بحث حول القياس عالي الدقة لشدة الإضاءة والخصائص الضوئية المكانية بناءً على LM-79 نظام Goniophotometer

المستخلص:

المقدمة

في هندسة الإضاءة الحديثة، وبحوث وحدات الإضاءة، وفحص الجودة، تُعدّ شدة الإضاءة (وحدتها: شمعة، cd) الكمية الفيزيائية الأساسية في القياس الضوئي، إذ تصف قدرة مصدر الضوء على توجيه الضوء في جميع الاتجاهات المكانية. وهي الأساس الجوهري لبناء نماذج توزيع الضوء لوحدات الإضاءة، وحساب الإضاءة المكانية، وتقييم مخاطر الوهج، وتصميم مخططات الإضاءة. تؤثر خصائص التوزيع المكاني لشدة الإضاءة بشكل مباشر على راحة الإضاءة الداخلية، وتجانس إضاءة الطرق، ونطاق إشعاع الكشافات، والأداء العملي لمختلف وحدات الإضاءة. لا تستطيع معدات الاختبار التقليدية البسيطة إجراء مسح تلقائي كامل الزاوية بدقة بيانات منخفضة ومعايير فردية، مما يصعب معه تلبية متطلبات الاختبار الضوئي الصارمة للمعايير الدولية لمنتجات الإضاءة ذات الحالة الصلبة.

استخدم LISUN LSG-6000 يتوافق مقياس الإضاءة الزاوية العمودي ذو المسبار الدوار تمامًا مع المواصفات العالمية، بما في ذلك LM-79-19, LM-79-24، CIE و EN13032-1 النوع 4. يعتمد هذا النوع على هيكل يتكون من وحدة إضاءة ثابتة ومسبار دوار، مما يُمكّنه من إتمام المسح الضوئي المكاني ثلاثي الأبعاد تلقائيًا، وجمع بيانات شدة الإضاءة الأصلية بدقة، وإنشاء تقارير ضوئية كاملة لوحدة الإضاءة بناءً على حساب توزيع شدة الإضاءة. يُمكن للجهاز إخراج مؤشرات متعددة في آنٍ واحد، مثل توزيع شدة الإضاءة، ومنحنى تساوي شدة الإضاءة، والتدفق الضوئي الصاعد والهابط، وكفاءة الإضاءة، وتصنيف الوهج UGR، وزاوية الإضاءة الفعالة، ومعامل الاستخدام، ومنحنى تساوي شدة الإضاءة. وهو مناسب للكشف عن جميع فئات منتجات الإضاءة، بما في ذلك وحدات إضاءة LED، ومصابيح الشوارع، والكشافات، ومصابيح اللوحات، ومصابيح نمو النباتات. وبالاعتماد على قياس شدة الإضاءة كعنصر أساسي، تُقدم هذه الورقة دراسة شاملة حول مبدأ عمل النظام، والمعايير الفنية، وعملية الاختبار، والتطبيق الهندسي. LSG-6000.

LM-79 متحرك الكاشف Goniophotometer (مرآة نوع C) 

تعريف وأساس نظري لشدة الإضاءة

المفهوم الأساسي لشدة الإضاءة

تُعرَّف شدة الإضاءة بأنها التدفق الضوئي المنبعث من مصدر ضوئي لكل وحدة زاوية مجسمة في اتجاه معين، وتُحسب بالصيغة التالية: \[ I=\frac{d\Phi}{d\Omega} \] حيث \(I\) هي شدة الإضاءة (شمعة)، و\(\Phi\) هو التدفق الضوئي (لومن)، و\(\Omega\) هي الزاوية المجسمة (ستراديان). تتميز شدة الإضاءة بتوجيه واضح، ويُشكِّل الاختلاف العددي في الزوايا المكانية المختلفة نمط توزيع الضوء في وحدات الإضاءة. في الوقت نفسه، تُعد شدة الإضاءة البيانات الأساسية لإنشاء منحنيات تساوي شدة الإضاءة، وحساب الإضاءة المكانية، وتقييم مستوى الوهج، وتحديد أقصى نسبة ارتفاع إلى مسافة لوحدات الإضاءة. كما أنها تُعتبر مُعاملًا ضوئيًا أساسيًا يجب قياسه بدقة. LM-79 المعيار الدولي.

مبدأ قياس شدة الإضاءة بواسطة مقياس الإضاءة الزاوي

LSG-6000 تعتمد هذه التقنية على بنية مسبار دوار رأسي، ويبقى المصباح ثابتًا طوال فترة الاختبار. يقوم نظام مؤازر عالي الدقة بتحريك المسبار الضوئي ومكونات الانعكاس لأداء حركة دائرية كاملة بزاوية 360 درجة حول المصباح. يجمع النظام الإشارات الضوئية عند كل نقطة زاوية ويحولها إلى قيم شدة الإضاءة للاتجاهات المقابلة. من خلال أخذ عينات من الزاوية الكاملة، يُنشئ النظام قاعدة بيانات ثلاثية الأبعاد لشدة الإضاءة، ويحسب مؤشرات مشتقة مثل التدفق الضوئي، وكفاءة الإضاءة، وتوزيع الإضاءة، ومعلمات الوهج، ويُخرج في النهاية ملفات توزيع إضاءة قياسية وتقارير اختبار كاملة. تتجنب بنية المصباح الثابت أخطاء شدة الإضاءة الناتجة عن اهتزاز مصدر الضوء المختبر، مما يُحسّن بشكل كبير من دقة وموثوقية قياس شدة الإضاءة.

تكوين النظام والمعايير الفنية الأساسية لجهاز قياس زاوية الإضاءة

تكوين النظام والامتثال للمعايير

استخدم LISUN LSG-6000 LM-79 تم تجهيز جهاز قياس الإضاءة العمودي بنظام محرك مؤازر عالي الدقة، وجهاز تحديد المواقع بالليزر المتقاطع، ومسبار قياس ضوئي من الفئة L ذي درجة حرارة ثابتة، وبرنامج ذكي لجمع البيانات، متوافق مع أنظمة تشغيل ويندوز. يتوافق الجهاز تمامًا مع معايير الاختبار المحلية والدولية، بما في ذلك LM-79-24، LM-79-19، سي آي إي 121، CIE S025, EN13032-1تتوافق بيانات الاختبار مع معايير كفاءة الطاقة GB/T 24824 و EU ErP. ويمكن استخدامها مباشرةً في اعتماد المنتجات، وتصديرها، والمناقصات الهندسية، ومحاكاة تصميم الإضاءة.

المعلمات التقنية الرئيسية

عملية اختبار موحدة لشدة الإضاءة

معايير الاختبار التطبيقية

يتم قياس شدة الإضاءة والمعايير الضوئية الداعمة وفقًا للمواصفات التالية بدقة: ANSI/IES LM-79-24 القياسات الكهربائية والضوئية لمنتجات الإضاءة ذات الحالة الصلبة، CIE 121 قياس الضوء لوحدات الإضاءة وقياس الإضاءة الزاوي، EN13032-1 معيار البيانات الضوئية لوحدات الإضاءة، والمعيار الوطني GB/T 24824 لاختبار وحدات LED.

خطوات الاختبار الكاملة

• قم بمعالجة بيئة الغرفة المظلمة مسبقًا للتخلص من تداخل الضوء المحيط المتناثر على جمع شدة الإضاءة؛
• اعتماد تحديد مركز الليزر لمحاذاة مركز الإضاءة المختبر بدقة مع مركز الدوران الهندسي للمعدات؛
• قم بتسخين المعدات ومعايرة المسبار الضوئي باستخدام مصادر الضوء القياسية؛
• قم بتعيين طول خطوة المسح، وفترة أخذ العينات، ونطاق الاختبار في البرنامج؛
• ابدأ الاختبار التلقائي، وسيقوم النظام بجمع بيانات شدة الإضاءة الأصلية من جميع الزوايا؛
• إجراء حسابات الخلفية لإنشاء منحنيات توزيع الضوء ونماذج الإضاءة ومعلمات الوهج؛
• تصدير تقارير الاختبار وملفات توزيع الضوء وجداول المعلمات الضوئية المختلفة تلقائيًا.

بيانات اختبار شدة الإضاءة وتحليل نتائج وحدات الإضاءة النموذجية

البيانات الضوئية المقاسة لمختلف وحدات الإضاءة

تحليل شامل لنتائج الاختبار

• دقة قياس شدة الإضاءة ممتازة: يضمن الحد الأدنى من الخطأ الزاوي والمسبار عالي الجودة دقة قيم شدة الإضاءة في جميع الاتجاهات. الانحراف النسبي لبيانات الاختبار المتكررة أقل من 1%، كما أن استقرار ذروة شدة الإضاءة يفي بمتطلبات البحث والاعتماد.

• توزيع كامل وبديهي لشدة الضوء المكاني: يتم إنشاء منحنيات تساوي شدة الإضاءة وخرائط سحابة شدة الضوء ثلاثية الأبعاد بناءً على بيانات شدة الإضاءة في الفضاء الكامل، مما يُظهر بشكل كامل خصائص انبعاث الضوء الاتجاهي لوحدات الإضاءة ويوفر أساسًا موثوقًا لتصميم العدسات البصرية وتحسين توزيع الضوء.

• قدرة قوية على حساب المعلمات المتكاملة: استنادًا إلى البيانات الأساسية لشدة الإضاءة، يمكن للنظام حساب جميع المعلمات الهندسية في وقت واحد بما في ذلك التدفق الضوئي الصاعد والهابط، وعامل الاستخدام، ونسبة الارتفاع إلى المسافة، ومنحنى تساوي الإضاءة، وقيمة الوهج UGR، ومؤشر كفاءة الطاقة EEI، مما يحقق تقييمًا ضوئيًا شاملاً من محطة واحدة.

• تنوع البيانات العالي: يمكن استيراد ملفات توزيع الإضاءة IES وLDT المصدرة مباشرة إلى Dialux وبرامج محاكاة الإضاءة الأخرى لمحاكاة مخططات الإضاءة الداخلية والخارجية.

مزايا تطبيق LISUN LSG-6000

• الكشف عن شدة الإضاءة عالية الدقة في الفضاء الكامل: يتجنب هيكل المسبار الدوار الثابت لوحدة الإضاءة الأخطاء الناتجة عن اهتزاز مصدر الضوء، ويضمن نظام المؤازرة عالي الدقة تحديد المواقع الزاوية بدقة، مما يجعل البيانات تتناسب مع حالة الإضاءة الفعلية لوحدات الإضاءة.

• التوافق التام مع المعايير العالمية: يلتزم نظام الاختبار التزامًا صارمًا بـ LM-79مواصفات دولية من سلسلة CIE و EN مع بيانات موثوقة وعالمية، مناسبة لجميع السيناريوهات بما في ذلك شهادات التجارة الخارجية والتفتيش من قبل طرف ثالث ومراقبة جودة المؤسسة.

•  معايير اختبار شاملة: تغطي أكثر من 20 مؤشرًا ضوئيًا بما في ذلك توزيع الضوء، والكفاءة الضوئية، والوهج، والإضاءة، وكفاءة الطاقة بناءً على شدة الإضاءة، يلبي جهاز واحد جميع متطلبات الاختبار البصري لوحدات الإضاءة.

•  نطاق تكيف واسع: متوافق مع الإضاءة الداخلية، وإضاءة الطرق، والإضاءة الكاشفة، وإضاءة المصانع، ومصادر إضاءة HID، وغيرها من وحدات الإضاءة المختلفة ذات الأحجام والأوزان المختلفة.

•  درجة عالية من الأتمتة: تحديد المواقع بالليزر السريع، والمسح الضوئي التلقائي بالكامل، وإنشاء التقارير الذكية تقلل بشكل كبير من تكلفة التشغيل اليدوي وتحسن كفاءة الاختبارات المعملية.

خاتمة

مع الأخذ شدة الإضاءة باعتباره معيار القياس الأصلي الأساسي، LISUN LSG-6000 LM-79 يُتيح مقياس الإضاءة العمودي مسحًا ضوئيًا تلقائيًا شاملًا وكشفًا دقيقًا لوحدات الإضاءة. بفضل التحكم الزاوي عالي الدقة (0.05 درجة) ومسبار عالي الدقة من الفئة L، يجمع النظام بدقة قيم شدة الإضاءة في جميع الاتجاهات، ويستخرج ويحسب جميع المعايير الضوئية، بما في ذلك توزيع شدة الإضاءة، والتدفق الضوئي، والكفاءة الضوئية، وتصنيف الوهج UGR، وزاوية الإضاءة الفعالة، ومنحنى تساوي التدفق الضوئي، ومعامل الاستخدام. وهو يفي تمامًا بمتطلبات المعايير المحلية والدولية، مثل: LM-79، CIE و EN13032-1.

يتميز هذا الجهاز بمزايا بارزة في دقة القياس، واستقرار البيانات، والشمولية الوظيفية لشدة الإضاءة. وهو يوفر منصة اختبار كاملة وموثوقة لتحسين توزيع الضوء في وحدات الإضاءة، وذلك في مجالات البحث والتطوير، ومراقبة جودة المصانع، والتحقق من شهادات التصدير، والتحقق من معايير الإضاءة الهندسية. ويُعد هذا الجهاز ذا قيمة تطبيقية هندسية هامة لتعزيز توحيد التصميم البصري ورفع مستوى الجودة في صناعة الإضاءة.