วิธีการวัดความเข้มแสง – การวิจัยเกี่ยวกับการทดสอบพารามิเตอร์ทางโฟโตเมตริกแบบเต็มรูปแบบโดยใช้ LISUN LSG-1890B เครื่องวัดแสงโกนิโอโฟโตมิเตอร์ความแม่นยำสูง (เส้นโค้งการกระจายความเข้มของแสง)

นามธรรม

ความเข้มของแสงเป็นตัวบ่งชี้ทางแสงหลักของผลิตภัณฑ์ให้แสงสว่าง และ วิธีการวัดความเข้มของแสง เป็นการวางรากฐานสำหรับการทดสอบทางโฟโตเมตริกของโคมไฟ การรับรองประสิทธิภาพการใช้พลังงานของผลิตภัณฑ์ และการจำลองการออกแบบแสงสว่าง โดยนำเอา... LISUN LSG-1890B เอกสารนี้อธิบายถึงหลักการพื้นฐานและขั้นตอนการทำงานที่เป็นมาตรฐานสำหรับการวัดความเข้มแสง โดยใช้เครื่องวัดความเข้มแสงความแม่นยำสูง (เส้นโค้งการกระจายความเข้มแสง) เป็นเครื่องมือทดสอบ ครอบคลุมวิธีการทดสอบพารามิเตอร์ทางโฟโตเมตริกมากกว่าสิบรายการอย่างครบถ้วน รวมถึงข้อมูลความเข้มแสง การกระจายความเข้มแสง ฟลักซ์แสงตามโซน ประสิทธิภาพของโคมไฟ การกระจายความสว่าง ปัจจัยการใช้งาน เส้นโค้งจำกัดความสว่าง ระดับแสงจ้า UGR ดัชนีประสิทธิภาพพลังงาน EEI เส้นโค้งไอโซลักซ์ เส้นโค้งไอโซแคนเดลา มุมลำแสงที่มีประสิทธิภาพ อัตราส่วนความสูงระยะห่างสูงสุดที่อนุญาต การจับคู่เส้นโค้งของโคมไฟกับพื้นที่ส่องสว่าง ตลอดจนเส้นโค้งจำกัดความสว่าง ตารางข้อมูลที่วัดได้แนบมาด้วยเพื่อเป็นข้อมูลอ้างอิงมาตรฐานสำหรับการทดสอบทางโฟโตเมตริกของโคมไฟ LED, HID และหลอดฟลูออเรสเซนต์ในห้องปฏิบัติการ เครื่องมือนี้เป็นไปตามมาตรฐานการทดสอบสากลอย่างครบถ้วน รวมถึง CIE-70, LM-79-19 และ EN13032-1.

1. ภาพรวมของเครื่องมือและหลักการพื้นฐานในการวัดความเข้มแสง

1.1 การกำหนดค่าหลักของ LSG-1890B

การขอ LSG-1890B เป็นเครื่องวัดมุมแบบมาตรฐานยุโรป Type 1 ที่ติดตั้งหัววัดแสงแบบควบคุมอุณหภูมิคงที่ มอเตอร์เซอร์โว Mitsubishi จากประเทศญี่ปุ่น และอุปกรณ์ถอดรหัสความแม่นยำสูงจากประเทศเยอรมนี ให้ความแม่นยำในการวัดมุม 0.1° หัววัดแสงมีความแม่นยำตามมาตรฐาน CIE Class A รองรับโหมดการทดสอบแบบคู่ ได้แก่ C-γ แขนเดี่ยว และ B-β แขนคู่ ขนาดโคมไฟที่ทดสอบได้สูงสุดคือ Φ2000 มม. × 600 มม. รับน้ำหนักได้สูงสุด 60 กก. เหมาะสำหรับผลิตภัณฑ์แสงสว่างหลากหลายประเภท เช่น ไฟแผง LED ภายในอาคาร โคมไฟถนน ไฟสปอตไลท์ และแหล่งกำเนิดแสง HID ซอฟต์แวร์การวัดและควบคุมภาษาจีน-อังกฤษที่มาพร้อมกันสามารถส่งออกไฟล์ในรูปแบบทั่วไป เช่น IES, LDT, CIE และ Excel ซึ่งสามารถเชื่อมต่อกับซอฟต์แวร์จำลองแสง Dialux ได้โดยตรง

1.2 หลักการพื้นฐานในการวัดความเข้มแสง

การวัดความเข้มของการส่องสว่าง (หน่วย: cd, แคนเดลา) เป็นไปตามกฎกำลังสองผกผันของระยะทาง: I = E × d² โดยที่ I หมายถึงความเข้มของการส่องสว่างในทิศทางที่ทดสอบ E คือความสว่าง (ลักซ์) ที่เก็บรวบรวมโดยโพรบควบคุมอุณหภูมิ และ d แทนระยะการทดสอบคงที่ระหว่างโพรบกับจุดศูนย์กลางการส่องสว่างของโคมไฟ
การขอ LSG-1890B ใช้โครงสร้าง “โคมไฟคงที่ + การสแกนด้วยหัววัดทรงกลม” ภายใต้ระบบพิกัด C-γ มุม C จะหมุนในแนวนอน ±180° และมุม γ จะหมุนในแนวตั้ง ±180° หัววัดจะเก็บค่าความสว่างทีละจุดตามพื้นผิวทรงกลม และซอฟต์แวร์จะแปลงค่าเหล่านั้นเป็นเมทริกซ์ความเข้มแสงเชิงพื้นที่ 3 มิติแบบเรียลไทม์ เพื่อให้ได้ข้อมูลดิบของความเข้มแสง ซึ่งเป็นพื้นฐานสำหรับการรวมและคำนวณพารามิเตอร์ทางโฟโตเมตริกทั้งหมดที่ได้มา หัววัดอุณหภูมิคงที่ช่วยขจัดข้อผิดพลาดที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิแวดล้อมระหว่างการเก็บความเข้มแสง และรับประกันข้อมูลที่เสถียรในระหว่างการสแกนเป็นเวลานาน

โคมไฟหมุนความแม่นยำสูง Goniophotometer LSG 1890B AL1

2. ขั้นตอนการปฏิบัติงานมาตรฐานสำหรับการวัดความเข้มแสงด้วย LSG-1890B

2.1 การเตรียมตัวก่อนการทดสอบ

1. การอุ่นอุปกรณ์และการสอบเทียบระบบ: อุ่นเครื่องมือเป็นเวลา 30 นาทีหลังจากเริ่มใช้งาน และทำการสอบเทียบสัมบูรณ์บนหัววัดอุณหภูมิคงที่ด้วยหลอดไฟที่มีความสว่างมาตรฐานเพื่อขจัดความคลาดเคลื่อนของการตอบสนองของหัววัด ปิดไฟในห้องมืดให้มืดสนิทและกำจัดเศษวัสดุสะท้อนแสงในเส้นทางแสง รักษาอุณหภูมิห้องให้อยู่ที่ 23℃±2℃
2. การติดตั้งและการจัดวางโคมไฟ: ยึดโคมไฟด้วยอุปกรณ์ยึดอเนกประสงค์ ปรับเทียบจุดศูนย์กลางการส่องสว่างของโคมไฟและจุดกำเนิดแท่นหมุนโดยใช้เครื่องจัดตำแหน่งด้วยเลเซอร์ และติดตั้งโคมไฟตามลักษณะการใช้งานจริง เชื่อมต่อเครื่องวัดกำลังไฟฟ้าความแม่นยำสูงพร้อมกันเพื่อเก็บรวบรวมพารามิเตอร์ทางไฟฟ้า
3. การทดสอบการรักษาเสถียรภาพทางความร้อน: เปิดไฟโคมไฟที่แรงดันไฟฟ้าที่กำหนด และเริ่มสแกนหลังจากที่ความผันผวนของฟลักซ์แสงน้อยกว่า 0.5% ทุกๆ 10 นาที ระยะเวลาการรักษาเสถียรภาพทางความร้อนสำหรับโคมไฟ LED ต้องไม่น้อยกว่า 30 นาที
4. การตั้งค่าพารามิเตอร์ซอฟต์แวร์: เลือกโหมดทดสอบ C-γ ตั้งค่าขั้นตอนเชิงมุมเป็น γ=2°, C=5° ตรวจสอบโมดูลการคำนวณพารามิเตอร์ทั้งหมด (ความสว่าง, UGR, EEI, ปัจจัยการใช้งาน ฯลฯ) และตั้งค่ารูปแบบการส่งออกข้อมูล

2.2 การสแกนความเข้มแสงแบบเต็มทรงกลม (ขั้นตอนหลัก: วิธีการวัดความเข้มแสง)

1. กลไกเซอร์โวของเครื่องมือจะขับเคลื่อนโพรบวัดอุณหภูมิคงที่ให้สแกนไปตามวิถีทรงกลมโดยอัตโนมัติ เมื่อถึงกลุ่มพิกัด (C, γ) แต่ละกลุ่ม โพรบจะเก็บค่าความสว่าง E ในทิศทางนั้น
2. ซอฟต์แวร์จะแสดงค่าความเข้มแสงของมุมนั้นแบบเรียลไทม์โดยใช้สูตร I=E×d2 และจัดเก็บเป็นตารางข้อมูลความเข้มแสงดิบ
3. หลังจากทำการสแกนทรงกลมเสร็จสมบูรณ์ ระบบจะคำนวณพารามิเตอร์ที่ได้มาโดยอัตโนมัติ เช่น ฟลักซ์ส่องสว่างตามโซน ประสิทธิภาพของโคมไฟ และเส้นโค้งไอโซแคนเดลา โดยใช้อัลกอริธึมการรวมมุมตันทรงกลมโดยอิงจากเมทริกซ์ความเข้มแสงทั้งหมด
4. สามารถติดตั้งหัววัด PHOTO-VIS-L ความแม่นยำสูงระดับ L ของเยอรมันเพิ่มเติมได้ เพื่อปรับปรุงความแม่นยำในการวัดความเข้มแสงสำหรับ LED กำลังต่ำและแหล่งกำเนิดแสงที่มีความแม่นยำสูง หัววัด UVA/UVB/UVC สามารถขยายขอบเขตการทดสอบการกระจายความเข้มแสงสำหรับแหล่งกำเนิดแสงอัลตราไวโอเลตได้

2.3 การประมวลผลหลังการวิเคราะห์และการสร้างรายงาน

หลังจากทำการสแกนแล้ว ซอฟต์แวร์จะสร้างกราฟแสดงการกระจายความเข้มของแสง แผนภาพไอโซลักซ์ และแผนภาพไอโซแคนเดลาโดยอัตโนมัติ พร้อมทั้งแสดงตัวชี้วัดต่างๆ เช่น แสงจ้า UGR ประสิทธิภาพการใช้พลังงาน EEI อัตราส่วนระยะห่างต่อความสูง และปัจจัยการใช้งาน และสามารถส่งออกข้อมูลความเข้มของแสงดิบไปยังไฟล์ Excel และไฟล์ความเข้มของแสงมาตรฐาน IES ได้

3 วิธีการทดสอบสำหรับชุดพารามิเตอร์ทางโฟโตเมตริกทั้งหมด (โดยอิงจากข้อมูลความเข้มแสงที่วัดได้จริง)

พารามิเตอร์ทั้งหมดคำนวณจากข้อมูลความเข้มแสงที่วัดได้ทั่วทั้งทรงกลม หลักการทดสอบของแต่ละพารามิเตอร์แสดงดังต่อไปนี้:

1. ข้อมูลความเข้มแสงและการกระจายความเข้มแสง: แสดงค่า cd ที่สอดคล้องกับแต่ละมุม (C, γ) โดยตรง เพื่อสร้างเมทริกซ์การกระจายความเข้มแสงแบบ 3 มิติ และสร้างเส้นโค้งความเข้มแสงในพิกัดเชิงขั้ว
2. ฟลักซ์ส่องสว่างตามโซน: รวมความเข้มของการส่องสว่างภายในช่วงมุมตันที่กำหนด (ซีกโลกบน/ซีกโลกล่าง/ช่วงมุมลำแสง) เพื่อให้ได้ฟลักซ์ส่องสว่างตามโซนที่สอดคล้องกัน (lm)
3. ประสิทธิภาพของโคมไฟ: ฟลักซ์ส่องสว่างต่อพื้นที่หารด้วยกำลังไฟฟ้าขาเข้าของโคมไฟ หน่วย: lm/W
4. การกระจายความสว่าง (ไม่บังคับ): จับคู่กับโพรบวัดความสว่างแบบภาพเพื่อแปลงความเข้มของแสงในมุมที่สอดคล้องกันให้เป็นเมทริกซ์ความสว่างของพื้นผิวโคมไฟ
5. ปัจจัยการใช้ประโยชน์: คำนวณอัตราการใช้ประโยชน์แสงสว่างภายในอาคารโดยจับคู่การกระจายความเข้มของแสงในพื้นที่กับอัตราส่วนพื้นที่ห้องของห้องต่างๆ
6. เส้นโค้งจำกัดความสว่าง: ดึงข้อมูลความสว่างที่มุมการสังเกตตั้งแต่ 45° ถึง 90° และวาดเส้นโค้งจำกัดแสงสะท้อน
7. ค่าการหักเหของแสง (UGR): คำนวณค่าการหักเหของแสงแบบรวมโดยอัตโนมัติ โดยใช้ความเข้มของแสงภายในมุมมองการสังเกต มุมตันของแหล่งกำเนิดแสง และความสว่างของพื้นหลังตามมาตรฐาน CIE 117
8. เส้นโค้งไอโซลักซ์และอัตราส่วนความสูงระยะห่างสูงสุดที่อนุญาต: ใช้ระนาบพื้นเป็นพื้นผิวรับแสง คำนวณการกระจายความสว่างของพื้นโดยการซ้อนทับความเข้มของแสงทรงกลมทั้งหมด และอนุมานอัตราส่วนความสูงระยะห่างสูงสุดที่อนุญาตสำหรับการติดตั้งโคมไฟ
9. การจับคู่เส้นโค้งของโคมไฟกับพื้นที่ส่องสว่าง: จำลองการครอบคลุมความสว่างของพื้นดินภายใต้ความสูงในการติดตั้งที่แตกต่างกัน เพื่อให้ตรงกับสถานการณ์การใช้งาน เช่น ไฟส่องถนนและไฟส่องสำนักงาน
10. เส้นโค้งไอโซแคนเดลา: สร้างพื้นผิวโค้งที่เทียบเท่ากันโดยการเชื่อมต่อมุมที่มีค่าความเข้มแสงเชิงพื้นที่เท่ากัน
11. มุมลำแสงที่มีประสิทธิภาพ: ผลต่างระหว่างมุม γ สองด้านที่สอดคล้องกับความเข้มแสงสูงสุด 50%
12. ดัชนีประสิทธิภาพการใช้พลังงาน (EEI): คำนวณดัชนีการจัดระดับประสิทธิภาพการใช้พลังงานโดยเปรียบเทียบประสิทธิภาพการส่องสว่างกับโคมไฟอ้างอิงมาตรฐานภายใต้ข้อกำหนด ErP ของสหภาพยุโรป ปี 2019/2015

4. ตารางข้อมูลตัวอย่างที่วัดได้ LSG-1890B

เลือกใช้ไฟสปอตไลท์ LED ขนาด 100 วัตต์เป็นตัวอย่างทดสอบ และสแกนข้อมูลทางโฟโตเมตริกหลักโดย LISUN LSG-1890B มีการระบุไว้ด้านล่าง:

ตัวอย่างการกระจายความเข้มของการส่องสว่าง (ข้อมูลความเข้มของการส่องสว่างที่มุม γ ทั่วไปบนระนาบ C=0°):

5 ข้อดีของเครื่องมือและคุณค่าในการประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรม

1. ความแม่นยำสูงในการวัดความเข้มแสง: ความแม่นยำเชิงมุม 0.1° บวกกับโพรบควบคุมอุณหภูมิคงที่ระดับ CIE Class A ช่วยลดข้อผิดพลาดในการเก็บรวบรวมความเข้มแสงที่มุมเล็กๆ ได้อย่างมีนัยสำคัญ เมื่อเทียบกับ LSG-1800A (0.2°) ซึ่งตรงตามข้อกำหนดการทดสอบสำหรับ LED ระดับไฮเอนด์และผลิตภัณฑ์ออปติคอลที่มีความแม่นยำสูง
2. การครอบคลุมมาตรฐานอย่างครอบคลุม: สามารถใช้งานร่วมกับมาตรฐาน CIE ทั่วโลก, IES ของอเมริกาเหนือ, EN ของยุโรป และ ErP ของสหภาพยุโรปได้พร้อมกัน และสามารถออกรายงานการทดสอบความเข้มแสงที่จำเป็นสำหรับการรับรองระดับโลกได้
3. ความสามารถในการปรับตัวได้อย่างกว้างขวางสำหรับแหล่งกำเนิดแสงต่างๆ: สามารถทดสอบได้ทั้งแสงที่มองเห็นได้ แหล่งกำเนิดแสงอัลตราไวโอเลต UVA/UVB/UVC ครอบคลุมถึงหลอดไฟฆ่าเชื้อ แหล่งกำเนิดแสงสำหรับการบ่ม และไฟส่องสว่างกลางแจ้งทุกประเภท
4. คุณค่าทางวิศวกรรมเชิงปฏิบัติ: การสแกนเพียงครั้งเดียวสามารถวัดค่าพารามิเตอร์ทางโฟโตเมตริกทั้ง 15 ค่าได้โดยไม่ต้องทดสอบซ้ำด้วยเครื่องมือหลายชิ้น ช่วยลดระยะเวลาการทดสอบในห้องปฏิบัติการได้อย่างมาก ไฟล์ IES ที่ส่งออกสามารถนำไปใช้โดยตรงในการออกแบบจำลองแสงสว่างสำหรับถนน ห้องเรียน และโรงงานได้

ข้อสรุป 6

วิธีวัดความเข้มของแสง เป็นขั้นตอนพื้นฐานในการทดสอบประสิทธิภาพทางแสงของโคมไฟ โดยอุปกรณ์นี้ติดตั้งหัววัดอุณหภูมิคงที่และระบบสแกนเซอร์โวความแม่นยำสูง LISUN LSG-1890B เครื่องวัดแสงแบบโกนิโอโฟโตมิเตอร์ความแม่นยำสูง สามารถเก็บข้อมูลความเข้มแสงดิบแบบเต็มทรงกลมได้อย่างแม่นยำ โดยอาศัยกฎระยะทางผกผันกำลังสอง อัลกอริทึมมาตรฐานในตัวสามารถคำนวณพารามิเตอร์ทางโฟโตเมตริกครบชุดพร้อมกันได้ เช่น การกระจายความเข้มแสง ฟลักซ์แสง ประสิทธิภาพของโคมไฟ UGR EEI เส้นโค้งไอโซลักซ์ และอื่นๆ เครื่องมือนี้มีขั้นตอนการทำงานที่เป็นมาตรฐานและข้อมูลที่ตรวจสอบย้อนกลับได้ ตอบสนองความต้องการของการทดสอบผลิตภัณฑ์แสงสว่าง การวิจัยและพัฒนา และการรับรองประสิทธิภาพการใช้พลังงานทั่วโลกได้อย่างครบถ้วน ทำหน้าที่เป็นเครื่องมือทดสอบหลักสำหรับห้องปฏิบัติการในการตรวจสอบประสิทธิภาพทางโฟโตเมตริกแบบเต็มรูปแบบ