منصة اختبار شاملة تعتمد على نظام قياس LED، تشمل القياس الضوئي واللون والكهربائي

الملخص
حلت مصادر إضاءة LED تدريجيًا محل المصابيح التقليدية الموفرة للطاقة، والمصابيح الفلورية، ومصابيح التفريغ الغازي عالي الضغط، ومصابيح الفلورسنت ذات الكاثود البارد، وأصبحت منتجات أساسية للإضاءة العامة والتجارية وإضاءة السيارات. وتتمثل الطريقة الأساسية لمراقبة جودة مصادر الإضاءة في الاختبار المتكامل لجميع المعايير الضوئية واللونية والكهربائية، ويُستخدم نظام قياس LED مخصص كحامل أساسي للأجهزة لتحقيق اختبار معياري وعالي الدقة. LISUN LPCE-2 تتناول هذه الورقة البحثية نظام الاختبار الشامل السريع للضوء واللون والكهرباء (LMS-9000) بتقنية CCD LED، كموضوع للدراسة، حيث تحلل قدرة نظام قياس LED على اختبار مصادر الضوء المتعددة. وتشرح بالتفصيل المزايا التقنية للنظام في اختبار مصابيح توفير الطاقة، ومصابيح الفلورسنت، ومصابيح الصوديوم/الزئبق عالية الضغط HID، ومصابيح الفلورسنت ذات الكاثود البارد، ومصادر ضوء LED. كما تشرح بالتفصيل آلية العمل التعاونية لمقياس الإشعاع الطيفي، والكرة التكاملية المتكاملة، ووحدة القياس الكهربائي متعددة القنوات في النظام. وتُبرز الورقة الاختلافات في المعايير التقنية بين تكوينين، مع التركيز على الدقة العالية. LMS-9000C ودرجة علمية LMS-9500Cتُقارن البيانات. وبالاقتران مع المعايير الوطنية GB/T، ومعايير CIE وIES LM الدولية، يتم التحقق من موثوقية بيانات الاختبار. تُبين هذه الورقة مزايا نظام قياس LED الاحترافي من حيث موثوقية البيانات وكفاءة الاختبار لتطوير منتجات LED، وفحص جودة المواد الواردة، واختبارات الاعتماد من جهات خارجية، كما تُقدم مراجع تقنية لشركات الإضاءة ومختبرات الإلكترونيات الضوئية ومؤسسات الاختبار لاختيار أنظمة قياس LED موحدة. 

المقدمة

خلال مراحل تطوير المنتجات في صناعة الإضاءة، تتعايش مصادر الإضاءة التقليدية ومصادر إضاءة LED لفترة طويلة. تحتاج أقسام فحص الجودة في الشركات والمختبرات الخارجية إلى إجراء اختبارات أداء على مصادر الإضاءة المختلفة في آنٍ واحد، بينما لا تستطيع أجهزة الاختبار أحادية الوظيفة تلبية متطلبات اختبار جميع أنواع مصادر الإضاءة. على عكس مصادر الإضاءة التقليدية، تُحدد جودة الإضاءة وعمر الخدمة وكفاءة الطاقة لمنتجات LED بشكل مشترك من خلال معايير ضوئية ولونية وكهربائية شاملة، بما في ذلك التدفق الضوئي، ودرجة حرارة اللون المرتبطة، ومؤشر تجسيد اللون، وقوة التشغيل، ومعدل الحفاظ على التدفق الضوئي. لا يمكن لجهاز قياس ضوئي واحد أو جهاز طيفي بسيط تقييم الجودة الشاملة لمنتجات LED بشكل كامل. لذا، يجب اعتماد نظام قياس متكامل لمنتجات LED لجمع جميع المعايير ذات الأبعاد الكاملة.

المعايير الصناعية الحالية مثل GB/T 24824، CIE 177, ANSI-C78.377, IES LM-79 و LM-80 يجب وضع مؤشرات صارمة لأجهزة اختبار مصادر الضوء، مع حدود واضحة لدقة الطول الموجي الطيفي، وخطأ إحداثيات اللون، والخطية الضوئية، وكبح الضوء الشارد، وقدرة رصد اضمحلال الضوء على المدى الطويل. إن أجهزة الاختبار البسيطة المكونة من كرات تكاملية ملحومة ومطيافات عادية ستؤدي إلى فقدان انعكاس الضوء عند نقاط اللحام مع ضعف كبح الضوء الشارد، مما ينتج عنه تشتت كبير في بيانات إحداثيات اللون وتدفق الضوء، وهو ما لا يفي بمتطلبات إصدار تقارير الاعتماد الدولية المطابقة لمعايير سلسلة LM.

LISUN تطلق LPCE-2 سلسلة نظام قياس LEDيشتمل هذا الجهاز على مقياس إشعاع طيفي عالي الدقة بتقنية CCD، وكرة تكاملية مدمجة، ومحلل معلمات كهربائية رقمي، ووحدة تغذية طاقة AC/DC بتردد متغير. ويمكن لمجموعة واحدة من المعدات إجراء اختبارات لجميع فئات مصادر الإضاءة، بما في ذلك مصابيح توفير الطاقة، ومصابيح الفلورسنت، ومصابيح التفريغ عالي الضغط، ومصابيح الكاثود البارد، ووحدات/وحدات إضاءة LED. كما أنه مناسب لإجراء الاختبارات الضوئية واللونية والكهربائية الروتينية لمصابيح LED، ومراقبة تقادم التدفق الضوئي على المدى الطويل. LM-80يتوافق البرنامج والأجهزة بشكل كامل مع معايير اختبار الإضاءة المحلية والدولية، مما يحل نقاط الضعف المتمثلة في عدم كفاية توافق المعدات والدقة في اختبار مصادر الإضاءة المتعددة المختلطة واختبار شهادة LED المعياري.

LPCE 2 (LMS 9000) مقياس الطيف الضوئي ونظام اختبار المجال المتكامل

نطاق مصدر الضوء القابل للتعديل ومعايير الاختبار المقابلة له LPCE-2 نظام قياس LED

مقدمة عن فئات مصادر الضوء القابلة للاختبار
باعتبارها منصة اختبار شاملة ومتكاملة، LPCE-2 يدعم نظام قياس LED مصادر الإضاءة الشائعة في جميع أنحاء الصناعة:
1. مصادر الإضاءة التقليدية لتفريغ الغاز: مصابيح موفرة للطاقة مدمجة، ومصابيح فلورية خطية، ومصابيح فلورية ذات كاثود بارد (CCFL)، ومصابيح صوديوم عالية الضغط HID ومصابيح زئبقية عالية الضغط؛

2. مصادر الإضاءة ذات الحالة الصلبة: رقائق LED، ووحدات LED، ومصابيح LED، وأضواء لوحة LED، ومصابيح LED لنمو النباتات، ومصادر إضاءة LED للسيارات.

يدعم النظام التبديل بين ثلاثة أوضاع اختبار: قياس الطيف الضوئي، وقياس الضوء، وقياس الطيف الضوئي-قياس الضوء، ويتكيف مع منطق الاختبار لمصادر الضوء ذات مبادئ الإضاءة المختلفة، ويمكنه إخراج أربع فئات من المعلمات الكاملة بشكل متزامن بما في ذلك اللونية، وقياس الضوء، والأداء الكهربائي، والحفاظ على اضمحلال الإضاءة.

يتبع نظام قياس LED معايير الاختبار المحلية والدولية المعتمدة
يتطلب الوصول إلى الأسواق، وشهادة كفاءة الطاقة، وتصنيف جودة منتجات LED، تقارير اختبار صادرة وفقًا لمعايير موحدة. ويشمل ذلك التصميم الكامل للبرمجيات والأجهزة لـ LPCE-2 يفي بجميع المواصفات القياسية الرئيسية للقياس الضوئي والقياس اللوني. ترد المعايير المطبقة في الجدول 1.

مقارنة المعايير التقنية الأساسية لتكوينين مختلفين للأجهزة LPCE-2 نظام قياس LED

استخدم LPCE-2 يتضمن نظام قياس LED نظامين للأجهزة: عالي الدقة LMS-9000C ودرجة علمية LMS-9500Cتُعدّ هذه الأنظمة مناسبة لفحص جودة خطوط الإنتاج في الشركات الصغيرة والمتوسطة، واختبارات الاعتماد في الشركات الكبيرة والمتوسطة، بالإضافة إلى مختبرات الاختبار الخارجية. يوضح الجدول 2 مؤشرات الدقة الأساسية للنظامين، والتي تُلبي جميعها متطلبات الاختبار عالية الدقة لمعايير قياس الضوء واللون والخصائص الكهربائية لمصابيح LED.

يُجهز كلا إصداري نظام قياس LED بكرات تكاملية مُشكّلة كوحدة واحدة. وبالمقارنة مع الكرات التكاملية التقليدية ذات الوصلات، فإن السطح الكروي المُشكّل كوحدة واحدة خالٍ من وصلات اللحام، ويتميز بطبقة عاكسة منتشرة موحدة على الجدار الداخلي. وهذا يمنع تسرب الضوء من الوصلات وعدم انتظام الانعكاس الموضعي، مما يقلل بشكل كبير من الأخطاء المنهجية في اختبارات التدفق الضوئي واللونية. لا يحدث أي تشوه هيكلي بعد اختبارات متكررة طويلة الأمد في درجات حرارة عالية، ويمكن أن تظل دقة الجهاز مستقرة لأكثر من عشر سنوات. النظام مزود بمصابيح مساعدة وخوارزمية تصحيح الامتصاص الذاتي لتعويض فقدان امتصاص الضوء تلقائيًا من مصادر ضوء LED ووحدات الإضاءة عالية الطاقة داخل كرة التكامل، مما يُحسّن بشكل أكبر من دقة بيانات الاختبار.

معايير الاختبار الكاملة والوظائف الذكية لـ LPCE-2 نظام قياس LED

مجموعة متكاملة من معايير الاختبار الضوئية واللونية والكهربائية
كنظام قياس احترافي لمصابيح LED، LPCE-2 يمكن جمع ثلاث فئات من المعايير الأساسية في اختبار واحد، مما يغطي بشكل كامل جميع مؤشرات تقييم جودة مصابيح LED:

• المعلمات اللونية: إحداثيات اللونية x/y، درجة حرارة اللون المترابطة (CCT)، ذروة الطول الموجي، الطول الموجي السائد، FWHM، نقاء اللون، CRI، CQS، TM-30-24 (مؤشر دقة اللون Rf، مؤشر نطاق Rg) ومنحنى توزيع القدرة الطيفية الكامل؛

• المعايير الضوئية: إجمالي التدفق الضوئي، والكفاءة الضوئية (lm/W)، والطاقة الإشعاعية، وكفاءة تحويل الطاقة إلى طاقة كهربائية (WPE)، والكفاءة الكمية الخارجية (EQE)، ومؤشر كفاءة الطاقة (EEI)، والإشعاع النشط الضوئي PAR المخصص لضوء النبات، وتدفق الفوتونات الضوئية PPF؛

• المعلمات الكهربائية: جهد الدخل، والتيار، والطاقة الفعالة، ومعامل القدرة، والتشويه التوافقي، ومعامل الإزاحة (DF)؛

• معايير الموثوقية على المدى الطويل (LM-80 الوضع): منحنى اضمحلال التدفق الضوئي بمرور الوقت، منحنى انحراف درجة حرارة اللون، توهين مؤشر تجسيد اللون وبيانات التغير طويل المدى للطاقة والتيار والفعالية الضوئية.

تصميم ذكي لنظام قياس LED للقضاء على أخطاء الاختبار اليدوي
• تحكم تعاوني متعدد المصادر للطاقة: يدمج النظام مصدر طاقة تيار متردد متغير التردد ومصدر طاقة تيار مستمر ثابت الجهد/التيار. يمكن التبديل بين مخرجات التيار المتردد والتيار المستمر بنقرة واحدة، مما يتيح التكيف مع وحدات إضاءة LED التي تعمل بالتيار المتردد، ورقائق LED التي تعمل بالتيار المستمر، ومصابيح الفلورسنت التقليدية التي تعمل بالتيار المتردد دون الحاجة إلى استبدال معدات مصدر الطاقة يدويًا.

• جمع البيانات تلقائيًا بالكامل: يقوم البرنامج تلقائيًا بإتمام المسح الطيفي والقراءة المتزامنة للمعلمات الكهربائية دون الحاجة إلى تسجيل البيانات يدويًا. تُحقق وحدات تصحيح الامتصاص الذاتي ومراقبة درجة الحرارة المدمجة في كرة التكامل تعويضًا فوريًا للانحراف الضوئي الناتج عن درجة الحرارة.

• التصدير التلقائي للتقارير الموحدة: يدعم البرنامج واجهات اللغة الصينية والإنجليزية وهو متوافق مع أنظمة ويندوز من ويندوز 7 إلى ويندوز 11. LM-79 تقارير الاعتماد بصيغة PDF و LM-80 يمكن إنشاء تقارير اختبار صيانة التدفق الضوئي بصيغة PDF/Excel بنقرة واحدة. ويمكن استخدام هذه التقارير المقاومة للتلاعب مباشرةً للحصول على شهادات من جهات خارجية مثل CQC وSGS وUL.

• إمكانية الترقية القابلة للتوسيع: يمكن مطابقتها مع IS-1.5MT كرة تكاملية ذات درجة حرارة ثابتة و TMP-8 ماسح حراري متعدد القنوات يلبي متطلبات اختبار اضمحلال الضوء عند درجة حرارة ثابتة وفقًا لمعيار IES LM-82. يغطي نظام قياس LED واحد الاختبارات الروتينية ومراقبة موثوقية التقادم على المدى الطويل.

القيمة التطبيقية الصناعية لـ LPCE-2 نظام قياس LED

فحص جودة خط الإنتاج لمصنعي عبوات LED ووحدات الإضاءة
تحتاج مصانع رقائق LED ومصانع التغليف ومصنعي وحدات الإضاءة إلى إجراء اختبارات على دفعات من المواد الواردة والمنتجات النهائية للتأكد من اتساقها الضوئي واللوني. LPCE-2 يُجري نظام قياس مصابيح LED مسحًا سريعًا خلال ثوانٍ معدودة لتنفيذ فحص عينات الدفعات على خطوط الإنتاج. ويقوم النظام باستبعاد المنتجات غير المطابقة للمواصفات بسرعة، والتي تعاني من انحراف في درجة حرارة اللون، أو انخفاض في كفاءة الإضاءة، أو عدم استيفاء مؤشر تجسيد اللون، مما يمنع دخول المنتجات المعيبة إلى السوق. كما يُمكنه إجراء تصحيح طيفي وتحسين نسبة الفوسفور في تطوير المنتجات الجديدة. وتُسهم البيانات الطيفية الدقيقة في توجيه عملية مطابقة ألوان مصابيح LED وتحسين كفاءة الإضاءة.

اختبار متزامن لفئات متعددة لمصنعي مصادر الإضاءة التقليدية
بالنسبة لمصنعي مصابيح توفير الطاقة ومصابيح التفريغ الغازي عالية الكثافة الذين ينتجون مصادر إضاءة جديدة وتقليدية على نفس خط الإنتاج، فلا حاجة لشراء معدات اختبار متعددة ذات وظيفة واحدة. LPCE-2 يمكن لنظام قياس LED إكمال الاختبار المتزامن للمصابيح الفلورية التقليدية ومنتجات LED الجديدة، مما يقلل من تكاليف شراء معدات المختبر ويوفر مساحة المختبر.

مختبرات اختبار واعتماد تابعة لجهات خارجية
تفرض مؤسسات الاختبار الخارجية التي تصدر تقارير شهادات كفاءة الطاقة وسلامة الإضاءة متطلبات بالغة الصرامة على دقة الاختبار، والامتثال للمعايير، وإمكانية تتبع بيانات نظام قياس مصابيح LED. ويشمل ذلك مطيافًا، وكرة تكامل، ومصدر ضوء قياسي. LPCE-2 يمكننا توفير شهادات معايرة قياسية. تتوافق بيانات الاختبار تمامًا مع متطلبات معايير GB/T وCIE وIES. LM-79 و LM-80 تحظى التقارير باعتراف مؤسسات الاعتماد في جميع أنحاء العالم، مما يقلل من عمليات إعادة الاختبار المتكررة ويحسن قدرة المختبرات على إجراء الاختبارات.

مختبرات الإلكترونيات الضوئية الجامعية ومؤسسات البحث والتطوير في مجال إضاءة المصانع
بالنسبة للتدريس الإلكتروني الضوئي في الجامعات وسيناريوهات البحث والتطوير لمصابيح LED لنمو النباتات، يمكن لنظام قياس LED هذا اختبار المعلمات البصرية الخاصة بالنباتات بما في ذلك PAR وPPF وإخراج منحنيات طيفية كاملة، مما يلبي الطلب على بيانات عالية الدقة في التجارب التعليمية وتطوير منتجات الإضاءة الخاصة.

خاتمة

تعتمد مراقبة جودة منتجات LED على اختبارات متكاملة ودقيقة في مجالات القياس الضوئي واللون والكهرباء. ويتطلب ذلك فريقًا متخصصًا ومتكاملًا. نظام قياس LED تُستخدم كمعدات أساسية لإجراء اختبارات موحدة. كنظام قياس LED تجاري ناضج، LISUN LPCE-2 يعتمد نظام الاختبار الشامل السريع للضوء واللون والكهرباء (LMS-9000) بتقنية CCD على كرة تكاملية عالية الدقة مدمجة ومقياس إشعاع طيفي عالي الدقة بتقنية CCD. يدعم برنامجه بالكامل معايير اختبار الإضاءة GB/T وCIE وIES. يدعم هذا الجهاز اختبار جميع فئات مصادر الضوء، بما في ذلك مصابيح توفير الطاقة، ومصابيح الفلورسنت، ومصابيح الغاز عالية الضغط HID، ومصابيح الفلورسنت ذات الكاثود البارد، ومصابيح LED.

يتوفر النظام بتكوينين (عالي الدقة وعلمي) لتلبية الاحتياجات المتباينة لفحص خطوط إنتاج الشركات الصغيرة والمتوسطة الحجم ومختبرات الاعتماد المتطورة. يقوم النظام تلقائيًا بجمع أربع فئات من المعايير: قياس الألوان، وقياس الضوء، والأداء الكهربائي، وتلاشي الضوء على المدى الطويل. وهو مزود بوظائف تشمل تصدير التقارير الموحدة، وتصحيح الامتصاص الذاتي، واختبار تلاشي الضوء عند درجة حرارة ثابتة قابل للتوسيع. يعالج النظام نقاط الضعف في معدات الاختبار التقليدية أحادية الوظيفة، مثل عدم كفاية الدقة، وضعف توافق مصادر الضوء، وعدم القدرة على إصدار تقارير اعتماد دولية، وذلك من خلال ثلاثة أبعاد: دقة الأجهزة، ومستوى الأتمتة، وقابلية التكيف مع المعايير. في ظل تحسين الجودة في صناعة إضاءة LED ومعايير شهادات كفاءة الطاقة العالمية، LPCE-2 يعمل نظام قياس LED بشكل فعال على تحسين دقة وكفاءة اختبار مصدر الضوء، ويقدم حلاً كاملاً وموحداً للاختبار لتطوير منتجات LED، ومراقبة جودة الإنتاج، والحصول على شهادة الوصول إلى السوق.