اختبار مقياس الإضاءة في اختبار الأداء البصري لمصدر الضوء متعدد المعلمات: التطبيق والتحليل الفني

الملخص
مع تطور تكنولوجيا الإضاءة نحو الذكاء والتخصص، أصبح الاختبار الدقيق لمعايير الأداء البصري لمصدر الضوء حلقةً أساسيةً في تقييم جودة الإضاءة، وضمان سلامة الرؤية، وتعزيز توحيد معايير الصناعة. تتناول هذه الورقة البحثية LISUN LMS-6000 سلسلة اختبار مقياس الإضاءة كهدف بحثي، يُشرح هذا الكتاب بشكل منهجي مزاياه التقنية وتطبيقاته في اختبار معايير الأداء البصري الأساسية، مثل الإضاءة، وإحداثيات اللون، ودرجة حرارة اللون المترابطة (CCT)، ومؤشر تجسيد اللون (CRI). ومن خلال تحليل بنية الأجهزة، ومبادئ اختبار المعلمات، وتوافقها مع المعايير الدولية لهذه السلسلة من الأجهزة، والتحقق من دقة أدائها باستخدام جداول بيانات الاختبار الفعلية، يوفر هذا الكتاب مراجع تقنية موثوقة في مجالات مثل اختبار هندسة الإضاءة، وبحث وتطوير المصابيح، ومراقبة الجودة، مسلطًا الضوء على أهمية اختبار مقياس الإضاءة في سيناريوهات الكشف السريع في الموقع.

1. مقدمة
في أنظمة الإضاءة الحديثة، لا يؤثر الأداء البصري لمصادر الضوء بشكل مباشر على راحة الرؤية وكفاءة العمل فحسب، بل يرتبط ارتباطًا وثيقًا أيضًا بمكافحة تلوث الضوء، وترشيد الطاقة، وتأثيرات التطبيقات في مجالات متخصصة (مثل إضاءة المصانع والإضاءة الطبية). على الرغم من قدرة أجهزة قياس الطيف المكتبية التقليدية على إجراء اختبارات عالية الدقة، إلا أن حجمها وسهولة حملها محدودان، مما يُصعّب تلبية احتياجات الكشف السريع في الموقع. وقد أصبح اختبار مقياس الإضاءة، بمزاياه الأساسية المتمثلة في "التصغير، والدقة العالية، والأداء الفوري"، أداةً مهمةً في مجال الكشف عن الإضاءة.

(أراضي البوديساتفا) LMS-6000 اختبار مقياس الإضاءة المتسلسل الذي طورته LISUN يعتمد هذا النظام على نظام مطياف مقطعي محوسب غير متماثل ذي طول بؤري طويل، يغطي نطاقًا موجيًا يتراوح بين 380 و780 نانومتر (بعض الطرز تمتد إلى 200-950 نانومتر). ويمكنه إجراء اختبارات لأكثر من 20 معيارًا للأداء البصري، مثل الإضاءة، وإحداثيات اللون، ودرجة حرارة اللون المترابطة (CCT)، ومؤشر تجسيد اللون (CRI)، في آنٍ واحد. ويُستخدم على نطاق واسع في مجالات مثل كشف مصابيح LED، وتشغيل وصيانة الإضاءة الحضرية، والبحث والتطوير المختبري. ستُحلل هذه الورقة القيمة التقنية لهذه السلسلة من اختبارات عدادات الإضاءة بشكل شامل من أربعة أبعاد: المبدأ التقني للجهاز، وإمكانية اختبار المعايير الأساسية، وحالات التطبيق العملي، والتحقق من الأداء.

2. الهندسة التقنية ومبدأ الاختبار LISUN LMS-6000 اختبار مقياس الإضاءة
2.1 بنية الأجهزة الأساسية
الأداء الأساسي لـ LISUN LMS-6000 ينبع اختبار مقياس الإضاءة التسلسلي من تصميم الأجهزة المتقدم الخاص به، والذي يتضمن بشكل أساسي ثلاث وحدات:
• النظام الطيفي: يعتمد على تقنية التحليل الطيفي المقطعي المحوسب غير المتماثل بطول البؤرة الطويل، والتي يمكنها تقليل تداخل الضوء الضال بشكل فعال (الضوء الضال <0.015% عند 600 نانومتر و<0.03% عند 435 نانومتر)، مما يضمن دقة الطول الموجي ±0.2 نانومتر ودقة الطول الموجي ±0.5 نانومتر، مما يوفر أساسًا بصريًا مستقرًا للاختبار متعدد المعلمات.
• وحدة الكشف ومعالجة البيانات: مزودة بجهاز كشف CCD عالي الحساسية، بالإضافة إلى بطارية ليثيوم قابلة لإعادة الشحن بسعة 4000 مللي أمبير في الساعة (مع وقت عمل مستمر يصل إلى 20 ساعة)، يمكنها تحقيق تعديل مرن لوقت التكامل من 0.1 مللي ثانية إلى 5 ثوانٍ، والتكيف مع سيناريوهات شدة الضوء المختلفة (نطاق اختبار الإضاءة: 0.1-500,000 لوكس).
• وحدة التفاعل والتخزين بين الإنسان والحاسوب: مزودة بشاشة تعمل باللمس IPS عالية الدقة مقاس 5 بوصات (الدقة: 480 * 854)، وتدعم مساحة تخزين 8 جيجابايت (والتي يمكنها تخزين 5,000-100,000 تقرير اختبار)، ومتوافقة مع اتصالات الكمبيوتر لأنظمة Win7-Win11، مما يسهل تصدير البيانات والتحليل الثانوي.

2.2 مبدأ اختبار المعلمات الأساسية
تعتمد قدرة جهاز قياس شدة الضوء على اختبار متعدد المعايير على مبدأ "القياس الطيفي الإشعاعي". بقياس توزيع القدرة الطيفية (SPD) لمصدر الضوء، ودمجها مع قيم التحفيز الطيفي الثلاثي القياسية للمراقب، والتي توصي بها اللجنة الدولية للإضاءة (CIE)، تُحسب معايير الأداء البصري المختلفة:
• الإضاءة (lx) والتدفق الضوئي - المعلمات ذات الصلة (E(Fc)، Ee (W/m²)): يتم حساب الإضاءة عن طريق دمج التدفق الإشعاعي الطيفي الذي يستقبله الكاشف. 1 lx يساوي 1 lm من التدفق الضوئي الموزع بالتساوي على مساحة 1 متر مربع؛ E(Fc) هي وحدة الإضاءة الإمبراطورية (1 Fc ≈ 10.764 lx)، وEe هو الإشعاع، الذي يعكس الطاقة الإشعاعية المستقبلة لكل وحدة مساحة.
• إحداثيات اللون ودرجة حرارة اللون المترابطة (CCT): تُحسب إحداثيات اللون (س، ص) بناءً على نظام اللون القياسي CIE 1931 من خلال دمج توزيع الطاقة الطيفية وقيم المحفز الثلاثي؛ وتُحدد درجة حرارة اللون المترابطة بدرجة الانحراف بين إحداثيات اللون وموضع الجسم الأسود. نطاق اختبار درجة حرارة اللون المترابطة لـ LMS-6000 تغطي السلسلة 1500 كلفن - 100,000 كلفن بدقة ±0.6%، مما يمكنها من التمييز بدقة بين أنواع مصادر الضوء المختلفة مثل الضوء الأبيض البارد والضوء الأبيض الدافئ.
• مؤشر تجسيد اللون (CRI) ومعلمات TM-30: يتم حساب مؤشر تجسيد اللون (Ra) من خلال مقارنة تأثيرات تجسيد اللون لمصدر الضوء والجسم الأسود القياسي/ضوء النهار على 8 شرائح ألوان قياسية (النطاق: 0-100، الدقة: ±(0.3% rd ± 0.3)); تعتمد معلمات TM-30 (مؤشر نطاق Rg، مؤشر دقة Rf) على معيار CIE TM-30-15، لتقييم قدرة مصدر الضوء على استعادة لون الأشياء الحقيقية من خلال 100 شريحة ألوان اختبارية، وهي مؤشرات رئيسية لسيناريوهات الإضاءة المتطورة (مثل المتاحف وغرف العمليات).
• معلمات تسامح اللون واختلاف اللون: يعكس تسامح اللون الانحراف بين إحداثيات لون مصدر الضوء وإحداثيات الهدف (بوحدات SDCM). LMS-6000 يمكن عرض درجة الانحراف بصريًا من خلال مخطط التسامح اللوني؛ يعتمد الفرق الكلي في اللون (ΔE)، وفرق السطوع، ودرجة الأحمر والأخضر (a*)، ودرجة الأصفر والأزرق (b*) على مساحة ألوان CIE LAB، والتي تُستخدم لتقييم اتساق اللون لمصادر ضوء مختلفة أو دفعات مختلفة من نفس مصدر الضوء.

3. قدرة اختبار المعلمات الأساسية وسيناريوهات التطبيق LISUN LMS-6000 اختبار مقياس الإضاءة
3.1 قدرة تغطية اختبار المعلمات للنماذج الكاملة السلسلة
(أراضي البوديساتفا) LISUN LMS-6000 يتضمن اختبار عداد الإضاءة التسلسلي ١٢ نموذجًا فرعيًا، مع نطاقات اختبار معلمات مُحسّنة لتلبية احتياجات التطبيقات المختلفة. من بينها، النموذج الأساسي LMS-6000 يغطي هذا النظام أكثر من 20 معيارًا أساسيًا، وبعض النماذج مزودة بوظائف خاصة موسعة (مثل اختبار الأشعة فوق البنفسجية، واختبار الومضات الضوئية، ومعايير إضاءة المصنع). يوضح الجدول التالي مقارنة بين قدرات اختبار المعايير للنماذج الأساسية في هذه السلسلة:

الموديل	معلمات الاختبار الأساسية (المعلمات الأساسية + المعلمات الخاصة)	نطاق الطول الموجي	سيناريوهات التطبيق
LMS-6000	المعلمات الأساسية: الإضاءة (0.1-500,000 lx ± 0.1 lx)، E(Fc)، Ee، Tc (K)، Duv، CCT، إحداثيات اللون، CRI، نقاء اللون، طول الموجة الأقصى، طول الموجة السائد، نصف النطاق الترددي، طول الموجة المركزية، طول الموجة المركزية، الفرق الكلي في اللون، فرق السطوع، درجة الأحمر والأخضر، درجة الأصفر والأزرق، فرق درجة حرارة اللون المترابط، مخطط تحمل اللون، مخطط الطيف	380 780 نانومتر	الكشف عن الإضاءة العامة، والبحث والتطوير في مجال المصابيح
LMS-6000F	المعلمات الأساسية + الاختبار الستروبوسكوبي (عمق التعديل %، التردد هرتز)	380 780 نانومتر	الكشف عن مصابيح LED المكتبية وإضاءة الشاشة الخلفية باستخدام تقنية ستروبوسكوب
LMS-6000B	المعلمات الأساسية + الإشعاع المرجح لخطر الضوء الأزرق (يتوافق مع GB/T20145 و CIE S009/E:2002)	350 800 نانومتر	تقييم سلامة الضوء الأزرق لمصابيح الأطفال والإضاءة الداخلية
LMS-6000P	المعلمات الأساسية + معلمات اختبار إضاءة المصنع مثل PAR (الإشعاع النشط ضوئيًا)، وPPFD (كثافة تدفق الفوتون الضوئي)، وYPFD (0.1-500,000 ميكرومول/م²·ثانية ± 0.01 ميكرومول/م²·ثانية)، والإشعاع الأزرق البنفسجي Eb، والإشعاع الأصفر والأخضر Ey، والإشعاع الأحمر البرتقالي Er، ونسبة الإشعاع الأحمر والأزرق	350 850 نانومتر	مصنع النباتات، تحسين إضاءة الدفيئة
LMS-6000تي إل سي آي	المعلمات الأساسية + اختبار TLCI (مؤشر اتساق إضاءة التلفزيون)	380 780 نانومتر	الكشف عن تناسق الألوان في إضاءة الأفلام والتلفزيون وإضاءة غرفة البث المباشر

3.2 تحليل سيناريوهات التطبيق النموذجية
تشغيل وصيانة الإضاءة الحضرية (وفقًا لمعيار CJJ/T261-2017): يجب أن تلبي الإضاءة العامة، مثل الطرق والساحات الحضرية، متطلبات مثل اتساق الإضاءة وكثافة الطاقة. باستخدام LMS-6000 باستخدام مقياس شدة الضوء، يمكن اختبار متوسط ​​إضاءة مسارات المركبات (10-30 لوكس) وانتظام الأرصفة (≥0.3) بسرعة في الموقع، ويمكن تسجيل درجة حرارة اللون (CCT) في وقت واحد (لتجنب إجهاد العين الناتج عن انحراف درجة حرارة لون مصدر الضوء). على سبيل المثال، أثناء الكشف عن مصابيح الشوارع LED على طريق رئيسي في مشروع بلدي، وُجد أن درجة حرارة اللون (CCT) في بعض المصابيح تنحرف عن القيمة التصميمية (المصممة عند 4000 كلفن، والقياس الفعلي عند 3500 كلفن) من خلال LMS-6000وتم استبدال الدفعات في الوقت المناسب لضمان جودة الإضاءة.

مراقبة جودة مصنع مصابيح LED يمكن لمصنعي المصابيح استخدام LMS-6000 لإجراء اختبارات أخذ العينات على مؤشر تجسيد اللون (CRI) وتفاوت اللون لكل دفعة من المنتجات. على سبيل المثال، يشترط مُصنِّع مصابيح LED أن يكون مؤشر تجسيد اللون ≥ 80 وتفاوت اللون ≤ 3 SDCM. من خلال الاختبار في الموقع باستخدام جهاز قياس الإضاءة (Lux meter)، يُمكن فرز المنتجات غير المؤهلة (مثل مؤشر تجسيد اللون = 75 وتفاوت اللون = 5 SDCM) بسرعة لمنع دخولها السوق. بالإضافة إلى ذلك، فإن وظيفة الاختبار الستروبوسكوبي في LMS-6000F يمكن اكتشاف عمق تعديل المصابيح (مطلوب ≤ 30٪)، مما يمنع الانزعاج البصري الناجم عن الضوء الساطع.

تحسين خاص لإضاءة النباتات تتطلب إضاءة النباتات تحكمًا دقيقًا في معلمات مثل PAR (400-700 نانومتر) وPPFD (PPFD المناسب لنمو الخس هو 200-400 ميكرومول/م²·ثانية). LMS-6000P يتيح اختبار مقياس الإضاءة قياس PPFD ونسبة الإشعاع الأحمر والأزرق (الأمثل 1:1.2) آنيًا، مما يساعد المزارعين على ضبط ارتفاع وقوة المصابيح لتحسين إنتاجية المحصول. وقد حسّن مصنع نباتات معين معايير الإضاءة في منطقة زراعة الطماطم باستخدام هذا الجهاز، مما أدى إلى زيادة الإنتاج بنسبة 15%.

4. التحقق من الأداء والامتثال للمعايير LISUN LMS-6000 اختبار مقياس الإضاءة
4.1 بيانات التحقق من الدقة
للتحقق من دقة الاختبار LMS-6000 في اختبار مقياس الإضاءة، تم اختيار مصدر ضوء قياسي (CCT = 5000 K، CRI = 95) للاختبار المتكرر، وتظهر النتائج في الجدول التالي:

معلمة الاختبار	القيمة القياسية	القيمة المتوسطة المقاسة	الانحراف	متطلبات الدقة
الإضاءة (lx)	1000	998.5	±1.5 ليكس	±0.1 lx (ضمن النطاق)
CCT (K)	5000	5012	± 12 كلفن	±0.6% (أي ±30 كلفن)
إحداثيات اللون (x، y)	(0.3450، 0.3515)	(0.3452، 0.3517)	±(0.0002، 0.0002)	± 0.005
كري (را)	95	94.8	± 0.2	±(0.3% rd ± 0.3)
الطول الموجي الأقصى (نانومتر)	555	554.9	± 0.1 نانومتر	± 0.5 نانومتر

يمكن ملاحظة من البيانات أن الانحراف المقاس لكل معلمة أقل من الدقة الاسمية للجهاز، مما يثبت أن LMS-6000 يتميز جهاز اختبار لوكس بقدرة اختبار عالية الدقة ومستقرة.

4.2 الامتثال للمعايير
(أراضي البوديساتفا) LISUN LMS-6000 تلتزم السلسلة بشكل صارم بالمعايير الدولية والمحلية المعتمدة لضمان عالمية واعتراف نتائج الاختبار:
• اختبار تقديم الألوان: متوافق مع CIE-13.3 "طرق قياس وتحديد خصائص تجسيد اللون لمصادر الضوء" وCIE-177 "تجسيد اللون لمصادر الضوء الأبيض LED"؛
• إحداثيات درجة حرارة اللون واللون: متوافقة مع نظام اللون CIE 1931 ونظام CIE 1960 UCS؛
• خطر الضوء الأزرق: يتوافق مع GB/T20145 "السلامة الضوئية للمصابيح وأنظمة المصابيح" و CIE S009/هـ:2002؛
• الاختبار الستروبوسكوبي: يتوافق مع "الممارسات الموصى بها لتعديل التيار في مصابيح LED عالية السطوع للتخفيف من المخاطر الصحية على المشاهدين" الصادرة عن معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات.

5. الاستنتاجات والآفاق
(أراضي البوديساتفا) LISUN LMS-6000 سلسلة اختبار مقياس الإضاءة يُعالج هذا الجهاز مشكلة صعوبة تحقيق التوازن بين سهولة الحمل والدقة في معدات الاختبار التقليدية، وذلك بفضل تقنية التحليل الطيفي المتقدمة، ووحدات الكشف عالية الدقة، وقدرات اختبار شاملة للمعلمات، مما يوفر حلاً سريعًا وموثوقًا للكشف في الموقع لقطاع الإضاءة. إن أدائه عالي الدقة في اختبار المعلمات الأساسية مثل الإضاءة، وCCT، وCRI، بالإضافة إلى تغطيته لمعلمات خاصة مثل TM-30، وخطر الضوء الأزرق، وإضاءة المصانع، يُمكّنه من تلبية الاحتياجات المتنوعة من الإضاءة العامة إلى المجالات المتخصصة.

العلامات:LMS-6000