بحث حول أداء جهاز قياس الطيف المحمول القائم على قياس شدة الإضاءة (لوكس)

الملخص

قياس الإضاءة باللوكس يُستخدم هذا الجهاز كأداة اختبار أساسية في هندسة الإضاءة، وتقييم بيئة الإضاءة الداخلية، وفحص جودة مصادر إضاءة LED، وغيرها من المجالات. تقتصر أجهزة قياس الإضاءة التقليدية أحادية اللوكس على إخراج قيم اللوكس فقط، دون القدرة على الحصول على معايير داعمة مثل الطيف، ودرجة حرارة اللون المرتبطة، ومؤشر تجسيد اللون في آنٍ واحد، مما قد يؤدي بسهولة إلى أخطاء في تطابق الطيف. يدمج جهاز قياس الطيف المحمول تقنية تقسيم الطيف والكشف الكهروضوئي. فبينما يُجري قياس الإضاءة باللوكس، يجمع معلومات كاملة عن الطيف المرئي، مُحققًا توازنًا بين سهولة الحمل والقدرة على الكشف المتزامن عن معايير متعددة. LISUN LMS-6000 باستخدام مطياف محمول كموضوع بحث، توضح هذه الورقة مبدأ قياس شدة الإضاءة (اللوكس) والمواصفات الفنية الأساسية، وتقارن اختلافات الأداء مع أجهزة قياس شدة الإضاءة التقليدية، وتحلل مزايا تطبيق هذا الجهاز في سيناريوهات قياس شدة الإضاءة في الموقع، وتقدم مراجع للكشف عن بيئة الإضاءة في الموقع وتقييم جودة مصدر الضوء في الهندسة.

1. مقدمة

في مجالات مثل البحث والتطوير لمنتجات الإضاءة، وتقييم بيئة الإضاءة الداخلية للمباني، والكشف عن إضاءة الطرق في المواقع، وتقييم إضاءة الآثار الثقافية في المتاحف، يُعد قياس شدة الإضاءة (اللوكس) إجراءً اختبارياً لا غنى عنه. تعتمد أجهزة قياس شدة الإضاءة الكهروضوئية العادية على خلايا ضوئية سيليكونية مزودة بمرشحات تتوافق مع دالة الإضاءة الضوئية CIE لجمع بيانات الإضاءة. تتميز هذه الأجهزة ببساطة تركيبها وانخفاض تكلفتها، ولكنها تعاني من عيوب جوهرية: فعندما يختلف طيف مصدر الضوء المقاس اختلافاً كبيراً عن طيف مصدر ضوء المعايرة، يحدث عدم تطابق طيفي، مما يقلل من دقة قياس شدة الإضاءة. علاوة على ذلك، لا يمكنها الحصول على معايير اللونية الأساسية، بما في ذلك منحنى طيف مصدر الضوء، ودرجة حرارة اللون المرتبطة، ومؤشر تجسيد اللون. وبالتالي، لا يمكن تقييم جودة الإضاءة بشكل كامل بالاعتماد على قيم اللوكس فقط.

مع الانتشار الواسع لمصادر الإضاءة الجديدة مثل مصابيح LED و OLED، يتطلب الكشف الميداني الحصول المتزامن على بيانات القياس الضوئي واللونية في قياس واحد. وقد ظهرت أجهزة قياس الطيف الإشعاعي المحمولة (أجهزة قياس الطيف المحمولة) لتلبية هذه الحاجة. تعمل هذه الأجهزة على تشتيت الضوء بواسطة محزز حيود، وتجمع الإشعاع الطيفي عند أطوال موجية مختلفة عبر كاشفات مصفوفة CCD. تُحسب قيمة اللوكس من خلال تكامل الإشعاع الطيفي الموزون بدالة اللمعان الضوئي القياسية CIE، مما يحقق التكامل بين قياس شدة الإضاءة (اللوكس) وتحليل الطيف. LISUN LMS-6000 مطياف محمول هو جهاز بصري يدوي مصمم للكشف الميداني. يلبي متطلبات فحص عينات المختبر وقياس شدة الإضاءة في الموقع للمشاريع الهندسية. تفاصيل المنتج: [https://www.lisungroup.cn/products/722.html](https://www.lisungroup.cn/products/722.html).

2. مبدأ قياس شدة الإضاءة (لوكس) لأجهزة قياس الطيف المحمولة

يُعرَّف السطوع بأنه التدفق الضوئي المُستقبل لكل وحدة مساحة، ووحدته لوكس. تقوم أجهزة قياس السطوع التقليدية بتحويل التيار الضوئي مباشرةً إلى قراءات لوكس. أما قياس السطوع الضوئي في أجهزة قياس الطيف المحمولة فيعتمد على طريقة التكامل الطيفي. بعد دخول الضوء إلى النافذة البصرية للجهاز، يمر عبر الشق ويتشتت بواسطة المحزز إلى ضوء أحادي اللون بأطوال موجية مختلفة. يقوم كاشف CCD بتجميع الإشعاع الطيفي لكل طول موجي ضمن النطاق المرئي 380-780 نانومتر. تُجري الخوارزمية المُدمجة في الجهاز عملية ترجيح وتكامل للإشعاع الطيفي طولًا موجيًا تلو الآخر باستخدام دالة السطوع الضوئي CIE V(λ)، ثم تحسب قيمة السطوع في النهاية.

تكمن ميزة طريقة القياس هذه في التسجيل الكامل للمعلومات الطيفية دون حدوث عدم تطابق طيفي ناتج عن المرشحات الثابتة. بالنسبة لمصادر الضوء ذات الأطياف المختلفة، مثل المصابيح المتوهجة والمصابيح الفلورية ومصابيح LED، تتميز نتائج قياس شدة الإضاءة (لوكس) بموثوقية أعلى. في الوقت نفسه، يمكن إخراج مؤشرات اللونية، بما في ذلك درجة حرارة اللون المترابطة، وإحداثيات اللونية، ومؤشر تجسيد اللون (CRI)، وTM-30، بشكل متزامن لتحقيق الكشف عن معايير متعددة في اختبار واحد. LISUN LMS-6000 يستخدم كاشف مصفوفة خطية CCD مع وقت تكامل قابل للتعديل، وهو مناسب لقياس لوكس الضوء في بيئات الإضاءة المنخفضة إلى العالية.

3. جدول المعلمات الأساسية لـ LISUN LMS-6000 مطياف محمول

الجدول 1: المعايير والمواصفات البصرية الأساسية لقياس شدة الإضاءة (لوكس) LMS-6000 مطياف محمول

الجدول 2: مقارنة الأداء بين LMS-6000 مطياف محمول ومقياس إضاءة تقليدي

LMS-6000 الطيف المحمولة اتفاقية مكافحة التصحر

4. تطبيق LMS-6000 في سيناريوهات قياس الإضاءة باللوكس

أولاً، فحص عينات منتجات إضاءة LED في الموقع. أثناء فحص مصنع المصابيح وقبولها هندسياً، لا يقتصر الأمر على قياس شدة الإضاءة (اللوكس)، بل يجب أيضاً التحقق بشكل متزامن من درجة حرارة اللون وأداء تجسيد الألوان. LMS-6000 يمكن إجراء القياسات مباشرة في ورش التجميع ومواقع البناء، وحفظ منحنيات الطيف وبيانات اللوكس في الوقت الفعلي وتصدير التقارير، وتجنب تغييرات معلمات مصدر الضوء الناتجة عن نقل العينات للاختبار.

ثانيًا، فحص بيئة الإضاءة الداخلية للمباني. يتطلب اعتماد الإضاءة في المكاتب والفصول الدراسية والمستشفيات وغيرها من الأماكن قياس شدة الإضاءة من نقاط متعددة، بالإضافة إلى تقييم جودة لون الضوء. يتميز الجهاز بسهولة حمله وعمر بطاريته الطويل، مما يتيح جمع البيانات بشكل مستمر من نقاط متعددة في الموقع، وذلك لتحديد ما إذا كانت إضاءة أسطح العمل تفي بمعايير الإضاءة الوطنية بسرعة.

ثالثًا، فحص الإضاءة في المتاحف والمعارض الفنية. فالقطع الأثرية حساسة لمستوى الإضاءة (اللوكس) وتركيبها الطيفي. ويتطلب قياس شدة الإضاءة (اللوكس) التحكم في إشعاع النطاق الأزرق في الوقت نفسه. أثناء الحصول على قيم اللوكس، LMS-6000 يمكن فحص التوزيع الطيفي لحماية المعروضات.

رابعًا، الكشف عن إضاءة الطرق في الموقع. تتسم بيئات الإضاءة الخارجية بالتعقيد، حيث تتداخل فيها الإضاءة الطبيعية والاصطناعية، وتتغير تركيبتها الطيفية. وتُنتج أجهزة قياس الإضاءة التقليدية أخطاءً كبيرة. أما طريقة قياس الإضاءة القائمة على التكامل الطيفي، فهي... LMS-6000 يقلل بشكل كبير من انحراف القياس الناتج عن عدم تطابق الطيف.

5. احتياطات القياس وتحليل الأخطاء

عند إجراء قياس شدة الإضاءة باستخدام LMS-6000لضمان دقة القياس، يجب تجنب أي تداخل خارجي. أولًا، يجب توجيه المجس عموديًا على مصدر الضوء المراد قياسه لمنع دخول الضوء المنعكس الشارد إلى النافذة البصرية. ثانيًا، يجب معايرة الجهاز بانتظام باستخدام مصادر ضوء قياسية، لأن التشغيل لفترات طويلة قد يؤدي إلى انحراف استجابة الكاشف. ثالثًا، يجب التحكم في زمن التكامل في ظروف الإضاءة القوية لمنع تشبع مستشعر CCD؛ أما في ظروف الإضاءة الضعيفة، فيمكن تمديد زمن التكامل لتحسين نسبة الإشارة إلى الضوضاء.

تشمل مصادر الخطأ الرئيسية الضوء الشارد المحيط، وانحراف زاوية المجس، وانحراف درجة الحرارة، وانحراف معايرة مصادر الضوء القياسية. وبالمقارنة مع أجهزة قياس الإضاءة التقليدية، تتميز أجهزة قياس الطيف المحمولة بأخطاء منهجية أقل في قياس شدة الإضاءة تحت مصادر ضوئية ذات أطياف معقدة، وهو ما يمثل ميزتها الأساسية.

6. اختتام

قياس الإضاءة باللوكس يُعدّ قياس شدة الإضاءة أساس تقييم جودة الإضاءة، لكن مؤشر اللوكس الواحد غير كافٍ لوصف خصائص مصدر الضوء بشكل كامل. LISUN LMS-6000 يُحقق مطياف محمول قياسًا دقيقًا للغاية لشدة الإضاءة (اللوكس) عبر التكامل الطيفي، ويجمع في آنٍ واحدٍ جميع معايير الطيف واللون. يُعالج هذا المطياف مشكلة عدم تطابق الطيف في أجهزة قياس شدة الإضاءة التقليدية، مع مراعاة سهولة الحمل وقدرة الكشف عن معايير متعددة. يتمتع هذا المطياف المحمول بمزايا بارزة في سيناريوهات الكشف الميداني، مثل فحص جودة مصادر إضاءة LED، وقبول إضاءة المباني، وتقييم إضاءة المواقع الأثرية. ومع فرض معايير اختبار الإضاءة متطلبات أعلى على معايير القياس الضوئي واللون، ستصبح أجهزة قياس شدة الإضاءة القائمة على الطرق الطيفية تدريجيًا من المعدات الأساسية في مجال الكشف عن بيئات الإضاءة.