Исследование фотометрических, колориметрических и электрических характеристик различных источников света на основе измерения светового потока — LISUN LPCE-2 Система (LMS-9000) в качестве примера.

Абстрактные:
Измерение люмена Это основной метод оценки фотометрических характеристик источников освещения, который напрямую отражает световой поток и уровень энергоэффективности источников света. Принимая во внимание... LISUN LPCE-2 (LMS-9000) Система быстрого фотометрического, колориметрического и электротехнического комплексного тестирования на основе светодиодных ПЗС-матриц (подробности см. на сайте: https://www.lisunВ данной работе, используя в качестве тестовой платформы (group.cn/products/712.htmll), проводится систематическое тестирование фотометрических, колориметрических и электрических параметров ламп высокого давления (натриевых ламп высокого давления, ртутных ламп высокого давления), люминесцентных ламп с холодным катодом и светодиодных ламп с применением технологии измерения светового потока. Анализируются различия в характеристиках различных типов источников света по основным показателям, таким как световой поток, световая эффективность, цветовая температура и индекс цветопередачи, а также подтверждается важность комплексного измерения фотометрических, колориметрических и электрических параметров светодиодных ламп для оценки их качества. Исследование показывает, что LISUN LPCE-2 Система (LMS-9000) позволяет проводить высокоточное измерение светового потока от нескольких источников света и осуществлять комплексное определение фотометрических, колориметрических и электрических параметров, обеспечивая научную основу для оценки качества источников света и исследований и разработок в области осветительной продукции.

1. Введение
Характеристики источников света напрямую влияют на световой эффект, энергопотребление и срок службы. Люмен, как установленная единица измерения светового потока, делает измерение люмена ключевым звеном в определении фотометрических характеристик источников света. Лампы высокого давления (натриевые и ртутные лампы) широко используются в наружном освещении благодаря своим высоким характеристикам светового потока; люминесцентные лампы с холодным катодом в основном используются в подсветке и декоративном освещении благодаря своим превосходным пусковым характеристикам; светодиодные лампы, как новое поколение энергосберегающих источников света, постепенно становятся основным направлением на рынке освещения благодаря своей высокой энергосберегающей способности и длительному сроку службы. Существуют значительные различия в принципах работы и конструктивных особенностях различных типов источников света, что приводит к различным методам измерения люмена и критериям оценки фотометрических, колориметрических и электрических характеристик. В частности, качество светодиодных ламп нельзя оценить только по одному показателю — измерению люмена, а необходимо проводить комплексную оценку, сочетая фотометрические, колориметрические и электрические параметры.

LISUN LPCE-2 Система быстрого фотометрического, колориметрического и электрического комплексного тестирования светодиодов (LMS-9000) использует высокоточный ПЗС-спектрометр и технологию цельной интегрирующей сферы, что позволяет осуществлять синхронное измерение светового потока и фотометрических, колориметрических и электрических параметров различных источников света, таких как газоразрядные лампы, люминесцентные лампы с холодным катодом и светодиодные лампы. Точность и эффективность тестирования соответствуют международным стандартам, таким как CIE и IESNA, а также соответствующим национальным спецификациям. На основе этой системы в данной работе проведены эксперименты по измерению светового потока и тестированию фотометрических, колориметрических и электрических параметров различных источников света, проведено сравнение и анализ характеристик различных источников света, а также предоставлены экспериментальные данные и технические рекомендации для применения в области контроля качества и выбора источников освещения.

2. Измерение светового потока и основные характеристики испытательной системы.

2.1 Прикладное значение измерения светового потока
Количественное измерение воспринимаемой человеческим глазом световой энергии, излучаемой источником света за единицу времени, позволяет измерить световой поток, который напрямую отражает светоотдачу источника света и служит основой для оценки энергоэффективности и классификации качества источников света. Для газоразрядных ламп значение светового потока напрямую определяет дальность освещения и яркость наружного освещения; стабильность светового потока люминесцентных ламп с холодным катодом влияет на равномерность подсветки; для светодиодных ламп измерение светового потока необходимо сочетать с показателем сохранения светового потока для всесторонней оценки их долговременной светоотдачи. В то же время, сочетание измерения светового потока с такими параметрами, как световая эффективность и мощность, позволяет рассчитать световую эффективность источников света, предоставляя данные для исследований, разработок и продвижения энергосберегающих источников света.

2.2 Основные характеристики LISUN LPCE-2 (LMS-9000) Система
LISUN LPCE-2 Система (LMS-9000) представляет собой интегрированное фотометрическое, колориметрическое и электротехническое измерительное оборудование, специально разработанное для обнаружения источников света. LMS-9000C В основе устройства лежит высокоточный спектральный радиометр, который в сочетании с вспомогательным оборудованием, таким как цельная интегрирующая сфера со столиком, цифровой прибор для измерения электрических параметров и источник переменного тока с регулируемой частотой, позволяет осуществлять синхронное измерение светового потока и фотометрических, колориметрических и электрических параметров. Его основные характеристики отражены в следующих аспектах:
• Высокоточное измерение светового потока: Диапазон измерения светового потока составляет 0.01–200 000 лм с фотометрической линейностью ±0.5%, что позволяет удовлетворить потребности в измерении светового потока миниатюрных люминесцентных ламп с холодным катодом и мощных натриевых ламп высокого давления. Благодаря наличию вспомогательного лампового устройства и функции коррекции коэффициента самопоглощения, эффективно устраняется погрешность измерения, вызванная потерями света в интегрирующей сфере.
• Интегрированное определение множества параметров: при измерении светового потока устройство может синхронно определять колориметрические параметры (координаты цветности, коррелированную цветовую температуру, индекс цветопередачи и т. д.) и электрические параметры (напряжение, ток, мощность, коэффициент мощности и т. д.). В частности, оно может дополнительно определять такие специфические параметры, как допуск по цвету и коэффициент сохранения светового потока для светодиодных ламп.
• Широкая совместимость с источниками света: идеально подходит для газоразрядных ламп, таких как натриевые и ртутные лампы высокого давления, люминесцентных ламп с холодным катодом и светодиодных ламп различной мощности, соответствует международным стандартам испытаний. IES LM-79 и LM-80.
• Интеллектуальное управление: оснащенное программным обеспечением на китайском и английском языках, оно поддерживает работу со всеми системами от Windows 7 до Windows 11, а тестовые данные могут быть напрямую экспортированы в отчеты в формате PDF/Excel, что значительно повышает эффективность обнаружения.
• Высокая точность спектрального определения: точность измерения длины волны составляет ±0.3 нм, а рассеянный свет — <0.015% (600 нм), что обеспечивает аппаратную гарантию точности измерения светового потока. Точность измерения с помощью цельной интегрирующей сферы значительно выше, чем у традиционной интегрирующей сферы, собранной из отдельных элементов.

Система позволяет проводить измерение светового потока тремя методами: спектральным, фотометрическим и спектрофотометрическим, удовлетворяя потребности различных сценариев обнаружения, и является ключевым оборудованием для предприятий светотехнической отрасли и испытательных учреждений для контроля качества источников света.

3. Эксперименты по измерению светового потока и фотометрическому, колориметрическому и электрическому тестированию различных источников света.

3.1 Экспериментальные образцы и условия испытаний
В качестве экспериментальных образцов были выбраны четыре типа распространенных в продаже источников света, по 3 образца каждого типа, чтобы обеспечить репрезентативность результатов испытаний. Конкретные характеристики образцов следующие: натриевая лампа высокого давления (70 Вт, для наружного освещения), ртутная лампа высокого давления (40 Вт, для промышленного освещения), люминесцентная лампа с холодным катодом (20 Вт, для подсветки) и светодиодная лампа (15 Вт, для общего освещения).

Условия испытаний строго соответствовали стандарту GB/T 26178-2010 «Методы измерения светового потока». IES LM-79 Стандарт: температура окружающей среды в экспериментальной установке поддерживалась на уровне 25±1℃, напряжение питания составляло 220 В±1%, все источники света предварительно нагревались в течение 30 минут до достижения рабочего стабильного состояния перед тестированием. Измерение светового потока, а также фотометрические, колориметрические и электрические параметры повторялись 3 раза для каждого образца, и среднее значение принималось за окончательный экспериментальный результат. Все испытания были выполнены специалистами. LISUN LPCE-2 (LMS-9000) система.

Спектрофотометр LPCE 2 (LMS 9000) и испытательная система с интегрирующей сферой

3.2 Показатели и методы испытаний
В качестве основного фотометрического показателя использовался световой поток, полученный путем измерения люменов. В этом эксперименте одновременно регистрировались ключевые фотометрические, колориметрические и электрические параметры различных источников света. В частности, для светодиодных ламп была добавлена ​​проверка на соответствие цветовой гамме, чтобы полностью охватить требования к оценке их качества. Конкретные показатели испытаний следующие:
• Фотометрические показатели: световой поток (люмен), световая эффективность (лм/Вт);
• Колориметрические показатели: коррелированная цветовая температура (КЦТ, К), индекс цветопередачи (Ра);
• Электрические параметры: измеренная мощность (Вт), коэффициент мощности (PF);
• Эксклюзивные индикаторы для светодиодных ламп: допуск по цвету (SDCM).

Для измерения светового потока использовался спектрофотометрический метод. LMS-9000C спектрометр LISUN LPCE-2 Для сбора данных о спектральном распределении мощности источника света использовалась система LMS-9000, а расчет светового потока выполнялся с помощью встроенного в систему алгоритма коррекции. Колориметрические параметры определялись в соответствии со стандартом CIE 1931, а электрические параметры синхронно собирались цифровым прибором для измерения электрических параметров, поддерживающим систему, что обеспечивало полностью автоматизированное определение без ручного вмешательства на протяжении всего процесса.

3.3 Результаты эксперимента и анализ данных
Были проведены измерения светового потока, а также фотометрические, колориметрические и электрические параметры газоразрядных ламп, люминесцентных ламп с холодным катодом и светодиодных ламп. LISUN LPCE-2 (Система LMS-9000). Результаты эксперимента представлены в таблице 1, все данные являются средними значениями 3 повторных испытаний.
Таблица 1. Результаты измерения светового потока и фотометрических, колориметрических и электрических параметров различных источников света.

Как видно из результатов эксперимента, различные типы источников света демонстрируют значительные различия в измерении светового потока, а также в фотометрических, колориметрических и электрических параметрах, при этом конкретный анализ представлен ниже:
• Световой поток и светоотдача: Натриевая лампа высокого давления имеет самый высокий измеренный световой поток, достигающий 6250 лм, что подходит для освещения больших площадей на открытом воздухе, таких как дороги и площади; светодиодная лампа имеет оптимальную светоотдачу 94.0 лм/Вт, что значительно выше, чем у ртутных ламп высокого давления и люминесцентных ламп с холодным катодом, отражая значительные преимущества в энергосбережении, что является основной причиной постепенной замены традиционных источников света светодиодными лампами; ртутная лампа высокого давления имеет самую низкую светоотдачу — всего 35.5 лм/Вт, что свидетельствует о низкой энергоэффективности.
• Колориметрические параметры: Натриевая лампа высокого давления имеет самую низкую цветовую температуру — всего 2250 К, и самый низкий индекс цветопередачи — всего 28. Несмотря на высокий световой поток, её способность к цветопередаче низкая, что делает её подходящей для наружного освещения без требований к цветопередаче; индексы цветопередачи светодиодных ламп и люминесцентных ламп с холодным катодом превышают 80. При этом цветовая температура светодиодной лампы составляет 4000 К, что соответствует нейтральному белому свету, учитывая способность к цветопередаче и визуальный комфорт, и подходит для общего освещения в помещении; люминесцентная лампа с холодным катодом имеет относительно высокую цветовую температуру, что больше подходит для подсветки.
• Электрические параметры: Светодиодная лампа имеет самый высокий коэффициент мощности 0.92, что обеспечивает оптимальную эффективность использования электроэнергии; ртутная лампа высокого давления имеет самый низкий коэффициент мощности — всего 0.46, что свидетельствует о значительных потерях электроэнергии; коэффициент мощности газоразрядных ламп, как правило, низкий, что отражает недостатки традиционных газоразрядных ламп в электрических характеристиках.
• Уникальные параметры для светодиодных ламп: допустимая погрешность цветопередачи светодиодной лампы, протестированной в этом эксперименте, составляет 3 SDCM, что соответствует национальному стандарту качества продукции высшего класса и свидетельствует о ее хорошей фотометрической и колориметрической стабильности. Только сочетание измерения светового потока с такими параметрами, как допустимая погрешность цветопередачи и индекс цветопередачи, позволяет всесторонне оценить качество светодиодных ламп, поскольку одно значение светового потока не может отражать их комплексные характеристики.

Кроме того, в ходе измерения просвета было обнаружено, что погрешность повторяемости LISUN LPCE-2 Погрешность измерения светового потока мощных натриевых ламп высокого давления (LMS-9000) составляет <0.3%, а погрешность измерения миниатюрных люминесцентных ламп с холодным катодом — <0.5%, что значительно ниже требований национального стандарта и отражает преимущество системы в высокой точности измерения светового потока различных типов источников света.

4. Значение комплексного тестирования фотометрических, колориметрических и электрических параметров для оценки качества светодиодных ламп.
Как полупроводниковые осветительные приборы, светодиодные лампы подвержены влиянию множества факторов на световые характеристики, таких как чипы, процессы упаковки и источники питания. Качество светодиодных ламп нельзя оценить только по измерению светового потока, необходимо комплексно оценивать, сочетая фотометрические, колориметрические и электрические параметры, что и является основной причиной, по которой... LISUN LPCE-2 Система (LMS-9000) разработана с функциями многопараметрического обнаружения светодиодных ламп.

С точки зрения фотометрических параметров, значение люмена отражает начальную световую мощность светодиодных ламп, а показатель сохранения светового потока отражает их световую стабильность при длительной эксплуатации. LISUN LPCE-2 Система (LMS-9000) позволяет проводить тестирование коэффициента сохранения светового потока светодиодных ламп в соответствии с заданными параметрами. LM-80 Стандарт позволяет отслеживать изменения светового потока в разные моменты времени и оценивать срок службы светодиодных ламп; с точки зрения колориметрических параметров, цветовая температура и индекс цветопередачи определяют световой эффект светодиодных ламп, а допуск по цвету отражает их фотометрическую и колориметрическую стабильность. Если допуск по цвету слишком велик, в светодиодных лампах одной партии появятся заметные различия в цвете, что повлияет на качество освещения; с точки зрения электрических параметров, стабильность коэффициента мощности и рабочего тока напрямую влияют на энергопотребление и безопасность использования светодиодных ламп. Нестабильный источник питания приведет к колебаниям светового потока и сокращению срока службы светодиодных ламп.

В этом эксперименте светодиодная лампа мощностью 15 Вт показала хорошую начальную световую мощность по результатам измерения люменов, а ее параметры, такие как допуск по цвету, индекс цветопередачи и коэффициент мощности, соответствовали национальным стандартам качества продукции, поэтому она была в целом признана высококачественной светодиодной лампой; если светодиодная лампа соответствует стандарту по световому потоку, но имеет допуск по цвету, превышающий 5 SDCM, или коэффициент мощности ниже 0.7, она считается некачественной продукцией и не может быть выпущена на рынок. Таким образом, можно заключить, что комплексное тестирование фотометрических, колориметрических и электрических параметров является необходимым средством оценки качества светодиодных ламп. LISUN LPCE-2 Система (LMS-9000) обеспечивает комплексное и высокоточное выполнение таких испытаний, предоставляя эффективное средство контроля качества светодиодных ламп.

5. Выводы и перспективы
На основе LISUN LPCE-2 В данной работе с использованием системы LMS-9000 были проведены фотометрические, колориметрические и электрические испытания ламп высокого давления (HID), люминесцентных ламп с холодным катодом и светодиодных ламп с применением технологии измерения светового потока. Экспериментальные результаты показывают, что различные типы источников света имеют существенные различия в световом потоке, световой эффективности, а также фотометрических, колориметрических и электрических параметрах. Натриевые лампы высокого давления подходят для мощного наружного освещения, а светодиодные лампы стали источником света с наилучшими комплексными характеристиками благодаря высокой световой эффективности, превосходным фотометрическим и колориметрическим характеристикам и высокой эффективности использования электроэнергии. LISUN LPCE-2 Система (LMS-9000) демонстрирует преимущества высокой точности и высокой воспроизводимости. измерение просвета Возможность работы с несколькими источниками света и комплексного определения фотометрических, колориметрических и электрических параметров позволяет удовлетворить потребности в контроле качества различных источников света. В частности, эксклюзивное определение параметров светодиодных ламп предоставляет научное и эффективное решение для их всесторонней оценки качества.

С непрерывным развитием светотехники миниатюризация, интеллектуализация и энергосбережение источников света стали тенденцией развития, и технологии измерения светового потока также будут развиваться в направлении большей точности и скорости. В будущем... LISUN LPCE-2 Система (LMS-9000) позволяет дополнительно использовать технологии Интернета вещей для дистанционного обнаружения и обмена данными об измерении светового потока источника света, а также фотометрических, колориметрических и электрических параметрах; одновременно можно развивать специальные функции обнаружения для новых источников света, таких как светодиодные лампы для выращивания растений и автомобильные светодиодные лампы, обеспечивая более всестороннюю техническую поддержку высококачественного развития светотехнической отрасли. Измерение светового потока, как ключевое средство обнаружения источников света, будет глубоко интегрировано с комплексными фотометрическими, колориметрическими и электрическими технологиями тестирования, что продолжит способствовать контролю качества и инновациям в области исследований и разработок светотехнической продукции.