لا يزال الاختبار الضوئي ضرورة ملحة لمصنعي الإضاءة، ومصنعي وحدات LED، ومصنعي مصابيح السيارات، ومصنعي شاشات العرض، ومصنعي إضاءة المباني. ولا يمكن تحديد التدفق الضوئي، بل وحتى قياس توزيع الطاقة الطيفية، دون وجود مساحة يكون فيها الضوء موحدًا في جميع أجزائها بغض النظر عن نمط الانبعاث. دمج المجال تم تصميمها مع وضع هذا الغرض في الاعتبار. فبدلاً من قياس الضوء في الاتجاه الذي يسير فيه فقط، تقيس الكرة الضوء في جميع الاتجاهات مما يتيح تحليل التدفق الكلي دون مراعاة شكل الشعاع أو اتجاه العدسة أو هندسة شكل التركيب.
تتميز أنظمة الإضاءة الحديثة بشعاع ضوئي شديد التوجيه، وشكل بصري محدود، وبنية متعددة الرقائق. وفي الحالات التي يتم فيها الكشف عن الضوء من خلال طريقة الكشف الأمامي المباشر، تختلف النتائج باختلاف موقع الكاشف.

لماذا يُعدّ التوزيع المتجانس للضوء أمراً ضرورياً؟

أي مصدر ضوئي له توزيع مكاني. وكما هو الحال مع المصابيح التقليدية، ينبعث الضوء في جميع الاتجاهات، مع أن شكل عاكس الضوء نفسه يؤثر على شدة الإضاءة. ويؤدي توحيد هذه الأنماط المتغيرة للضوء إلى معلومات غير موثوقة. وتبرز هذه المشكلة بشكل خاص عند المقارنة بين تقنيات الإضاءة المختلفة.
تُتيح خاصية التوحيد أيضًا لقيم القياس أن تعكس إجمالي الضوء المنبعث وليس شدته الاتجاهية. علميًا، تُشكّل كرة التكامل توزيعًا لامبرتيًا بحيث لا يعتمد الإشعاع الذي يُغطي سطح الكاشف على موقع المصدر المُثبّت عليه. في حال عدم وجود مخطط تشتت منتظم، سيختلف خرج الكاشف، مما يُؤدي إلى قيم تدفق غير دقيقة.

البنية الأساسية للجزء الداخلي للكرة التكاملية

يُغطى السطح الداخلي للكرة التكاملية بمادة عاكسة للغاية بشكل منتشر. لا يقتصر دور هذه الطبقة على كونها لامعة فحسب، بل يجب أن تعكس الأشعة عدة مرات بحيث لا يكون هناك أي سلوك اتجاهي. لا تمتص الجسيمات ذات البنية المجهرية المدمجة في طبقات عاكسة خاصة الطاقة الطيفية بشكل غير متساوٍ. ينتج الانعكاس الاتجاهي عن أي عيب في الطبقة أو منطقة ضبابية، مما يشوه النتائج.
تُشير الكرة المثالية إلى أن الإشعاع المنعكس الساقط يكون متساوياً إحصائياً في جميع الاتجاهات. وعندما يدخل الضوء إلى التجويف، فإنه يتكرر حتى تتلاشى التغيرات في شدته. وعندما يصل الضوء إلى الكاشف، يصبح اتجاه الانبعاث الأصلي غير ذي أهمية.

كيف يزيل التكامل رياضياً الخطأ الاتجاهي

يُتبع التوسط الإشعاعي بكرة تكاملية. عندما يدخل الضوء إلى الجزء الداخلي، يُفقد جزء منه عن طريق الامتصاص. هذا يعني أنه عند تكرار ذلك عدة مرات، تتوزع الطاقة بالتساوي. رياضياً، يُعد هذا التشتت المتكرر سلسلة توهين هندسية. يقيس الكاشف توزيعًا مُضعفًا ولكنه مُنعم تمامًا.
إنّ هذا التوسط هو ما يجعل كرة التكامل البصرية مفيدة. فمعالج شعاع أمامي قوي مع انبعاث جانبي ضعيف من الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) يُمكن اعتباره معالجًا ذا خرج كامل. وعلى عكس التوزيع الزاوي، تُجمّع كرة التكامل الانبعاث الكلي.

الدور الحاسم لوضع الحاجز

قد لا يتمكن المصدر من إضاءة الكاشف مباشرةً، على الرغم من أن كرة التكامل تسعى إلى تحقيق التجانس. في غياب هذا الحاجز، سيصل جزء من الضوء إلى الكاشف قبل أن يتشتت، مما يؤدي إلى تسجيل قراءات أعلى من القيمة الحقيقية.
يعتمد موضع الحاجز على أبعاد الكواشف، وحجم فتحة المنفذ، وهندسة المصدر. يؤدي سوء تصميم الحاجز إلى ظهور بؤر ساخنة موضعية، ويُخلّ بالتجانس. تحتوي الأنظمة الحديثة على حلقات حماية قابلة للتعديل لتناسب أحجام العينات المختلفة.

LPCE-2(LMS-9000)نظام المجال المتكامل عالي الدقة لمقياس الطيف

اتساق موضع المنفذ والقياس

يُعدّ موقع إدخال المصدر أمراً بالغ الأهمية. فالفتحات الكبيرة جداً تُنتج فقداً كبيراً للطاقة، مما يُقلل من التوزيع المنتظم.
يجب توجيه منفذ الكاشف ومنفذ الإدخال، ولكن ليس وجهاً لوجه، لأن ذلك سيؤدي إلى نقل الإشارة في اتجاه واحد. ويكون التشتت الداخلي في أفضل حالاته فقط عندما تكون المنافذ منفصلة مكانياً. LISUN يقوم ببناء الكرات على أساس قواعد المحاذاة القطبية بحيث لا يستقبل الكاشف سوى الإشعاع المتناثر.

أداء قطر الكرة وتجانسها

ينبغي أن تكون الكرات كبيرة الحجم لأنها تُحقق درجة أعلى من التجانس نظرًا لكثرة الانعكاسات التي تحدث قبل تعريض الكاشف للضوء. أما الكرات الصغيرة فهي كافية في حالة وحدات LED الصغيرة. يُعدّ حجم الكرة عاملًا مهمًا يؤثر على دقة وحدات الإضاءة الكبيرة، لأن المصابيح العاكسة تُنتج مسارات شعاع أطول.
عند شدة إضاءة تتراوح بين 3000 و10000 لومن، أما عند شدة إضاءة أقل من 1000 لومن، تتجمع الرطوبة على الجدران، وقد يُلاحظ تغير لون الطلاء عند استخدام كرات صغيرة. تتميز التصاميم ذات القطر الكبير بقدرة أكبر على تبديد الحرارة، مما يحافظ على جودة الطلاء.

تأثير انعكاسية الطلاء على القياس

يتحدد توزيع التعرض الضوئي بانعكاسية الطلاء العاكس. وتؤدي زيادة الانعكاسية إلى زيادة دورات التشتت. تتميز الأسطح الكروية العادية بانعكاسية تزيد عن 95% في نطاق الترددات المرئية. وعندما يتغير الاستجابة الطيفية نتيجة الامتصاص الانتقائي للطلاء، يتأثر تقييم درجة حرارة اللون المرتبطة به. ولهذا السبب، يُعد تقادم الطلاء أحد معايير الصيانة القائمة على المعايرة.
تحدد سلامة الطلاء وحدها مدى قدرة كرة التكامل على محاكاة سلوك المجال المنتظم على المدى الطويل. في حال تراكم الرطوبة أو الغبار أو الخدوش، ينخفض ​​الانعكاس ويتراجع الانتظام.

استقرار الاستجابة من خلال الانتشار الداخلي

عند تشغيل المصدر، لا يستقرّ الجزء الداخلي فورًا. وتُعدّ فترة الاستقرار هذه مهمة أيضًا أثناء قياس مصابيح LED التي تعمل بنظام تعديل عرض النبضة (PWM). فالتكامل المستقر ضروري لقياس متوسط ​​ناتج الإضاءة، وليس مجرد تغيير لمرة واحدة.
تحتوي الكرات المحيطة على عدد من الكواشف لتسريع عملية الاستقرار وتقليل الاعتماد على الموقع. ومع ذلك، يلزم إجراء معايرة لربط مخرجات الكاشف من أجل الحفاظ على اتساق الاستجابة الإجمالية.

متطلبات المعايرة والتتبع

تتطلب معايرة مصادر الضوء مصادر ضوئية (أو أنظمة أخرى) ذات تدفق ضوئي قابل للتتبع إلى قيم معتمدة في المختبر. وتُعوض المعايرة عن انخفاض انعكاسية الطلاء، وفقدان الطاقة في المنافذ والإدخال، وانحراف الكاشف، وتغيرات التشتت. وتُؤخذ عدة نطاقات طيفية في الاعتبار أثناء عملية المعايرة، لأن كرة التكامل البصرية لا تُستخدم فقط في قياس التدفق الضوئي، بل أيضًا في التنبؤ بدرجة حرارة اللون المرتبطة به.
تعتمد الأنظمة المستخدمة اليوم على المعايرة الطيفية الآلية، حيث يقوم الكاشف بأخذ بيانات الإضاءة المرجعية. وعلى الرغم من اختلاف التوزيعات الطيفية بين أنواع مصابيح LED المختلفة، يظل اختبار المنتج موثوقًا به بعد المعايرة.

التطبيقات التي تعتمد على سلوك الكرة المنتظم

يتم تصنيف التدفق الضوئي باستخدام كرات تستخدمها شركات تصنيع عبوات مصابيح LED. يقيس النظام كل وحدة من وحدات LED ثم يصنفها بناءً على أدائها. وهذا أمر بالغ الأهمية لأن ناتج الضوء واللون والبصمة الطيفية لمصابيح LED تتم مطابقتها جميعًا في دفعاتها.
يستخدم مصنّعو المصابيح الكبيرة الكرات لاختبار نتائج التجميع في مرحلة دمج العاكسات. ويمكن استخدام أغطية المشتتات والعدسات البصرية والموشورات في واقيات مركزة. ويؤكد اختبار الكرات أن التشتت البصري لا يقلل من مجموع التدفق الضوئي الفعال.
يستخدم التصميم المعماري الكرات الضوئية لتعزيز الإضاءة في التركيبات الزخرفية، وذلك بفضل اختلاف أنماط تسرب الضوء باختلاف التصاميم. كما تُحلل وحدات إضاءة السيارات باستخدام الكرات لقياس إجمالي الانبعاث الضوئي، ويتم تقييم التحكم في شعاع الضوء بشكل مستقل.
يقوم مصنّعو الأجهزة الطبية بقياس إضاءة الأنظمة الجراحية وأجهزة الكشف المحمولة. وتُعدّ الدقة البصرية وسيلة لضمان مستويات إضاءة آمنة في الاستخدام الطبي.

خاتمة

بلمسة عصرية دمج المجال في منطقة التكامل الحديثة، يُوزَّع الضوء بشكل متجانس عن طريق تشتيت الأشعة عدة مرات عبر تجويف كروي عالي الانعكاس ومحدد بدقة. تُعطي البيانات الناتجة التدفق الكلي الحقيقي بدلاً من شدة الإضاءة الاتجاهية، مما يُتيح تحليلًا فعالًا للكفاءة، ودراسةً لونية، وتوقعًا للتقادم الطيفي، وتصنيفًا للحزم والفئات. يُعدّ الانحياز الاتجاهي سمة غير مرغوب فيها في كرات التكامل البصرية، مما يجعله ضروريًا لتصنيع مصابيح LED، ومختبرات القياس الضوئي، واعتماد المنتجات الخاضعة للتنظيم، وفي مرافق البحث المتطورة حيث تؤثر تغييرات القياس الطفيفة على عملية اتخاذ القرار لدى المهندس.

Lisun تم العثور على Instruments Limited بواسطة LISUN GROUP في 2003. LISUN تم اعتماد نظام الجودة بشكل صارم من قبل ISO9001: 2015. كعضو في CIE ، LISUN تم تصميم المنتجات بناءً على CIE و IEC ومعايير دولية أو وطنية أخرى. حصلت جميع المنتجات على شهادة CE ومصادق عليها من قبل مختبر الطرف الثالث.

نحن المنتجات الرئيسية هي مقياس المنظار, دمج المجال, الطيف, مولد عرام, ESD محاكي البنادق, استقبال EMI, معدات اختبار EMC, اختبار السلامة الكهربائية, غرفة البيئة, غرفة درجة الحرارة, غرفة المناخ, الغرفة الحرارية, تجربة بخاخ الملح, غرفة اختبار الغبار, اختبار للماء, اختبار RoHS (EDXRF), اختبار توهج الأسلاك و اختبار لهب الإبرة.

لا تتردد في الاتصال بنا إذا كنت بحاجة إلى أي دعم.
قسم التكنولوجيا: Service@Lisungroup.com، Cell / WhatsApp: +8615317907381
قسم المبيعات: Sales@Lisungroup.com، Cell / WhatsApp: +8618117273997