Badanie goniofotometrem Jest to najpowszechniejsza metoda uzyskiwania pełnej, trójwymiarowej charakterystyki fotometrycznej opraw oświetleniowych i źródeł światła. W przeciwieństwie do uproszczonych pomiarów, które odzwierciedlają jedynie całkowity strumień świetlny lub średnie natężenie oświetlenia, metoda ta ma tę zaletę, że pozwala na pomiar rozkładu światła w przestrzeni pod wszystkimi istotnymi kątami. W przypadku nowoczesnych systemów oświetleniowych ze skomplikowaną optyką, asymetrycznymi wiązkami światła i rozkładami zależnymi od zastosowania, w celu weryfikacji projektu, a nawet spełnienia wymogów regulacyjnych, konieczny jest pomiar natężenia światła w trzech wymiarach. Uzyskane dane pozwalają jedynie ocenić, czy uzyskane dane rzeczywiście odzwierciedlają rzeczywiste parametry, czy też są jedynie artefaktem laboratoryjnym uzyskanym za pomocą odpowiednich procedur testowych.

Konfiguracja systemu goniofotometru i wybór geometrii

Goniofotometr określa natężenie światła poprzez obrót oprawy lub detektora wokół określonych osi kątowych, ale w określonej odległości między oprawą a odbiornikiem. Przyjęta geometria definiuje możliwość uzyskania rozsyłu przestrzennego przez system. Systemy typu C są najczęściej stosowane jako oświetlenie ogólne ze względu na obrót oprawy wokół dwóch ortogonalnych osi, przy nieruchomym detektorze. Taka konstrukcja pomaga w tworzeniu warunków dalekiego pola i ułatwia interpretację danych większości opraw oświetleniowych do zastosowań wewnętrznych, zewnętrznych i drogowych.
Przed testowaniem systemu należy wykonać jego mechaniczne ustawienie. Środek fotometryczny oprawy musi pokrywać się ze środkiem obrotowym goniofotometru. Niewłaściwe ustawienie powoduje błędy kątowe, które zakrzywiają rozkład natężenia, szczególnie w przypadku optyki o małej wiązce. Osprzęt montażowy powinien być twardy i powtarzalny, aby zapewnić, że wyniki między próbkami nie ulegną zmianie w przypadku zmiany położenia. Profesjonalne systemy dostarczane przez dostawców często posiadają konfigurowalne akcesoria montażowe i pomoce do ustawiania, aby zminimalizować niepewność konfiguracji.

Przygotowanie oprawy i wymagania stabilizacyjne

Aby uzyskać dokładną charakterystykę fotometryczną 3D, konieczne jest, aby oprawa oświetleniowa pracowała w stałych warunkach elektrycznych i termicznych. Źródła światła (diody LED) i źródła wyładowcze wykazują zmiany mocy wyjściowej podczas nagrzewania, dlatego w eksperymencie zakłada się okres stabilizacji, aż do momentu uzyskania ustalonego światła. Czas ten zależy od konstrukcji sterowników masy termicznej i radiatorów, a nie od zgadywania.
Należy stale monitorować parametry wejściowe prądu elektrycznego. Napięcie, prąd, moc i częstotliwość muszą być w dobrym stanie i nie mogą przekraczać tolerancji podczas testu. Wszelkie zmiany mają bezpośredni wpływ na natężenie światła i mogą powodować efekty kątowe w przypadku zmian natężenia światła w trakcie skanowania. Oprawy oświetleniowe dużej mocy. Czujniki termiczne w określonych punktach temperatury obudowy mogą być używane do weryfikacji stabilności przed i w trakcie pomiaru.
Warunki panujące w laboratorium fotometrycznym obejmują również warunki środowiskowe. Detektory są narażone na różnice temperatur w przepływie powietrza oraz odbicia. Testy muszą być przeprowadzane w kontrolowanych warunkach ciemności, przy stałej temperaturze otoczenia i minimalnym ruchu powietrza, aby zapobiec efektowi chłodzenia, który mógłby zmienić ilość emitowanego światła podczas długiego skanowania.

Strategia skanowania kątowego i pozyskiwanie danych

Procedura skanowania kątowego jest kluczowym elementem testowania goniofotometru. System musiałby obejmować kąty pionowe i poziome, a do uzyskania wymaganego pokrycia trójwymiarowego zastosowano by określoną siatkę. Rozdzielczość kątowa powinna być wystarczająco wysoka, aby umożliwić obserwację ostrych gradientów natężenia powstających w reflektorze lub soczewce optyki wtórnej.
Prędkość skanowania ma również wpływ na jakość danych. Bardzo szybki obrót może prowadzić do opóźnienia detektora podczas obrotu lub drgań mechanicznych, gdy bardzo wolne skanowanie wydłuża czas testu, a także może prowadzić do dryftu termicznego. Zoptymalizowane procesy zapewniają równowagę między szybkością a stabilnością rozdzielczości. Współczesne systemy skanowania wykorzystują programowalne wzorce skanowania, które koncentrują większą rozdzielczość w obszarach o szybkich zmianach intensywności, kosztem bardziej zgrubnych kroków w innych obszarach, co skraca całkowity czas.
Detektor powinien być umieszczony w wystarczającej odległości, aby spełnić warunek pola dalekiego. Dzięki temu rozkład kątowy będzie niezależny od odległości. Wymagana odległość będzie się różnić w zależności od największego rozmiaru strumienia świetlnego źródła i konstrukcji optycznej. Zapewnienie zgodności z polem dalekim jest kluczowym krokiem procedury, ponieważ pomiary z bliskiej odległości ugięcia tego pola niwelują wszelkie korelacje z normalnymi plikami fotometrycznymi.

Rozważania widmowe i efekty zależne od koloru

Chociaż większość goniofotometrów rejestruje natężenie światła, powszechne jest łączenie spektrofotometrów w celu rejestracji danych widmowych pod określonymi kątami. Stało się to szczególnie istotne w przypadku opraw LED, w których zmiana koloru wiązki może potencjalnie wpływać na komfort widzenia i praktyczność użytkowania. W konstrukcjach wieloprocesorowych lub w konfiguracji z wąską wiązką, zmiana koloru kąta wiązki nie jest oczywista w pomiarach całkowitego strumienia świetlnego, ale jest wyraźnie widoczna w charakterystyce 3D.
Dane spektralne mogą być wykorzystane do uzyskania parametrów kolorymetrycznych, w tym skorelowanych współrzędnych temperatury barwowej i chromatyczności oraz miar oddawania barw, odzwierciedlających wygląd obrazu w funkcji kąta. Informacje te, w połączeniu z pomiarem natężenia światła, pozwalają na bardziej szczegółowy obraz zachowania oprawy oświetleniowej, szczególnie w oświetleniu architektonicznym i drogowym, gdzie światło padające poza osią oświetlenia ma znaczny wpływ na postrzeganą jakość.

Generowanie i walidacja plików przetwarzania danych

Nieprzetworzone dane goniofotometryczne należy przekonwertować do standardowych formatów, które będą stosowane w praktyce. Wartości czułości detektora i położenia kątowego są następnie korygowane i łączone w plik fotometryczny, taki jak IES i EULUMDAT. Projektanci oświetlenia wykorzystują te pliki do symulacji wpływu natężenia oświetlenia i olśnienia w rzeczywistych instalacjach.
Walidacja jest procedurą konieczną. Testy krzyżowe pomiarów strumienia kuli całkującej służą do weryfikacji wyniku pomiaru rozkładu natężenia, który potwierdza, że ​​całkowita suma strumienia świetlnego jest stała. Istotne różnice w wynikach wskazują na błędy wynikające z problemów z regulacją podczas konfiguracji lub z detektorami. Powtarzalność można również określić, powtarzając wybrane przekroje kątowe lub wykonując skanowanie dwukierunkowe.
Wyniki końcowe powinny być poparte analizą niepewności. Do czynników wpływających na dokładność należą m.in. powtarzalność ustawienia rozdzielczości kątowej kalibracji detektora oraz stabilność elektryczna. Rejestrowanie niepewności pozwala użytkownikowi danych ocenić ich wiarygodność, a także umożliwia sporządzenie raportów zgodności.

Rysunek: Testowanie goniofotometru

Raportowanie interpretacji i istotności zastosowania

Ostatnim etapem badania goniofotometrem jest interpretacja. Trójwymiarowe dane fotometryczne obrazują zachowanie się punktów odcięcia kształtów wiązek i położenia szczytowych natężeń, co ma bezpośredni wpływ na wydajność aplikacji. W oświetleniu drogowym identyfikują one równomierność i olśnienie. W przypadku oświetlenia wewnętrznego wpływają na kryteria rozstawu, a także na komfort wizualny. W optyce specjalistycznej dowodzą, że zamierzenia projektowe zostały spełnione.
Należy przedstawić zwięzły raport z warunków testowych, obejmujący montaż orientacji czasu stabilizacji wejściowego sygnału elektrycznego oraz warunków środowiskowych. Wykresy biegunowe i mapy cieplne intensywności służą do graficznego przekazywania skomplikowanych informacji trójwymiarowych osobom niebędącym ekspertami. Obecność surowych danych z przetworzonymi plikami zapewnia identyfikowalność, a także umożliwia ponowną analizę tych danych w przyszłości, gdy normy ulegną zmianie.

Wniosek

Do charakterystyki fotometrycznej obiektów trójwymiarowych wymagany jest zestaw badanie goniofotometrem a nie sprzętu. Dane pomiarów natężenia światła wymagają dużej dokładności, stabilizacji termicznej i elektrycznej skanowania oraz ścisłej walidacji, aby generować dokładne dane dotyczące natężenia światła. Dzięki zastosowaniu tych procedur w dobrze rozwiniętych systemach i akcesoriach, takich jak te oferowane przez LISUN Laboratoria są w stanie dostarczyć danych fotometrycznych, które są wiarygodnym odzwierciedleniem rzeczywistych warunków eksploatacji i mogą promować oraz wzmacniać pewność certyfikacji i innowacyjności w projektowaniu oświetlenia.