ANSI lm - это... (люмены и ANSI-люмены, проекторы, световой поток и методология)

Всё что сейчас есть в интернетах на эту тему скорее запутывает, уводит в сторону, и не даёт кристального понимания. Я, инженер-физик по образованию, после десятка запросов на разъяснение темы решил-таки зафиксировать всю правду о люменах в "буквах".

Итак, Lumen (лм, lm) - это единица измерения светового потока, световым потоком обладает вообще всё что светится (является источником света)...

Световой поток, простыми словами, - это "сколько света прошло через конкретную площадь в единицу времени". Это "сколько" - измеряется в люменах (lm)

Прежде чем перейти к проекторам и ANSI lm нужно рассказать о лампочках и lm, к сожалению без этих знаний рассказ о проекторах будет выглядеть вырванным из контекста и непонятным (как всё что есть по этой теме сейчас в интернетах)

Зачем нам световой поток (lm) на примере "лампочки"?

ANSI lm - это... (люмены и ANSI-люмены, проекторы, световой поток и методология)

Для того чтобы описывать действе источника света не через характеристики самого источника, а через результат, который этот источник реально выдаёт.
На примере "лампочки" это выглядит так:

Мощность (Ватт - Вт, Watt - W) - характеристика, которая описывает, сколько электроэнергии лампочка потребляет в единицу времени.

Понятие 60 ваттная лампочка говорит нам только о том сколько она будет есть электричества, а не как она будет светить. Ведь при одинаковой мощности, количество света будет ощутимо разным от лампы накаливания, газоразрядной или светодиодной. А ещё разница в свете может зависеть от производителя делающего однотипные лампочки по разной технологии.

Световой поток (Люмен - лм, Lumen - lm) - характеристика, которая поможет описать как лампочка реально светит:

  • Лампа накаливания мощностью 60 Вт - световой поток 700 люмен
  • Светодиодная лампа мощностью 6 Вт - световой поток 450-1000 люмен (зависит от технологии производства)

Но сам световой поток ничего нам не говорит о том как будет освещена, например, комната. А ещё нет прибора, который бы измерял световой поток.
Для всего этого уже используется параметр освещенность.

Освещенность (люкс - лк, lux - lx) - измеримая характеристика, показывающая насколько эффективно лампочка освещает конкретное пространство.

По освещенности есть даже нормы, вы точно о них слышали: жилая комната - 150 lx; рабочий кабинет - 300 lx, улица ночью - 10 lx и т.п.

Освещенность в конкретной точке измеряется Люксометром.
Чем дальше от лампочки проводится измерение, тем меньшая часть светового потока долетает до точки измерения и тем меньше будет освещенность.
Но световой поток будет всегда одинаковым, на любом расстоянии от лампочки: чем дальше от лампочки, тем большую площадь он освещает и тем меньше освещенность.
Отсюда физическое определение освещенности - отношение светового потока к площади которую он освещает.

В итоге, световой поток - характеристика лампочки, которая позволяет рассчитать освещенность конкретного помещения до монтажа лампочек.

Как производитель считает световой поток лампочки?

Ставит лампочку в "коробку" известной площади поверхности.
Измеряет люксометром освещенность в 10-20-30 точках равномерно распределенных по внутренней поверхности "коробки".
Определяет среднее значение освещенности и делит его на площадь поверхности коробки, получает световой поток лампочки.
Вуаля. Теперь используя световой поток этой лампочки можно вести расчёты освещенности любого пространства.

Световой поток в проекторах (ANSI lm)

ANSI lm - это... (люмены и ANSI-люмены, проекторы, световой поток и методология)

Первым делом следует усвоить, что физические величины измеряемые в lm и ANSI lm - одинаковые.

ANSI - это указание на методологию (стандарт) по которой проводятся измерения светового потока для видео-проекторов.
Чтобы потом эти цифры можно было внести в характеристики проектора (и по ним проводить сравнения разных приборов) и по этим же цифрам можно было рассчитывать освещенность проекционного изображения.

Придумал всё это Американский национальный институт стандартов (ANSI) и во всём мире эту методологию приняли. Она проста, изящна и полезна.

Тогда откуда путаница между ANSI-Lumen и Lumen в проекторе?

ANSI lm - это... (люмены и ANSI-люмены, проекторы, световой поток и методология)

Всё дело в методологии измерения и никаких формул перевода ANSI lm в lm не существует.

Если бы все имели высшее образование по физике, это даже не вызывало бы сомнения. Но недостаток понимания физики приводит к тому, что даже на сайтах производителей проекторов "горе-маркетологи" продолжают своей ложью вводить людей в заблуждение, придумывают новые названия, оправдывают их и даже составляют таблицы перевода значений:

Как понять, что статья написана не экспертом, а просто является манипуляцией? Первый признак - люмены называют яркостью. Это совершенно другой физический параметр, связанный со всем этим очень-очень опосредованно. А физика не подразумевает разночтений, двойных названий и прочих хитростей гуманитарного способа познания мира.

Смотрите в чём разница

ANSI lm - это... (люмены и ANSI-люмены, проекторы, световой поток и методология)

У нас есть проектор.
Полезный свет от него мы регистрируем на выходе из оптики и далее. Рассчитав этот световой поток мы получаем величину в люменах, и называем её ANSI-люмен.
Например показатель в 20 000 ANSI lm - нормальный для профессионального проектора. Далее прикинем что нам может дать мошенник-маркетинг для этого же проектора:

1. Несложно представить, что большая часть света вышедшая из источника света (лампы, лазера) осталась внутри проектора, обрезалась, отразилась, рассеялась и т.п.
Чтобы его учесть и записать в характеристики проектора больше люменов, некоторые китайские производители проекторов, рассчитывают световой поток выходящий из проектора без оптики. И он тогда может стать на 30-70% больше. Например 30 000 lm. И это тоже правильные люмены, но не ANSI люмены, т.к. с их помощью нельзя будет сделать реалистичный расчёт освещенности проекционного изображения.

2. Другой вариант маркетинг-мошенничества - просто указать световой поток источника света используемый в проекторе. Он тоже в правильных люменах, всё как с лампочками в начале статьи. Но такой световой поток выше того что выходит из проектора уже в 10-12 раз. Например 220 000 lm. Это не ANSI люмены и в расчётах проекционного изображения они снова не помогут.

3. Третий вариант - проводить измерение освещенности только в одной, центральной, точке проекции (или небольшой центральной области). В этой точке как правило освещенность (lx) на 20-30% выше, чем средняя расчётная и соответственно световой поток (lm) тоже становится на 20-30% больше, эта величина называется "Peak lumens". Вот 25 000 lm. И её тоже невозможно использовать для расчётов освещенности проекционного изображения. Но можно указать в мошенническом-маркетинге как ANSI lm.

Есть и другие примеры, где приводят якобы-научные обоснования под разные системы расчёта светового потока и измерение освещенности:

В этой горе-маркетинговой статье, сделали несколько правильных выводов, а потом начали их гуманитарно интерпретировать в сторону того что световой поток в ANSI lm у видео-проекторов работающих на разных технологиях (CRT, LCD, DLP) нельзя сравнивать. На самом деле нельзя по световому потоку сравнивать только проекционное изображение от разных типов проекторов, но к изображениям световой поток и не имеет прямого отношения.

Методология расчёта светового потока проектора в ANSI lm

Картинка из статьи https://projectorworld.ru/blog/937.html
Картинка из статьи https://projectorworld.ru/blog/937.html

К слову, это единственная достоверная информация доступная в интернете по теме ANSI lm. Но именно она вводит всех в следующее заблуждение:

"я измеряю люксы люксометром, умножаю их на площадь освещенного экрана в кв.м., получаю люмены. Как теперь получить ANSI-люмены, на что-то умножить? может быть мне не подходит люксометр и нужен ANSI-люксометр?"

В общем, не переживайте, если вы измерили обычным люксометром по следующей методологи, то ваши люмены автоматически считаются ANSI-люменами:

  1. Измерения следует проводить в абсолютно-тёмной комнате. Тотальный blackout.
  2. Проектор должен светить белым на однородную белую поверхность, например проекционный экран (видео-проектор будет светить прямоугольником, слайд-проектор будет светить кругом).
  3. Измерение освещенности (lx) проводится люксометром в 9 точках, примерно расположенных как на картинке выше (равномерно).
  4. Полученные значения освещенности (lx) в каждой точке - суммируются и делятся на 9. Получаем среднее арифметическое значение освещенности - "среднюю освещенность".
  5. Умножаем среднюю освещенность на площадь проецируемой проектором белой фигуры (кв.м.). И получаем световой поток проектора (ANSI lm).

Прелесть метода в том что он предельно прост, а физика процесса такова, что вы получите одно и тоже значение светового потока, если проецировать на экран:

а) с любого расстояния (световой поток - это световой поток! Сколько света выходит из проектора, столько в пространстве его и сохраняется, закон сохранения энергии в действии, естественно есть поправка на доли % из за рассеивания света в среде но в пределах любого помещения этим можно пренебречь)

б) используя любую оптику (тут правда будет поправка на то, что разная оптика будет поглощать или рассеивать проходящий через неё свет по-разному, обычно это 1-2-3%)

в) под любым углом (но тут конечно нужно уметь правильно измерять и вычислять площадь трапеции для видео-проекторов и площадь эллипса для слайд-проекторов)

Немного про слайд-проекторы

Что такое видео-проекторы все знают, но стоит сказать и пару слов, про упомянутые выше слайд-проекторы.

Однажды (1930-е) в мире появились гобо-проекторы и использовались они в театре, на сцене, в оформлении мероприятий, чтобы направлять луч света и изменять его форму, физически перекрывая световой поток на выходе из проектора или внутри него. Это световой прибор на основе лампы, или диодной матрицы. И как это часто принято в освещении, главный параметр такого прибора - мощность источника света (Вт). Создаваемую таким прибором освещенность измерять никому не нужно.

Результат работы <b>светового прибора - гобо-проектора</b>. Модулирование освещения.
Результат работы светового прибора - гобо-проектора. Модулирование освещения.

Потом (1980-е) приём из театров перекочевал на рынок рекламы (Корея и Китай) и гобо-проекторы стали получать гобо с картинкой, через которую проходит свет и делает проекцию "как попадёт". Здесь тоже освещенность и точность проекции - лишнее. А потому этот прибор всё ещё световой, а не проекционный.

Результат работы <b>светового прибора - гобо-проектора</b>. Реклама на асфальте.
Результат работы светового прибора - гобо-проектора. Реклама на асфальте.

И в 2018 году в России появились слайд-проекторы, разработанные компанией BLACK RAYS, специально для применения запатентованной технологии Слайд-Мэппинг. Слайд-проекторы это технологичная модификация гобо-проекторов, превратившая их из светового прибора в точный проекционный прибор, результат работ которого можно описать как стоп-кадр из 3D видео-мэппинга. Естественно, главным параметром слайд-проектора стал уже световой поток (ANSI lm). Но в отличии от видео-проектора, который проецирует "прямоугольник", слайд-проектор проецирует "круг".

Результат работы <b>проекционного прибора - слайд-проектора</b>. Слайд-мэппинг освещение. Полный кейс - <a href="https://vc.ru/design/505993-keys-koenigsberg-luchshaya-arhitekturno-hudozhestvennaya-podsvetka-2020-goda-po-versii-premii-zolotoy-foton" rel="nofollow noreferrer noopener" target="_blank">здесь</a>.
Результат работы проекционного прибора - слайд-проектора. Слайд-мэппинг освещение. Полный кейс - здесь.

Прошу считать эту статью, как истину в последней инстанции.
Если у вас ещё остались вопросы к люменам, прошу в комментарии или в ЛС по контактам ниже.

В следующей статье, я расскажу как, куда и зачем в расчётах проекции используется световой поток в ANSI lm

Подписывайтесь на меня здесь! А в TG, VK, ИГ я рассказываю про:
- индустрию, технологии, искусство Новых Медиа
- своих New Media клиентов
- свою жизнь и работу директора по развитию

Ярких коммуникаций!
Евгений Степанов, DevDir New Media

8
2 комментария

Насколько прибыльный бизнес занимаясь иллюминацией?

1
Ответить

От объемов зависит ) но точно ппибыльнее бензокалонок )

Ответить