Raziskave o metodah merjenja svetlobne učinkovitosti in scenarijih uporabeLED svetlobni viri

Povzetek

LED (Light{1}}Emitting Diode) je kot polprevodniški-polprevodniški vir hladne svetlobe postal glavni tok na področju razsvetljave zaradi svojih prednosti varčevanja z energijo, zaščite okolja in dolge življenjske dobe. Svetlobna zmogljivost svetlobnih virov LED, vključno s svetlobnim izkoristkom, svetlobnim tokom, kotom žarka, barvno temperaturo in indeksom barvnega upodabljanja, neposredno vpliva na uporabniško izkušnjo. Ta študija meri glavne parametre svetlobne učinkovitosti različnih pogosto uporabljenihLED lučkavire in primerja rezultate meritev. Na podlagi analize različnih scenarijev uporabe se priporočajo ustrezni svetlobni viri LED, ki zagotavljajo reference za praktične aplikacije. Raziskava kaže, da imajo točkovni svetlobni viri, reflektorji, stenske svetilke in ulične luči različne značilnosti delovanja, ki določajo njihovo primernost za različna svetlobna okolja, kot so notranja razsvetljava, industrijska razsvetljava, razsvetljava prizorišč, razsvetljava pokrajine in razsvetljava cest. Z nenehnim napredkom tehnologije bo LED razsvetljava igrala pomembnejšo vlogo v pametnih domovih in zdravi razsvetljavi.

1. Uvod

Razvoj svetlobne tehnologije je doživel globok razvoj, prehod od žarnic z žarilno nitko, fluorescentnih sijalk in kovinskih halogenih sijalk do močnega razvoja LED tehnologije. Svetlobni viri LED so postali vrhunec v industriji razsvetljave, zahvaljujoč izjemni energetski učinkovitosti, zanesljivosti, dolgi življenjski dobi in prijaznosti do okolja. Široko se uporabljajo v indikatorjih, signalnih lučeh, zaslonih, notranji razsvetljavi, cestni razsvetljavi, razsvetljavi prizorišč in krajinski razsvetljavi. Za razliko od tradicionalnih svetlobnih virov LED svetlobni viri uporabljajo trdne polprevodniške čipe kot luminiscenčne materiale. Ko se nosilci rekombinirajo v polprevodniku, se presežna energija sprosti v obliki fotonov, ki neposredno oddajajo rdečo, rumeno, modro in zeleno svetlobo. Z uporabo načela treh-primarnih barv in dodajanjem fosforja lahko svetlobni viri LED proizvajajo svetlobo katere koli barve.

UspešnostLED lučkavirov je ključnega pomena za učinke njihove uporabe. Ključni parametri svetlobne učinkovitosti vključujejo svetlobni tok, svetlobni izkoristek, porazdelitev jakosti svetlobe, indeks barvnega upodabljanja in barvno temperaturo. Natančna meritev teh parametrov je osnova za ocenjevanje kakovosti LED in izbiro primernih izdelkov za določene scenarije. Trenutno sta glavni merilni metodi za učinkovitost LED svetlobe metoda integrirne krogle in metoda goniofotometra. Metoda integrativne krogle je strogo omejena na točkovne svetlobne vire LED majhne{4}}velikosti zaradi zahtev glede vrste in velikosti izmerjenega svetlobnega vira, medtem ko se metoda goniofotometra bolj uporablja za druge vrste in velikosti svetlobnih virov LED. Prejšnje študije so raziskovale merilne metode, prednosti meritev bližnjega-polja v optični zasnovi in ​​pomen krivulj porazdelitve jakosti svetlobe. Vendar pa primanjkuje-poglobljene analize o razlikah v učinkovitosti med različnimi svetlobnimi viri LED in posledicah njihove praktične uporabe. Namen te raziskave je zapolniti to vrzel s sistematičnim merjenjem in primerjavo različnih tipov LED ter njihovim usklajevanjem z ustreznimi scenariji uporabe.

2. Metode merjenja svetlobne učinkovitostiLED svetlobni viri

2.1 Metoda merjenja svetlobnega toka

Svetlobni tok se nanaša na količino svetlobe, ki jo oddaja svetlobni vir na časovno enoto, običajno izraženo v lumnih (lm). Je indikator skupne svetlobne moči svetlobnega vira, enakovreden optični moči. Višji svetlobni tok pomeni, da vir svetlobe oddaja več svetlobe, kar neposredno vpliva na zaznavo svetlosti s človeškim očesom in služi kot ključni parameter za ocenjevanje splošne svetlosti. V praktičnih aplikacijah je svetlobni tok ključni dejavnik pri izbiri LED: viri z-svetlobnim-tokom so primerni za zagotavljanje močne osvetlitve, medtem ko so viri z nizkim-svetlobnim-tokom idealni za lokalna ali-osvetljena območja.

V skladu z merilno metodo, navedeno v GB/T 24824-2009 "Preskusne metode za module LED za splošno razsvetljavo", se meritev svetlobnega toka izvaja v optični temnici. PreizkušeniLED lučkavir ali svetilka je nameščena v rotacijskem središču goniofotometra in vključena za delovanje pod določenimi pogoji. Vrtljiva roka poganja vir svetlobe ali svetilko, da se vrti okoli svoje navpične osi in tvori navidezno sferično površino. Fotometrični detektor goniofotometra meri osvetljenost na različnih točkah te navidezne krogle in zagotavlja zadostno vzorčenje na več svetlobnih-ravninah z majhnimi kotnimi intervali. Razdalja med fotometričnim detektorjem in svetlobnim središčem testiranega objekta služi kot polmer navidezne krogle. Običajno je kotni interval med ravninama 5 stopinj, interval znotraj vsake ravnine pa 1 stopinja. Za svetlobne vire ali svetilke z velikimi velikostmi ali ozkimi koti žarka so sprejeti manjši intervali, da se zagotovi celovitost vzorčenja porazdelitve osvetljenosti.

Ker je izmerjena osvetljenost sorazmerna z jakostjo svetlobe vira v tej smeri, goniofotometer samodejno integrira osvetljenost vsakega drobnega površinskega elementa na krogli, da izračuna svetlobni tok. Skupni svetlobni tok se izračuna z metodo numerične integracije, kot je prikazano v formuli (1):

Φtot​=∫(SM​)​EdS=∫04π​r2E(ε,η)dΩ=∫02π​∫0π​r2E(ε,η)sinεdεdη

Kjer je Φtot skupni svetlobni tok (lm), r je polmer navidezne krogle (m); SM​ je površina virtualne krogle (m²); in (ε,η) predstavlja prostorski kot.

2.2 Merjenje porazdelitve svetlobne jakosti in žarkovnega kota

Porazdelitev jakosti svetlobe opisuje jakost svetlobe, ki jo oddaja vir v različnih smereh. Z zaznavanjem podatkov o porazdelitvi jakosti svetlobe pod posebnimi pogoji namestitve je mogoče oceniti enakomernost osvetlitve in učinkovito območje pokritosti, kar je zelo pomembno za različne scenarije uporabe, kot so razsvetljava doma, komercialna razsvetljava in industrijska razsvetljava. Kot žarka se nanaša na kot divergence svetlobe, ki jo oddaja vir, ki neposredno vpliva na koncentracijo in razpršenost svetlobnega učinka, s čimer določa njegove primerne priložnosti. Ta dva parametra sta ključna za tržno uporaboLED svetlobni viri.

Med merjenjem mora biti razdalja med detektorjem in testiranim objektom vsaj 5-krat večja od največje svetlobne odprtine predmeta, glede na svetlobno površino, jakost svetlobe in kot svetlobnega snopa LED svetlobnega vira ali svetilke. Preizkušani objekt postavimo na rotacijski okvir goniofotometra, ki se lahko vrti okoli dveh osi. Na značilni svetlobni ravnini LED je točkovni merilnik svetilnosti ali spektralni radiometer nameščen v oddaljenem polju za zbiranje podatkov o intenzivnosti svetlobe v daljnem{3}}polju. Merilni interval ni večji od 1/20 polovice-najvišjega kota žarka. Za meritve s kotom žarka, manjšim od 10 stopinj, ali strogimi zahtevami glede kotov smeri se uporabljajo laserji ali učinkovitejše metode za namestitev in poravnavo začetnega položaja preizkušanega predmeta. Ko se vir svetlobe vrti okoli dveh osi, se zbirajo podatki iz celotnega okoliškega prostora, da se ustvarijo podatki o krivulji porazdelitve jakosti svetlobe, na podlagi katerih se izračuna polovični-najvišji kot žarka.

Merilna metoda goniofotometra z dvojnim{0}}zrcalom, določena v GB/T 24824-2009, postavi testirani predmet v rotacijsko središče goniofotometra z dvojnim zrcalom, ki se vrti samo okoli svoje navpične osi. Rotacijski reflektor se vrti okoli preizkušanega LED svetlobnega vira oziroma svetilke in odbije svetlobni žarek, merjen v določeni smeri, do drugega reflektorja na daljavo, ki ga nato odbije do optičnega detektorja. Ta metoda ohranja testirano LED v stacionarnem delovnem stanju, kar ponuja prednosti visoke stabilnosti meritev in majhne zasedenosti prostora v sistemu.

3. PrimerjavaSvetlobaRezultati merjenja učinkovitosti različnih svetlobnih virov LED

Z zgoraj omenjenimi standardnimi merilnimi metodami so bili izmerjeni glavni parametri svetlobne učinkovitosti (svetlobni izkoristek, barvna temperatura, indeks barvnega upodabljanja in kot snopa) različnih vrst svetlobnih virov LED. Konkretni rezultati so prikazani v tabeli 1.

Tabela 1: Vrednosti meritev svetlobne učinkovitosti različnih svetlobnih virov LED

trenutno,LED lučkaviri prilagodijo svojo porazdelitev jakosti svetlobe predvsem z obliko in zmogljivostjo prenosa prosojnega pokrova, ki ovija -svetleče diode. Vsak tip svetlobnega vira LED ima edinstven vzorec porazdelitve svetlobne jakosti. Točkovni svetlobni viri s svojo majhnostjo kažejo širok razpon kota polovice-najvišjega snopa in visok indeks barvnega upodabljanja, kar kaže na njihovo sposobnost zagotavljanja enotne in naravne osvetlitve. Reflektorji se ponašajo z visoko svetlobno učinkovitostjo in ozkim pol-kotom svetlobnega snopa, kar izkazuje močne zmožnosti ostrenja in odlično osvetlitev, zaradi česar so primerni za-razsvetljavo na velike razdalje in koncentrirano razsvetljavo. Stenske podložke imajo uravnotežene parametre delovanja z močno prostorsko plastjo in tri{8}}dimenzionalnostjo svetlobe, kar je idealno za konturno osvetlitev. Ulične luči izstopajo z visoko svetlobno učinkovitostjo in širokim razponom kota snopa, kar jim omogoča močno in enakomerno osvetlitev velikih površin.

4. Zahteve za svetlobno delovanje v različnih scenarijih uporabe

LED razsvetljava ima širok spekter scenarijev uporabe, vključno z notranjo razsvetljavo, industrijsko razsvetljavo, razsvetljavo prizorišč, razsvetljavo pokrajine in razsvetljavo cest v vsakdanjem življenju in delu. Različni scenariji uporabe imajo različne zahteve glede učinkovitosti svetlobe glede na cilje načrtovanja in potrebe uporabnikov, kot je podrobno opisano v tabeli 2.

Tabela 2 Zahteve za svetlobno zmogljivost v različnih scenarijih uporabe

Z analizo zahtev glede svetlobne učinkovitosti različnih scenarijev uporabe in njihovo kombinacijo z značilnostmi različnih svetlobnih virov LED so predlagana naslednja ujemajoča se priporočila:

Notranja razsvetljava: LED točkovni svetlobni viri so primerni za različne notranje lokacije, ki zahtevajo natančno pozicioniranje osvetlitve. Njihov visok indeks barvnega upodabljanja (Ra=86.0) zagotavlja, da so predmeti videti pristni svojim izvirnim barvam, medtem ko širok kot žarka (okoli 119 stopinj) zagotavlja celovito pokritost, zaradi česar so idealni za domove, pisarne, poslovne prostore in tovarne.

Razsvetljava prizorišča: LED reflektorji in točkasti svetlobni viri so priporočljivi za stadione, odre, razstavne dvorane in muzeje. Reflektorji ponujajo visoko svetlobno učinkovitost (135,1 lm/W) in močno usmerjeno osvetlitev, ki lahko izpolni visoke-zahteve glede svetlosti velikih prizorišč. Točkovni svetlobni viri so s svojo odlično barvno reprodukcijo primerni za razstavne dvorane in muzeje, kjer je barvna natančnost ključnega pomena.

Krajinska razsvetljava: LED stenske podložke so najprimernejša izbira za razsvetljavo stavb, dekoracijo in ustvarjanje notranjega vzdušja. Njihova oblika dolgega traku, uravnotežena svetlobna učinkovitost (96,1 lm/W) in bogate barvne možnosti jim omogočajo učinkovito orisovanje arhitekturnih in pokrajinskih obrisov, zaradi česar so primerni za zunanjo osvetlitev sten posameznih stavb in kompleksov zgodovinskih zgradb, pa tudi za osvetlitev zelene pokrajine in osvetlitev panojev.

Cestna razsvetljava: LED ulične lučiso posebej zasnovane za mestne glavne ceste, sekundarne ceste, podeželske ceste, industrijske parke, trge in slikovita območja. Z najvišjo svetlobno učinkovitostjo (149,7 lm/W) in širokim razponom kota svetlobnega snopa (149,4 stopinje v ravnini C0/180 stopinj) zagotavljajo enakomerno in močno osvetlitev, ki zagotavlja prometno varnost za vozila in pešce ter izpolnjuje vizualne potrebe ljudi pri dejavnostih.

Industrijska razsvetljava: Za uravnoteženo osvetlitev v delavnicah in skladiščih je mogoče uporabiti kombinacijo LED točkovnih svetlobnih virov in reflektorjev. Točkovni viri svetlobe zagotavljajo enakomerno osvetlitev velikih površin, reflektorji pa se lahko osredotočijo na delovne površine, ki zahtevajo večjo svetlost.

5. Zaključek

V primerjavi s tradicionalnimi tehnologijami razsvetljave,LED lučkaviri ponujajo večjo energetsko učinkovitost, daljšo življenjsko dobo in boljšo okoljsko učinkovitost. Njihove prilagodljive funkcije prilagajanja temperature in barv so optimalna rešitev za aplikacije pametne domače razsvetljave. Ta študija sistematično meri in primerja parametre svetlobne učinkovitosti različnih vrst svetlobnih virov LED, vključno s točkovnimi svetlobnimi viri, reflektorji, stenskimi svetilkami in uličnimi lučmi. Rezultati kažejo, da ima vsak tip svetlobnega vira LED edinstvene značilnosti v smislu svetlobne učinkovitosti, barvne temperature, indeksa barvnega upodabljanja in kota žarka, ki določajo njihovo primernost za posebne scenarije uporabe.

LED točkovni svetlobni viri so z visokim indeksom barvne reprodukcije in širokim kotom svetlobe primerni za notranjo razsvetljavo v domovih, pisarnah, poslovnih prostorih in tovarnah.LED reflektorji, ki se odlikujejo z visoko svetlobno učinkovitostjo in močno usmerjeno osvetlitvijo, so idealne za razsvetljavo prizorišč, kot so stadioni in razstavne dvorane. LED stenske podložke se odlikujejo pri osvetlitvi krajine in arhitekturnem okrasju zaradi svoje uravnotežene zmogljivosti in zmožnosti oblikovanja. LED ulične luči zagotavljajo zanesljivo in učinkovito osvetlitev različnih vrst cest ter zagotavljajo prometno varnost.

Z nenehnim napredkom tehnologije in zmanjševanjem stroškov bo tehnologija LED razsvetljave postala vse bolj priljubljena. V prihodnosti bodo imeli svetlobni viri LED pomembnejšo vlogo v pametnih domovih, zdravi razsvetljavi in ​​na drugih področjih, saj bodo več ljudem omogočili visoko{1}}kakovostna svetlobna okolja. Nadaljnje raziskave se lahko osredotočijo na optimizacijo merilnih metod za izboljšanje natančnosti in raziskovanje uporabe svetlobnih virov LED na nastajajočih področjih, kot so zdrava razsvetljava in pametna mesta.

Reference

[1] Yu, AQ, Ju, JQ in Chen, DH (2018). Razprava o prednostih LED v funkcionalni razsvetljavi. China Lighting Electrical Appliances, (10), 10-17.[2] Huang, Y. (2017). Nekatera vprašanja pri uporabi LED osvetlitve. Light & Lighting, (01), 56-58.[3] Shen, YQ, Zhu, TF in Jia, Z. (2016). Analiza in raziskave o uporabi metode goniofotometra pri preskušanju optične učinkovitosti LED svetilk. Viri svetlobe in razsvetljava, (04), 8-10.[4] Fan, HZ, Cao, M. in Li, SZ (2012). Uporaba in raziskave merjenja bližnjega polja svetlobnih virov v optičnem dizajnu LED. Acta Optica Sinica, (12), 1-5.[5] Ai, J. (2015). LED svetilke in krivulje porazdelitve svetlobe. Technology & Enterprise, (20), 237-238.[6] Cai, Y., Wang, ZH in Zhu, TF (2016). Nova tehnologija za hitro merjenje prostorske kromatičnosti LED in fotometrične porazdelitve. Optični instrumenti, (06), 481-487.[7] GB/T 24824-2009. Preskusne metode za module LED za splošno razsvetljavo (S).[8] Yang, WX (2024). Uporaba domačih inteligentnih sistemov v sodobnem oblikovanju domov. Standardizacija in kakovost lahke industrije, (05), 127-130.

https://www.benweilighting.com/agricultural-lighting/poultry-lighting/flicker-free-perutnina-light-18w.html

Shenzhen Benwei Lighting Technology Co., Ltd.

E-pošta:bwzm15@benweilighting.com

Splet:www.benweilight.com

Whatsapp: 19113306783