Goniofotometr z obrotową oprawą oświetleniową a goniofotometr z ruchomym lustrem: który z nich pasuje do Twojego laboratorium

Abstrakcja
Pomiar krzywej światłości jest podstawowym krokiem w ocenie parametrów optycznych oprawy oświetleniowej, certyfikacji produktu i projektowaniu symulacji oświetlenia. Ze względu na strukturę ruchu mechanicznego, goniofotometry dzielą się głównie na goniofotometry z obrotową oprawą oświetleniową i goniofotometry z ruchomym lustrem. Te dwa typy wykazują oczywiste różnice w logice ruchu mechanicznego, adaptowalności układu współrzędnych i źródle błędów testowych. Goniofotometry z obrotową oprawą oświetleniową wykorzystują zasadę pomiaru stałej sondy fotometrycznej z obrotową oprawą testową. Badane urządzenie może wykonywać ciągły obrót w zakresie od -180° do +180° wzdłuż osi poziomej i pionowej, a jego mechanizm sprzętowy obsługuje dwa zestawy standardowych układów współrzędnych pomiarowych CIE: C-γ (struktura jednoramienna) i B-β (struktura dwuramienna). LISUN Goniofotometr o wysokiej precyzji LSG‑1890B to typowy goniofotometr z oprawą obrotową. Jest on w pełni zgodny ze specyfikacjami goniofotometru typu 1, CIE‑70, LM‑79‑19, EN13032‑1, klauzula 6.1.1.3 i umożliwia pomiar parametrów fotometrycznych pełnej przestrzeni dla różnych produktów oświetleniowych, takich jak oprawy LED, źródła światła HID i świetlówki. Niniejszy artykuł ilustruje zasadę testowania i charakterystykę sprzętową goniofotometru z oprawą obrotową, porównuje warunki pracy goniofotometru z oprawą obrotową i goniofotometru z ruchomym lustrem oraz zawiera odniesienia do wyboru instrumentów przez laboratoria testujące oświetlenie.

Wprowadzenie

W kontroli jakości produktów oświetleniowych parametry fotometryczne, takie jak krzywa natężenia światła, rozkład natężenia światła, strefowy strumień świetlny i wartość olśnienia UGR, bezpośrednio określają praktyczną wydajność oświetleniową opraw oświetleniowych, a także są obowiązkowymi danymi testowymi wymaganymi przez krajowe i międzynarodowe normy certyfikacyjne. Zgodnie z ruchem względnym między próbką a detektorem, normy CIE 121 i EN13032-1 klasyfikują goniofotometry do różnych kategorii. Typ 1 odnosi się do goniofotometru z obrotową oprawą oświetleniową, a Typ 4 to pionowy goniofotometr z ruchomym lustrem. Oba instrumenty mogą uzyskiwać dane dotyczące rozkładu natężenia światła w całej przestrzeni, jednak tryby ruchu mechanicznego prowadzą do różnych błędów systematycznych. Goniofotometr z obrotową oprawą oświetleniową napędza oprawę testową, zapewniając jej obrót w dwóch osiach za pomocą stołu obrotowego, podczas gdy sonda fotometryczna pozostaje nieruchoma. Zmieniając położenie oprawy, sonda może rejestrować sygnały optyczne ze wszystkich kierunków na powierzchni sferycznej. W goniofotometrze z ruchomym lustrem, oprawa testowa pozostaje nieruchoma, a sonda wraz z lustrem odbijającym wykonuje skanowanie kołowe wokół oprawy. Różne konstrukcje narzucają odmienne wymagania dotyczące stabilności pozycji spalania próbki testowej, odprowadzania ciepła i wymiarów ciemni. Laboratoria muszą dobrać odpowiedni sprzęt w oparciu o portfolio produktów, standardowe wyposażenie i warunki panujące na miejscu. Jako reprezentatywny model goniofotometru z obrotową oprawą, LSG‑1890B charakteryzuje się zgodnością z dwoma układami współrzędnych C‑γ i B‑β i jest szeroko stosowany w scenariuszach testowania reflektorów, opraw projekcyjnych i konwencjonalnych gazowo-wyładowczych źródeł światła.

Goniofotometr oprawy oświetleniowej o wysokiej precyzji rotacyjnej LSG 1890B 

Zasada działania i cechy sprzętowe goniofotometru z obrotową oprawą oświetleniową

Podstawową zasadą działania goniofotometru z obrotową oprawą oświetleniową jest stała instalacja sondy fotometrycznej, a badana oprawa oświetleniowa jest napędzana w celu obrotu przestrzennego za pomocą dwuosiowego stołu obrotowego. Badane urządzenie może wykonywać ciągły obrót w zakresie od -180° do +180° wzdłuż osi poziomej i pionowej, obejmując pełny kąt sferyczny 0–360° bez skanowania martwej strefy. Wyposażone w wielofunkcyjne mocowanie, urządzenie może przełączać się między dwoma standardowymi trybami pomiaru: C‑γ (struktura jednoramienna) i B‑β (struktura dwuramienna). Układ współrzędnych C‑γ, znany również jako układ współrzędnych płaszczyzny C, jest najczęściej stosowany w oprawach oświetleniowych do wnętrz, oświetleniu ulicznym i produktach oświetlenia ogólnego. Układ współrzędnych B‑β nadaje się do reflektorów i opraw projektorów stadionowych i jest zalecanym układem współrzędnych do badań fotometrycznych produktów projekcyjnych dużej mocy. Obsługa dwóch układów współrzędnych na jednym urządzeniu eliminuje konieczność inwestowania w dodatkowe urządzenia testowe i obniża koszty sprzętu laboratoryjnego.

LISUN Goniofotometr LSG‑1890B do opraw obrotowych jest wyposażony w sondę fotometryczną o stałej temperaturze, japoński serwomotor Mitsubishi i niemiecki dekoder, co gwarantuje dokładność kontroli kątowej podczas obrotu w dwóch osiach. Dokładność kątowa modelu LSG‑1890B sięga 0.1°, a jego odpowiednika LSG‑1800A – 0.2°. Standardowa sonda fotometryczna spełnia wymogi klasy CIE A, a opcjonalna sonda o wysokiej precyzji klasy L minimalizuje odchyłki pomiaru spowodowane akwizycją fotoelektryczną. System komunikuje się z komputerem za pomocą interfejsu RS485 lub USB. Dwujęzyczne oprogramowanie operacyjne (chińsko-angielskie) jest kompatybilne z systemami Windows 7 i Windows 11. Wyniki testów można eksportować w wielu formatach plików, w tym IES, LDT, CIE, CIB, TM4, CEN i EXCEL. Pliki wyjściowe można bezpośrednio importować do oprogramowania do symulacji oświetlenia DiaLux w celu przeprowadzenia obliczeń symulacyjnych. Parametry mierzalne obejmują dane dotyczące natężenia światła, rozkład natężenia światła, strefowy strumień świetlny, skuteczność świetlną oprawy, współczynnik wykorzystania, krzywą graniczną luminancji, wskaźnik olśnienia UGR, efektywny kąt wiązki, wskaźnik EEI i inne kompletne wskaźniki fotometryczne. Opcjonalne akcesoria umożliwiają testowanie rozkładu luminancji. Dodatkowo, ten obrotowy goniofotometr oświetleniowy może być wyposażony w opcjonalne sondy ultrafioletowe UVA, UVB i UVC, co rozszerza możliwości testowania rozkładu światła w oprawach do dezynfekcji UV.

Porównanie głównych parametrów modelu LISUN Goniofotometr oprawy oświetleniowej

Do opraw o różnych rozmiarach i ciężarach, LISUN oferuje dwa modele goniofotometrów z obrotową oprawą: LSG‑1890B i LSG‑1800A. Oba modele opierają się na identycznej zasadzie ruchu rdzenia, a różnią się przede wszystkim dokładnością kątową, maksymalnym wymiarem zewnętrznym i masą nośną próbki testowej. Podstawowe dane techniczne znajdują się w poniższej tabeli.

Model LSG‑1890B obsługuje próbki testowe o większej średnicy i większej masie, co jest odpowiednie dla zewnętrznych reflektorów dużej mocy i dużych opraw projekcyjnych. Model LSG‑1800A został zaprojektowany do opraw LED średniej i małej wielkości oraz opraw oświetleniowych do zastosowań wewnętrznych i jest powszechnie stosowany w laboratoriach małych i średnich przedsiębiorstw o ​​ograniczonym budżecie. Oba modele w pełni obsługują jednoramienne układy współrzędnych C‑γ i dwuramienne układy współrzędnych B‑β oraz spełniają wymagania norm CIE‑70, LM‑79‑19, IES‑LM‑75 i EN13032‑1 typu 1.

Porównanie scenariuszy zastosowań goniofotometru z obrotową oprawą i goniofotometru z ruchomym lustrem

Podczas testów na obrotowym goniofotometrze oprawy, oprawa testowa stale przechyla się i obraca, zmieniając pozycję świecenia. W przypadku konwencjonalnych źródeł światła, takich jak lampy HID i świetlówki, które są niewrażliwe na pozycję świecenia, zmiana pozycji ma niewielki wpływ na moc światła i temperaturę, co pozwala na uzyskanie stabilnych wyników pomiarów. Niemniej jednak, w przypadku opraw LED dużej mocy, rozpraszanie ciepła przez moduły LED jest silnie skorelowane z pozycją grawitacyjną. Ciągłe przechylanie i obracanie opraw zmienia wewnętrzne warunki rozpraszania ciepła i powoduje dryft temperatury złącza chipa, co dodatkowo zwiększa odchylenia strumienia świetlnego i rozkładu natężenia światła podczas testu. Jest to główne ograniczenie konstrukcji oprawy obrotowej typu 1 podczas testowania półprzewodnikowych produktów oświetleniowych SSL dużej mocy.

Goniofotometr z ruchomym lustrem, taki jak pionowy goniofotometr LSG‑6000 typu 4, utrzymuje stałą pozycję świecenia testowanej oprawy przez cały cykl testowy. Sonda i lustro odbijające wykonują skanowanie obrotowe, dzięki czemu stan termiczny oprawy LED nie zostanie zakłócony przez ruch mechaniczny. Ten typ goniofotometru jest bardziej odpowiedni do testowania produktów oświetleniowych LED o dużej mocy w stanie stałym zgodnie z normą LM‑79. Goniofotometr z ruchomym lustrem wymaga jednak większej wysokości całkowitej urządzenia i nakłada surowsze wymagania konstrukcyjne dotyczące wysokości sufitu w ciemni.

W przypadku praktycznego doboru urządzeń, jeśli laboratorium testuje głównie tradycyjne źródła światła, projektory i reflektory, goniofotometr z obrotowym zwierciadłem stanowi ekonomiczną opcję. Jeśli głównymi próbkami są lampy uliczne LED dużej mocy, lampy panelowe o surowych wymaganiach dotyczących stabilności temperaturowej złączy LED, preferowany będzie goniofotometr z ruchomym zwierciadłem. Niektóre kompleksowe, niezależne laboratoria testowe stosują oba typy goniofotometrów i dobierają odpowiedni sprzęt testowy do różnych kategorii opraw, aby uniknąć błędów systematycznych spowodowanych konstrukcją mechaniczną.

Wniosek

Jako klasyczny przyrząd do pomiaru rozkładu światła, zgodny z normą EN13032‑1 Typ 1, goniofotometr z oprawą obrotową wykorzystuje zasadę stałej sondy z dwuosiową obrotową oprawą testową. Dzięki możliwości ciągłego obrotu w dwóch osiach w zakresie od -180° do +180°, obsługuje dwa standardowe układy współrzędnych CIE, w tym układ jednoramienny C‑γ i układ dwuramienny B‑β. Reprezentowany przez Goniofotometr z obrotową oprawą oświetleniową LSG‑1890B Obejmuje wymagania dotyczące testów fotometrycznych dla większości tradycyjnych opraw oświetleniowych, reflektorów i lamp projekcyjnych, a wyjściowe pliki fotometryczne mogą być wykorzystywane do globalnej certyfikacji produktów. Niemniej jednak ma on nieodłączne ograniczenie: ciągła zmiana pozycji testowanej oprawy może zmniejszyć dokładność pomiaru w przypadku produktów LED dużej mocy wrażliwych na temperaturę i pozycję. Goniofotometr z ruchomym lustrem może wyeliminować dryft temperatury spowodowany przewróceniem oprawy, ale wymaga większej przestrzeni w ciemni. Przy zakupie goniofotometru laboratoria powinny skupić się nie tylko na nominalnej dokładności urządzenia, ale także przeprowadzić kompleksową ocenę, biorąc pod uwagę typy opraw, konstrukcję produktu, odpowiednie zapisy norm i warunki panujące w ciemni, aby wybrać najodpowiedniejszy sprzęt testowy i zagwarantować wiarygodność danych testowych dotyczących rozkładu światła.