LEDムービングヘッドライトのビーム角と光学系

LEDムービングヘッドライトのビーム角と光学系

はじめに：LEDムービングヘッドライトのビーム角度が重要な理由

ビーム角度と光学系は、LEDムービングヘッドライトステージ上でパフォーマンスを行う照明器具。ビーム角は、ビームの広がり、強度、そして照明器具がゴボ、プリズム、その他の光学アクセサリとどのように相互作用するかを決定します。照明デザイナー、技術者、そしてバイヤーにとって、ビーム形状を理解することは、コンサート、劇場、放送、そして固定設備に最適な照明器具を選ぶ上で役立ちます。

ビーム角と光学の主要概念

ビーム角度とは何ですか?

ビーム角とは、光強度が中心最大値の50%に低下する点と点の間の全角です。ムービングヘッド照明器具は、一般的にビームの種類によって分類されます。ビーム（非常に狭い）、スポット（中程度）、ウォッシュ（広い）です。典型的な範囲は、ビーム1.5°～8°、スポット10°～30°、ウォッシュ20°～60°以上です。

光学が出力をどのように形作るか

光学系には、レンズ、リフレクター、コリメーター、ズームシステムなどが含まれます。高品質の光学系は、LEDの光を細いビームに集光したり、均一に拡散させたりします。ズームムービングヘッドは可変光学系を用いてビーム角度を瞬時に変更し、固定ビーム照明器具は専用のレンズアセンブリとゴボを用いて光を整形します。

実用計算：ビーム径と投射距離

距離におけるビーム径

与えられた投射距離におけるビームの大きさを予測するには、幾何学的な関係式を用います。ビーム径 = 2 × 距離 × tan(ビーム角度 / 2)。例：20メートルで5°のビームを投射する場合、ビーム径は 2 × 20 × tan(2.5°) ≈ 2 × 20 × 0.0436 ≈ 1.74メートルとなります。

ビーム強度から照度（ルクス）を推定する

点光源を単純に近似すると、距離dにおける照度EはE = I / d²で表されます。ここで、Iはカンデラ（cd）単位の光度、dはメートル単位の距離です。照明器具の場合、より実用的な方法として、ルーメンとビーム立体角を用います。円錐の立体角ΩはΩ = 2π(1 - cos(ビーム角 / 2))です。したがって、カンデラIはI ≈ ルーメン / Ωと近似されます。これらの式を用いることで、特定の距離における照明器具の明るさを比較することができます。

LEDムービングヘッドライトのビームタイプ比較

ビーム、スポット、ウォッシュの選択

それぞれのビームタイプには特定の用途があります。ビーム照明器具は、空中効果を生み出す鋭いビームシャフトを生み出します。スポット照明器具はゴボのような投影と鮮明なエッジを提供し、ウォッシュ照明器具は均一なカラーウォッシュを実現します。以下は、ビーム照明器具の選定に役立つ簡潔な比較表です。

光学部品とその影響

レンズとズームシステム

レンズ要素が少ないほどスループットは向上しますが、制御性は低下します。多要素ズームにより、ビーム角度を連続的に変更できます。高品質のガラスと非球面レンズ設計により、色収差を低減し、ビームのズーム時にもエッジのシャープさを維持します。

反射鏡、コリメータ、光源

リフレクターとコリメーターは、LEDの生の出力を整形します。LEDアレイでは、複数のエミッターを単一のコヒーレントビームに統合するために、カスタマイズされた二次光学系が必要になることがよくあります。光路設計は、ゴボ画像の鮮明度と拡散による光損失の量を決定します。

ゴボ、プリズム、拡散

ゴボはパターンを投影します。その鮮明さはビーム角度と焦点距離に依存します。ビームを狭くするとゴボは鮮明になりますが、ゴボの照射範囲は狭くなります。プリズムはビームを増幅して効果を生み出します。拡散フィルターはビームを広げますが、ピーク強度は低下します。これらは設計者が調整しなければならないトレードオフです。

パフォーマンスのトレードオフとフィクスチャの選択

ルーメン出力とビーム角度

ビーム角度が小さいほど、ルーメンが狭い領域に集中し、光度（cd）が高くなります。設計上、極めて広い範囲にビームを照射する必要がある場合は、光学効率が高く、ルーメンパッケージの高い照明器具をお選びください。均一なウォッシュ効果を得るには、ピーク輝度よりも均一性を重視した、高演色LEDとワイドビーム光学系を採用してください。

色の混合とビーム品質

RGBWまたはマルチLEDエンジンは彩度の高い色を実現しますが、ミキシングの品質は光学的な重なり具合に依存します。適切に設計されたミキサーとホモジナイザーは、LEDピクセルが目立たない滑らかな色を生成します。これは、クローズアップウォッシュやカメラワークにおいて特に重要です。

計算例と実世界との比較

例: 2つのフィクスチャの比較

照明器具A：8,000ルーメン、ビーム角度5°。照明器具B：8,000ルーメン、ビーム角度25°。30mの距離で、軸上輝度が高いのはどちらでしょうか？

ステップ1：オメガA = 2π(1 - cos(2.5°)) ≈ 2π(1 - 0.99905) ≈ 0.0059 srを計算します。I_A ≈ 8000 lm / 0.0059 sr ≈ 1,355,932 cd。30mでのE_A ≈ 1,355,932 / 30² ≈ 1,506 lux。

ステップ 2: オメガ B = 2π(1 - cos(12.5°)) ≈ 2π(1 - 0.9763) ≈ 0.1513 sr。I_B ≈ 8000 / 0.1513 ≈ 52,900 cd。30 m での E_B ≈ 52,900 / 900 ≈ 58.8 lux。

結論：ルーメン出力は同じですが、狭角ビームの照明器具は軸上ルクスが​​はるかに高くなります。これは、ビーム角度が明るさの知覚と用途の選択において重要である理由を示しています。

インストール、メンテナンス、実用的なヒント

マウントと照準

ビーム器具は、交差シャフトを作成し、不要な漏れを防ぐために、慎重に照準とリギングポイントを設定する必要があります。器具の重量に適したヨークと安全ケーブルを使用し、観客へのグレアやカメラのぼやけを防ぐようにビーム経路を計画してください。

光学性能を維持するためのメンテナンス

レンズとゴボを清潔に保ちましょう。埃や指紋は光を散乱させ、コントラストを低下させます。フォーカス機構を定期的に点検し、ファンのメンテナンスを実施して熱安定性を維持してください。LEDの色と出力は温度によって変化する可能性があります。

LEDムービングヘッドライトのニーズにKIMUを選ぶ理由

KIMUの専門知識と製造資格

キムはプロの舞台照明8年の経験を持つLED照明メーカーです。ムービングヘッドライト、LED PARライト、レーザーライトなど幅広い製品を取り揃え、OEM、ODM、カスタムソリューションにも対応しています。8,000平方メートルの敷地に120名以上の専門技術スタッフが勤務しています。CE、ROHS、FCC、IC、IEC、ISO、REACH、SASO、BISなどの認証を取得し、17件の特許を保有することで、光学技術と照明器具の革新を推進しています。信頼性の高いLED照明をお探しのお客様へムービングヘッドライトKIMU は、ソリューションにおいて、設計の専門知識と実証済みの製造品質を組み合わせています。

プロジェクトに最適なLEDムービングヘッドライトの選び方

購入者向けチェックリスト

主な用途（ビーム、ゴボ、ウォッシュ）を決定します。投影距離とターゲットへの必要なルクスを決定します。ルーメン出力、ズーム範囲、ゴボとプリズムのオプション、色混合品質、冷却戦略を確認します。認証と保証を確認します。カスタマイズされたソリューションについては、会場に合わせて光学系と機械特性を最適化するKIMUカスタムオプションをご検討ください。

よくある質問

コンサートではどのようなビーム角度を選択すればよいですか?

コンサートで力強い空中効果を得るには、ロングスローシャフトには2°～6°のビーム照明器具をお選びください。ハイライトにはスポット照明器具（10°～25°）を、フロントライトやカラーフィルにはウォッシュ照明器具を併用してください。

ビーム角度はゴボ投影にどのように影響しますか?

ビーム幅を狭くするとゴボのシャープネスとコントラストは向上しますが、一定の距離における投影画像のサイズは小さくなります。大きく精細なゴボを投影する場合は、十分な投射距離と焦点距離を持つスポット照明器具を選択してください。

選択した距離のルーメンをルクスに変換できますか?

はい。立体角変換をご利用ください。オメガ = 2π(1 - cos(ビーム角/2))を計算し、カンデラをルーメン/オメガで近似します。すると、距離dにおけるルクスはカンデラ/d²となります。これにより、ステージプランニングのための実用的な推定値が得られます。

長期にわたってビームの品質を維持するにはどうすればよいですか?

レンズとゴボを定期的に清掃し、冷却システムを点検し、機械的なフォーカスとズーム機能を検証し、必要に応じて老朽化したLEDやドライバーを交換してください。適切なメンテナンスを行うことで、出力と光学的な忠実度を維持できます。

KIMU は特定のビーム角度用のカスタム光学系を提供していますか?

はい。KIMUはオーダーメイドを専門としています舞台照明KIMUは、お客様の生産要件に合わせてカスタム光学系、ビーム角度、機械的な調整など、幅広いソリューションをご提供いたします。OEM/ODMに関するお問い合わせは、KIMUのウェブサイトからご連絡ください。

さらに詳しい技術サポートはどこで受けられますか?

技術仕様、測光ファイル (IES/LDT)、カスタム リクエストについては、KIMU (https://www.kimulighting.com/) にアクセスするか、測光モデリングおよび販売前サポートについて当社の技術チームにお問い合わせください。