Дослідження фотометричних, колориметричних та електричних випробувань характеристик кількох джерел світла на основі вимірювання світлового потоку — Взяття LISUN LPCE-2 Система (LMS-9000) як приклад

Анотація:
Вимірювання люменів є основним методом оцінки фотометричних характеристик джерел освітлення, який безпосередньо відображає світлову здатність та рівень енергоефективності джерел світла. Беручи до уваги LISUN LPCE-2 (LMS-9000) Система швидкого фотометричного, колориметричного та електричного комплексного тестування світлодіодних CCD (докладніше див. на сайті: https://www.lisungroup.cn/products/712.htmll) як тестову платформу, у цій статті проводиться систематичне тестування фотометричних, колориметричних та електричних параметрів газорозрядних ламп (натрієвих ламп високого тиску, ртутних ламп високого тиску), люмінесцентних ламп з холодним катодом та світлодіодних ламп за допомогою технології вимірювання люменів, аналізуються відмінності в продуктивності різних типів джерел світла за такими основними показниками, як значення люменів, світлова віддача, колірна температура та індекс кольоропередачі, а також перевіряється важливість комплексного визначення фотометричних, колориметричних та електричних параметрів світлодіодних ламп для оцінки їх якості. Дослідження показує, що LISUN LPCE-2 Система (LMS-9000) може досягати високоточних вимірювань світлового потоку кількох джерел світла та інтегрованого виявлення фотометричних, колориметричних та електричних параметрів, забезпечуючи наукову основу для оцінки якості джерел світла та дослідження та розробки освітлювальних продуктів.

1. Введення
Продуктивність джерел освітлення безпосередньо впливає на світловий ефект, споживання енергії та термін служби. Як юридична одиниця вимірювання світлового потоку, люмен робить вимірювання люмену ключовою ланкою у визначенні фотометричних характеристик джерел світла. HID-лампи (натрієві лампи високого тиску та ртутні лампи високого тиску) широко використовуються у зовнішньому освітленні завдяки своїм високим характеристикам світлового потоку; люмінесцентні лампи з холодним катодом здебільшого використовуються у підсвічуванні та декоративному освітленні завдяки своїм чудовим пусковим характеристикам; світлодіодні лампи, як нове покоління енергозберігаючих джерел світла, поступово стали основним елементом ринку освітлення завдяки своїм високим енергозберігаючим характеристикам та тривалому терміну служби. Існують значні відмінності в принципах світла та структурних конструкціях різних типів джерел світла, що призводить до різних методів вимірювання люмену та критеріїв оцінки фотометричних, колориметричних та електричних характеристик. Зокрема, якість світлодіодних ламп не може оцінюватися за одним показником вимірювання люмену, а потребує комплексного визначення шляхом поєднання фотометричних, колориметричних та електричних параметрів.

Команда LISUN LPCE-2 (LMS-9000) Система швидкого фотометричного, колориметричного та електричного тестування світлодіодних CCD-матриць використовує високоточний CCD-спектрометр та технологію цільної інтегруючої сфери, що дозволяє здійснювати синхронне вимірювання просвіту та фотометричних, колориметричних та електричних параметрів різних джерел світла, таких як газорозрядні лампи, люмінесцентні лампи з холодним катодом та світлодіодні лампи. Точність та ефективність випробувань відповідають міжнародним стандартам, таким як CIE та IESNA, а також відповідним національним специфікаціям. На основі цієї системи в цій статті проводяться експерименти з вимірювання просвіту та фотометричних, колориметричних та електричних параметрів кількох джерел світла, порівнюються та аналізуються характеристики різних джерел світла, а також надаються експериментальні дані та технічні довідки для визначення якості та вибору джерел освітлення.

2. Вимірювання просвіту та основні характеристики тестової системи

2.1 Застосовне значення вимірювання люменів
Кількісно визначаючи світлову енергію, що сприймається людським оком, що випромінюється джерелом світла за одиницю часу, вимірювання люмену безпосередньо відображає світлову здатність джерела світла та служить основною основою для оцінки класу енергоефективності та класифікації якості джерел світла. Для газорозрядних ламп значення люмену безпосередньо визначає діапазон опромінення та яскравість їхнього зовнішнього освітлення; стабільність люмену люмінесцентних ламп з холодним катодом впливає на рівномірність їхнього підсвічування; для світлодіодних ламп вимірювання люмену необхідно поєднувати зі швидкістю підтримки світлового потоку, щоб всебічно оцінити їх довгострокові світлові характеристики. Водночас, поєднання вимірювання люмену з такими параметрами, як світлова віддача та потужність, може розрахувати світлову віддачу джерел світла, забезпечуючи підтримку даних для досліджень, розробок та просування енергозберігаючих джерел світла.

2.2 Основні характеристики LISUN LPCE-2 Система (LMS-9000)
Команда LISUN LPCE-2 Система (LMS-9000) – це інтегроване фотометричне, колориметричне та електричне випробувальне обладнання, спеціально розроблене для виявлення джерел освітлення. Завдяки LMS-9000C Високоточний швидкий спектральний радіометр як ядро, у поєднанні з допоміжним обладнанням, таким як цільна інтегруюча сфера зі столиком, цифровий вимірювач електричних параметрів та джерело живлення змінного струму зі змінною частотою, може здійснювати синхронне вимірювання люменів та фотометричних, колориметричних та електричних параметрів. Його основні характеристики відображаються в наступних аспектах:
• Високоточне вимірювання люменів: Діапазон вимірювання світлового потоку охоплює 0.01–200 000 лм з фотометричною лінійністю ±0.5%, що може задовольнити потреби вимірювання люменів мініатюрних люмінесцентних ламп з холодним катодом та потужних натрієвих ламп високого тиску. Оснащений допоміжним пристроєм лампи та функцією корекції коефіцієнта самопоглинання, він ефективно усуває похибку вимірювання, спричинену втратою світла в інтегруючій сфері.
• Інтегроване виявлення кількох параметрів: під час вимірювання світлового потоку він може синхронно визначати колориметричні параметри (координати хроматичності, корельовану колірну температуру, індекс кольоропередачі тощо) та електричні параметри (напругу, струм, потужність, коефіцієнт потужності тощо). Зокрема, він може додатково визначати ексклюзивні параметри, такі як допуск кольору та коефіцієнт підтримки світлового потоку для світлодіодних ламп.
• Широка сумісність із джерелами світла: ідеально підходить для газорозрядних ламп, таких як натрієві лампи високого тиску та ртутні лампи високого тиску, люмінесцентні лампи з холодним катодом та світлодіодні лампи різної потужності, що відповідають міжнародним стандартам випробувань, таким як IES LM-79 та LM-80.
• Інтелектуальна робота: Оснащений програмним забезпеченням китайською та англійською мовами, він підтримує повну роботу системи від Win7 до Win11, а дані тестування можна безпосередньо експортувати у вигляді звітів у форматі PDF/Excel, що значно підвищує ефективність виявлення.
• Висока точність спектрального виявлення: точність вимірювання довжини хвилі становить ±0.3 нм, а розсіяне світло <0.015% (600 нм), що забезпечує апаратну гарантію точності вимірювання люменів. Точність вимірювання цільної інтегруючої сфери значно вища, ніж у традиційної зрощеної інтегруючої сфери.

Система може виконувати вимірювання люменів трьома методами: спектральним методом, фотометричним методом та спектрофотометричним методом, задовольняючи потреби різних сценаріїв виявлення, і є основним обладнанням для підприємств освітлення та випробувальних установ для проведення перевірки якості джерела світла.

3. Експерименти з вимірювання світлового потоку та фотометричних, колориметричних та електричних випробувань кількох джерел світла

3.1 Експериментальні зразки та умови випробувань
Як експериментальні зразки було обрано чотири типи основних комерційно доступних джерел світла, по 3 зразки для кожного типу, щоб забезпечити репрезентативність результатів випробувань. Конкретні характеристики зразків такі: натрієва лампа високого тиску (70 Вт, тип зовнішнього освітлення), ртутна лампа високого тиску (40 Вт, тип промислового освітлення), люмінесцентна лампа з холодним катодом (20 Вт, тип підсвічування) та світлодіодна лампа (15 Вт, тип загального освітлення).

Умови випробувань суворо відповідали GB/T 26178-2010 Методи вимірювання світлового потоку та IES LM-79 Стандарт: експериментальна температура навколишнього середовища контролювалася на рівні 25±1℃, напруга живлення становила 220 В±1%, усі джерела світла попередньо нагрівалися протягом 30 хвилин для досягнення робочого стаціонарного стану перед випробуванням. Вимірювання світлового потоку та визначення фотометричних, колориметричних та електричних параметрів повторювалися 3 рази для кожного зразка, а середнє значення приймалося за кінцевий експериментальний результат. Усі випробування були завершені до LISUN LPCE-2 Система (LMS-9000).

Спектрофотометр LPCE 2 (LMS 9000) та система випробувань інтегруючої сфери

3.2 Індикатори та методи тестування
Взявши світловий потік, отриманий шляхом вимірювання люменів, як основний фотометричний показник, цей експеримент синхронно визначив ключові фотометричні, колориметричні та електричні параметри різних джерел світла. Зокрема, для світлодіодних ламп було додано визначення допустимої колірної допустимості, щоб повністю задовольнити вимоги до оцінки їх якості. Конкретні показники випробувань такі:
• Фотометричні показники: Світловий потік (значення люменів), світлова віддача (лм/Вт);
• Колориметричні показники: Корельована колірна температура (CCT, K), індекс кольоропередачі (Ra);
• Електричні параметри: Виміряна потужність (Вт), коефіцієнт потужності (PF);
• Ексклюзивні індикатори для світлодіодних ламп: Допуск кольору (SDCM).

Вимірювання просвіту проводилося спектрофотометричним методом. LMS-9000C спектрометр LISUN LPCE-2 Для збору спектрального розподілу потужності джерела світла використовувалася система (LMS-9000), а розрахунок світлового потоку було виконано шляхом поєднання вбудованого в систему алгоритму корекції. Колориметричні параметри визначалися відповідно до стандарту CIE 1931, а електричні параметри синхронно збиралися цифровим вимірювачем електричних параметрів, що підтримує систему, що забезпечує повністю автоматизоване виявлення без ручного втручання протягом усього процесу.

3.3 Експериментальні результати та аналіз даних
Вимірювання світлового потоку та фотометричне, колориметричне та електричне визначення параметрів газорозрядних ламп, люмінесцентних ламп з холодним катодом та світлодіодних ламп було завершено LISUN LPCE-2 (LMS-9000) система. Результати експериментів наведено в таблиці 1, і всі дані є середніми значеннями 3 повторних випробувань.
Таблиця 1 Вимірювання світлового потоку та результати випробувань фотометричних, колориметричних та електричних параметрів кількох джерел світла

З експериментальних результатів видно, що різні типи джерел світла демонструють суттєві відмінності у вимірюванні люменів та фотометричних, колориметричних та електричних параметрах, при цьому конкретний аналіз виглядає наступним чином:
• Значення світлового потоку та світлова віддача: Натрієва лампа високого тиску має найвищий виміряний світловий потік, який досягає 6250 лм, що підходить для зовнішнього освітлення великих приміщень, таких як дороги та площі; світлодіодна лампа має оптимальну світлову віддачу 94.0 лм/Вт, що значно вище, ніж у ртутних ламп високого тиску та люмінесцентних ламп з холодним катодом, що відображає значні переваги енергозбереження, що є основною причиною, чому світлодіодні лампи поступово витісняють традиційні джерела світла; ртутна лампа високого тиску має найнижчу світлову віддачу – лише 35.5 лм/Вт, що призводить до низьких показників енергоефективності.
• Колориметричні параметри: Натрієва лампа високого тиску має найнижчу колірну температуру лише 2250 K та найнижчий індекс кольоропередачі лише 28. Хоча вона має високий світловий потік, її здатність до відтворення кольору низька, що робить її придатною для зовнішнього освітлення без вимог до кольоропередачі; індекси кольоропередачі світлодіодних ламп та люмінесцентних ламп з холодним катодом перевищують 80. Серед них колірна температура світлодіодної лампи становить 4000 K, що належить до нейтрального білого світла, враховуючи здатність до відтворення кольору та візуальний комфорт, і підходить для загального освітлення всередині приміщень; люмінесцентна лампа з холодним катодом має відносно високу колірну температуру, що більше підходить для сценаріїв підсвічування.
• Електричні параметри: Світлодіодна лампа має найвищий коефіцієнт потужності 0.92 з оптимальною ефективністю використання електроенергії; ртутна лампа високого тиску має найнижчий коефіцієнт потужності лише 0.46 з очевидними втратами електроенергії; коефіцієнт потужності газорозрядних ламп загалом низький, що відображає недоліки традиційних газорозрядних ламп в електричних характеристиках.
• Ексклюзивні параметри для світлодіодних ламп: Допуск кольору світлодіодної лампи, протестованої в цьому експерименті, становить 3 SDCM, що відповідає національному стандарту для продукції першого класу, що свідчить про її добру фотометричну та колориметричну стабільність. Тільки поєднуючи вимірювання люмену з такими параметрами, як допуск кольору та індекс кольоропередачі, можна всебічно оцінити клас якості світлодіодних ламп, і одне значення люмену не може відображати їхню комплексну продуктивність.

Крім того, під час вимірювання просвіту було виявлено, що похибка повторюваності LISUN LPCE-2 Похибка вимірювання світлового потоку високопотужних натрієвих ламп високого тиску (LMS-9000) становить <0.3%, а похибка вимірювання мініатюрних люмінесцентних ламп з холодним катодом <0.5%, що значно нижче за вимоги національного стандарту, що відображає перевагу системи у високій точності вимірювання світлового потоку різних типів джерел світла.

4. Значення комплексного тестування фотометричних, колориметричних та електричних параметрів для оцінки якості світлодіодних ламп
Як напівпровідниковий освітлювальний продукт, на світлові характеристики світлодіодних ламп впливає багато факторів, таких як мікросхеми, процеси упаковки та джерела живлення. Якість світлодіодних ламп не може бути всебічно оцінена лише вимірюванням світлового потоку, а потребує комплексної оцінки шляхом поєднання фотометричних, колориметричних та електричних параметрів, що також є основною причиною, чому... LISUN LPCE-2 Система (LMS-9000) розроблена з функціями багатопараметричного виявлення для світлодіодних ламп.

З точки зору фотометричних параметрів, значення люменів відображає початкову світлову здатність світлодіодних ламп, тоді як коефіцієнт підтримки світлового потоку відображає їхню світлову стабільність при тривалому використанні. LISUN LPCE-2 Система (LMS-9000) може виконати тестування швидкості підтримки світлового потоку світлодіодної лампи відповідно до LM-80 стандарт, відстежувати зміни світлового потоку в різні часові вузли та оцінювати термін їх служби; з точки зору колориметричних параметрів, колірна температура та індекс передачі кольору визначають світловий ефект світлодіодних ламп, а допуск кольору відображає їх фотометричну та колориметричну узгодженість. Якщо допуск кольору занадто великий, у світлодіодних лампах однієї партії з'явиться помітна різниця в кольорі, що вплине на враження від освітлення; з точки зору електричних параметрів, стабільність коефіцієнта потужності та робочого струму безпосередньо впливає на споживання електроенергії та безпеку використання світлодіодних ламп. Якщо джерело живлення нестабільне, це призведе до коливань значення світлового потоку та скорочення терміну служби світлодіодних ламп.

Світлодіодна лампа потужністю 15 Вт у цьому експерименті продемонструвала хорошу початкову світлову здатність при вимірюванні люменів, а її параметри, такі як допуск кольору, індекс кольоропередачі та коефіцієнт потужності, відповідали національним стандартам високої якості продукції, тому її було всебічно оцінено як високоякісну світлодіодну лампу; якщо світлодіодна лампа відповідає стандарту значення люменів, але має допуск кольору, що перевищує 5 SDCM, або коефіцієнт потужності нижче 0.7, вона вважається некваліфікованим продуктом і не може бути виведена на ринок. Видно, що комплексне випробування фотометричних, колориметричних та електричних параметрів є необхідним засобом для оцінки якості світлодіодної лампи, а також... LISUN LPCE-2 Система (LMS-9000) реалізує комплексне та високоточне виконання таких випробувань, забезпечуючи ефективний засіб контролю якості світлодіодних ламп.

5. Висновки та перспективи
На підставі LISUN LPCE-2 (LMS-9000) у цій статті було проведено фотометричні, колориметричні та електричні випробування HID-ламп, люмінесцентних ламп з холодним катодом та світлодіодних ламп за допомогою технології вимірювання люменів. Експериментальні результати показують, що різні типи джерел світла мають значні відмінності у значенні люменів, світловій ефективності та фотометричних, колориметричних та електричних параметрах. Натрієві лампи високого тиску підходять для потужного зовнішнього освітлення, а світлодіодні лампи стали джерелом світла з найкращими комплексними характеристиками завдяки високій світловій ефективності, чудовим фотометричним та колориметричним характеристикам і високій ефективності використання електроенергії. LISUN LPCE-2 Система (LMS-9000) демонструє переваги високої точності та високої повторюваності в вимірювання просвіту кількох джерел світла та може реалізувати комплексне виявлення фотометричних, колориметричних та електричних параметрів, задовольняючи потреби у визначенні якості різних джерел світла. Зокрема, ексклюзивне визначення параметрів для світлодіодних ламп забезпечує наукове та ефективне рішення для їх комплексної оцінки якості.

З постійним розвитком освітлювальних технологій мініатюризація, інтелектуалізація та енергозбереження джерел світла стали тенденцією розвитку, а технологія вимірювання люменів також розвиватиметься в напрямку більш точного та швидшого розвитку. У майбутньому... LISUN LPCE-2 Система (LMS-9000) може додатково поєднувати технологію Інтернету речей для реалізації дистанційного виявлення та обміну даними вимірювання люменів джерела світла, а також фотометричних, колориметричних та електричних параметрів; водночас, спеціальні функції виявлення для нових джерел світла, таких як світлодіодні лампи для росту рослин та світлодіодні лампи для транспортних засобів, можуть бути додатково розроблені, забезпечуючи більш комплексну технічну підтримку для високоякісного розвитку світлотехнічної галузі. Як основний засіб виявлення джерел світла, вимірювання люменів буде глибоко інтегровано з фотометричними, колориметричними та електричними технологіями комплексного тестування, що продовжуватиме розширювати можливості контролю якості та досліджень та розробок у сфері освітлювальних продуктів.