Исследование методов измерения световых характеристик и сценариев примененияСветодиодные источники света

Абстрактный

Являясь твердотельным-полупроводниковым источником холодного света, светодиод (свет-излучающий диод) стал основным в области освещения благодаря своим преимуществам энергосбережения, защиты окружающей среды и длительного срока службы. Световые характеристики светодиодных источников света, включая светоотдачу, световой поток, угол луча, цветовую температуру и индекс цветопередачи, напрямую влияют на удобство использования. В этом исследовании измеряются основные параметры освещения различных широко используемыхсветодиодный светисточников и сравнивает результаты измерений. На основе анализа различных сценариев применения рекомендуются соответствующие светодиодные источники света, которые будут служить ориентиром для практического применения. Исследования показывают, что точечные источники света, прожекторы, настенные светильники и уличные фонари имеют различные рабочие характеристики, которые определяют их пригодность для различных условий освещения, таких как внутреннее освещение, промышленное освещение, освещение площадок, ландшафтное освещение и дорожное освещение. Благодаря постоянному развитию технологий светодиодное освещение будет играть все более важную роль в умных домах и здоровом освещении.

1. Введение

Развитие светотехники претерпело глубокую эволюцию, переходя от ламп накаливания, люминесцентных ламп и металлогалогенных ламп к бурному развитию светодиодной техники. Светодиодные источники света стали популярными в светотехнической отрасли благодаря своей выдающейся энергоэффективности, надежности, длительному сроку службы и экологичности. Они широко применяются в индикаторах, сигнальных огнях, дисплеях, внутреннем освещении, дорожном освещении, освещении площадок и ландшафтном освещении. В отличие от традиционных источников света, в светодиодных источниках света в качестве люминесцентных материалов используются твердые полупроводниковые чипы. Когда носители рекомбинируют в полупроводнике, избыточная энергия высвобождается в виде фотонов, непосредственно излучающих красный, желтый, синий и зеленый свет. Применяя принцип трех-основных цветов и добавляя люминофоры, светодиодные источники света могут излучать свет любого цвета.

Производительностьсветодиодный светисточников имеет решающее значение для эффектов их применения. Ключевые параметры световых характеристик включают световой поток, светоотдачу, распределение силы света, индекс цветопередачи и цветовую температуру. Точное измерение этих параметров является основой для оценки качества светодиодов и выбора подходящей продукции для конкретных сценариев. В настоящее время основными методами измерения характеристик светодиодного освещения являются метод интегрирующей сферы и метод гониофотометра. Метод интегрирующей сферы строго ограничен точечными светодиодными источниками света небольшого- размера из-за требований к типу и размеру измеряемого источника света, тогда как метод гониофотометра более широко используется для других типов и размеров светодиодных источников света. Предыдущие исследования изучали методы измерения, преимущества измерений в ближнем поле-в оптических конструкциях и важность кривых распределения интенсивности света. Однако недостаточно-глубокого анализа различий в характеристиках различных светодиодных источников света и их практического применения. Данное исследование направлено на восполнение этого пробела путем систематического измерения и сравнения различных типов светодиодов и сопоставления их с соответствующими сценариями применения.

2. Методы измерения световых характеристикСветодиодные источники света

2.1 Метод измерения светового потока

Световой поток — это количество света, излучаемого источником света в единицу времени, обычно выражаемое в люменах (лм). Это показатель общей светоотдачи источника света, эквивалентной оптической мощности. Более высокий световой поток означает, что источник света излучает больше света, что напрямую влияет на восприятие яркости человеческим глазом и служит ключевым параметром для оценки общей яркости. В практическом применении световой поток является решающим фактором при выборе светодиодов: источники с высоким-световым-потоком подходят для обеспечения сильного освещения, а источники с низким-световым-потоком идеально подходят для мест с локальным или низким-освещением.

В соответствии с методом измерения, указанным в GB/T 24824-2009 «Методы испытаний светодиодных модулей общего освещения», измерение светового потока проводится в оптической темной комнате. Протестированныесветодиодный светисточник или светильник устанавливается в центре вращения гониофотометра и включается для работы в заданных условиях. Вращающийся рычаг заставляет источник света или светильник вращаться вокруг своей вертикальной оси, образуя виртуальную сферическую поверхность. Фотометрический детектор гониофотометра измеряет освещенность в различных точках этой виртуальной сферы, обеспечивая достаточную выборку в нескольких светоизлучающих плоскостях с небольшими угловыми интервалами. Расстояние между фотометрическим детектором и светящимся центром контролируемого объекта служит радиусом виртуальной сферы. Обычно угловой интервал между плоскостями составляет 5 градусов, а интервал внутри каждой плоскости — 1 градус. Для источников света или светильников больших размеров или узких углов луча принимаются меньшие интервалы, чтобы обеспечить целостность выборки распределения освещенности.

Поскольку измеренная освещенность пропорциональна интенсивности света источника в этом направлении, гониофотометр автоматически интегрирует освещенность по каждому крошечному элементу поверхности сферы для расчета светового потока. Общий световой поток рассчитывается с использованием метода численного интегрирования, как показано в формуле (1):

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

Где Φtot – полный световой поток (лм), r – радиус виртуальной сферы (м); SM​ — площадь поверхности виртуальной сферы (м²); и (ε,η) представляет пространственный угол.

2.2 Измерение распределения силы света и угла луча

Распределение силы света описывает интенсивность света, излучаемого источником в разных направлениях. Обнаружив данные о распределении интенсивности света в конкретных условиях установки, можно оценить однородность освещения и эффективную зону покрытия, что имеет большое значение для различных сценариев применения, таких как домашнее освещение, коммерческое освещение и промышленное освещение. Угол луча относится к углу расхождения света, излучаемого источником, напрямую влияя на концентрацию и рассеивание светового эффекта, тем самым определяя его применимые случаи. Эти два параметра имеют решающее значение для рыночного примененияСветодиодные источники света.

Во время измерения расстояние между детектором и проверяемым объектом должно быть как минимум в 5 раз больше максимальной площади светового отверстия объекта с учетом световой площади, интенсивности света и угла луча светодиодного источника света или светильника. Исследуемый объект помещается на вращающуюся рамку гониофотометра, способную вращаться вокруг двух осей. На характеристической световой плоскости светодиода в дальней зоне размещается точечный измеритель яркости или спектральный радиометр для сбора данных об интенсивности света в дальней зоне. Интервал измерения не превышает 1/20 половины-пикового угла луча. При измерениях с углом луча менее 10 градусов или строгими требованиями к углам направления применяют лазеры или более эффективные методы установки и выравнивания исходного положения контролируемого объекта. Поскольку источник света вращается вокруг двух осей, данные со всего окружающего пространства собираются для создания данных кривой распределения интенсивности света, на основе которых рассчитывается половина-пикового угла луча.

Метод измерения гониофотометра с двумя-зеркалами, указанный в GB/T 24824-2009, помещает испытуемый объект в центр вращения гониофотометра с двумя зеркалами, который вращается только вокруг своей вертикальной оси. Вращающийся отражатель вращается вокруг испытуемого светодиодного источника света или светильника, отражая измеренный в определенном направлении световой луч на второй отражатель на расстоянии, который затем отражает его на оптический детектор. Этот метод удерживает тестируемый светодиод в стационарном рабочем состоянии, предлагая преимущества высокой стабильности измерений и небольшого занимаемого пространства в системе.

3. СравнениеСветРезультаты измерения производительности различных светодиодных источников света

Используя стандартные методы измерения, упомянутые выше, были измерены основные параметры световых характеристик (световая отдача, цветовая температура, индекс цветопередачи и угол луча) различных типов светодиодных источников света. Конкретные результаты показаны в таблице 1.

Таблица 1: Значения световых характеристик различных светодиодных источников света

В настоящее время,светодиодный светИсточники регулируют распределение интенсивности света главным образом за счет формы и светопроницаемости полупрозрачной крышки, окружающей-светоизлучающие диоды. Каждый тип светодиодного источника света имеет уникальную схему распределения интенсивности света. Точечные источники света, несмотря на свои небольшие размеры, обладают широким диапазоном углов луча в половину-пика и высоким индексом цветопередачи, что указывает на их способность обеспечивать равномерное и естественное освещение. Прожекторы обладают высокой светоотдачей и узким полу-пиковым углом луча, что демонстрирует хорошие возможности фокусировки и превосходные характеристики освещения, что делает их пригодными для-дальнего и концентрированного освещения. Настенные светильники имеют сбалансированные рабочие параметры, четкое пространственное разделение и трехмерность света, что идеально подходит для контурного освещения. Уличные фонари отличаются высокой светоотдачей и широким диапазоном углов луча, что позволяет им обеспечивать яркое и равномерное освещение больших площадей.

4. Требования к легкой производительности в различных сценариях применения

Светодиодное освещение имеет широкий спектр сценариев применения, включая внутреннее освещение, промышленное освещение, освещение площадок, ландшафтное освещение и дорожное освещение в повседневной жизни и на работе. Различные сценарии применения имеют разные требования к характеристикам освещения, основанные на целях проектирования и потребностях пользователя, как подробно описано в Таблице 2.

Таблица 2. Требования к производительности освещения в различных сценариях применения

Путем анализа требований к световым характеристикам в различных сценариях применения и объединения их с характеристиками различных светодиодных источников света предлагаются следующие рекомендации по сопоставлению:

Внутреннее освещение: точечные светодиодные источники света подходят для различных помещений, требующих точного позиционирования освещения. Их высокий индекс цветопередачи (Ra=86.0) гарантирует, что объекты будут выглядеть так же, как и их первоначальные цвета, а широкий угол луча (около 119 градусов) обеспечивает полное покрытие, что делает их идеальными для домов, офисов, коммерческих помещений и заводов.

Освещение места проведения: Светодиодные прожекторы и точечные источники света рекомендуются для стадионов, сцен, выставочных залов и музеев. Прожекторы обладают высокой светоотдачей (135,1 лм/Вт) и сильным направленным освещением, что позволяет удовлетворить высокие-требования к яркости на больших площадках. Точечные источники света с превосходной цветопередачей подходят для выставочных залов и музеев, где точность цветопередачи имеет решающее значение.

Ландшафтное освещение: Светодиодные настенные светильники являются предпочтительным выбором для освещения, украшения и создания атмосферы в помещении. Их длинная форма полосы, сбалансированная светоотдача (96,1 лм/Вт) и богатая цветовая гамма позволяют им эффективно очерчивать архитектурные и ландшафтные контуры, что делает их пригодными для освещения наружных стен отдельных зданий и комплексов исторических зданий, а также для зеленого ландшафтного освещения и освещения рекламных щитов.

Дорожное освещение: светодиодные уличные фонариспециально разработаны для городских магистралей, второстепенных дорог, сельских дорог, промышленных парков, площадей и живописных мест. Обладая высочайшей светоотдачей (149,7 лм/Вт) и широким диапазоном углов луча (149,4 градуса в плоскости С0/180 градусов), они обеспечивают равномерное и яркое освещение, обеспечивая безопасность движения транспортных средств и пешеходов и удовлетворяя зрительные потребности жизнедеятельности людей.

Промышленное освещение: Комбинация точечных светодиодных источников света и прожекторов может использоваться для достижения сбалансированного освещения в мастерских и складах. Точечные источники света обеспечивают равномерное освещение больших площадей, а прожекторы могут фокусировать внимание на рабочих поверхностях, требующих повышенной яркости.

5. Заключение

По сравнению с традиционными технологиями освещения,светодиодный светИсточники обеспечивают более высокую энергоэффективность, более длительный срок службы и лучшие экологические показатели. Гибкие функции регулировки температуры и цвета делают их оптимальным решением для умного домашнего освещения. В этом исследовании систематически измеряются и сравниваются параметры световых характеристик различных типов светодиодных источников света, включая точечные источники света, прожекторы, настенные омыватели и уличные фонари. Результаты показывают, что каждый тип светодиодного источника света имеет уникальные характеристики с точки зрения светоотдачи, цветовой температуры, индекса цветопередачи и угла луча, которые определяют их пригодность для конкретных сценариев применения.

Светодиодные точечные источники света с высоким индексом цветопередачи и широким углом луча подходят для внутреннего освещения в домах, офисах, коммерческих помещениях и на заводах.Светодиодные прожекторы, обладающие высокой светоотдачей и сильным направленным освещением, идеально подходят для освещения таких объектов, как стадионы и выставочные залы. Светодиодные настенные светильники превосходно подходят для ландшафтного освещения и архитектурного декора благодаря своим сбалансированным характеристикам и возможностям контурирования. Светодиодные уличные фонари обеспечивают надежное и эффективное освещение различных типов дорог, обеспечивая безопасность дорожного движения.

Благодаря постоянному развитию технологий и снижению затрат технология светодиодного освещения станет более популярной. В будущем светодиодные источники света будут играть более важную роль в умных домах, здоровом освещении и других областях, предоставляя высококачественное-освещение большему числу людей. Дальнейшие исследования могут быть сосредоточены на оптимизации методов измерения для повышения точности и изучении применения светодиодных источников света в новых областях, таких как здоровое освещение и умные города.

Ссылки

[1] Ю, AQ, Цзюй, JQ и Чен, Д.Х. (2018). Дискуссия о преимуществах светодиодов в функциональном освещении. Китайские осветительные электроприборы, (10), 10-17.[2] Хуанг, Ю. (2017). Некоторые вопросы применения светодиодного освещения. Свет и освещение, (01), 56-58.[3] Шен, Ю.К., Чжу, Т.Ф., и Цзя, З. (2016). Анализ и исследование по применению метода гониофотометра при тестировании оптических характеристик светодиодных светильников. Источники света и освещение, (04), 8-10.[4] Фан Х.З., Цао М. и Ли С.З. (2012). Применение и исследование ближнепольных измерений источников света в оптическом дизайне светодиодов. Acta Optica Sinica, (12), 1-5.[5] Ай, Дж. (2015). Светодиодные светильники и кривые светораспределения. Технологии и предпринимательство, (20), 237–238.[6] Цай Ю., Ван ЧЖ и Чжу ТФ (2016). Новая технология быстрого измерения пространственной цветности и фотометрического распределения светодиодов. Оптические инструменты, (06), 481-487.[7] ГБ/Т 24824-2009. Методы испытаний светодиодных модулей общего освещения (S).[8] Ян, WX (2024). Применение домашних интеллектуальных систем в современном дизайне дома. Стандартизация и качество легкой промышленности, (05), 127-130.

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

Шэньчжэнь Benwei Lighting Technology Co., Ltd.

Электронная почта:bwzm15@benweilighting.com

Интернет:www.benweilight.com

Вацап: 19113306783.