Vysoce přesný goniofotometrický systém: Aplikace a technická analýza v komplexním testování optického výkonu svítidel

Abstraktní
V oblasti návrhu osvětlovací techniky, výzkumu a vývoje svítidel a kontroly kvality jsou charakteristiky prostorového rozložení optického výkonu svítidla základním základem pro hodnocení světelných efektů, zajištění bezpečnosti používání a dosažení cílů úspory energie. Tradiční fotometrická testovací zařízení se potýkají s plným zachycením pravidelného vzoru rozložení svítivosti svítidel v trojrozměrném prostoru. Goniofotometrický systém se svými technickými výhodami „vysoce přesného prostorového skenování + synchronního výpočtu s více parametry“ se však stal klíčovým zařízením pro řešení tohoto problému. Tento článek se zabývá... LISUN LSG-1890B Vysoce přesný goniofotometrický systém (křivka rozložení intenzity světla) jako objekt výzkumu systematicky vysvětluje své technické principy a aplikační scénáře při testování 15 klíčových parametrů, jako jsou data o svítivosti, regionální světelný tok, účinnost svítidla a stupeň oslnění. V kombinaci s analýzou hardwarové architektury a ověřením skutečných naměřených dat zdůrazňuje přesnost a spolehlivost tohoto zařízení při testování LED svítidel, výbojek HID a dalších světelných zdrojů a poskytuje profesionální referenci pro řešení testování optického výkonu v osvětlovacím průmyslu.

1. Úvod
S popularizací LED technologie osvětlení a zvyšujícími se požadavky na speciální osvětlení (jako je osvětlení silnic, tunelů a průmyslového osvětlení) se optický výkon svítidel již neomezuje pouze na jeden světelný tok nebo index osvětlení, ale rozšiřuje se na „zákon rozložení světla v prostoru“. Například u svítidel pro silnice je nutné zajistit, aby intenzita světla tvořila na povrchu vozovky rovnoměrný obdélníkový světelný bod, a u svítidel pro tunely je nutné vyhnout se únavě zraku způsobené střídáním světla a tmy. Všechny tyto požadavky se spoléhají na přesné testování trojrozměrného rozložení intenzity světla svítidel. Goniofotometr, zařízení speciálně navržené pro měření prostorového rozložení intenzity světla světelných zdrojů, dokáže generovat „křivku rozložení intenzity světla“, která odráží charakteristiky světelného záření svítidel prostřednictvím koordinace mechanické struktury a optické detekce. Na základě této křivky dokáže vypočítat klíčové parametry, jako je regionální světelný tok, faktor využití a stupeň oslnění, a poskytuje tak datovou podporu pro návrh osvětlovacího systému a optimalizaci výkonu svítidel.

Jedno LSG-1890B Vysoce přesný goniofotometrický systém vyvinutý společností LISUN využívá kombinovanou konfiguraci detektoru konstantní teploty, japonského servomotoru Mitsubishi a německého dekodéru s úhlovou přesností 0.1°, která splňuje požadavky mezinárodních norem, jako je CIE-70 si LM-79-19Je vhodný pro testování velkých svítidel o průměru až 2000 mm a hmotnosti 60 kg. Tento článek komplexně analyzuje technickou hodnotu a průmyslovou aplikační hodnotu tohoto goniofotometrického systému ze čtyř hledisek: technická architektura zařízení, principy testování základních parametrů, typické aplikační scénáře a ověření výkonu.

2. Technická architektura a principy testování LISUN LSG-1890B Goniofotometrový systém
2.1 Architektura jádrového hardwaru
Vysoce přesná testovací schopnost LISUN LSG-1890B Systém goniofotometrů vychází z modulárního hardwarového designu, který zahrnuje především čtyři základní systémy:
Mechanický převodový systém: Poháněn japonským servomotorem Mitsubishi a vybaven německým vysoce přesným dekodérem umožňuje přesné ovládání úhlu natočení svítidla. Úhel γ (otočení ve svislé rovině) i úhel C (otočení v vodorovné rovině) podporují nastavení ±180° (nebo 0~360°) s úhlovou přesností 0.1°. To zajišťuje rovnoměrnost rozteče kroků a stabilitu polohy během prostorového skenování a zabraňuje ovlivňování výsledků měření svítivosti mechanickými chybami.

Optický detekční systém: Vybaven fotometrickým detektorem CIE třídy A s konstantní teplotou (vysoce přesný detektor třídy L je volitelný). Může být vybaven detektory řady UV (UVA: 320~400 nm, UVB: 275~320 nm, UVC: 200~275 nm) nebo detektory viditelného světla (VIS: 380~780 nm) dle požadavků testování. Konstrukce s konstantní teplotou dokáže účinně snížit vliv kolísání okolní teploty na citlivost detektoru a zajistit tak stabilitu odečtu během dlouhodobého testování (např. skenování celého prostoru velkých svítidel trvá 1~2 hodiny).

Systém pro sběr a zpracování dat: Připojení k počítači přes rozhraní RS485/USB, podpůrný čínský a anglický software podporuje systémy Win7~Win11. Dokáže shromažďovat data o intenzitě světla v reálném čase a automaticky vypočítávat parametry, jako je regionální světelný tok a účinnost svítidla. Software má vestavěný algoritmus pro kalibraci dat, který dokáže opravit systémové chyby na základě kalibrační hodnoty standardní lampy (například standardní lampy SLS-150W) pro zlepšení přesnosti testování.

Systém upevnění a adaptace: Je vybaven multifunkčním testovacím upevněním a podporuje dvouramenné B-β testování (vhodné pro symetrická svítidla) a jednoramenné C-γ testování (vhodné pro asymetrická svítidla). Dokáže upevnit svítidla s maximálním průměrem 2000 mm a hmotností 60 kg, což splňuje potřeby testování velkých svítidel, jako jsou pouliční lampy, tunelové lampy a průmyslové lampy.

2.2 Principy testování základních parametrů
Jádrem goniofotometrického systému je generování křivky rozložení intenzity světla pomocí „skenování intenzity světla v celém prostoru“ a následné odvození 15 základních parametrů na základě křivky rozložení intenzity světla a příslušných standardních algoritmů. Konkrétní principy jsou následující:
Údaje o svítivosti a rozložení svítivosti: Svítivost (jednotka: cd) je svítivost svítidla v určitém směru. LSG-1890B Řídí otáčení svítidla v pevném kroku (např. 1° na krok) v souřadnicovém systému C-γ a fotometrický detektor shromažďuje hodnoty intenzity světla v různých směrech bod po bodu a vytváří trojrozměrnou matici rozložení intenzity světla. Poté se vygeneruje křivka rozložení intenzity světla v polárních nebo kartézských souřadnicích (například křivka rozložení intenzity světla ve tvaru „netopýřího křídla“ u pouličních lamp).

Regionální světelný tok a účinnost svítidla: Regionální světelný tok je celkový světelný tok svítidla v určité prostorové oblasti (jednotka: lm), který se vypočítá integrací rozložení svítivosti v rámci odpovídajícího prostorového úhlu. Účinnost svítidla je poměr regionálního světelného toku k vstupnímu výkonu svítidla (jednotka: lm/W), který odráží účinnost svítidla při přeměně elektrické energie na světelnou energii. LSG-1890B dokáže synchronně shromažďovat vstupní výkon svítidla (s externím měřičem energie) a automaticky vypočítat hodnotu účinnosti.

Křivka rozložení oslnění (UGR) a limitní křivka jasu: Hodnota oslnění se vypočítává na základě normy CIE 117. Analýzou rozložení svítivosti svítidla v rozsahu pozorovacího úhlu pozorovatele se vyhodnocuje stupeň nepohodlí způsobeného světlem lidskému oku (čím menší je hodnota UGR, tím slabší je oslnění; obecně je pro vnitřní osvětlení vyžadováno UGR ≤ 19). Křivka limitní křivky jasu je „maximální hranice svítivosti, která neoslňuje“ vyznačená na křivce rozložení svítivosti a poskytující základ pro návrh výšky a rozestupů svítidel.

Křivka izo-osvětlení a maximální povolený poměr rozteče a výšky: Křivka izo-osvětlení je intuitivní graf, který převádí rozložení intenzity světla na rozložení osvětlení terénu (např. „rovnoměrné pokrytí povrchu vozovky čarami izo-osvětlení“ je klíčovým požadavkem v oblasti osvětlení pozemních komunikací). Maximální povolený poměr rozteče a výšky (S/H) je poměr rozteče instalace svítidel (S) k výšce instalace (H), který je určen poměrem osvětlení okraje k osvětlení středu křivky izo-osvětlení (např. pouliční lampy obvykle vyžadují S/H ≤ 3.5, aby byla zajištěna rovnoměrnost osvětlení povrchu vozovky).

EEI (Index energetické účinnosti): EEI je mezinárodní ukazatel pro měření energetické účinnosti svítidel, který se vypočítává na základě světelného toku, příkonu a rozložení svítivosti svítidla v souladu s požadavky normy (EU) 2019/2015. LSG-1890B může přímo vygenerovat hodnotu EEI, která se používá k určení, zda svítidlo splňuje předpisy EU o energetické účinnosti.

3. Možnosti testování klíčových parametrů a aplikační scénáře LISUN LSG-1890B Goniofotometrový systém
3.1 Komplexní pokrytí testování parametrů a výběr detektoru
Jedno LISUN LSG-1890B Goniofotometrický systém dokáže realizovat synchronní testování 15 základních parametrů a podporuje výběr různých typů detektorů pro přizpůsobení se potřebám testování zdrojů viditelného a UV světla. Následující tabulka ukazuje rozsah testování parametrů a schéma výběru detektoru tohoto zařízení:

Kategorie testování	Základní parametry	Princip testování	Volitelné detektory a vhodné scénáře
Základní fotometrické parametry	Údaje o svítivosti, rozložení svítivosti, regionální světelný tok, účinnost svítidla	Skenování intenzity světla + integrální výpočet	Standardní detektor CIE třídy A (vhodný pro svítidla s viditelným světlem, jako jsou LED, HID výbojky a zářivky)
Parametry vizuálního komfortu	Rozložení jasu (volitelné), stupeň oslnění (UGR), křivka limitu jasu	Rozložení svítivosti + algoritmus CIE 117	Volitelný vysoce přesný detektor třídy L (vhodný pro vnitřní osvětlení a komerční svítidla)
Parametry návrhu osvětlení	Křivka izoluminance, maximální povolený poměr rozteče a výšky, křivka svítidla VS osvětlená plocha, křivka izoluminiscence	Rozložení svítivosti → převod osvětlení	Standardní detektor (vhodný pro venkovní svítidla, jako jsou pouliční lampy a tunelové lampy)
Parametry hodnocení výkonu	Efektivní světelný úhel, EEI (index energetické účinnosti)	Stanovení hranic rozložení svítivosti + algoritmus energetické účinnosti	Standardní detektor (vhodný pro všechna svítidla vyžadující certifikaci energetické účinnosti)
Speciální parametry UV	Rozložení intenzity UV záření, regionální UV zářivý tok	Skenování intenzity světla v UV pásmu	volitelný PHOTO-UVA-ADetektor /B/C (vhodný pro UV dezinfekční lampy a UV vytvrzovací lampy)

3.2 Analýza typických aplikačních scénářů
Výzkum, vývoj a certifikační testování LED pouličních svítidel
Svítidla pro silniční použití musí splňovat požadavky na „rovnoměrné rozložení svítivosti, nízké oslnění a vysokou energetickou účinnost“. Následující testy lze provést pomocí LSG-1890B Goniofotometrický systém:
Testování rozložení svítivosti: Vytvořte křivku rozložení svítivosti ve tvaru „netopýřího křídla“ pro pouliční lampy, abyste zajistili rovnoměrné rozložení svítivosti v horizontálním směru vozovky (úhel C 0°~180°) a zabránili nedostatečnému osvětlení okraje vozovky.

Testování křivky izo-osvětlení: Simulujte scénář, kde je výška instalace svítidla 3.5 m a rozteč je 10 m, vytvořte křivku izo-osvětlení povrchu vozovky a ověřte, že centrální osvětlení je ≥20 lx a rovnoměrnost je ≥0.4 (v souladu s normou GB/T 24907-2020);

Testování EEI: Vypočítejte hodnotu EEI svítidla a ujistěte se, že je ≤ 0.7 (v souladu s předpisy EU o energetické účinnosti ERP). Výrobce pouličních svítidel optimalizoval pomocí tohoto zařízení rozložení svítivosti, čímž zvýšil účinnost svítidla ze 75 lm/W na 92 ​​lm/W a úspěšně splnil požadavky EU na certifikaci CE.

Testování rozložení světla UV dezinfekční lampy
Baktericidní účinek UV dezinfekčních lamp závisí na prostorovém rozložení intenzity UV záření (např. UVC lampy musí zajistit intenzitu světla ≥20 μW/cm² ve ​​vzdálenosti 1 m). Po vybavení LSG-1890B s PHOTO-UVC-A detektoru lze provést následující testy:

Testování rozložení intenzity světla UVC: Naskenujte hodnoty intenzity světla UVC pod úhlem C 0°~360° a úhlem γ -90°~90° a vygenerujte trojrozměrnou mapu rozložení intenzity světla;

Výpočet regionálního zářivého toku: Vypočítejte zářivý tok UVC dezinfekční lampy v oblasti „1m×1m“ pro vyhodnocení rozsahu pokrytí dezinfekcí. Společnost vyrábějící zdravotnické zařízení testovala UV dezinfekční lampy s použitím tohoto zařízení a zjistila, že intenzita světla UVC se snížila pod úhlem γ 30°. Včas upravila uspořádání paprsků lampy, čímž se zvýšila míra pokrytí dezinfekcí o 20 %.

Zkoušky kontroly oslnění u svítidel pro vnitřní komerční osvětlení
Komerční osvětlení (například nákupní centra a kancelářské budovy) má přísné požadavky na oslnění (UGR ≤ 16). Po vybavení LSG-1890B S vysoce přesným detektorem třídy L lze provádět následující:
• Testování stupně oslnění (UGR): Simulujte polohu pozorovatele vsedě (výška zorného pole 1.2 m), vypočítejte svítivost svítidla v rozsahu pozorovacího úhlu pozorovatele a získejte hodnotu UGR;
• Testování křivky limitu jasu: Na křivce rozložení jasu označte hranici svítivosti odpovídající „UGR=16“, která bude vodítkem pro návrh masky svítidla (například přidáním matného povlaku pro snížení svítivosti při velkých úhlech). Značka osvětlení tímto testem snížila UGR komerčních lustrů z 22 na 15, čímž se zlepšil vizuální komfort.

4. Ověření výkonu a shoda se standardy LISUN LSG-1890B Goniofotometrový systém
4.1 Data pro ověření přesnosti
Pro ověření přesnosti testování LSG-1890B Pro testování byl vybrán goniofotometrický systém, „standardní lampa SLS-150W“ (kalibrovaná Národním metrologickým institutem se standardní hodnotou svítivosti 1000 cd při C=0°, γ=0°). Výsledky jsou uvedeny v následující tabulce:

Testovací parametr	Standardní hodnota	Naměřená průměrná hodnota	odchylka	Standardní požadavek
Svítivost (cd) při C=0°, γ=0°	1000	998.5	±1.5 cd	Detektor třídy A CIE povoluje odchylku ±2 %
Regionální světelný tok (lm) (C=0°~180°, γ=-90°~90°)	5000	4992	±8 lm	Umožňuje odchylku ±0.5 %
Účinnost svítidla (lm/W) (příkon 50 W)	100	99.8	±0.2 lm/W	Umožňuje odchylku ±0.3 %
Stupeň oslnění (UGR) (simulovaný scénář vnitřní instalace)	18	18.1	± 0.1	Povoluje odchylku ±0.5
Efektivní světelný úhel (°)	120	119.5	± 0.5 °	Umožňuje odchylku ±1°

Z dat je patrné, že naměřená odchylka každého parametru je menší než standardní požadavek, což dokazuje, že LSG-1890B Goniofotometrický systém má stabilní a vysoce přesné testovací schopnosti.

4.2 Dodržování norem
Jedno LISUN LSG-1890B Goniofotometrický systém striktně splňuje mezinárodní i domácí autoritativní normy, aby byla zajištěna univerzálnost a uznávání výsledků testů:
• Testování rozložení svítivosti: Splňuje normy CIE-70 „Měření absolutního rozložení svítivosti“ a LM-79-19 „Fotometrická a elektrická měření polovodičových osvětlovacích produktů“;
• Fotometrické testování svítidel: V souladu s IES-LM-75 „Goniofotometrické testování svítidel“ a EN13032-1 Článek 6.1.1.3 „Svítidla a osvětlení – Měření a prezentace fotometrických dat světelných zdrojů a svítidel – Část 1: Měření a formát dokumentu“;
• Testování energetické účinnosti: V souladu s nařízením (EU) 2019/2020 „Nařízení EU o energetické účinnosti svítidel“ a normou GB 19573-2021 „Minimální přípustné hodnoty energetické účinnosti a stupně energetické účinnosti pro vysokotlaké sodíkové výbojky“;
• UV testování: Splňuje požadavky na testování UV zářivého toku v normě GB/T 19258-2012 „Ultrafialové germicidní lampy“.

5. Závěry 
Jedno LISUN LSG-1890B Vysoce přesný goniofotometrický systém Realizuje komplexní testování 15 klíčových optických parametrů svítidel prostřednictvím technického řešení „vysoce přesný mechanický přenos + optická detekce při konstantní teplotě + integrace více algoritmů“. Řeší problémy tradičních zařízení, jako je „neúplné testování parametrů, velké mechanické chyby a nízká adaptabilita“, a poskytuje komplexní podporu testování pro osvětlovací průmysl od výzkumu a vývoje a výroby až po certifikaci. Jeho použití v situacích, jako jsou pouliční lampy, UV dezinfekční lampy a komerční osvětlovací svítidla, nejen zlepšuje výkon a spolehlivost svítidel, ale také poskytuje přesnou fotometrickou datovou podporu pro návrh osvětlení.

Tagy:LSG-1890B