Istraživanje o metodama mjerenja svjetlosnih performansi i scenarijima primjeneLED izvori svjetlosti

Abstract

Kao čvrst-poluprovodnički izvor hladnog svjetla, LED (Light{1}}Emitting Diode) je postala glavna struja u polju rasvjete zbog svojih prednosti uštede energije, zaštite okoliša i dugog vijeka trajanja. Svjetlosne performanse LED izvora svjetlosti, uključujući svjetlosnu efikasnost, svjetlosni tok, ugao snopa, temperaturu boje i indeks prikaza boja, direktno utiču na korisničko iskustvo. Ova studija mjeri glavne parametre svjetlosnih performansi različitih najčešće korištenihLED svjetloizvore i upoređuje rezultate mjerenja. Na osnovu analize različitih scenarija primjene, preporučuju se odgovarajući LED izvori svjetlosti za pružanje referenci za praktične primjene. Istraživanje pokazuje da tačkasti izvori svjetlosti, reflektori, zidne podloške i ulična svjetla imaju različite karakteristike performansi, koje određuju njihovu prikladnost za različita svjetlosna okruženja kao što su unutrašnje osvjetljenje, industrijska rasvjeta, rasvjeta prostorija, pejzažna rasvjeta i rasvjeta cesta. Uz kontinuirani napredak tehnologije, LED rasvjeta će igrati značajniju ulogu u pametnim kućama i zdravom osvjetljenju.

1. Uvod

Razvoj tehnologije rasvjete doživio je duboku evoluciju, prelazeći od žarulja sa žarnom niti, fluorescentnih sijalica i metal-halogenih lampi do snažnog razvoja LED tehnologije. LED izvori svjetlosti su se pojavili kao vrhunac u industriji rasvjete, zahvaljujući svojoj izvanrednoj energetskoj efikasnosti, pouzdanosti, dugom vijeku trajanja i ekološkoj prihvatljivosti. Široko se primjenjuju u indikatorima, signalnim svjetlima, displejima, unutrašnjoj rasvjeti, rasvjeti cesta, rasvjeti prostorija i pejzažnoj rasvjeti. Za razliku od tradicionalnih izvora svjetlosti, LED izvori svjetlosti koriste čvrste poluvodičke čipove kao luminiscentne materijale. Kada se nosioci rekombinuju u poluprovodniku, višak energije se oslobađa u obliku fotona, direktno emitujući crveno, žuto, plavo i zeleno svetlo. Primjenom principa tri-primarne boje i dodavanjem fosfora, LED izvori svjetlosti mogu proizvesti svjetlost bilo koje boje.

IzvedbaLED svjetloizvori su ključna za efekte njihove primjene. Ključni parametri svjetlosnih performansi uključuju svjetlosni tok, svjetlosnu efikasnost, distribuciju intenziteta svjetlosti, indeks prikazivanja boja i temperaturu boje. Precizno mjerenje ovih parametara je osnova za procjenu kvaliteta LED dioda i odabir odgovarajućih proizvoda za specifične scenarije. Trenutno, glavne metode mjerenja performansi LED svjetla su metoda integrirajuće sfere i metoda goniofotometra. Metoda integrirajuće sfere je striktno ograničena na male- LED tačkaste izvore svjetlosti zbog zahtjeva za tipom i veličinom izmjerenog izvora svjetlosti, dok se metoda goniofotometra više koristi za druge vrste i veličine LED izvora svjetlosti. Prethodne studije su istraživale metode mjerenja, prednosti mjerenja bliskog{6}}polja u optičkom dizajnu i važnost krivulja raspodjele intenziteta svjetlosti. Međutim, nedostaje-dubina analiza razlika u performansama između različitih LED izvora svjetlosti i njihove praktične primjene. Ovo istraživanje ima za cilj da popuni ovu prazninu sistematskim mjerenjem i poređenjem različitih tipova LED dioda i njihovim usklađivanjem s odgovarajućim scenarijima primjene.

2. Metode mjerenja svjetlosnih performansiLED izvori svjetlosti

2.1 Metoda mjerenja svjetlosnog toka

Svjetlosni tok se odnosi na količinu svjetlosti koju emituje izvor svjetlosti u jedinici vremena, obično izraženu u lumenima (lm). To je pokazatelj ukupne izlazne svjetlosti izvora svjetlosti, ekvivalentne optičkoj snazi. Veći svjetlosni tok znači da izvor svjetlosti emituje više svjetlosti, direktno utječući na percepciju svjetline ljudskog oka i služeći kao ključni parametar za procjenu ukupne svjetline. U praktičnim primjenama, svjetlosni tok je kritičan faktor u odabiru LED dioda: izvori visokog-svjetlosnog-toka su pogodni za pružanje jakog osvjetljenja, dok su izvori niskog-svjetlosnog-toka idealni za područja lokalnog ili slabog-osvjetljenja.

Prema metodi mjerenja navedenoj u GB/T 24824-2009 "Metode ispitivanja za LED module za opće osvjetljenje", mjerenje svjetlosnog toka se provodi u optičkoj tamnoj komori. TestiranoLED svjetloizvor ili svetiljka se instalira u rotacionom centru goniofotometra i uključuje da radi pod određenim uslovima. Rotirajuća ruka pokreće izvor svjetlosti ili svjetiljku da se okreće oko svoje vertikalne ose, formirajući virtualnu sfernu površinu. Fotometrijski detektor goniofotometra mjeri osvijetljenost u različitim tačkama ove virtuelne sfere, osiguravajući dovoljno uzorkovanja na više svjetla-s malim ugaonim intervalima. Udaljenost između fotometrijskog detektora i svjetlosnog centra testiranog objekta služi kao polumjer virtuelne sfere. Obično je ugaoni interval između ravni 5 stepeni, a interval unutar svake ravni je 1 stepen. Za izvore svjetlosti ili svjetiljke sa velikim veličinama ili uskim uglovima snopa, manji intervali se usvajaju kako bi se osigurao integritet uzorkovanja raspodjele osvjetljenja.

Budući da je izmjereno osvjetljenje proporcionalno intenzitetu svjetlosti izvora u tom smjeru, goniofotometar automatski integrira osvjetljenje preko svakog sićušnog površinskog elementa na sferi kako bi izračunao svjetlosni tok. Ukupni svjetlosni tok izračunava se pomoću metode numeričke integracije kao što je prikazano u formuli (1):

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

Gde je Φtot ukupan svetlosni tok (lm), r je poluprečnik virtuelne sfere (m); SM​ je površina virtuelne sfere (m²); i (ε,η) predstavlja prostorni ugao.

2.2 Mjerenje distribucije intenziteta svjetlosti i ugla snopa

Raspodjela intenziteta svjetlosti opisuje intenzitet svjetlosti koju emituje izvor u različitim smjerovima. Otkrivanjem podataka o raspodjeli intenziteta svjetlosti u specifičnim uvjetima instalacije, može se ocijeniti ujednačenost osvjetljenja i efektivna pokrivenost, što je od velikog značaja za različite scenarije primjene kao što su kućna rasvjeta, komercijalna i industrijska rasvjeta. Ugao snopa se odnosi na ugao divergencije svjetlosti koju emituje izvor, direktno utječući na koncentraciju i difuziju svjetlosnog efekta, čime se određuju njegove primjenjive prilike. Ova dva parametra su ključna za tržišnu primenuLED izvori svjetlosti.

Tokom mjerenja, udaljenost između detektora i ispitivanog objekta mora biti najmanje 5 puta veća od maksimalnog svjetlosnog otvora objekta, uzimajući u obzir svjetlosnu površinu, intenzitet svjetlosti i ugao snopa LED izvora svjetlosti ili svjetiljke. Ispitani predmet se postavlja na rotirajući okvir goniofotometra koji se može rotirati oko dvije ose. Na karakterističnoj svjetlećoj ravni LED-a, mjerač luminante u tački ili spektralni radiometar se postavlja u daleko polje za prikupljanje podataka o intenzitetu svjetlosti dalekog{3}}polja. Interval mjerenja nije veći od 1/20 polu{7}}ugla snopa. Za merenja sa uglom snopa manjim od 10 stepeni ili strogim zahtevima za uglove usmerenja, koriste se laseri ili efikasnije metode za postavljanje i poravnanje početne pozicije ispitivanog objekta. Kako se izvor svjetlosti rotira oko dvije ose, prikupljaju se podaci iz cijelog okolnog prostora kako bi se generirali podaci krive raspodjele intenziteta svjetlosti, na osnovu kojih se izračunava polu{11}}ugao snopa.

Metoda mjerenja sa dvostrukim{0}}ogledalom goniofotometra specificirana u GB/T 24824-2009 postavlja testirani objekat u centar rotacije goniofotometra sa dvostrukim ogledalom, koji rotira samo oko svoje vertikalne ose. Rotirajući reflektor rotira oko testiranog LED izvora svjetlosti ili svjetiljke, reflektirajući svjetlosni snop izmjeren u određenom smjeru do drugog reflektora na udaljenosti, koji ga zatim odbija do optičkog detektora. Ova metoda održava testiranu LED diodu u stacionarnom radnom stanju, nudeći prednosti visoke stabilnosti mjerenja i malog zauzimanja prostora u sistemu.

3. Poređenje odLightRezultati mjerenja performansi različitih LED izvora svjetlosti

Koristeći gore navedene standardne metode mjerenja, izmjereni su glavni parametri svjetlosnih performansi (svjetlosna efikasnost, temperatura boje, indeks prikazivanja boja i ugao snopa) različitih tipova LED izvora svjetlosti. Specifični rezultati prikazani su u tabeli 1.

Tabela 1: Vrijednosti mjerenja svjetlosnih performansi različitih LED izvora svjetlosti

trenutno,LED svjetloizvori prilagođavaju svoju distribuciju intenziteta svjetlosti uglavnom kroz oblik i performanse prijenosa prozirnog poklopca koji obmotava svjetlosne{0}}diode. Svaki tip LED izvora svjetlosti ima jedinstveni obrazac raspodjele intenziteta svjetlosti. Tačkasti izvori svjetlosti, sa svojom malom veličinom, pokazuju širok raspon ugla snopa od pola-vršnog snopa i visok indeks prikaza boja, što ukazuje na njihovu sposobnost da obezbijede ujednačeno i prirodno osvjetljenje. Reflektori se odlikuju visokom svjetlosnom efikasnošću i uskim uglom polu{5}}vršnog snopa, pokazujući snažne mogućnosti fokusiranja i odlične performanse osvjetljenja, što ih čini prikladnim za-udaljeno i koncentrisano osvjetljenje. Zidne mašine za pranje imaju izbalansirane parametre performansi, sa jakim prostornim slojevitošću i trodimenzionalnošću svjetlosti, što je idealno za konturno osvjetljenje. Ulična svjetla se ističu visokom svjetlosnom efikasnošću i širokim rasponom uglova snopa, što im omogućava da daju svijetlo i ujednačeno osvjetljenje na velikim površinama.

4. Zahtjevi za svjetlosne performanse u različitim scenarijima primjene

LED rasvjeta ima širok raspon scenarija primjene, uključujući unutarnju rasvjetu, industrijsku rasvjetu, rasvjetu prostorija, rasvjetu pejzaža i rasvjetu cesta u svakodnevnom životu i radu. Različiti scenariji primjene imaju različite zahtjeve za svjetlosnim performansama na osnovu ciljeva dizajna i potreba korisnika, kao što je detaljno prikazano u Tabeli 2.

Tabela 2. Zahtjevi za svjetlosne performanse u različitim scenarijima primjene

Analizirajući zahtjeve za svjetlosne performanse različitih scenarija primjene i kombinirajući ih s karakteristikama različitih LED izvora svjetlosti, predlažu se sljedeće preporuke:

Indoor Lighting: LED tačkasti izvori svjetla su pogodni za različite unutrašnje lokacije koje zahtijevaju precizno pozicioniranje osvjetljenja. Njihov visok indeks prikazivanja boja (Ra=86.0) osigurava da objekti izgledaju vjerni svojim originalnim bojama, dok široki ugao snopa (oko 119 stepeni) pruža sveobuhvatnu pokrivenost, što ih čini idealnim za domove, kancelarije, poslovne prostore i fabrike.

Osvetljenje mesta: LED reflektori i tačkasti izvori svjetla preporučuju se za stadione, pozornice, izložbene dvorane i muzeje. Reflektori nude visoku svjetlosnu efikasnost (135,1 lm/W) i snažno usmjereno osvjetljenje, što može zadovoljiti zahtjeve visokog-osvjetljenja velikih prostorija. Tačkasti izvori svjetlosti, sa svojim odličnim prikazom boja, pogodni su za izložbene dvorane i muzeje gdje je tačnost boja presudna.

Landscape Lighting: LED zidne podloške su preferirani izbor za rasvjetu zgrada, dekoraciju i stvaranje unutrašnje atmosfere. Njihov oblik dugačke trake, uravnotežena svjetlosna efikasnost (96,1 lm/W) i bogate opcije boja omogućavaju im da efikasno ocrtaju arhitektonske i pejzažne konture, čineći ih pogodnim za vanjsko osvjetljenje zidova pojedinačnih zgrada i povijesnih građevinskih kompleksa, kao i zelenu pejzažnu rasvjetu i rasvjetu bilborda.

Road Lighting: LED ulična rasvjetasu posebno dizajnirani za gradske magistralne puteve, sekundarne puteve, ruralne puteve, industrijske parkove, trgove i slikovita područja. Sa najvećom svetlosnom efikasnošću (149,7 lm/W) i širokim opsegom ugla snopa (149,4 stepena u ravni C0/180 stepeni), obezbeđuju ujednačeno i jako osvetljenje, obezbeđujući bezbednost saobraćaja za vozila i pešake i zadovoljavajući vizuelne potrebe aktivnosti ljudi.

Industrijska rasvjeta: Kombinacija LED točkastih izvora svjetlosti i reflektora može se koristiti za postizanje uravnoteženog osvjetljenja u radionicama i skladištima. Tačkasti izvori svjetlosti osiguravaju ujednačeno osvjetljenje na velikim površinama, dok se reflektori mogu fokusirati na radne površine koje zahtijevaju veću svjetlinu.

5. Zaključak

U poređenju sa tradicionalnim tehnologijama osvetljenja,LED svjetloizvori nude veću energetsku efikasnost, duži vijek trajanja i bolje ekološke performanse. Njihove fleksibilne funkcije podešavanja temperature i boje čine ih optimalnim rješenjem za primjenu osvjetljenja pametnih kuća. Ova studija sistematski mjeri i upoređuje parametre svjetlosnih performansi različitih tipova LED izvora svjetlosti, uključujući tačkaste izvore svjetla, reflektore, zidne podloške i uličnu rasvjetu. Rezultati pokazuju da svaki tip LED izvora svjetlosti ima jedinstvene karakteristike u smislu svjetlosne efikasnosti, temperature boje, indeksa prikazivanja boja i ugla snopa, koje određuju njihovu prikladnost za specifične scenarije primjene.

LED tačkasti izvori svjetlosti, sa svojim visokim indeksom prikaza boja i širokim uglom snopa, pogodni su za unutarnju rasvjetu u domovima, kancelarijama, poslovnim prostorima i fabrikama.LED reflektori, sa visokom svjetlosnom efikasnošću i jakim usmjerenim osvjetljenjem, idealni su za rasvjetu prostorija kao što su stadioni i izložbene dvorane. LED zidne podloške su izvrsne u pejzažnoj rasvjeti i arhitektonskoj dekoraciji zbog svojih uravnoteženih performansi i mogućnosti oblikovanja. LED ulična rasvjeta pružaju pouzdano i efikasno osvjetljenje za različite tipove puteva, osiguravajući sigurnost u saobraćaju.

Uz kontinuirani napredak tehnologije i smanjenje troškova, tehnologija LED rasvjete će postati popularnija. U budućnosti će LED izvori svjetla igrati važniju ulogu u pametnim kućama, zdravom osvjetljenju i drugim poljima, donoseći-kvalitetnu rasvjetnu okolinu većem broju ljudi. Dalja istraživanja mogu se fokusirati na optimizaciju metoda mjerenja kako bi se poboljšala tačnost i istraživanje primjene LED izvora svjetlosti u novim područjima kao što su zdravo osvjetljenje i pametni gradovi.

Reference

[1] Yu, AQ, Ju, JQ i Chen, DH (2018). Diskusija o prednostima LED-a u funkcionalnom osvjetljenju. China Lighting Electrical Appliances, (10), 10-17.[2] Huang, Y. (2017). Neka pitanja u primjeni LED rasvjete. Svjetlo i rasvjeta, (01), 56-58.[3] Shen, YQ, Zhu, TF i Jia, Z. (2016). Analiza i istraživanje primjene metode goniofotometra u ispitivanju optičkih performansi LED svjetiljki. Izvori svjetlosti i rasvjeta, (04), 8-10.[4] Fan, HZ, Cao, M., & Li, SZ (2012). Primjena i istraživanje mjerenja izvora svjetlosti u bliskom polju u LED optičkom dizajnu. Acta Optica Sinica, (12), 1-5.[5] Ai, J. (2015). LED svjetiljke i krive distribucije svjetla. Technology & Enterprise, (20), 237-238. Cai, Y., Wang, ZH, i Zhu, TF (2016). Nova tehnologija za brzo mjerenje prostorne kromatičnosti LED dioda i fotometrijske distribucije. Optički instrumenti, (06), 481-487.[7] GB/T 24824-2009. Metode ispitivanja za LED module za opštu rasvjetu (S).[8] Yang, WX (2024). Primjena kućnih inteligentnih sistema u modernom dizajnu doma. Standardizacija i kvalitet lake industrije, (05), 127-130.

https://www.benweilighting.com/agricultural-osvjetljenje/perad-osvjetljenje/treperenje-besplatno-perad-light-18w.html

Shenzhen Benwei Lighting Technology Co., Ltd.

Email:bwzm15@benweilighting.com

Web:www.benweilight.com

Whatsapp :19113306783