การทดสอบด้วยเครื่องวัดแสงโกนิโอโฟโตมิเตอร์ การวัดแบบสามมิติเป็นวิธีที่แพร่หลายที่สุดในการหาคุณลักษณะทางโฟโตเมตริกแบบสามมิติโดยรวมของโคมไฟและแหล่งกำเนิดแสง แตกต่างจากการวัดแบบง่ายๆ ที่รายงานเฉพาะฟลักซ์แสงรวมหรือความสว่างเฉลี่ย วิธีนี้มีข้อดีคือสามารถวัดการกระจายแสงในพื้นที่ ณ มุมต่างๆ ที่เกี่ยวข้องได้ ในกรณีของระบบแสงสว่างสมัยใหม่ที่มีเลนส์ซับซ้อน ลำแสงไม่สมมาตร และการกระจายแสงที่ขึ้นอยู่กับการใช้งาน เพื่อที่จะออกแบบ ตรวจสอบความถูกต้องของการจำลอง และแม้กระทั่งปฏิบัติตามข้อกำหนด จึงจำเป็นต้องวัดความเข้มของแสงในสามมิติ ข้อมูลที่ได้นั้นเป็นเพียงการประเมินว่าข้อมูลที่ได้นั้นสะท้อนถึงประสิทธิภาพในโลกแห่งความเป็นจริงหรือไม่ หรือเป็นเพียงผลลัพธ์จากการทดสอบในห้องปฏิบัติการโดยผ่านขั้นตอนการทดสอบที่เหมาะสม

การกำหนดค่าระบบโกนิโอโฟโตมิเตอร์และการเลือกรูปทรงเรขาคณิต

เครื่องวัดแสงแบบโกนิโอโฟโตมิเตอร์จะวัดความเข้มของแสงโดยการหมุนโคมไฟหรือตัวตรวจจับไปตามแกนเชิงมุมที่กำหนด แต่ในระยะห่างที่กำหนดระหว่างโคมไฟกับตัวรับ รูปทรงเรขาคณิตที่ใช้จะกำหนดความเป็นไปได้ของการกระจายแสงในพื้นที่โดยระบบ โดยส่วนใหญ่แล้ว ระบบประเภท C จะถูกใช้เป็นไฟส่องสว่างทั่วไป เนื่องจากโคมไฟจะหมุนรอบแกนสองแกนที่ตั้งฉากกัน และตัวตรวจจับจะอยู่กับที่ การออกแบบนี้ช่วยสร้างสภาวะการส่องสว่างในระยะไกล และง่ายต่อการตีความข้อมูลของโคมไฟส่วนใหญ่ทั้งในร่ม กลางแจ้ง และบนถนน
การปรับแนวเชิงกลของระบบจะต้องดำเนินการก่อนทำการทดสอบระบบ จุดศูนย์กลางการวัดแสงของโคมไฟต้องตรงกับจุดศูนย์กลางการหมุนของเครื่องวัดแสงแบบโกนิโอโฟโตมิเตอร์ การปรับแนวที่ไม่ถูกต้องจะทำให้เกิดข้อผิดพลาดเชิงมุม ซึ่งส่งผลให้การกระจายความเข้มของแสงเบี่ยงเบนไป โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเลนส์ลำแสงขนาดเล็ก อุปกรณ์ยึดควรมีความแข็งแรงและสามารถทำซ้ำได้ เพื่อให้แน่ใจว่าผลลัพธ์ระหว่างตัวอย่างจะไม่เปลี่ยนแปลงในกรณีที่มีการปรับตำแหน่ง ระบบระดับมืออาชีพที่ผู้จำหน่ายจัดหาให้มักจะมีอุปกรณ์เสริมสำหรับยึดและอุปกรณ์ช่วยในการปรับแนวที่สามารถปรับแต่งได้ เพื่อลดความไม่แน่นอนในการติดตั้ง

การเตรียมโคมไฟและข้อกำหนดด้านการรักษาเสถียรภาพ

เพื่อให้ได้ลักษณะเฉพาะทางโฟโตเมตริก 3 มิติที่แม่นยำ จำเป็นต้องใช้งานโคมไฟภายใต้สภาวะทางไฟฟ้าและความร้อนที่คงที่ แหล่งกำเนิดแสง (LED) และแหล่งกำเนิดการปล่อยประจุจะแสดงการเปลี่ยนแปลงของเอาต์พุตในระหว่างการอุ่นเครื่อง ดังนั้นแนวคิดของการทดลองจึงควรมีช่วงเวลาการปรับเสถียรภาพจนกว่าแสงจะผลิตได้ในสภาวะคงที่ ช่วงเวลานี้ขึ้นอยู่กับการออกแบบตัวขับมวลความร้อนและการระบายความร้อน แต่ไม่ใช่การคาดเดา
ควรมีการตรวจสอบพารามิเตอร์อินพุตทางไฟฟ้าอย่างต่อเนื่อง แรงดัน กระแส กำลัง และความถี่ต้องอยู่ในสภาพที่เหมาะสม และต้องไม่เกินค่าความคลาดเคลื่อนที่ยอมรับได้ในระหว่างการทดสอบ การเปลี่ยนแปลงใดๆ จะส่งผลกระทบโดยตรงต่อความเข้มของแสง และอาจทำให้เกิดผลกระทบเชิงมุมได้ในกรณีที่เอาต์พุตเปลี่ยนแปลงไปในระหว่างการสแกน สำหรับโคมไฟกำลังสูง สามารถใช้เซ็นเซอร์ความร้อนที่จุดอุณหภูมิต่างๆ ของตัวเครื่องเพื่อตรวจสอบความเสถียรทั้งก่อนและระหว่างการวัดได้
เงื่อนไขของห้องปฏิบัติการวัดแสงยังรวมถึงสภาพแวดล้อมด้วย ตัวตรวจจับได้รับผลกระทบจากความแตกต่างของอุณหภูมิในกระแสลมและการสะท้อนแสง การทดสอบต้องดำเนินการภายใต้สภาวะมืดที่ควบคุมได้ โดยที่อุณหภูมิแวดล้อมคงที่และการเคลื่อนที่ของอากาศน้อยที่สุด เพื่อป้องกันผลกระทบจากการเย็นตัวซึ่งอาจเปลี่ยนแปลงปริมาณแสงที่ผลิตได้ในระหว่างการสแกนเป็นเวลานาน

กลยุทธ์การสแกนเชิงมุมและการเก็บรวบรวมข้อมูล

กระบวนการสแกนเชิงมุมเป็นองค์ประกอบหลักของการทดสอบโกนิโอโฟโตมิเตอร์ ระบบจะต้องครอบคลุมมุมแนวตั้งและแนวนอน และจะใช้ตารางที่กำหนดเพื่อให้ได้การครอบคลุมสามมิติที่ต้องการ ความละเอียดเชิงมุมควรสูงพอที่จะแยกแยะความแตกต่างของความเข้มที่คมชัดซึ่งเกิดขึ้นที่ตัวสะท้อนแสงหรือเลนส์รองได้
ความเร็วในการสแกนก็มีผลต่อคุณภาพของข้อมูลเช่นกัน การหมุนที่เร็วเกินไปอาจทำให้เกิดความล่าช้าของตัวตรวจจับระหว่างการหมุนหรือการสั่นสะเทือนทางกล ในขณะที่การสแกนที่ช้าเกินไปจะทำให้เวลาในการทดสอบนานเกินไปและอาจทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิได้ กระบวนการที่ได้รับการปรับให้เหมาะสมจะสร้างสมดุลระหว่างความเร็วและความเสถียรของความละเอียด ระบบสแกนในปัจจุบันมีรูปแบบการสแกนที่ตั้งโปรแกรมได้ ซึ่งจะเน้นความละเอียดสูงขึ้นในบริเวณที่มีการเปลี่ยนแปลงความเข้มอย่างรวดเร็ว โดยแลกกับการลดความละเอียดในบริเวณอื่น ๆ เพื่อลดเวลาโดยรวม
ควรเว้นระยะห่างระหว่างตัวตรวจจับให้มากพอที่จะทำให้ตรงตามเงื่อนไขสนามไกล ซึ่งจะทำให้การกระจายเชิงมุมไม่ขึ้นอยู่กับระยะทาง ระยะห่างที่ต้องการจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับขนาดความสว่างสูงสุดของแหล่งกำเนิดแสงและการออกแบบทางแสง การตรวจสอบให้แน่ใจว่าตรงตามเงื่อนไขสนามไกลเป็นขั้นตอนที่สำคัญ เนื่องจาก1การวัดความโค้งของสนามในระยะใกล้จะทำให้ความสัมพันธ์กับไฟล์โฟโตเมตริกปกติเป็นโมฆะ

การพิจารณาด้านสเปกตรัมและผลกระทบที่ขึ้นอยู่กับสี

แม้ว่าเครื่องวัดมุมแสงส่วนใหญ่จะบันทึกความเข้มของแสง แต่โดยทั่วไปแล้วมักจะใช้ร่วมกับเครื่องวัดสเปกตรัมเพื่อบันทึกข้อมูลสเปกตรัมที่มุมเฉพาะ ซึ่งมีความสำคัญมากขึ้นสำหรับโคมไฟ LED เนื่องจากสีของลำแสงที่เปลี่ยนแปลงไปอาจส่งผลต่อความสบายตาและความสะดวกในการใช้งาน ในการออกแบบแบบหลายชิปหรือการตั้งค่าลำแสงแคบ การเปลี่ยนแปลงสีของมุมในลำแสงอาจไม่ชัดเจนในการวัดฟลักซ์รวม แต่จะชัดเจนในการวิเคราะห์แบบ 3 มิติ
ข้อมูลสเปกตรัมสามารถนำมาใช้เพื่อหาค่าพารามิเตอร์สีได้ รวมถึงพิกัดความสว่างสีที่สัมพันธ์กับอุณหภูมิสี และการวัดการแสดงสีของภาพเทียบกับมุมมอง ข้อมูลนี้เมื่อใช้ร่วมกับการวัดความเข้มของแสง จะให้รายละเอียดที่มากขึ้นเกี่ยวกับพฤติกรรมของโคมไฟ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในด้านแสงสว่างทางสถาปัตยกรรมและทางถนน ซึ่งแสงที่ส่องจากมุมเฉียงมีส่วนสำคัญต่อคุณภาพที่รับรู้ได้

การสร้างและการตรวจสอบความถูกต้องของไฟล์ประมวลผลข้อมูล

ข้อมูลโกนิโอโฟโตเมตริกที่ยังไม่ผ่านการประมวลผลควรได้รับการแปลงให้อยู่ในรูปแบบมาตรฐานที่ใช้ในทางปฏิบัติ จากนั้นจึงทำการแก้ไขค่าความไวของตัวตรวจจับและค่าตำแหน่งเชิงมุม แล้วรวมเข้าเป็นไฟล์โฟโตเมตริก เช่น IES และ EULUMDAT นักออกแบบแสงจะใช้ไฟล์เหล่านี้เพื่อจำลองผลกระทบของความสว่างและแสงจ้าในการติดตั้งจริง
การตรวจสอบความถูกต้องเป็นขั้นตอนที่จำเป็น การทดสอบแบบไขว้ของการวัดฟลักซ์ด้วยทรงกลมรวมแสงใช้เพื่อยืนยันผลลัพธ์ของการใช้การกระจายความเข้มที่วัดได้ว่าผลรวมทั้งหมดของฟลักซ์ส่องสว่างคงที่ ความแตกต่างอย่างมากที่แสดงข้อผิดพลาดคือปัญหาการปรับแต่งระหว่างการตั้งค่าหรือปัญหาเกี่ยวกับตัวตรวจจับ ความสามารถในการทำซ้ำยังสามารถกำหนดได้โดยการทำซ้ำส่วนตัดเชิงมุมที่เลือกบางส่วนหรือโดยการสแกนแบบสองทิศทาง
ผลลัพธ์สุดท้ายควรได้รับการสนับสนุนด้วยการวิเคราะห์ความไม่แน่นอน ปัจจัยต่างๆ เช่น การสอบเทียบเครื่องตรวจจับ ความละเอียดเชิงมุม การจัดแนว ความสามารถในการทำซ้ำ และความเสถียรทางไฟฟ้า ล้วนเป็นปัจจัยที่ส่งผลต่อความไม่แน่นอน การบันทึกความไม่แน่นอนช่วยให้ผู้ใช้ข้อมูลสามารถตัดสินใจเกี่ยวกับความน่าเชื่อถือของข้อมูลได้ และยังทำให้สามารถยื่นรายงานการปฏิบัติตามข้อกำหนดได้อีกด้วย

ภาพประกอบ: การทดสอบด้วยเครื่องวัดมุมภาพ (Goniophotometer)

การตีความรายงานและความเกี่ยวข้องของการนำไปใช้

ขั้นตอนสุดท้ายของการทดสอบด้วยเครื่องวัดแสงแบบโกนิโอโฟโตมิเตอร์คือการตีความข้อมูล ข้อมูลโฟโตเมตริกแบบ 3 มิติแสดงให้เห็นถึงพฤติกรรมการตัดของรูปทรงลำแสงและตำแหน่งของความเข้มสูงสุด ซึ่งมีผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพการใช้งาน ในระบบไฟส่องสว่างบนถนน ข้อมูลนี้จะช่วยระบุความสม่ำเสมอและแสงจ้า ในกรณีของระบบไฟส่องสว่างภายในอาคาร ข้อมูลนี้จะเกี่ยวข้องกับเกณฑ์ระยะห่างและความสบายตา ในด้านทัศนศาสตร์เฉพาะทาง ข้อมูลนี้จะพิสูจน์ได้ว่าเจตนารมณ์ของการออกแบบนั้นบรรลุผลแล้ว
ควรจัดทำรายงานสรุปเกี่ยวกับเงื่อนไขการทดสอบ รวมถึงการติดตั้ง การกำหนดทิศทางของเวลาในการทำให้กระแสไฟฟ้าคงที่ และสภาพแวดล้อม มีการใช้แผนภูมิเชิงขั้วและแผนที่ความร้อนของความเข้มเพื่อถ่ายทอดข้อมูลสามมิติที่ซับซ้อนให้แก่ผู้ที่ไม่ใช่ผู้เชี่ยวชาญในรูปแบบกราฟิก การมีข้อมูลดิบพร้อมไฟล์ที่ผ่านการประมวลผลเป็นวิธีหนึ่งในการรับประกันความสามารถในการตรวจสอบย้อนกลับ และยังทำให้สามารถวิเคราะห์ข้อมูลเหล่านี้ใหม่ได้ในอนาคตเมื่อมาตรฐานเปลี่ยนแปลง

สรุป

การหาคุณลักษณะทางโฟโตเมตริกของวัตถุสามมิติจำเป็นต้องใช้ชุดของ การทดสอบโกนิโอโฟโตมิเตอร์ และไม่ใช่แค่ตัวอุปกรณ์ ข้อมูลการวัดความเข้มแสงต้องการความแม่นยำสูง รวมถึงการรักษาเสถียรภาพทางความร้อนและไฟฟ้าของการสแกน และการตรวจสอบอย่างเข้มงวด เพื่อสร้างข้อมูลความเข้มแสงที่แม่นยำ โดยการใช้ขั้นตอนเหล่านี้กับระบบและอุปกรณ์เสริมที่พัฒนามาอย่างดี เช่นเดียวกับที่นำเสนอโดย LISUN ห้องปฏิบัติการสามารถให้ข้อมูลทางโฟโตเมตริกที่สอดคล้องกับการใช้งานจริง และสามารถส่งเสริมและสร้างความมั่นใจในการรับรองการออกแบบแสงสว่างและนวัตกรรมได้