Desde a existência da humanidade, a escuridão tem sido o obstáculo no caminho da felicidade para todos os humanos e a fonte do medo humano.
A invenção da luz elétrica tornou-se um passo decisivo para superar a escuridão, libertando a humanidade da noite completamente. Nesse ponto, algumas pessoas começaram a ponderar uma questão: Como devemos julgar a intensidade da luz?
O método mais direto é confiar no olho humano para julgar a força da luz. No entanto, isso só nos fornece um monte de adjetivos, como escuro, tênue, mal iluminado, brilhante, deslumbrante e assim por diante.
Essas informações ambíguas podem variar de pessoa para pessoa, dificultando a comparação quando necessário. Portanto, precisamos urgentemente fornecer uma descrição quantitativa da intensidade da luz, permitindo que as fontes de luz tenham suas próprias unidades e definições.
A definição inicial de intensidade luminosa
Cerca de duzentos anos atrás, as pessoas encontraram uma maneira aproximada de medir a intensidade da luz, chamada de vela de pé:
É a densidade de energia da luz coletada em uma polegada quadrada de superfície ao observar uma vela de 30 cm de comprimento (cerca de meio quilo) queimando horizontalmente.
Este método de medição rudimentar lançou as bases para o "óleo de baleia" adotado pela Lei de Iluminação a Gás Urbana na Grã-Bretanha em 1860, bem como para fontes de luz padrão posteriores, como lâmpadas de óleo vegetal e lâmpadas de pentano.
Melhorias nas unidades luminosas
No entanto, com o desenvolvimento da ciência, o método de medição grosseira não conseguiu se adaptar à crescente variedade de objetos luminosos. Então, em 1948, na Nona Conferência Internacional sobre Pesos e Medidas, decidiu-se adotar um corpo negro na temperatura do ponto de solidificação da platina como padrão para intensidade luminosa, e o candela foi estabelecida como a nova unidade de intensidade luminosa.
Durante seu uso, descobriu-se que a definição anterior tinha erros significativos. Por fim, na Décima Sexta Conferência Internacional sobre Pesos e Medidas em 1979, decidiu-se adotar a nova definição atual. A nova definição declara:
A candela é a intensidade luminosa de uma fonte de radiação monocromática que emite a uma frequência de 540 x 10^12 Hz em uma determinada direção, com uma intensidade de radiação de 1/683 W/sr nessa direção.
A esta altura, muitos de vocês já devem estar confusos com tantos nomes de unidades. Não se preocupem, vamos analisá-los um por um.
O que é uma Candela?
Os leitores mais atentos podem ter notado que o nome em inglês para "candela" é o mesmo que "candle" (vela). Como mencionado anteriormente, a potência da vela era usada como unidade de intensidade luminosa e, posteriormente, foi padronizada para usar a candela (abreviada como cd) como unidade.
Candela se refere ao fluxo luminoso (a quantidade física de potência óptica) emitido por uma fonte de luz dentro de um ângulo sólido unitário em uma direção especificada.
Fórmula de conversão de potência de vela, lúmen e candela
1 potência de vela = 1 lúmen = 1 candela multiplicada por esterradiano, ou seja, 1 fc = 1 lm = 1 cd * sr
Vemos com frequência outra unidade da física óptica que aparece tão frequentemente quanto a candela – o nit. Qual é a relação entre as duas?
O que é um Nit?
Um nit é uma unidade usada especificamente para medir brilho. 1 nit = 1 cd/m², então pode-se considerar que nit é um termo antigo para medir a intensidade da luz, enquanto candela por metro quadrado (cd/m²) é um termo novo.
Qual é a diferença entre Candela e Nit?
Da fórmula acima, podemos ver que os dois são equivalentes. No entanto, estritamente falando, há diferenças entre eles. A candela é uma unidade de intensidade de luz, enquanto o nit é uma unidade de brilho.
Além disso, a unidade de intensidade luminosa é uma unidade padrão de medição baseada em definições físicas, enquanto a unidade de brilho é apenas uma medida subjetiva da luz percebida pelo olho humano. Em termos simples, a intensidade luminosa pode ser medida cientificamente, enquanto o brilho é medido pela percepção da luz pelo olho.
Qual é a relação entre Nit e Lumen?
Quando mencionamos nit, geralmente mencionamos lúmen também. Então, qual é a relação entre eles? O lúmen é a unidade de fluxo luminoso, representando o poder radiante que o olho pode perceber. 1 nit é aproximadamente igual a 0,093 lúmens por pé quadrado.
Vamos entender melhor a relação entre eles por meio de um exemplo hipotético.
Suponha que haja uma tela com dimensões de 2 metros por 1,5 metros, com um fator de ganho de tela de 1,2, e o fluxo luminoso medido é de 2000 lúmens. Então, usando uma fórmula para converter nit para lúmen:
Nit = Lúmen × Ganho de tela / (Fator × Tamanho da tela)
Podemos calcular que a imagem final projetada seria 2000 * 1,2 / (0,635 * 2 * 3,1415926 * 2 * 1,5) = 200,51 lêndeas.
Como entender os lêndeas ajuda na vida cotidiana?
Já discutimos diversas conversões relacionadas a diferentes unidades fotométricas para nos ajudar a escolher produtos com melhor desempenho, maior eficiência energética e respeito ao meio ambiente. Como o mercado está repleto de ofertas variadas, alguns vendedores podem anunciar 8000, 12000 ou até mesmo 20000 nits apenas para atrair clientes, quando, na realidade, podem não atingir nem 5000 nits.
Um nível mais alto de nit é melhor?
Os comerciantes continuam pressionando por nits mais altos, mas nits mais altos são sempre melhores? A resposta é não.
De fato, níveis de brilho mais altos são mais adequados para uso externo, mas, obviamente, níveis excessivamente altos podem afetar a dissipação de calor. Vamos considerar um cenário comum que encontramos no dia a dia: quando usamos nossos celulares sob a luz solar intensa, muitas vezes precisamos ajustar o brilho da tela ao máximo para enxergar as mensagens recebidas com clareza.
No entanto, logo depois, o telefone começa a esquentar, obrigando-nos a procurar um lugar mais fresco ou terminar rapidamente a conversa.
Portanto, níveis excessivamente altos de brilho (nits) só levam a preços mais altos e, na realidade, não utilizamos dispositivos com brilho tão alto por longos períodos. Isso não apenas reduz significativamente a vida útil do dispositivo, como também pode nos obrigar a diminuir o uso de brilho devido a problemas como superaquecimento e telas excessivamente brilhantes.
Qual é o nível ideal de nits?
Smartphones: 200 nits em ambientes internos, 400 nits em ambientes externos
Ao usar um smartphone em ambientes internos, o brilho típico geralmente fica entre 200 e 300 nits, mas em ambientes externos, normalmente é necessário aumentá-lo para 400 a 500 nits; caso contrário, você pode precisar encontrar uma área sombreada para visualizar a tela com clareza.
É claro que, se você costuma ler ao ar livre, é recomendável optar por um dispositivo com tela de tinta eletrônica. Esses dispositivos têm um desempenho excepcional sob luz intensa e são muito eficientes em termos de energia.
Computadores/Laptops: 200–500 nits
Computadores e laptops são normalmente usados em ambientes internos, portanto, não exigem níveis de brilho muito altos, a menos que você esteja jogando. De acordo com avaliações de desenvolvedores de jogos, em jogos 3D complexos, computadores ou laptops com alto brilho ou telas HDR (alta faixa dinâmica) proporcionam uma experiência de jogo mais completa.
Televisões: 200–2000+ nits
A maioria das televisões no mercado hoje são LCD ou televisores de plasma que variam de 200 a 500 nits. No entanto, algumas televisões 4K e 8K de ultra-alta definição podem atingir 4000 nits ou mais.
Grandes anúncios ao ar livre: 4000–10000 nits
Ao contrário das aplicações internas, grandes anúncios externos são usados sob luz solar intensa por longos períodos. Se o nível de nits for muito baixo, o conteúdo pode ficar completamente ilegível. Por exemplo, a maioria displays de LED para exterior no mercado têm nits que excedem 4000, e alguns displays de LED para exteriores com pitch maior (como P10, P16) podem atingir até 7000 ou 10000 nits.
Para ajudar todos a entender melhor as diversas unidades fotométricas, aqui estão algumas fórmulas físicas para ajudar a explicar a relação entre unidades, lúmens e brilho:
Relação entre nits, lúmens e luminância:
Conversão de nits para lúmens:
Lúmens = Nits ×Área de exibição (em ㎡)
Conversão de lúmens para nits:
Nits=Nits×Área de exibição (em ㎡)
Cálculo de luminância (em nits):
Luminância (innits) = Brilho (em nits)/π×(Distância da tela)²
Cálculo de luminância (em candelas por metro quadrado):
Luminância = Brilho (em cd/㎡)×Refletividade
Por meio da conversão da fórmula acima, acredito que você pode ter uma compreensão mais profunda de várias unidades fotométricas.
