อุปกรณ์ที่ใช้วัดความเข้มแสงสำหรับการทดสอบเส้นโค้งการกระจายความเข้มแสง 3 มิติอัตโนมัติ

นามธรรม:

ความเข้มของแสงเป็นพารามิเตอร์ทางโฟโตเมตริกพื้นฐานที่สุดของผลิตภัณฑ์ให้แสงสว่าง และ อุปกรณ์ที่ใช้วัดความเข้มของแสง เป็นอุปกรณ์ทดสอบที่ขาดไม่ได้สำหรับการประเมินประสิทธิภาพการกระจายแสงของโคมไฟ การวิจัยและพัฒนาผลิตภัณฑ์ และการรับรองการส่งออก อุปกรณ์ทดสอบทางโฟโตเมตริกแบบดั้งเดิมมักมีข้อจำกัด เช่น มุมทดสอบไม่ครบถ้วน ความสามารถในการปรับตัวให้เข้ากับประเภทของโคมไฟมีจำกัด และระยะทดสอบคงที่ บทความนี้จึงนำเสนอ... LISUN LSG-6000 LM-79 ระบบโกนิโอโฟโตมิเตอร์แนวตั้งเป็นวัตถุวิจัย เครื่องมือวัดความเข้มแสงนี้สามารถสแกนและเก็บข้อมูลเส้นโค้งการกระจายความเข้มแสงแบบ 3 มิติได้โดยอัตโนมัติ ระยะการทดสอบสามารถออกแบบได้ตามความต้องการของลูกค้า และสามารถตอบสนองความต้องการการทดสอบของแหล่งกำเนิดแสงต่างๆ เช่น แหล่งกำเนิดแสง LED, ไฟปลูกพืช, แหล่งกำเนิดแสง HID, ไฟส่องสว่างภายในและภายนอกอาคาร, ไฟถนน และไฟสปอตไลท์ บทความนี้จะอธิบายหลักการทำงาน โครงสร้างฮาร์ดแวร์ และตัวชี้วัดทางเทคนิคที่สำคัญของเครื่องมือ เปรียบเทียบความสามารถในการใช้งานของรุ่นย่อยต่างๆ จัดเรียงระบบมาตรฐานทั้งในและต่างประเทศที่เครื่องมือนี้สอดคล้อง วิเคราะห์ผลการใช้งานของเครื่องมือนี้ในการวัดความเข้มแสงในแหล่งกำเนิดแสงประเภทต่างๆ ร่วมกับสถานการณ์การทดสอบจริง และให้ข้อมูลอ้างอิงทางเทคนิคสำหรับการเลือกอุปกรณ์ของห้องปฏิบัติการกระจายแสงสำหรับบริษัทผู้ผลิตไฟส่องสว่างและสถาบันทดสอบภายนอก

บทนำ:

ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของเทคโนโลยีแสงสว่างแบบโซลิดสเตท ผลิตภัณฑ์ไฟ LED ไฟปลูกพืช ไฟสปอตไลท์กำลังสูง และไฟถนน ได้ถูกนำออกสู่ตลาดอย่างแพร่หลาย โคมไฟไม่ได้เน้นแค่เพียงปริมาณแสงและกำลังแสงอีกต่อไป การกระจายความเข้มของแสงแบบสามมิติโดยตรงเป็นตัวกำหนดรูปร่างของจุดแสง ระยะการส่องสว่าง ระดับแสงจ้า และความสม่ำเสมอของความสว่าง ซึ่งเป็นพื้นฐานสำคัญสำหรับการออกแบบทางแสง การจำลองทางวิศวกรรม และการรับรองมาตรฐานทั้งในและต่างประเทศ LM-79-19, LM-79-24, EN13032-1 และมาตรฐาน CIE121 กำหนดไว้อย่างชัดเจนว่า ผลิตภัณฑ์ไฟส่องสว่างแบบโซลิดสเตทจำเป็นต้องมีข้อมูลการทดสอบการกระจายความเข้มแสงแบบเต็มพื้นที่ที่สมบูรณ์ เพื่อสร้างไฟล์การกระจายแสงในรูปแบบ IES และ LDT ซึ่งสามารถนำเข้าสู่ซอฟต์แวร์จำลองแสง เช่น Dialux สำหรับการคำนวณจำลองทางวิศวกรรมได้

มีเครื่องมือหลายประเภทที่ใช้วัดความเข้มของแสง โฟโตมิเตอร์แบบจุดเดียวทั่วไปสามารถวัดความเข้มของแสงได้เพียงทิศทางเดียวและไม่สามารถวัดการกระจายแสงแบบสามมิติได้อย่างสมบูรณ์ โกนิโอโฟโตมิเตอร์แบบหมุนหลอดไฟแบบดั้งเดิมจะหมุนโคมไฟที่ทดสอบไปพร้อมกับกลไก ในระหว่างการหมุนของโคมไฟที่มีกำลังสูงและน้ำหนักมาก จะเกิดการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิและการเบี่ยงเบนของตำแหน่ง ทำให้เกิดข้อผิดพลาดในการทดสอบ การใช้สถาปัตยกรรมโกนิโอโฟโตมิเตอร์แบบ C-type Class 4 ที่ใช้ “โคมไฟอยู่กับที่และหัววัดหมุน” LISUN LSG-6000 LM-79 ระบบโกนิโอโฟโตมิเตอร์แนวตั้งช่วยแก้ปัญหาข้างต้นและทำให้สามารถเก็บข้อมูลเส้นโค้งการกระจายความเข้มแสงแบบ 3 มิติได้โดยอัตโนมัติ ระยะการทดสอบสามารถปรับแต่งได้ตามความต้องการในห้องมืดและมาตรฐานของลูกค้า ครอบคลุมการทดสอบแหล่งกำเนิดแสงหลายประเภท และมีการใช้งานอย่างแพร่หลายในห้องปฏิบัติการตรวจวัดแสงทั่วโลก

1. หลักการทำงานและคุณสมบัติทางฮาร์ดแวร์ของเครื่องมือวัดความเข้มแสง — LSG-6000 System

การขอ LSG-6000 เครื่องวัดแสงแบบหมุนหัววัดแนวตั้ง (Rotating-probe Vertical Goniophotometer) เป็นเครื่องมือวัดความเข้มแสงแบบเต็มพื้นที่ กลไกหลักมีดังนี้: โคมไฟที่ทดสอบจะอยู่นิ่งสนิทขณะทำงาน หัววัดและกระจกในระยะใกล้จะหมุนเป็นวงกลมรอบโคมไฟที่ทดสอบ ในขณะที่หัววัดและกระจกในระยะไกลจะเคลื่อนที่ไปพร้อมกัน หัววัดจะเก็บรวบรวมสัญญาณความเข้มแสงจากแหล่งกำเนิดแสงอย่างต่อเนื่องในแต่ละมุมตัน ระบบจะรวบรวมข้อมูลทางโฟโตเมตริกที่ทุกจุดเชิงมุมเพื่อสร้างฐานข้อมูลความเข้มแสงสามมิติ แสดงผลเส้นโค้งการกระจายความเข้มแสงสามมิติโดยอัตโนมัติ และคำนวณพารามิเตอร์ทางโฟโตเมตริกครบชุดพร้อมกัน ได้แก่ ฟลักซ์ส่องสว่างในแต่ละพื้นที่ ประสิทธิภาพการส่องสว่าง ระดับแสงจ้า UGR เส้นโค้งความสว่างเท่ากัน และมุมลำแสงที่มีประสิทธิภาพ

ส่วนประกอบฮาร์ดแวร์หลักของอุปกรณ์วัดความเข้มแสงนี้:

1. ระบบขับเคลื่อน: ใช้มอเตอร์เซอร์โวของมิตซูบิชิพร้อมตัวถอดรหัสจากเยอรมนี เพื่อการเริ่มต้นและหยุดการทำงานเชิงกลที่ราบรื่นปราศจากการสั่นสะเทือน ทำให้มั่นใจได้ถึงความแม่นยำในการกำหนดตำแหน่งเชิงมุมสูง ความแม่นยำเชิงมุมอยู่ที่ 0.05° และความละเอียดเชิงมุมสูงถึง 0.001° ช่วงมุมการสแกน γ คือ ±180° (0-360°) ทำให้สามารถทดสอบการสแกนแบบไร้จุดบอดในพื้นที่ทั้งหมดได้
2. หัววัดโฟโตเมตริก: มาพร้อมกับหัววัดโฟโตเมตริกแบบควบคุมอุณหภูมิคงที่ Class L เป็นมาตรฐาน ซึ่งเป็นไปตามมาตรฐาน DIN5032-6 / CIE pub1.No.69 โดยมี f1′<1.5%; มีหัววัด UV เฉพาะสำหรับ UVA, UVB และ UVC ให้เลือกใช้เป็นอุปกรณ์เสริม เพื่อทดสอบการกระจายแสงของแหล่งกำเนิดแสงอัลตราไวโอเลตอย่างครบถ้วน
3. การสอบเทียบตำแหน่ง: อุปกรณ์สอบเทียบเลเซอร์แบบไขว้ ช่วยให้สามารถกำหนดตำแหน่งศูนย์กลางทางแสงของแหล่งกำเนิดแสงที่ทดสอบได้อย่างรวดเร็ว และลดข้อผิดพลาดที่เป็นระบบซึ่งเกิดจากการหนีบด้วยมือ
4. โมดูลขยาย LSG-6000CCD: จับคู่กับ LPCE-2 เครื่องวัดสเปกตรัม CCD ความแม่นยำสูง สามารถอัพเกรดเป็นเครื่องวัดการกระจายรังสีสเปกตรัมเชิงพื้นที่ได้ นอกจากความเข้มของแสงแล้ว ยังสามารถทดสอบการกระจายอุณหภูมิสีสัมพันธ์เชิงพื้นที่ ค่า PAR, PPF และพารามิเตอร์การกระจาย PPFD เชิงพื้นที่สำหรับการให้แสงสว่างแก่พืชได้อีกด้วย
5. ซอฟต์แวร์และอินเทอร์เฟซ: การสื่อสาร RS-485/USB, ซอฟต์แวร์สองภาษาที่ใช้งานร่วมกับระบบปฏิบัติการ Win7-Win11 ได้; สามารถส่งออกผลการทดสอบในรูปแบบมาตรฐาน CIE, IES และ LDT เพื่อเชื่อมต่อโดยตรงกับซอฟต์แวร์จำลองแสงสว่าง

LM-79 เครื่องตรวจจับการเคลื่อนที่ Goniophotometer (Mirror Type C) AL

2 LSG-6000 พารามิเตอร์ข้อมูลจำเพาะของรุ่นต่างๆ

สำหรับโคมไฟที่มีขนาดและน้ำหนักแตกต่างกัน เครื่องมือวัดความเข้มแสงนี้แบ่งออกเป็น 4 รุ่นตามข้อกำหนด เพื่อให้เหมาะสมกับสภาพแวดล้อมในห้องมืดที่แตกต่างกัน พารามิเตอร์หลักของแต่ละรุ่นแสดงอยู่ในตารางที่ 1

ตารางที่ 1 พารามิเตอร์ของ LSG-6000 เครื่องวัดมุมภาพแนวตั้งแบบอนุกรม

ในขณะเดียวกัน เครื่องมือนี้ไม่มีระยะการทดสอบที่ตายตัว สามารถออกแบบให้เหมาะสมกับพื้นที่ห้องมืดและความต้องการของลูกค้าได้ LM-79 และมาตรฐาน CIE สำหรับระยะการทดสอบเพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดของมาตรฐานการรับรองต่างๆ

3. ระบบมาตรฐานภายในประเทศและสากลที่สอดคล้อง

เครื่องมือวัดความเข้มแสงนี้เป็นไปตามมาตรฐานการทดสอบทางโฟโตเมตริกทั้งในระดับสากลและภายในประเทศหลายมาตรฐาน โดยถือเป็นพื้นฐานฮาร์ดแวร์ที่สำคัญสำหรับการรับรองผลิตภัณฑ์เพื่อการส่งออก:

1. มาตรฐานอเมริกาเหนือ: LM-79-19, LM-79-24 *วิธีการวัดปริมาณโฟโตเมตริกและไฟฟ้าของผลิตภัณฑ์ไฟส่องสว่างแบบโซลิดสเตท* ซึ่งเป็นเงื่อนไขการทดสอบหลักสำหรับการรับรอง ENERGY STAR ของผลิตภัณฑ์ไฟส่องสว่าง LED
2. มาตรฐานยุโรป: EN13032-1 ข้อ 6.1.1.3 สำหรับข้อกำหนดของเครื่องวัดมุมแสงระดับ 4 (EU)2019/2015;
3. ข้อกำหนดมาตรฐานสากล CIE: CIE S025, CIE-121 *การวัดแสงของโคมไฟและการวัดแสงแบบโกนิโอโฟโตเมตรี*;
4. มาตรฐานสากลอื่นๆ: SASO2902 มาตรฐานซาอุดีอาระเบีย IS16106 มาตรฐานอินเดีย;
5. มาตรฐานภายในประเทศ: GB/T24824, GB/T9468, GB/T22907 และมาตรฐานระดับชาติอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับการวัดค่าความสว่างของโคมไฟ

ข้อมูลการกระจายความเข้มแสง 3 มิติที่ผ่านการทดสอบและไฟล์การกระจายแสง สามารถนำไปใช้สำหรับรายงานจากสถาบันทดสอบอิสระภายในประเทศ รวมถึงการทดสอบการปฏิบัติตามข้อกำหนดของผลิตภัณฑ์สำหรับตลาดในตะวันออกกลาง ยุโรป อเมริกา และเอเชียตะวันออกเฉียงใต้

4. การทดสอบแหล่งกำเนิดแสงหลายประเภท: การประยุกต์ใช้เครื่องมือวัดความเข้มแสง LSG-6000

4.1 การทดสอบแหล่งกำเนิดแสง LED และโคมไฟส่องสว่างภายในอาคาร

โคมไฟดาวน์ไลท์ LED, โคมไฟแผง, สปอตไลท์ และโคมไฟส่องสว่างภายในอาคารอื่นๆ จำเป็นต้องมีการวัดค่าพารามิเตอร์ต่างๆ เช่น การกระจายความเข้มแสง ค่าแสงจ้า UGR ค่าฟลักซ์ส่องสว่างขึ้น/ลง และมุมลำแสงที่มีประสิทธิภาพ เครื่องมือวัดความเข้มแสงนี้จะสแกนโดยอัตโนมัติเพื่อเก็บข้อมูลเส้นโค้งการกระจายความเข้มแสงแบบ 3 มิติ ข้อมูลความเข้มแสงสามารถนำมาใช้คำนวณแผนภาพความสว่างเท่ากันและเส้นโค้งจำกัดความสว่าง เพื่อประเมินว่าแสงจ้าของโคมไฟภายในอาคารเกินมาตรฐานหรือไม่ ซึ่งจะช่วยให้บุคลากรด้านการวิจัยและพัฒนาสามารถปรับโครงสร้างทางแสงของแผ่นสะท้อนแสงและเลนส์ให้เหมาะสมได้ ไฟล์ LDT และ IES ที่ส่งออกสามารถนำเข้าสู่ซอฟต์แวร์ Dialux เพื่อทำการคำนวณจำลองแสงสว่างภายในอาคารสำหรับสำนักงานและห้องเรียนได้

4.2 การทดสอบแสงเพื่อการเจริญเติบโตของพืช

การให้แสงสว่างแก่พืชมีข้อกำหนดที่เข้มงวดเกี่ยวกับรังสีที่กระตุ้นการสังเคราะห์แสง (PAR), PPF และการกระจายตัวของ PPFD ในพื้นที่ LSG-6000CCD เครื่องมือวัดความเข้มแสงที่ติดตั้งโมดูลสเปกตรัม CCD ไม่เพียงแต่สามารถทดสอบการกระจายตัวสามมิติของความเข้มแสงที่มองเห็นได้เท่านั้น แต่ยังสามารถทดสอบการกระจายตัวเชิงพื้นที่ของพารามิเตอร์การสังเคราะห์แสงโดยตรง และส่งออกไฟล์การกระจายแสงมาตรฐานสำหรับการจำลองแผนแสงในเรือนกระจกและโรงงานปลูกพืชได้อีกด้วย ซึ่งช่วยแก้ปัญหาข้อบกพร่องของเครื่องวัดแสงทั่วไปที่สามารถวัดได้เฉพาะค่า PPF รวม แต่ไม่สามารถวัดการกระจายตัวเชิงพื้นที่ได้

4.3 การทดสอบแหล่งกำเนิดแสง HID

หลอดไฟเมทัลฮาไลด์ หลอดไฟโซเดียมความดันสูง และแหล่งกำเนิดแสง HID อื่นๆ มีกำลังสูงและสร้างความร้อนสูง ในระหว่างการทดสอบด้วยเครื่องมือนี้ แหล่งกำเนิดแสงจะอยู่กับที่ ดังนั้นสถานะความร้อนของโคมไฟจะไม่ถูกรบกวนจากการหมุนทางกล ทำให้ขจัดข้อผิดพลาดจากการชดเชยความร้อนที่เกิดจากการหมุนในอุปกรณ์แท่นหมุนแบบดั้งเดิม และสามารถเก็บรวบรวมการกระจายความเข้มแสงแบบเต็มพื้นที่ของแหล่งกำเนิดแสงปล่อยก๊าซกำลังสูงได้อย่างแม่นยำ เพื่อให้ตรงตามข้อกำหนดการทดสอบของโคมไฟอุตสาหกรรมและโคมไฟเหมืองแร่แบบดั้งเดิม

4.4 การทดสอบไฟถนน ไฟสปอตไลท์ และอุปกรณ์ให้แสงสว่างกลางแจ้งอื่นๆ

ไฟถนนและไฟสปอตไลท์ทรงสี่เหลี่ยมมีช่วงมุมการส่องสว่างกว้าง จำเป็นต้องใช้ข้อมูลความเข้มแสงแบบ 3 มิติที่สมบูรณ์เพื่อคำนวณอัตราส่วนความสูงต่อระยะห่างสูงสุดที่อนุญาตและความสม่ำเสมอของความสว่างบนพื้นผิวถนน รุ่นขนาดใหญ่พิเศษ LSG-6000L สามารถรองรับไฟถนนและไฟสปอตไลท์กำลังสูงขนาดใหญ่ได้ ระยะการทดสอบสามารถปรับแต่งได้ตามต้องการ สามารถเก็บรวบรวมความเข้มแสงทั่วทั้งพื้นที่ และสามารถส่งออกไฟล์การกระจายแสงเพื่อการจำลองทางวิศวกรรมด้านแสงสว่างบนถนนได้ ในขณะเดียวกันก็ตรงตามข้อกำหนดการตรวจจับที่เกี่ยวข้องกับวิธีการวัด LB/T001 สำหรับไฟถนน LED แบบบูรณาการ

5. พารามิเตอร์การทดสอบ ผลลัพธ์และค่าข้อมูล

ในฐานะเครื่องมือระดับมืออาชีพที่ใช้วัดความเข้มของแสง LSG-6000 สามารถคำนวณและแสดงผลพารามิเตอร์ทางโฟโตเมตริกครบชุดโดยอิงจากข้อมูลดิบของการกระจายความเข้มแสง 3 มิติ ได้แก่ ความเข้มของการส่องสว่าง การกระจายความเข้มแสง ฟลักซ์การส่องสว่างในแต่ละพื้นที่ ประสิทธิภาพการส่องสว่าง การกระจายความสว่าง (ไม่บังคับ) ปัจจัยการใช้งาน เส้นโค้งจำกัดความสว่าง ระดับแสงจ้า UGR อัตราส่วนความสูงต่อระยะห่างสูงสุดที่อนุญาต แผนภาพไอโซอิลลูมิแนนซ์ ฟลักซ์การส่องสว่างขึ้นและลง เส้นโค้งไอโซอิลลูมิแนนซ์ เส้นโค้งไอโซแคนเดลา มุมลำแสงที่มีประสิทธิภาพ EEI เป็นต้น

ข้อมูลความเข้มแสงดิบเป็นพื้นฐานของพารามิเตอร์ที่ได้มาทั้งหมด เส้นโค้งการกระจายความเข้มแสงแบบ 3 มิติ แสดงให้เห็นถึงความเข้มของการส่องสว่างในทุกทิศทางของโคมไฟได้อย่างชัดเจน บุคลากรฝ่ายวิจัยและพัฒนาสามารถระบุข้อบกพร่องในการออกแบบทางแสงได้อย่างรวดเร็ว ไฟล์รูปแบบมาตรฐานช่วยให้การเชื่อมต่อข้อมูลระหว่างข้อมูลการทดสอบและซอฟต์แวร์ออกแบบแสงสว่างเป็นไปได้ ทำให้เกิดเป็นห่วงโซ่ที่สมบูรณ์แบบของ “การทดสอบผลิตภัณฑ์ – การจำลองทางแสง – การประยุกต์ใช้ทางวิศวกรรม”

ข้อสรุป 6

การขอ อุปกรณ์ที่ใช้วัดความเข้มของแสง เป็นอุปกรณ์สำคัญสำหรับการควบคุมคุณภาพผลิตภัณฑ์แสงสว่าง การวิจัยและพัฒนาด้านทัศนศาสตร์ และการรับรองมาตรฐานทั้งในและต่างประเทศ LISUN LSG-6000 LM-79 ระบบโกนิโอโฟโตมิเตอร์แนวตั้งใช้สถาปัตยกรรมการหมุนโพรบแบบ C-type โคมไฟที่ทดสอบจะอยู่กับที่เพื่อขจัดข้อผิดพลาดด้านอุณหภูมิและท่าทางที่เกิดจากการหมุน สามารถทำการทดสอบเส้นโค้งการกระจายความเข้มแสง 3 มิติโดยอัตโนมัติด้วยระยะการทดสอบที่ปรับแต่งได้ตามความต้องการของลูกค้า ครอบคลุมโคมไฟหลายประเภท ได้แก่ แหล่งกำเนิดแสง LED, ไฟปลูกพืช, แหล่งกำเนิดแสง HID, ไฟส่องสว่างภายในและภายนอกอาคาร, ไฟถนน และไฟสปอตไลท์ มีความแม่นยำสูงในหลายมุม และรองรับการทดสอบ UV และการขยายสเปกตรัมเชิงพื้นที่ เป็นไปตามมาตรฐานอย่างครบถ้วน LM-79รวมถึงระบบมาตรฐาน CIE, EN, GB และระบบมาตรฐานภายในประเทศและระหว่างประเทศอื่นๆ

LSG-6000 มีหลายรุ่น ได้แก่ S, Standard, B และ L เพื่อให้เหมาะกับขนาด น้ำหนัก และสภาพแวดล้อมห้องมืดของโคมไฟที่แตกต่างกัน เหมาะสำหรับทั้งห้องปฏิบัติการทดสอบของบุคคลที่สามและแผนกตรวจสอบคุณภาพ R&D ของบริษัทผู้ผลิตโคมไฟ ด้วยความต้องการที่เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องสำหรับประสิทธิภาพการกระจายแสงในพื้นที่ของผลิตภัณฑ์โคมไฟ เครื่องมือวัดความเข้มแสงที่มีการเก็บข้อมูลการกระจายความเข้มแสง 3 มิติอัตโนมัติและระยะการทดสอบที่ปรับแต่งได้จะกลายเป็นอุปกรณ์หลักในห้องปฏิบัติการทดสอบโคมไฟ การวิจัยเพิ่มเติมสามารถดำเนินการได้เกี่ยวกับการวิเคราะห์ความสามารถในการวัดซ้ำและความไม่แน่นอนของอุปกรณ์ภายใต้สภาพแวดล้อมที่แตกต่างกัน เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการทดสอบและปรับปรุงความน่าเชื่อถือของข้อมูลการทดสอบการกระจายแสง