スポーツ照明のための精密光学設計
光学設計の技術的原理と性能
高性能スポーツ照明は、ワット数だけで決まるものではありません。真の照明性能は光学設計によって実現されます。光学設計とは、競技面全体にわたって光の分布、照射方向、そして照射量を正確に制御することです。そのためには、競技場の形状、ポールの高さ、ビーム分布、そして性能基準に合わせて調整された精密な光学エンジニアリングが求められます。光学設計は、光束を競技面上で有効照度(ルクス)に変換する効率を決定します。精密な光学システムは、必要な場所に、適切な量と方向で光を確実に届けます。これが、プロスポーツ照明の性能の基盤です。
このガイドでは、スタジアム、スポーツ競技場、放送グレードの施設に不可欠なビーム角度の選択、照度の計算、均一性の制御、グレアの低減など、現代の LED スポーツ照明の背後にある中核的な光学原理について説明します。同時に、これらの課題に正確に対応して設計された Ceramiclite の SL03、SL05、SL06 LED スポーツ投光器を紹介します。これらの投光器は、高ルーメン出力と高度な光学制御を融合し、要求の厳しいスタジアム、トレーニング場、放送対応環境向けに均一でグレアの少ない効率的な照明を実現します。
照明と光束分布の理解
照明デザインにおける最初のステップは、生の光束(ルーメンで測定)を実用照度(ルクスで測定)に変換することです。実用照度は、実際に競技場に届く光の量を表し、スポーツ照明において重要な指標です。ルーメン出力が高いからといって、必ずしもパフォーマンスが向上するわけではありません。重要なのは、光がフィールド全体にどれだけ均等に分散されているかです。
SL03のようなセラミクライトスポーツLED投光器は、最大408,000ルーメンの全光束と160 lm/W以上の効率を実現し、大規模な会場に必要な十分なパワーを提供します。しかし、適切な光学系がなければ、この出力の多くは不要な領域を照らしたり、グレアの原因になったりする可能性があります。
スタジアムおよびフィールド照明のビーム角度選択
LED投光器のビーム角は、光の広がり方を決定します。技術的には、ビーム角は光強度がピーク出力の50%(B50)に低下する点、つまり設計計算に使用される光円錐の有効幅として定義されます。
1). 狭いビーム角度(例:15°)により、光が集中し、遠くまで届き、漏れが最小限に抑えられるため、高所での用途や長距離のカバーに最適です。
2). 中程度のビーム角度(例:30°/60°)は、一般的なフィールドカバレッジの距離と幅のバランスを保ちます。
3) 幅広い、または複雑なビームパターンにより、暗い部分を最小限に抑えながら表面全体を均一に照らすことができます。
Ceramiclite スポーツ LED 投光器は、15° の狭い範囲から複雑な非対称分布 (110 × 20° や 140 × 65° など) まで、幅広いビーム オプションを提供し、設計者はポールの高さ、フィールドの寸法、均一性の目標に合わせて光の分布をカスタマイズできます。
照度と均一性の計算
光学設計において最も重要なのは、照度(ルクス)と競技面全体の均一性です。照度は、以下の簡略化された関係式を用いて推定できます。
E ≈ Φ × UF × MF / 面積、
ここで、E は平均照度、Φ は総器具ルーメン、UF は利用率(光学系と形状の影響)、MF は保守係数(時間の経過によるルーメンの減衰を考慮)です。
高性能フィールドの設計では、設計者は均一性比(最小/平均)を0.7以上とすることを目標とすることがよくあります。これは、最も暗い部分が平均値の70%以上であることを意味します。この要件を満たすには、均一な光学系と適切なビーム選択が不可欠です。ビーム選択を誤ると、「ホットスポット」や暗い部分が生じ、プレーや放送品質に悪影響を与えます。
Ceramicliteのモジュール式光学システムは、不規則な形状の照射野に光を効率的に拡散させながら、重なりによる損失を最小限に抑えるよう特殊な形状に設計されています。適切なビームと設置角度を選択することで、設計者は必要なルクスレベルと高い均一性を両立させることができます。
光学モデリング:非対称分布と自由形状分布
現代のスタジアム照明は、単純な円形のビームパターンをはるかに超えています。従来の対称ビームパターンは、あらゆる方向に均一に光を分散させますが、長方形のフィールドでは効率が悪くなることがよくあります。非対称光学系と自由曲面レンズ設計は、フィールドの面積、ポールの配置、隣接する照明ゾーンに合わせて配光を調整します。これらの形状により、光の照射位置を正確に制御し、光の漏れを防ぎ、グレアを軽減します。
T030-000 や T120-045 パターンなどのセラミクライト光学オプションは、これらの高度な分布の例であり、一般的なコーンではなく実際のプレイ面に合わせて光の輪郭を合わせます。これは、鮮明で一貫した映像が不可欠な放送グレードの照明にとって重要な利点です。
グレアと色彩性能の制御
配光に加え、不快な明るさを抑えるグレアコントロールは、アスリートのパフォーマンスと観客の快適性にとって不可欠です。高い均一性は、フィールド全体で均一な視界を確保し、目の疲労を軽減し、アスリートのパフォーマンスを向上させます。光学設計が不十分だと、明暗のコントラストが顕著になり、試合や放送の画質に悪影響を及ぼします。
適切なカットオフ角度とシールドを備えた光学系の設計により、高いルーメン出力が視覚的な不快感や光害を引き起こすことはありません。
Ceramiclite のレンズ システムは高い色忠実度 (CRI/TLCI 90) もサポートしており、プロのスタジアムでますます厳しくなる要件である、テレビ放送の正確な色再現と高品質のビデオ キャプチャを保証します。
熱、光学、機械の統合
光学性能は、熱的および機械的な考慮事項と切り離すことはできません。高光束LEDは熱を発生し、適切に管理しないと出力が低下する可能性があります。Ceramicliteの高度なセラミックLEDモジュールは優れた熱安定性を備えており、光学システムは長寿命にわたって高精度な性能を維持できます。
光学設計と堅牢なハウジング (IP66 定格) およびスマート制御プロトコル (DALI/DMX) の統合により、厳しい屋外条件でも選択したビーム パターンと測光目標の一貫性が確保されます。
優れたパフォーマンスを実現する精密光学設計
スポーツ照明において、真のパフォーマンスは測光科学と応用工学の融合によって実現されます。強力な光源を持つだけでは十分ではありません。技術基準と人間の視覚ニーズを満たす、均一でグレアの少ない照明を実現するために、光の形状、方向、制御を適切に行う必要があります。高度な光学系と堅牢な熱設計、そして正確な設置計画を統合することで、スポーツ照明システムは、一貫性があり、エネルギー効率が高く、放送対応可能な照明を実現し、すべてのルーメンが現実世界のパフォーマンスに貢献することを保証します。
Ceramiclite の SL03、SL05、および SL06 LED スポーツ投光器は、広範囲のビーム角度、光学パターン、および高度なセラミック LED 技術を活用してこれらの目標を達成し、光束を照明に変換して、最も要求の厳しいスポーツ環境でもゲームプレイを強化し、安全性を高め、放送品質を高めます。
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