¿Cómo se relacionan el área y la intensidad con el brillo perceptivo de una fuente de luz?

Quiero diseñar luces traseras para uso a bordo en vehículos (principalmente bicicletas), pero me pregunto cómo debo configurar el sistema para obtener la mejor percepción visual a distancia.

Cada elemento de iluminación del sistema estaría compuesto por una serie de LEDs, y los parámetros de diseño serían:

  1. Número de LED;
  2. Brillo de cada LED individual;
  3. La distancia entre los LED (o alternativamente, el área "cubierta" por cada conjunto de LED);

Entonces, si tuviera 3 Watts disponibles, me pregunto si sería mejor usar un solo LED de alta potencia tipo punto, en lugar de usar LED de 3 x 1 W, y en el último caso si deberían estar lo más cerca posible o un un poco lejos el uno del otro, o incluso usar un área más amplia con, digamos, diez o doce leds "brillantes" de 5 mm similares a los que se usan en las señales de tráfico.

¿Existe una forma bien establecida de anticipar cuán perceptiblemente brillante sería cualquier fuente de luz, vista desde la distancia, con respecto a esos tres parámetros en el contexto de las luces LED?

Considere law.cornell.edu/cfr/text/49/571.108 . Los requisitos para las luces de las motocicletas son un comienzo razonable para el diseño de luces para bicicletas. (También estaba investigando el diseño de tales luces).
Pregunta muy interesante. Creo que mirando las luces de bicicleta disponibles, debe haber alguna ventaja en distribuirlas. Es técnicamente factible sacar cualquier cantidad de luz de una lente de 20 mm, y las luces delanteras hacen eso, pero para las traseras rojas, todas parecen esparcir la luz. ¿Quizás permite algún movimiento situado? ¿Supera mejor pequeños obstáculos? ¿Es más fácil juzgar la distancia?
Sospecho que la forma/área de una luz que no es puntual es para permitir el reconocimiento del tipo de luz que es, en lugar de afectar el brillo aparente. Como un pequeño aparte, sospecho que un área más grande también evitaría rayas/ceguera temporal. Estoy de acuerdo con la sugerencia de Michael Karas de que la experimentación cuantificable es importante. El sistema visual humano es muy complejo: dada la multitud de "trucos" visuales establecidos hasta ahora, sin duda hay más por descubrir. Sin embargo, para las bicicletas, la tendencia son las luces intermitentes. Me apegaría a eso porque los conductores lo reconocerán.

Respuestas (1)

Una de las mejores formas de evaluar las diversas configuraciones que ha planteado en su pregunta es construirlas como prototipos y luego observar los resultados.

Este método también le permite obtener múltiples evaluadores en el juego y puede probar tantos conjuntos de conjuntos externos de variaciones de parámetros como pueda.

El método experimental es una poderosa herramienta de ingeniería y, a menudo, conduce a descubrimientos que nunca anticipó cuando comenzó.

Sí, eso es lo que he estado haciendo hasta ahora. Esto y analizar deliberadamente las luces traseras de mis compañeros durante eventos nocturnos de larga distancia en carreteras abiertas. Una cosa que he notado es que el tamaño y la cantidad de emisores parecen tener menos efecto que la pura potencia de salida, incluso si la fuente de luz más poderosa es pequeña. Además, noto que es mucho mejor, para el ojo humano (especialmente en interiores), comparar luces proyectándolas contra una pared o una hoja de papel: así quitas el deslumbramiento y puedes comparar mucho mejor el brillo relativo .
Pero dejando de lado la experimentación, el núcleo de mi pregunta es exactamente saber cuál es el estado del arte con respecto a la teoría detrás de todo esto, así que seguiré esperando por más respuestas. ¡Muchas gracias por ahora!
Sospecho que en el ámbito de la implementación de productos del que está hablando aquí, casi todas las implementaciones se basan en percepciones derivadas de la experimentación. ¡La ciencia para avanzar en el estado del arte desde un punto de vista teórico muy bien puede venir más tarde cuando alguien en un rol de investigación se dé cuenta de lo que la gente está haciendo y decida que sería interesante estudiarlo!
No podría estar mas de acuerdo. Agregue a eso los conceptos erróneos intencionales fomentados por las propias industrias, cuando mezclan "lúmenes", "velas" y "lux" para que puedan sesgar la intensidad anunciada de su producto a cualquier "máximo" conveniente sin mentir abiertamente. Lo que sé es que ya existe una amplia base científica proveniente de factores humanos en seguridad vial, estrategias de seguimiento de automóviles, detección de frenos, etc., pero yo no soy de ese campo, por lo que es difícil encontrar conocimientos específicos como este le pregunte. Interesante debate, gracias!
Es bien sabido que la intensidad de la luz percibida (luminosidad) varía inversamente al cuadrado de la distancia y directamente proporcional al área. Esto es para luz "normal". Si usa láseres o LED, probablemente obtendrá un mejor rendimiento. Así que recomiendo que, como "primera aproximación", use todas las fórmulas que se han desarrollado para la luz "regular" (no coherente).