Testování goniofotometrem je nejrozšířenějším způsobem, jak dosáhnout úplné trojrozměrné fotometrické charakterizace svítidel a světelného zdroje. Na rozdíl od zjednodušených měření, která uvádějí pouze celkový světelný tok nebo průměrnou osvětlenost, má tato metoda výhodu v tom, že měří rozložení světla v prostoru ve všech relevantních úhlech. V případě moderního osvětlovacího systému se složitou optikou, asymetrickými paprsky a rozložením závislým na aplikaci je pro ověření simulace a splnění předpisů nutné měřit intenzitu světla ve třech rozměrech. Získaná data slouží pouze k posouzení, zda výsledná data skutečně odrážejí skutečný výkon, nebo zda se jedná pouze o laboratorní artefakt získaný prostřednictvím správných testovacích postupů.

Konfigurace a výběr geometrie goniofotometrického systému

Goniofotometr definuje intenzitu světla otáčením buď svítidla, nebo detektoru kolem specifikovaných úhlových os, ale ve specifikované vzdálenosti mezi svítidlem a přijímačem. Použitá geometrie definuje dosažitelnost prostorového rozložení systémem. Nejčastěji se systémy typu C používají jako všeobecné osvětlení kvůli otáčení svítidla kolem dvou ortogonálních os a detektor je držen stacionárně. Tato konstrukce pomáhá vytvářet podmínky vzdáleného pole a umožňuje snadno interpretovat data většiny vnitřních, venkovních a silničních svítidel.
Mechanické vyrovnání systému musí být provedeno před jeho testováním. Fotometrický střed svítidla se musí shodovat s rotačním středem goniofotometru. Nesprávné vyrovnání způsobuje úhlové chyby, které ohýbají rozložení intenzity, zejména u optiky s malým paprskem. Montážní přípravky by měly být pevné a reprodukovatelné, aby se výsledky mezi vzorky nelišily v případě změny polohy. Profesionální systémy dodávané dodavatelem mají často přizpůsobitelné montážní příslušenství a pomůcky pro vyrovnání, které minimalizují nejistotu při nastavení.

Příprava svítidla a požadavky na stabilizaci

Pro dosažení přesné 3D fotometrické charakterizace je nutné, aby svítidlo bylo provozováno za konstantních elektrických a tepelných podmínek. Světelné zdroje (LED) a výbojové zdroje vykazují během zahřívání změny ve výstupu, takže experimentální mentalita je počítat s obdobím stabilizace, dokud světlo nedosáhne ustáleného stavu. Tato doba závisí na konstrukci tepelných budičů a odvodu tepla, nikoli na odhadu.
Měly by být neustále monitorovány vstupní elektrické parametry. Napětí, proud, výkon a frekvence musí být v pořádku a během zkoušky nesmí překročit toleranci. Jakákoli změna má přímý vliv na intenzitu světla a může vyvolat úhlové efekty v případě, že se výstup v průběhu skenování změní. Vysoce výkonná svítidla Tepelné senzory v určitých teplotních bodech skříně lze použít k ověření stability před měřením a během něj.
Podmínky fotometrické laboratoře zahrnují také podmínky prostředí. Detektory jsou ovlivněny teplotním rozdílem v proudění vzduchu a odrazy. Testy musí být prováděny za kontrolovaných podmínek tmy, kde je okolní teplota konstantní a pohyb vzduchu minimální, aby se zabránilo chladicímu efektu, který by mohl změnit množství produkovaného světla během dlouhého skenování.

Strategie úhlového skenování a sběr dat

Ústřední součástí testování goniofotometru je úhlový skenovací postup. Systém by měl pokrývat vertikální i horizontální úhly a pro dosažení požadovaného trojrozměrného pokrytí by se použila specifikovaná mřížka. Úhlové rozlišení by mělo být dostatečně vysoké, aby rozlišilo ostré gradienty intenzity, které se tvoří na reflektoru nebo čočce sekundární optiky.
Rychlost skenování má také vliv na kvalitu dat. Velmi rychlá rotace může vést ke zpoždění detektoru během rotace nebo k mechanickým vibracím, když velmi pomalé skenování způsobí, že test trvá příliš dlouho, a může také vést k tepelnému driftu. Optimalizované procesy nacházejí rovnováhu mezi rychlostí a stabilitou rozlišení. Moderní skenovací systémy mají programovatelné skenovací vzory, které soustředí vyšší rozlišení do oblastí s rychlou změnou intenzity na úkor hrubších kroků v jiných oblastech, aby se snížil celkový čas.
Detektor by měl být umístěn dostatečně daleko, aby splňoval podmínku vzdáleného pole. Díky tomu bude úhlové rozložení nezávislé na vzdálenosti. Potřebná vzdálenost se bude lišit v závislosti na největším světelném výkonu zdroje a optické konstrukci. Zajištění shody s požadavky vzdáleného pole je nezbytným krokem, protože měření ohybnosti tohoto pole v blízké vzdálenosti vylučuje jakoukoli korelaci s normálními fotometrickými soubory.

Spektrální aspekty a efekty závislé na barvě

Přestože většina goniofotometrů zaznamenává intenzitu světla, je běžné kombinovat spektroradiometry pro záznam spektrálních dat pod určitými úhly. To se stalo ještě důležitějším u LED svítidel, kde změna barvy paprsku může potenciálně ovlivnit vizuální komfort a praktičnost použití. U vícečipových konstrukcí nebo úzkoúhlých nastavení paprsku nemůže být úhlová změna barvy paprsku zřejmá při měření celkového toku, ale je jasná při 3D charakterizaci.
Spektrální data lze použít k získání kolorimetrických parametrů, včetně korelovaných souřadnic chromatičnosti teploty barev a měr podání barev v závislosti na vzhledu obrazu v závislosti na úhlu. Tyto informace, pokud se použijí společně s měřením intenzity světla, poskytují podrobnější popis chování svítidel, zejména v architektonickém a silničním osvětlení, kde světlo mimo osu tvoří značnou část vnímané kvality.

Generování a validace souborů pro zpracování dat

Nezpracovaná goniofotometrická data by měla být převedena do standardizovaných formátů pro použití v praxi. Hodnoty citlivosti detektoru a úhlové polohy jsou poté opraveny a sloučeny do fotometrického souboru, jako je IES a EULUMDAT. Světelný designéři používají tyto soubory k simulaci vlivu osvětlení, jasu a oslnění ve skutečných instalacích.
Validace je nezbytný postup. Křížové testy integračních měření sférického toku slouží k ověření výsledku použití naměřeného rozdělení intenzity, že celkový součet světelného toku je konstantní. Velké rozdíly, které ukazují chyby, jsou problémy s nastavením během nastavení nebo problémy s detektory. Opakovatelnost lze také určit opakováním některých vybraných úhlových řezů nebo provedením obousměrného skenování.
Konečné výsledky by měly být podpořeny analýzou nejistoty. Mezi faktory, které přispívají k nejistotě, patří kalibrace detektoru, úhlové rozlišení, opakovatelnost nastavení a elektrická stabilita. Zaznamenávání nejistoty umožňuje uživateli dat posoudit jejich spolehlivost a také umožňuje podat zprávy o shodě.

Obrázek: Testování goniofotometrem

Interpretace reportingu a relevantnost pro aplikaci

Posledním krokem testování goniofotometrem je interpretace. 3D fotometrická data zobrazují mezní chování tvarů paprsků a polohy špičkových intenzit, což má přímý vliv na výkon aplikace. V případě osvětlení vozovek identifikuje rovnoměrnost a oslnění. V případě vnitřního osvětlení se dotýká kritérií rozestupů a vizuálního komfortu. Ve specializované optice prokazuje, že byl splněn konstrukční záměr.
Měla by být poskytnuta stručná zpráva o zkušebních podmínkách, včetně nastavení orientace doby stabilizace elektrického vstupu a podmínek prostředí. Polární grafy a tepelné mapy intenzity se používají k grafickému zprostředkování složitých trojrozměrných informací neodborníkům. Přítomnost nezpracovaných dat se zpracovanými soubory je způsobem zajištění sledovatelnosti a také umožňuje opětovnou analýzu těchto dat v budoucnu, když se normy změní.

Závěr

Fotometrická charakterizace trojrozměrných objektů vyžaduje soubor testování goniofotometrem a ne zařízení. Data měření intenzity světla vyžadují vysokou přesnost, tepelnou a elektrickou stabilizaci skenování a přísnou validaci pro generování přesných dat o intenzitě světla. Použitím těchto postupů na dobře vyvinutých systémech a příslušenství, jako jsou ty nabízené společností LISUN Laboratoře jsou schopny poskytovat fotometrická data, která jsou skutečnou důvěrou v reálný provoz a která mohou podpořit a vštípit jistotu certifikaci a inovací v oblasti návrhu osvětlení.