KIMU على https://www.kimulighting.com/ أو اتصل بفريقنا الفني للحصول على النمذجة الضوئية ودعم ما قبل البيع.