Jak mierzyć natężenie światła – badania nad pełnym testowaniem parametrów fotometrycznych przy użyciu LISUN LSG-1890B Goniofotometr o wysokiej precyzji (krzywa rozkładu natężenia światła)

Abstrakcja

Intensywność światła jest podstawowym wskaźnikiem optycznym produktów oświetleniowych i jak zmierzyć natężenie światła kładzie podwaliny pod badania fotometryczne opraw oświetleniowych, certyfikację efektywności energetycznej produktów i symulację projektowania oświetlenia. LISUN LSG-1890B W niniejszym artykule omówiono podstawowe zasady i znormalizowane procedury pomiaru natężenia światła, wykorzystując goniofotometr o wysokiej precyzji (krzywa rozkładu natężenia światła) jako instrument pomiarowy. W artykule kompleksowo omówiono metody badania ponad dziesięciu parametrów fotometrycznych, w tym dane dotyczące natężenia światła, rozkład natężenia światła, strefowy strumień świetlny, sprawność oprawy, rozkład luminancji, współczynnik wykorzystania, krzywą graniczną luminancji, wskaźnik olśnienia UGR, wskaźnik efektywności energetycznej EEI, krzywą izoluksów, krzywą izokandeli, efektywny kąt wiązki, maksymalny dopuszczalny stosunek wysokości opraw, dopasowanie krzywych opraw do powierzchni oświetlenia, a także krzywe graniczne luminancji. Załączono tabele z danymi pomiarowymi, aby zapewnić znormalizowane odniesienia do badań fotometrycznych opraw LED, HID i świetlówek w laboratoriach. Instrument ten jest w pełni zgodny z międzynarodowymi normami testowymi, w tym: CIE-70, LM-79-19 oraz EN13032-1.

1 Przegląd przyrządu i podstawowe zasady pomiaru natężenia światła

1.1 Konfiguracja rdzenia LSG-1890B

LSG-1890B to goniofotometr typu 1, zgodny z europejskim standardem, wyposażony w sondę fotometryczną o stałej temperaturze, japońskie serwomotory Mitsubishi oraz wysoce precyzyjne niemieckie urządzenia dekodujące, zapewniający dokładność pomiaru kątowego 0.1°. Jego sonda fotometryczna spełnia wymagania klasy dokładności CIE A. Obsługuje dwa tryby testowania, w tym jednoramienny C-γ i dwuramienny B-β. Maksymalny rozmiar testowanych opraw wynosi Φ2000 mm × 600 mm, a maksymalne obciążenie 60 kg. Jest on odpowiedni do pełnej gamy produktów oświetleniowych, takich jak wewnętrzne panele LED, lampy uliczne, reflektory i źródła światła HID. Dopasowane chińsko-angielskie oprogramowanie do pomiaru i sterowania umożliwia eksport danych w formatach ogólnych, takich jak IES, LDT, CIE i Excel, które można bezpośrednio połączyć z oprogramowaniem do symulacji oświetlenia Dialux.

1.2 Podstawowe zasady pomiaru natężenia światła

Pomiar natężenia światła (jednostka: cd, kandela) odbywa się zgodnie z prawem odwrotnych kwadratów odległości: I=E×d2, gdzie I oznacza natężenie światła w badanym kierunku, E to natężenie oświetlenia (lx) zbierane przez sondę o stałej temperaturze, a d to ustalona odległość testowa między sondą a środkiem świetlnym oprawy.
LSG-1890B Wykorzystuje strukturę „stała oprawa oświetleniowa + sonda pełnosferyczna”. W układzie współrzędnych C-γ kąt C obraca się w poziomie o ±180°, a kąt γ obraca się w pionie o ±180°. Sonda zbiera wartości natężenia oświetlenia punkt po punkcie wzdłuż powierzchni sferycznej, a oprogramowanie konwertuje je w czasie rzeczywistym na trójwymiarową macierz natężenia światła, aby uzupełnić surowe dane dotyczące natężenia światła, które stanowią podstawę do integracji i obliczenia wszystkich pochodnych parametrów fotometrycznych. Sonda o stałej temperaturze eliminuje błędy spowodowane dryftem temperatury otoczenia podczas pomiaru natężenia światła i gwarantuje stabilność danych podczas długotrwałego skanowania.

Goniofotometr oprawowy o wysokiej precyzji rotacyjnej LSG 1890B AL1

2 Standardowe procedury operacyjne pomiaru natężenia światła za pomocą LSG-1890B

2.1 Przygotowanie przed testem

1. Wstępne nagrzewanie sprzętu i kalibracja systemu: Po uruchomieniu rozgrzej urządzenie przez 30 minut i przeprowadź kalibrację absolutną sondy stałotemperaturowej za pomocą lampy o standardowym natężeniu światła, aby wyeliminować odchylenia w odpowiedzi sondy. Całkowicie zaciemnij ciemnię i usuń odblaskowe zanieczyszczenia ze ścieżki światła, utrzymując temperaturę otoczenia na poziomie 23°C ± 2°C.
2. Montaż i ustawienie oprawy oświetleniowej: Zamocuj oprawę oświetleniową za pomocą uchwytu wielofunkcyjnego, skalibruj zbieżność środka świecenia oprawy z początkiem stołu obrotowego za pomocą laserowego urządzenia do ustawiania współrzędnych, a następnie zamontuj oprawę zgodnie z jej rzeczywistym położeniem użytkowym. Podłącz synchronicznie precyzyjny miernik mocy, aby zebrać parametry elektryczne.
3. Przykładowa stabilizacja termiczna: Włączyć oprawę zasilaną napięciem znamionowym i rozpocząć skanowanie po osiągnięciu wahań strumienia świetlnego poniżej 0.5% na 10 minut. Czas stabilizacji termicznej opraw LED nie powinien być krótszy niż 30 minut.
4. Ustawienia parametrów oprogramowania: Wybierz tryb testu C-γ, ustaw kroki kątowe na γ=2°, C=5°, sprawdź pełne moduły obliczania parametrów (luminancja, UGR, EEI, współczynnik wykorzystania itp.) i ustaw formaty eksportu danych.

2.2 Skanowanie natężenia światła w całej sferze (Krok główny: Jak mierzyć natężenie światła)

1. Serwomechanizm instrumentu napędza sondę stałotemperaturową, która automatycznie skanuje trajektorię sferyczną. Po osiągnięciu każdej grupy współrzędnych (C, γ) sonda zbiera natężenie oświetlenia E w tym kierunku.
2. Oprogramowanie w czasie rzeczywistym wyprowadza wartość natężenia światła dla danego kąta za pomocą wzoru I=E×d2 i zapisuje ją jako tabelę danych surowego natężenia światła.
3. Po zakończeniu skanowania całej sfery system automatycznie oblicza parametry pochodne, takie jak strefowy strumień świetlny, wydajność oprawy i krzywe izokandeli, za pomocą algorytmów całkowania kąta bryłowego sferycznego w oparciu o wszystkie macierze natężenia światła.
4. Niemiecka sonda PHOTO-VIS-L klasy L o wysokiej precyzji może być opcjonalnie skonfigurowana w celu poprawy dokładności pomiaru natężenia światła w diodach LED małej mocy i precyzyjnych źródłach światła. Sondy UVA/UVB/UVC mogą rozszerzyć zakres badania rozkładu natężenia światła w źródłach światła ultrafioletowego.

2.3 Postprocessing i generowanie raportów

Po zeskanowaniu oprogramowanie automatycznie tworzy krzywe rozkładu natężenia światła, diagramy izoluksów i diagramy izokandeli, generuje wskaźniki, takie jak olśnienie UGR, efektywność energetyczna EEI, stosunek odstępu do wysokości i współczynnik wykorzystania, a także może eksportować surowe dane dotyczące natężenia światła w formacie Excel i pliki zgodne ze standardem IES.

3 metody testowania pełnego zestawu parametrów fotometrycznych (na podstawie surowych danych pomiarowych natężenia światła)

Wszystkie parametry są obliczane na podstawie danych z pomiaru natężenia światła dla całej sfery. Logika testowania każdego parametru jest przedstawiona poniżej:

1. Dane dotyczące natężenia światła i rozkładu natężenia światła: Bezpośrednie wyprowadzenie wartości cd odpowiadających każdemu kątowi (C, γ) w celu utworzenia trójwymiarowej macierzy rozkładu natężenia światła i wygenerowania krzywych natężenia światła w układzie współrzędnych biegunowych.
2. Strumień świetlny strefowy: Zintegruj natężenie światła w określonych przedziałach kątów bryłowych (półkula górna/półkula dolna/przedział kąta wiązki), aby uzyskać odpowiadający mu strumień świetlny strefowy (lm).
3. Sprawność oprawy: strumień świetlny w danej strefie podzielony przez moc elektryczną pobieraną przez oprawę, jednostka: lm/W.
4. Rozkład luminancji (opcjonalnie): Dopasuj do sondy luminancji obrazującej, aby przekształcić natężenie światła odpowiednich kątów na macierz luminancji powierzchni oprawy oświetleniowej.
5. Współczynnik wykorzystania: Oblicz wskaźnik wykorzystania światła oświetlenia wewnętrznego, dopasowując rozkład natężenia światła w przestrzeni do współczynników przestrzeni różnych pomieszczeń.
6. Krzywa graniczna luminancji: wyodrębnij dane dotyczące luminancji pod kątem obserwacji od 45° do 90° i narysuj krzywe graniczne przeciwodblaskowe.
7. Ocena olśnienia UGR: automatyczne obliczenie ujednoliconej wartości olśnienia na podstawie natężenia światła w obrębie kąta obserwacji, kąta bryłowego źródła światła i luminancji tła zgodnie z normą CIE 117.
8. Krzywa izoluksa i maksymalny dopuszczalny stosunek wysokości odstępu: Przyjmij płaszczyznę podłoża jako powierzchnię odbiorczą, oblicz rozkład natężenia oświetlenia podłoża poprzez superpozycję natężenia światła całej sfery i wywnioskuj maksymalny dopuszczalny stosunek wysokości do odstępu w celu zainstalowania oprawy oświetleniowej.
9. Dopasowanie krzywych opraw oświetleniowych do obszarów oświetlenia: symulacja pokrycia oświetlenia podłoża przy różnych wysokościach instalacji w celu dopasowania do scenariuszy zastosowań, takich jak oświetlenie dróg i biur.
10. Krzywa izokandela: Twórz równoważne powierzchnie zakrzywione, łącząc kąty o równych wartościach natężenia światła w przestrzeni.
11. Efektywny kąt wiązki: różnica między dwoma kątami γ bocznymi odpowiadająca 50% maksymalnego natężenia światła.
12. Wskaźnik efektywności energetycznej EEI: Oblicz wskaźnik klasyfikacji efektywności energetycznej, porównując skuteczność świetlną ze standardowymi oprawami oświetleniowymi zgodnie z dyrektywą UE 2019/2015 ErP.

4 Tabela danych zmierzonych próbek LSG-1890B

Jako próbkę testową wybrano reflektor LED o mocy 100 W, a następnie zeskanowano podstawowe dane fotometryczne LISUN LSG-1890B są wymienione poniżej:

Fragment rozkładu natężenia światła (typowe dane dotyczące natężenia światła dla kąta γ na płaszczyźnie C=0°):

5 zalet instrumentów i wartość zastosowań przemysłowych

1. Wysoka precyzja pomiaru natężenia światła: dokładność kątowa 0.1° oraz sonda o stałej temperaturze klasy A CIE znacznie zmniejszają błąd pomiaru natężenia światła przy małych kątach w porównaniu z LSG-1800A (0.2°), spełniając wymagania testowe dla najwyższej klasy diod LED i precyzyjnych produktów optycznych.
2. Kompleksowe pokrycie normami: jednoczesna zgodność ze światowymi dyrektywami CIE, północnoamerykańskimi IES, europejskimi EN i unijnymi dyrektywami ErP oraz możliwość generowania raportów z testów natężenia światła wymaganych w przypadku globalnych certyfikacji.
3. Szeroka kompatybilność z różnymi źródłami światła: Możliwość testowania w świetle widzialnym, ultrafioletowych źródłach światła UVA/UVB/UVC, obejmujących lampy dezynfekujące, źródła światła utwardzającego i pełne kategorie oświetlenia zewnętrznego.
4. Praktyczna wartość inżynierska: Jedno skanowanie pozwala na wykonanie wszystkich 15 parametrów fotometrycznych bez konieczności wielokrotnego testowania na wielu instrumentach, co znacznie skraca cykle badań laboratoryjnych. Wyeksportowane pliki IES można bezpośrednio zastosować w projektowaniu symulacji oświetlenia dróg, sal lekcyjnych i fabryk.

Wnioski 6

Jak zmierzyć natężenie światła? to podstawowy etap badania parametrów optycznych opraw oświetleniowych. Wyposażony w sondę stałotemperaturową i precyzyjny system skanowania serwo, LISUN LSG-1890B Goniofotometr o wysokiej precyzji precyzyjnie zbiera surowe dane dotyczące natężenia światła w całej sferze, w oparciu o prawo odwrotnych kwadratów odległości. Wbudowane standardowe algorytmy umożliwiają jednoczesne obliczenie pełnego zestawu parametrów fotometrycznych, w tym rozkładu natężenia światła, strumienia świetlnego, wydajności oprawy, współczynnika UGR, współczynnika EEI, krzywych izoluksów i innych. Urządzenie charakteryzuje się znormalizowanymi procedurami obsługi i identyfikowalnością danych, w pełni spełniając wymagania globalnych badań i rozwoju produktów oświetleniowych oraz certyfikacji efektywności energetycznej. Stanowi ono podstawowe narzędzie testowe dla laboratoriów, umożliwiające pełnowymiarową detekcję parametrów fotometrycznych.