Cercetare privind metodele de măsurare a performanței luminii și scenariile de aplicare aleSurse de lumină LED

Abstract

Ca sursă de lumină rece cu semiconductor în stare solidă-, LED-ul (dioda cu emisie de lumină-) a devenit curentul principal în domeniul iluminatului datorită avantajelor sale de conservare a energiei, protecție a mediului și durată lungă de viață. Performanța luminii surselor de lumină LED, inclusiv eficacitatea luminoasă, fluxul luminos, unghiul fasciculului, temperatura culorii și indicele de redare a culorii, afectează direct experiența utilizatorului. Acest studiu măsoară principalii parametri de performanță a luminii a diverșilor utilizați în mod obișnuitLumină LEDsurse și compară rezultatele măsurătorilor. Pe baza analizei diferitelor scenarii de aplicare, se recomandă surse de lumină LED adecvate pentru a oferi referințe pentru aplicații practice. Cercetarea arată că sursele de lumină punctuală, proiectoarele, spălătorii de perete și luminile stradale au fiecare caracteristici de performanță distincte, care determină potrivirea lor pentru diferite medii de iluminat, cum ar fi iluminatul interior, iluminatul industrial, iluminatul locației, iluminatul peisajului și iluminatul rutier. Odată cu progresul continuu al tehnologiei, iluminatul cu LED-uri va juca un rol mai important în casele inteligente și iluminatul sănătos.

1. Introducere

Dezvoltarea tehnologiei de iluminat a suferit o evoluție profundă, trecând de la lămpi cu incandescență, lămpi fluorescente și lămpi cu halogenuri metalice la dezvoltarea viguroasă a tehnologiei LED. Sursele de lumină cu LED-uri au apărut ca un punct culminant în industria de iluminat, datorită eficienței energetice remarcabile, fiabilității, duratei de viață lungi și ecologice. Ele sunt aplicate pe scară largă în indicatoare, lumini de semnalizare, afișaje, iluminat interior, iluminat rutier, iluminat locație și iluminat peisaj. Spre deosebire de sursele de lumină tradiționale, sursele de lumină cu LED-uri folosesc cipuri semiconductoare solide ca materiale luminiscente. Când purtătorii se recombină în semiconductor, excesul de energie este eliberat sub formă de fotoni, emițând direct lumină roșie, galbenă, albastră și verde. Aplicând principiul celor trei-culori primare și adăugând fosfori, sursele de lumină cu LED-uri pot produce lumină de orice culoare.

Performanța deLumină LEDsursele este crucială pentru efectele lor de aplicare. Parametrii cheie de performanță a luminii includ fluxul luminos, eficacitatea luminoasă, distribuția intensității luminii, indicele de redare a culorii și temperatura culorii. Măsurarea precisă a acestor parametri este baza pentru evaluarea calității LED-urilor și selectarea produselor potrivite pentru scenarii specifice. În prezent, principalele metode de măsurare a performanței luminii LED sunt metoda sferei integratoare și metoda goniofotometrului. Metoda sferei de integrare este strict limitată la sursele de lumină punctiforme cu LED de dimensiuni mici-din cauza cerințelor privind tipul și dimensiunea sursei de lumină măsurată, în timp ce metoda goniofotometrului este utilizată mai pe scară largă pentru alte tipuri și dimensiuni de surse de lumină LED. Studiile anterioare au explorat metodele de măsurare, avantajele măsurării în câmp aproape-în proiectarea optică și importanța curbelor de distribuție a intensității luminii. Cu toate acestea, există o lipsă de analiză-aprofundată a diferențelor de performanță dintre diferitele surse de lumină cu LED-uri și a implicațiilor lor în aplicarea practică. Această cercetare își propune să umple acest gol prin măsurarea și compararea sistematică a diferitelor tipuri de LED-uri și potrivirea lor cu scenarii de aplicare adecvate.

2. Metode de măsurare a performanței luminiiSurse de lumină LED

2.1 Metoda de măsurare a fluxului luminos

Fluxul luminos se referă la cantitatea de lumină emisă de o sursă de lumină pe unitatea de timp, de obicei exprimată în lumeni (lm). Este un indicator al puterii totale de lumină a unei surse de lumină, echivalent cu puterea optică. Un flux luminos mai mare înseamnă că sursa de lumină emite mai multă lumină, afectând direct percepția ochiului uman asupra luminozității și servind ca un parametru cheie pentru evaluarea luminozității generale. În aplicațiile practice, fluxul luminos este un factor critic în selecția LED-urilor: sursele cu flux-luminos-înalt sunt potrivite pentru a oferi o iluminare puternică, în timp ce sursele cu flux-luminos-scăzut sunt ideale pentru zonele locale sau cu iluminare redusă-.

În conformitate cu metoda de măsurare specificată în GB/T 24824-2009 „Metode de testare pentru module LED pentru iluminare generală”, măsurarea fluxului luminos este efectuată într-o cameră obscure optică. Cel testatLumină LEDsursa sau corpul de iluminat este instalat la centrul de rotație al unui goniofotometru și pornit pentru a funcționa în condiții specificate. Un braț rotativ conduce sursa de lumină sau corpul de iluminat să se rotească în jurul axei sale verticale, formând o suprafață sferică virtuală. Detectorul fotometric al goniofotometrului măsoară iluminarea în diferite puncte ale acestei sfere virtuale, asigurând o eșantionare suficientă pe mai multe planuri-emițătoare de lumină cu intervale unghiulare mici. Distanța dintre detectorul fotometric și centrul luminos al obiectului testat servește drept rază a sferei virtuale. De obicei, intervalul unghiular dintre planuri este de 5 grade, iar intervalul din fiecare plan este de 1 grad. Pentru sursele de lumină sau corpurile de iluminat cu dimensiuni mari sau unghiuri înguste ale fasciculului, se adoptă intervale mai mici pentru a asigura integritatea eșantionării distribuției iluminării.

Deoarece iluminarea măsurată este proporțională cu intensitatea luminii sursei în acea direcție, goniofotometrul integrează automat iluminarea pe fiecare element minuscul de suprafață de pe sferă pentru a calcula fluxul luminos. Fluxul luminos total este calculat folosind metoda de integrare numerică, așa cum se arată în formula (1):

Φtot​=∫(SM​)​EdS=∫04π​r2E(ε,η)dΩ=∫02π​∫0π​r2E(ε,η)sinεdεdη

Unde Φtot este fluxul luminos total (lm), r este raza sferei virtuale (m); SM​ este aria suprafeței sferei virtuale (m²); și (ε,η) reprezintă unghiul spațial.

2.2 Măsurarea distribuției intensității luminii și a unghiului fasciculului

Distribuția intensității luminii descrie intensitatea luminii emise de o sursă în direcții diferite. Prin detectarea datelor de distribuție a intensității luminii în condiții specifice de instalare, uniformitatea iluminării și zona de acoperire efectivă pot fi evaluate, ceea ce este de mare importanță pentru diferite scenarii de aplicare, cum ar fi iluminatul casei, iluminatul comercial și iluminatul industrial. Unghiul fasciculului se referă la unghiul de divergență al luminii emise de sursă, afectând direct concentrația și difuzia efectului de iluminare, determinând astfel ocaziile aplicabile ale acestuia. Acești doi parametri sunt cruciali pentru aplicarea pe piață aSurse de lumină LED.

În timpul măsurării, distanța dintre detector și obiectul testat trebuie să fie de cel puțin 5 ori suprafața maximă de deschidere luminoasă a obiectului, luând în considerare zona luminoasă, intensitatea luminii și unghiul fasciculului sursei de lumină LED sau a corpului de iluminat. Obiectul testat este plasat pe un cadru rotativ al goniofotometrului care se poate roti în jurul a două axe. Pe planul luminos caracteristic al LED-ului, un contor de luminanță punctual sau un radiometru spectral este plasat în câmpul îndepărtat pentru a colecta date privind intensitatea luminii din câmpul îndepărtat-. Intervalul de măsurare nu este mai mare de 1/20 din jumătate-unghiul de vârf al fasciculului. Pentru măsurători cu un unghi al fasciculului mai mic de 10 grade sau cerințe stricte privind unghiurile de direcție, se folosesc lasere sau metode mai eficiente pentru a instala și a alinia poziția inițială a obiectului testat. Pe măsură ce sursa de lumină se rotește în jurul a două axe, sunt colectate date din întreg spațiul înconjurător pentru a genera date despre curba de distribuție a intensității luminii, pe baza cărora este calculat jumătate-unghiul de vârf al fasciculului.

Metoda de măsurare a goniofotometrului cu oglindă duală-specificată în GB/T 24824-2009 plasează obiectul testat în centrul de rotație al goniofotometrului cu oglindă duală, care se rotește numai în jurul axei sale verticale. Un reflector rotativ se rotește în jurul sursei de lumină cu LED-uri sau al corpului de iluminat testat, reflectând fasciculul de lumină măsurat într-o anumită direcție către un al doilea reflector la distanță, care apoi îl reflectă către detectorul optic. Această metodă menține LED-ul testat într-o stare de funcționare staționară, oferind avantaje de stabilitate ridicată de măsurare și ocupare redusă a spațiului sistemului.

3. Comparația dintreAprindeRezultatele de măsurare a performanței diferitelor surse de lumină LED

Folosind metodele standard de măsurare menționate mai sus, au fost măsurați principalii parametri de performanță a luminii (eficacitatea luminoasă, temperatura culorii, indicele de redare a culorii și unghiul fasciculului) ai diferitelor tipuri de surse de lumină LED. Rezultatele specifice sunt prezentate în tabelul 1.

Tabelul 1: Valorile de măsurare a performanței luminii ale diferitelor surse de lumină LED

În prezent,Lumină LEDsursele își ajustează distribuția intensității luminii în principal prin forma și performanța de transmisie a capacului translucid care învelește diodele-emițătoare de lumină. Fiecare tip de sursă de lumină LED are un model unic de distribuție a intensității luminii. Sursele de lumină punctiforme, cu dimensiunile lor reduse, prezintă o gamă largă de unghiuri ale fasciculului la jumătate-vârf și un indice mare de redare a culorilor, ceea ce indică capacitatea lor de a oferi o lumină uniformă și naturală. Proiectoarele au o eficiență luminoasă ridicată și un unghi îngust al fasciculului la jumătate-vârf, demonstrând capacități puternice de focalizare și performanțe excelente de iluminare, făcându-le potrivite pentru iluminare concentrată și pe distanțe lungi-. Dispozitivele de spălat de perete au parametri de performanță echilibrați, cu stratificare spațială puternică și tri-dimensionalitate a luminii, care este ideală pentru iluminarea conturului. Luminile stradale se remarcă printr-o eficiență luminoasă ridicată și o gamă largă de unghi de fascicul, permițându-le să ofere o iluminare strălucitoare și uniformă pe suprafețe mari.

4. Cerințe pentru performanța ușoară în diferite scenarii de aplicație

Iluminatul cu LED are o gamă largă de scenarii de aplicare, inclusiv iluminatul interior, iluminatul industrial, iluminatul locațiilor, iluminatul peisajului și iluminatul rutier în viața de zi cu zi și în muncă. Scenariile de aplicație diferite au cerințe distincte pentru performanța luminii bazate pe obiectivele de proiectare și nevoile utilizatorilor, așa cum este detaliat în Tabelul 2.

Tabelul 2 Cerințe pentru performanța ușoară în diferite scenarii de aplicație

Analizând cerințele de performanță luminoasă a diferitelor scenarii de aplicare și combinându-le cu caracteristicile diferitelor surse de lumină LED, sunt propuse următoarele recomandări de potrivire:

Iluminat de interior: Sursele de lumină punctiforme cu LED-uri sunt potrivite pentru diverse locații interioare care necesită o poziționare precisă a luminii. Indicele lor ridicat de redare a culorilor (Ra=86.0) asigură că obiectele par fidele culorilor lor originale, în timp ce unghiul larg al fasciculului (aproximativ 119 grade ) oferă o acoperire cuprinzătoare, făcându-le ideale pentru case, birouri, spații comerciale și fabrici.

Iluminat locului: Proiectoarele LED și sursele de lumină punctuală sunt recomandate pentru stadioane, scene, săli de expoziție și muzee. Proiectoarele oferă o eficiență luminoasă ridicată (135,1 lm/W) și o iluminare direcțională puternică, care poate îndeplini cerințele de-luminozitate ridicate ale locațiilor mari. Sursele de lumină punctiforme, cu redarea lor excelentă a culorilor, sunt potrivite pentru sălile de expoziție și muzeele în care acuratețea culorilor este crucială.

Iluminat peisaj: Dispozitivele de spălat cu LED sunt alegerea preferată pentru iluminatul clădirilor, decorarea și crearea unei atmosfere interioare. Forma lor lungă de bandă, eficiența luminoasă echilibrată (96,1 lm/W) și opțiunile bogate de culoare le permit să contureze eficient contururile arhitecturale și peisagistice, făcându-le potrivite pentru iluminatul exterior al pereților clădirilor individuale și ansamblurilor de clădiri istorice, precum și pentru iluminatul verde peisaj și iluminatul panourilor publicitare.

Iluminat Rutier: Lumini stradale LEDsunt concepute special pentru drumuri arteriale urbane, drumuri secundare, drumuri rurale, parcuri industriale, piețe și zone pitorești. Cu cea mai mare eficacitate luminoasă (149,7 lm/W) și o gamă largă de unghi al fasciculului (149,4 grade în planul C0/180 grade), acestea asigură o iluminare uniformă și strălucitoare, asigurând siguranța circulației vehiculelor și pietonilor și satisfacând nevoile vizuale ale activităților oamenilor.

Iluminat industrial: O combinație de surse de lumină punctiforme cu LED-uri și proiectoare poate fi utilizată pentru a obține o iluminare echilibrată în ateliere și depozite. Sursele de lumină punctiforme asigură o iluminare uniformă în zone mari, în timp ce proiectoarele se pot concentra pe suprafețele de lucru care necesită luminozitate mai mare.

5. Concluzie

În comparație cu tehnologiile tradiționale de iluminat,Lumină LEDsursele oferă o eficiență energetică mai mare, o durată de viață mai lungă și o performanță de mediu mai bună. Funcțiile lor flexibile de reglare a temperaturii și a culorii le fac soluția optimă pentru aplicațiile de iluminat inteligent pentru case. Acest studiu măsoară și compară în mod sistematic parametrii de performanță a luminii ai diferitelor tipuri de surse de lumină cu LED-uri, inclusiv sursele de lumină punctuală, proiectoarele, spălătorii de perete și luminile stradale. Rezultatele arată că fiecare tip de sursă de lumină LED are caracteristici unice în ceea ce privește eficacitatea luminoasă, temperatura culorii, indicele de redare a culorii și unghiul fasciculului, care determină potrivirea lor pentru scenarii de aplicare specifice.

Sursele de lumină punctiforme cu LED-uri, cu indicele lor ridicat de redare a culorilor și unghiul larg al fasciculului, sunt potrivite pentru iluminarea interioară în case, birouri, spații comerciale și fabrici.Proiectoare LED, cu o eficiență luminoasă ridicată și o iluminare direcțională puternică, sunt ideale pentru iluminarea locațiilor, cum ar fi stadioane și săli de expoziție. Mașinile de spălat cu LED excelează în iluminarea peisajului și decorarea arhitecturală datorită performanței echilibrate și capacităților de conturare. Luminile stradale cu LED asigură un iluminat fiabil și eficient pentru diferite tipuri de drumuri, asigurând siguranța traficului.

Odată cu avansarea continuă a tehnologiei și reducerea costurilor, tehnologia de iluminat cu LED va deveni mai populară. În viitor, sursele de lumină cu LED-uri vor juca un rol mai important în casele inteligente, iluminatul sănătos și alte domenii, oferind mai multor oameni medii de iluminare de înaltă-calitate. Cercetările ulterioare se pot concentra pe optimizarea metodelor de măsurare pentru a îmbunătăți acuratețea și explorarea aplicării surselor de lumină LED în domenii emergente, cum ar fi iluminatul sănătos și orașele inteligente.

Referințe

[1] Yu, AQ, Ju, JQ și Chen, DH (2018). Discuție despre avantajele LED-ului în iluminatul funcțional. China Lighting Electrical Appliances, (10), 10-17.[2] Huang, Y. (2017). Câteva probleme în aplicarea iluminatului LED. Lumină și iluminare, (01), 56-58.[3] Shen, YQ, Zhu, TF și Jia, Z. (2016). Analiză și cercetare privind aplicarea metodei goniofotometrului în testarea performanței optice a corpurilor de iluminat cu LED. Surse de lumină și iluminare, (04), 8-10.[4] Fan, HZ, Cao, M. și Li, SZ (2012). Aplicarea și cercetarea măsurării în câmp apropiat a surselor de lumină în proiectarea optică LED. Acta Optica Sinica, (12), 1-5.[5] Ai, J. (2015). Corpuri de iluminat cu LED și curbe de distribuție a luminii. Technology & Enterprise, (20), 237-238.[6] Cai, Y., Wang, ZH și Zhu, TF (2016). O nouă tehnologie pentru măsurarea rapidă a cromaticității spațiale LED și a distribuției fotometrice. Instrumente optice, (06), 481-487.[7] GB/T 24824-2009. Metode de testare pentru modulele LED pentru iluminat general (S).[8] Yang, WX (2024). Aplicarea sistemelor inteligente de casă în designul casei moderne. Standardizarea și calitatea industriei ușoare, (05), 127-130.

https://www.benweilighting.com/agricultural-lighting/poultry-lighting/flicker-gratuit-poultry-light-18w.html

Shenzhen Benwei Lighting Technology Co., Ltd.

E-mail:bwzm15@benweilighting.com

Web:www.benweilight.com

Whatsapp: 19113306783