Fin dall'inizio dell'umanità, l'oscurità è stata per tutti gli esseri umani un ostacolo sul cammino verso la felicità e la fonte della paura umana.
L'invenzione della luce elettrica divenne un passo decisivo nel superamento dell'oscurità, liberando completamente l'umanità dalla notte. A questo punto, alcune persone iniziarono a riflettere su una domanda: Come dovremmo valutare l'intensità della luce?
Il metodo più diretto è affidarsi all'occhio umano per giudicare l'intensità della luce. Tuttavia, questo ci fornisce solo un mucchio di aggettivi, come fioco, debole, scarsamente illuminato, luminoso, abbagliante e così via.
Queste informazioni ambigue possono variare da persona a persona, rendendo difficile per noi fare confronti quando necessario. Pertanto, abbiamo urgente bisogno di fornire una descrizione quantitativa dell'intensità della luce, consentendo alle fonti luminose di avere le proprie unità e definizioni.
La definizione iniziale dell'intensità luminosa
Circa duecento anni fa, le persone trovarono un modo approssimativo per misurare l'intensità della luce, chiamato candela-piede:
È la densità di energia della luce raccolta su un pollice quadrato di superficie osservando una candela lunga un piede (circa una libbra di peso) che brucia orizzontalmente.
Questo metodo di misurazione approssimativo gettò le basi per l'“olio di balena” adottato dall'Urban Gas Lighting Act in Gran Bretagna nel 1860, così come per le successive sorgenti luminose standard come le lampade a olio vegetale e le lampade a pentano.
Miglioramenti nelle unità luminose
Tuttavia, con lo sviluppo della scienza, il metodo di misurazione approssimativa non poteva adattarsi alla crescente varietà di oggetti luminosi. Così, nel 1948, alla Nona Conferenza Internazionale sui Pesi e le Misure, si decise di adottare un corpo nero alla temperatura del punto di solidificazione del platino come standard per l'intensità luminosa, e il candela fu stabilita come nuova unità di misura dell'intensità luminosa.
Durante il suo utilizzo, si è scoperto che la definizione precedente conteneva errori significativi. Alla fine, alla sedicesima conferenza internazionale sui pesi e le misure del 1979, si è deciso di adottare la nuova definizione attuale. La nuova definizione afferma:
La candela è l'intensità luminosa di una sorgente di radiazione monocromatica che emette a una frequenza di 540 x 10^12 Hz in una data direzione, con un'intensità di radiazione di 1/683 W/sr in quella direzione.
A questo punto, molti di voi potrebbero già essere confusi dalla quantità di nomi delle unità. Non preoccupatevi, analizziamoli uno per uno.
Cos'è una Candela?
I lettori più attenti avranno notato che il nome inglese di "candela" è lo stesso di "candle". Come accennato in precedenza, la candela (o potenza di candela) veniva in passato utilizzata come unità di misura dell'intensità luminosa, e successivamente è stata standardizzata adottando la candela (abbreviata in cd) come unità di misura.
La candela si riferisce al flusso luminoso (la quantità fisica di potenza ottica) emesso da una sorgente luminosa entro un angolo solido unitario in una direzione specificata.
Formula di conversione di potenza di candela, lumen e candela
1 candela = 1 lumen = 1 candela moltiplicata per steradiante, ovvero 1 fc = 1 lm = 1 cd * sr
Spesso incontriamo un'altra unità di misura della fisica ottica che ricorre con la stessa frequenza della candela: il nit. Qual è la relazione tra le due?
Cos'è un Nit?
Un nit è un'unità di misura utilizzata specificamente per misurare la luminosità. 1 nit = 1 cd/m², quindi si può ritenere che un nit sia un vecchio termine per misurare l'intensità della luce, mentre candela per metro quadrato (cd/m²) è un termine nuovo.
Qual è la differenza tra Candela e Nit?
Dalla formula sopra, possiamo vedere che i due sono equivalenti. Tuttavia, a rigor di termini, ci sono delle differenze tra loro. La candela è un'unità di intensità luminosa, mentre il nit è un'unità di luminosità.
Inoltre, l'unità di misura dell'intensità luminosa è un'unità standard misurabile basata su definizioni fisiche, mentre l'unità di misura della luminosità è solo una misurazione soggettiva della luce da parte dell'occhio umano. In parole semplici, l'intensità luminosa può essere misurata scientificamente, mentre la luminosità è misurata dalla percezione della luce da parte dell'occhio.
Qual è la relazione tra Nit e Lumen?
Quando parliamo di nit, spesso lo facciamo lume anche. Quindi, qual è la relazione tra loro? Il lumen è l'unità di flusso luminoso, che rappresenta la potenza radiante che l'occhio può percepire. 1 nit è approssimativamente uguale a 0,093 lumen per piede quadrato.
Cerchiamo di comprendere meglio la relazione tra di loro attraverso un esempio ipotetico.
Supponiamo che ci sia uno schermo con dimensioni di 2 metri per 1,5 metri, con un fattore di guadagno dello schermo di 1,2 e che il flusso luminoso misurato sia di 2000 lumen. Quindi, utilizzando una formula per convertire nit in lumen:
Nit = Lumen × Guadagno schermo / (Fattore × Dimensioni schermo)
Possiamo calcolare che l'immagine proiettata finale sarà 2000 * 1,2 / (0,635 * 2 * 3,1415926 * 2 * 1,5) = 200,51 lendini.
In che modo la conoscenza delle lendini può aiutarci nella vita quotidiana?
Abbiamo discusso di numerose conversioni relative a diverse unità fotometriche per aiutarci a scegliere prodotti con prestazioni migliori, più efficienti dal punto di vista energetico e più rispettosi dell'ambiente. Poiché il mercato è pieno di offerte eterogenee, alcuni rivenditori potrebbero dichiarare valori di luminosità pari a 8000 nit, 12000 nit o persino 20000 nit solo per attirare clienti, quando in realtà potrebbero non raggiungere nemmeno i 5000 nit.
Un nit più alto è meglio?
I commercianti continuano a spingere per nit più alti, ma un nit più alto è sempre meglio? La risposta è no.
È vero che valori di nit più elevati sono più adatti all'uso esterno, ma ovviamente valori eccessivamente alti possono influire sulla dissipazione del calore. Consideriamo uno scenario comune che incontriamo nella vita di tutti i giorni: quando usiamo il telefono in piena luce solare, spesso dobbiamo impostare la luminosità dello schermo al massimo per leggere chiaramente i messaggi in arrivo.
Tuttavia, poco dopo, il telefono inizierà a surriscaldarsi, costringendoci a trovare un posto più fresco o a concludere rapidamente la conversazione.
Pertanto, valori di nit eccessivamente elevati comportano solo un aumento dei prezzi e, in realtà, non utilizziamo i dispositivi con livelli di luminosità così alti per lunghi periodi. Ciò non solo riduce significativamente la durata del dispositivo, ma potrebbe anche costringerci a ridurre l'utilizzo della luminosità a causa di problemi come il surriscaldamento e schermi eccessivamente luminosi.
Qual è il livello ideale di lendini?
Smartphone: 200 nit all'interno, 400 nit all'esterno
Quando si utilizza uno smartphone in ambienti interni, la luminosità tipica si aggira solitamente tra i 200 e i 300 nit, ma all'aperto è generalmente necessario aumentarla a 400-500 nit; in caso contrario, potrebbe essere necessario trovare un'area ombreggiata per visualizzare lo schermo in modo nitido.
Naturalmente, se leggete spesso all'aperto, è consigliabile passare a un dispositivo con schermo e-ink. Questi dispositivi offrono prestazioni eccezionali in condizioni di luce intensa e sono molto efficienti dal punto di vista energetico.
Computer/laptop: 200–500 nit
I computer e i laptop vengono generalmente utilizzati in ambienti interni, quindi non necessitano di livelli di luminosità molto elevati, a meno che non si tratti di videogiochi. Secondo le valutazioni degli sviluppatori di videogiochi, nei giochi 3D più complessi, i computer o i laptop con un'elevata luminosità o con display HDR (High Dynamic Range) offrono un'esperienza di gioco più appagante.
Televisori: 200–2000+ nit
La maggior parte dei televisori oggi sul mercato sono LCD o televisori al plasma che vanno da 200 a 500 nit. Tuttavia, alcuni televisori 4K e 8K ad altissima definizione possono raggiungere 4000 nit o più.
Grandi pubblicità esterne: 4000–10000 nit
A differenza delle applicazioni indoor, le grandi pubblicità esterne vengono utilizzate sotto la luce solare intensa per periodi prolungati. Se il livello di nit è troppo basso, il contenuto potrebbe diventare completamente illeggibile. Ad esempio, la maggior parte display LED per esterni sul mercato hanno nit superiori a 4000, e alcuni display LED per esterni con passo più ampio (come P10, P16) possono raggiungere addirittura 7000 o 10000 nit.
Per aiutare tutti a comprendere meglio le varie unità fotometriche, ecco alcune formule fisiche che aiutano a spiegare la relazione tra unità, lumen e luminosità:
Relazione tra nit, lumen e luminanza:
Conversione da nit a lumen:
Lumen = Nit × Area di visualizzazione (in ㎡)
Conversione da lumen a nit:
Nits=Nit×Area di visualizzazione (in ㎡)
Calcolo della luminanza (in nit):
Luminanza (in nits) = Luminosità (in nits)/π×(Distanza dal display)²
Calcolo della luminanza (in candele per metro quadrato):
Luminanza = Luminosità (in cd/㎡)×Riflettività
Credo che attraverso la conversione della formula sopra riportata, si possa avere una comprensione più approfondita delle varie unità fotometriche.
