Ángulos de haz y óptica en luces LED de cabeza móvil

Ángulos de haz y óptica en luces LED de cabeza móvil

Introducción: Por qué el ángulo del haz es importante para una luz de cabeza móvil LED

El ángulo del haz y la óptica son la base de cómo funciona un proyector.Luz LED de cabeza móvilSe presenta en el escenario. El ángulo del haz determina la dispersión del haz, la intensidad y cómo interactúa una luminaria con gobos, prismas y otros accesorios ópticos. Para diseñadores de iluminación, técnicos y compradores, comprender la geometría del haz ayuda a elegir la luminaria adecuada para conciertos, teatros, retransmisiones e instalaciones fijas.

Conceptos clave del ángulo del haz y la óptica

¿Qué es el ángulo del haz?

El ángulo de haz es el ángulo completo entre los puntos donde la intensidad de la luz disminuye al 50 % del máximo central. Las luminarias de cabeza móvil se clasifican comúnmente por tipo de haz: beam (muy estrecho), spot (moderado) y wash (ancho). Los rangos típicos son: beam de 1,5° a 8°, spot de 10° a 30°, wash de 20° a 60° o más.

Cómo la óptica modela la salida

La óptica incluye lentes, reflectores, colimadores y sistemas de zoom. Las ópticas de alta calidad concentran los LED en haces de luz compactos o los distribuyen uniformemente. Las cabezas móviles con zoom utilizan ópticas variables para modificar el ángulo del haz sobre la marcha, mientras que las luminarias de haz fijo utilizan conjuntos de lentes y gobos específicos para modelar la luz.

Cálculos prácticos: diámetro y alcance de la viga

Diámetro del haz a distancia

Para predecir el tamaño de un haz a una distancia de proyección dada, utilice la siguiente relación geométrica: diámetro del haz = 2 × distancia × tan(ángulo del haz / 2). Ejemplo: un haz de 5° a 20 metros da como resultado un diámetro = 2 × 20 × tan(2,5°) ≈ 2 × 20 × 0,0436 ≈ 1,74 metros.

Estimación de la iluminancia (lux) a partir de la intensidad del haz

Para una aproximación simple de fuente puntual, la iluminancia E a la distancia d es E = I / d², donde I es la intensidad luminosa en candelas (cd) y d es la distancia en metros. Un enfoque más práctico para luminarias utiliza lúmenes y el ángulo sólido del haz. El ángulo sólido Omega para un cono es Omega = 2π(1 - cos(ángulo del haz / 2)). Luego, se aproxima la candela I ≈ lúmenes / Omega. Estas fórmulas permiten comparar la luminosidad de una luminaria a una distancia dada.

Comparación de tipos de haz para luces LED de cabeza móvil

Elegir entre haz, foco o lavado

Cada tipo de haz tiene usos específicos. Las luminarias Beam producen ejes de gran nitidez para efectos aéreos; las luminarias Spot ofrecen proyección de gobos y bordes nítidos; y las luminarias Wash ofrecen baños de color uniformes. A continuación, se presenta una breve comparación para guiar la selección.

Componentes ópticos y su impacto

Lentes y sistemas de zoom

Menos elementos de lente pueden significar mayor rendimiento, pero menos control. Los zooms multielemento permiten un cambio continuo del ángulo del haz. El vidrio de calidad y los diseños asféricos reducen la aberración cromática y mantienen la nitidez de los bordes a medida que el haz se acerca.

Reflectores, colimadores y fuentes de luz

Los reflectores y colimadores configuran la salida bruta del LED. Las matrices de LED suelen requerir ópticas secundarias personalizadas para combinar múltiples emisores en un único haz coherente. El diseño de la trayectoria óptica determina la nitidez de la imagen del gobo y la cantidad de luz que se pierde por difusión.

Gobos, prismas y difusión

Los gobos proyectan patrones; su nitidez depende del ángulo del haz y del recorrido del foco. Los haces estrechos agudizan los gobos, pero reducen su cobertura. Los prismas multiplican los haces para lograr efectos; los filtros de difusión pueden ampliar los haces, pero reducen la intensidad de pico; estas son desventajas que los diseñadores deben considerar.

Compensaciones de rendimiento y selección de accesorios

Salida de lúmenes frente al ángulo del haz

Los ángulos de haz más pequeños concentran los lúmenes en un área más pequeña, lo que aumenta la intensidad luminosa (cd). Si un diseño requiere haces de luz extremadamente aéreos, elija luminarias con una alta eficiencia óptica y mayor cantidad de lúmenes. Para obtener un efecto wash uniforme, busque LED con un CRI alto y ópticas de haz ancho que prioricen la uniformidad sobre la intensidad máxima.

Mezcla de colores y calidad del haz

Los motores RGBW o multi-LED proporcionan colores saturados, pero la calidad de la mezcla depende de la superposición óptica. Los mezcladores y homogeneizadores bien diseñados producen colores uniformes sin píxeles LED visibles, lo cual es especialmente importante para primeros planos y trabajo con cámara.

Cálculos de ejemplo y comparación con el mundo real

Ejemplo: comparar dos accesorios

Supongamos que la luminaria A tiene 8000 lúmenes y un haz de 5°. La luminaria B tiene 8000 lúmenes y un haz de 25°. ¿Cuál es más brillante en el eje a 30 m?

Paso 1: calcular Omega A = 2π(1 - cos(2,5°)) ≈ 2π(1 - 0,99905) ≈ 0,0059 sr. I_A ≈ 8000 lm / 0,0059 sr ≈ 1.355.932 cd. E_A a 30 m ≈ 1.355.932 / 30² ≈ 1.506 lux.

Paso 2: Omega B = 2π(1 - cos(12,5°)) ≈ 2π(1 - 0,9763) ≈ 0,1513 sr. I_B ≈ 8000 / 0,1513 ≈ 52 900 cd. E_B a 30 m ≈ 52 900 / 900 ≈ 58,8 lux.

Conclusión: la misma salida de lúmenes, pero la luminaria de haz estrecho produce una luminosidad en el eje mucho mayor. Esto demuestra por qué el ángulo del haz es crucial para la luminosidad percibida y la elección de la aplicación.

Instalación, mantenimiento y consejos prácticos

Montaje y orientación

Las luminarias de haz requieren una orientación y puntos de anclaje cuidadosos para crear ejes que se intersecan y evitar derrames indeseados. Utilice horquillas y cables de seguridad adecuados para el peso de la luminaria y planifique las trayectorias de los haces para evitar el deslumbramiento del público y la pérdida de visibilidad de la cámara.

Mantenimiento para preservar el rendimiento óptico

Mantenga las lentes y los gobos limpios; el polvo y las huellas dactilares dispersan la luz y reducen el contraste. Revise periódicamente los mecanismos de enfoque y los ventiladores para mantener la estabilidad térmica; el color y la potencia del LED pueden variar con la temperatura.

¿Por qué elegir KIMU para sus necesidades de iluminación de cabeza móvil LED?

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Cómo elegir el cabezal móvil LED adecuado para su proyecto

Lista de verificación para compradores

Decide tu propósito principal (beams, gobos, wash). Define las distancias de proyección y el lux deseado en el objetivo. Revisa la salida de lúmenes, el rango de zoom, las opciones de gobos y prismas, la calidad de la mezcla de colores y la estrategia de refrigeración. Verifica las certificaciones y la garantía. Para soluciones a medida, considera las opciones personalizadas de KIMU para optimizar la óptica y las características mecánicas según tu espacio.

Preguntas frecuentes

¿Qué ángulo de haz debo elegir para los conciertos?

Para lograr efectos aéreos potentes en conciertos, elija luminarias Beam con ángulos de 2° a 6° para ejes de largo alcance. Combine luminarias Spot (10° a 25°) para luces altas y luminarias Wash para luz frontal y rellenos de color.

¿Cómo afecta el ángulo del haz a la proyección de gobos?

Los haces más estrechos aumentan la nitidez y el contraste de los gobos, pero reducen el tamaño de la imagen proyectada a una distancia determinada. Para gobos grandes y detallados, seleccione un proyector puntual con suficiente alcance y rango de enfoque.

¿Puedo convertir lúmenes a lux para una distancia elegida?

Sí. Utilice la conversión de ángulo sólido: calcule Omega = 2π(1 - cos(ángulo del haz/2)), aproxime las candelas como lúmenes/Omega, luego el lux a la distancia d es candela/d². Esto proporciona una estimación práctica para la planificación de la etapa.

¿Cómo mantengo la calidad del haz a lo largo del tiempo?

Limpie regularmente las lentes y los gobos, inspeccione los sistemas de refrigeración, verifique el enfoque mecánico y el zoom, y reemplace los LED o controladores antiguos según sea necesario. Un mantenimiento adecuado preserva la calidad de imagen y la fidelidad óptica.

¿KIMU ofrece ópticas personalizadas para ángulos de haz específicos?

Sí. KIMU se especializa en diseños a medida.iluminación del escenarioOfrecemos soluciones y podemos desarrollar ópticas, ángulos de haz y adaptaciones mecánicas a medida para satisfacer sus necesidades de producción. Para consultas sobre OEM/ODM, contacte con KIMU a través de su sitio web.

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