Изследване на фотометрични, колориметрични и електрически тестове на производителността на множество светлинни източници, базирани на измерване на лумена — Вземане на LISUN LPCE-2 (LMS-9000) Система като пример

Анотация:
Измерване на лумена е основен метод за оценка на фотометричните характеристики на светлинните източници, който директно отразява светлинния капацитет и нивото на енергийна ефективност на светлинните източници. Вземайки предвид LISUN LPCE-2 (LMS-9000) LED CCD система за бързо фотометрично, колориметрично и електрическо тестване (за подробности, моля, посетете: https://www.lisungroup.cn/products/712.htmll) като тестова платформа, тази статия провежда систематичен тест на фотометричните, колориметричните и електрическите параметри на HID лампи (натриеви лампи с високо налягане, живачни лампи с високо налягане), флуоресцентни лампи със студен катод и LED лампи, базирани на технология за измерване на лумена, анализира разликите в производителността на различните видове източници на светлина по отношение на основни показатели като стойност на лумена, светлинна ефективност, цветна температура и индекс на цветопредаване, и проверява значението на цялостното откриване на фотометричните, колориметричните и електрическите параметри на LED лампите за оценката на тяхното качество. Изследването показва, че LISUN LPCE-2 Системата (LMS-9000) може да постигне високопрецизно измерване на лумена на множество светлинни източници и интегрирано откриване на фотометрични, колориметрични и електрически параметри, осигурявайки научна основа за оценка на качеството на светлинните източници и за изследване и разработване на осветителни продукти.

1. Въведение
Производителността на светлинните източници влияе пряко върху светлинния ефект, консумацията на енергия и експлоатационния живот. Като законова единица за измерване на светлинния поток, луменът прави измерването на лумена основно звено при определяне на фотометричните характеристики на светлинните източници. HID лампите (натриеви лампи с високо налягане и живачни лампи с високо налягане) се използват широко във външното осветление поради високите си характеристики на светлинния поток; флуоресцентните лампи със студен катод се използват най-вече в подсветката и декоративното осветление поради отличните си стартови характеристики; LED лампите, като ново поколение енергоспестяващи светлинни източници, постепенно се превърнаха в основен елемент на пазара на осветлението благодарение на високата си енергоспестяваща производителност и дълъг експлоатационен живот. Съществуват значителни разлики в принципите на осветление и структурните дизайни на различните видове светлинни източници, което води до различни методи за измерване на лумена и критерии за оценка на фотометричните, колориметричните и електрическите характеристики. По-специално, качеството на LED лампите не може да се прецени по един-единствен индекс на измерване на лумена, а трябва да се определи цялостно чрез комбиниране на фотометрични, колориметрични и електрически параметри.

- LISUN LPCE-2 (LMS-9000) LED CCD система за бързо фотометрично, колориметрично и електрическо тестване, използваща високопрецизен CCD спектрометър и технология с еднокомпонентна интегрираща сфера, която може да реализира синхронно откриване на измерване на лумена и фотометрични, колориметрични и електрически параметри на различни източници на светлина, като HID лампи, флуоресцентни лампи със студен катод и LED лампи. Точността и ефективността на теста са в съответствие с международните стандарти като CIE и IESNA, както и със съответните национални спецификации. Въз основа на тази система, в тази статия се провеждат експерименти по измерване на лумена и фотометрично, колориметрично и електрически параметри на множество източници на светлина, сравняват се и се анализират характеристиките на различни източници на светлина и се предоставят експериментални данни и технически справки за качествено откриване и избор на приложения за източници на светлина.

2. Измерване на лумена и основни характеристики на тестовата система

2.1 Приложна стойност на измерването на лумена
Чрез количествено откриване на възприемаемата от човешкото око светлинна енергия, излъчвана от светлинен източник за единица време, измерването на лумена директно отразява светлинния капацитет на светлинния източник и служи като основна основа за оценка на степента на енергийна ефективност и класифициране на качеството на светлинните източници. За HID лампите стойността на лумена директно определя обхвата на облъчване и яркостта на тяхното външно осветление; стабилността на лумена на флуоресцентните лампи със студен катод влияе върху равномерността на подсветката им; за LED лампите измерването на лумена трябва да се комбинира със скоростта на поддържане на светлинния поток, за да се оцени цялостно дългосрочната им светлинна ефективност. В същото време, комбинацията от измерване на лумена с параметри като светлинна ефективност и мощност може да изчисли светлинната ефективност на светлинните източници, осигурявайки информационна подкрепа за изследванията, разработването и популяризирането на енергоспестяващи светлинни източници.

2.2 Основни характеристики на LISUN LPCE-2 (LMS-9000) Система
- LISUN LPCE-2 Системата (LMS-9000) е интегрирано фотометрично, колориметрично и електрическо тестово оборудване, специално проектирано за откриване на източници на светлина. С... LMS-9000C Високопрецизен бърз спектрален радиометър като ядро, комбиниран с поддържащо оборудване като еднокомпонентна интегрираща сфера с платформа, цифров инструмент за измерване на електрически параметри и променливотоково захранване, той може да реализира синхронно откриване на измерване на лумена и фотометрични, колориметрични и електрически параметри. Основните му характеристики се отразяват в следните аспекти:
• Високопрецизно измерване на лумени: Диапазонът на тестване на светлинния поток обхваща 0.01-200 000 lm с фотометрична линейност от ±0.5%, което може да отговори на нуждите за измерване на лумени на миниатюрни флуоресцентни лампи със студен катод и мощни натриеви лампи с високо налягане. Оборудван с устройство за спомагателна лампа и функция за корекция на коефициента на самопоглъщане, той ефективно елиминира грешката в измерването, причинена от загубата на светлина в интегриращата сфера.
• Интегрирано откриване на множество параметри: Докато извършва измерване на лумена, може синхронно да открива колориметрични параметри (координати на хроматичност, корелирана цветна температура, индекс на цветопредаване и др.) и електрически параметри (напрежение, ток, мощност, фактор на мощността и др.). По-специално, може допълнително да открива ексклузивни параметри като цветен толеранс и скорост на поддържане на светлинния поток за LED лампи.
• Широка съвместимост с източници на светлина: Подходящ е за HID лампи, като натриеви лампи с високо налягане и живачни лампи с високо налягане, флуоресцентни лампи със студен катод и LED лампи с различна мощност, отговарящи на международни стандарти за изпитване, като например IES LM-79 намлява LM-80.
• Интелигентна работа: Оборудван с китайски и английски софтуер, той поддържа пълната системна работа от Win7 до Win11, а тестовите данни могат да бъдат директно експортирани като PDF/Excel формат на отчети, което значително подобрява ефективността на откриване.
• Висока точност на спектрално откриване: Точността на теста за дължина на вълната е ±0.3 nm, а разсеяната светлина е <0.015% (600 nm), което осигурява хардуерна гаранция за точността на измерване на лумена. Точността на теста на еднокомпонентната интегрираща сфера е много по-висока от тази на традиционната снадена интегрираща сфера.

Системата може да извършва измерване на лумена чрез три метода: спектрален метод, фотометричен метод и спектрофотометричен метод, отговаряйки на нуждите на различни сценарии за откриване, и е основно оборудване за осветителни предприятия и тестови институции за извършване на откриване на качеството на светлинния източник.

3. Експерименти по измерване на лумена и фотометрично, колориметрично и електрическо изпитване на множество светлинни източници

3.1 Експериментални проби и условия на изпитване
Като експериментални проби бяха избрани четири вида масово предлагани в търговската мрежа източници на светлина, с по 3 проби за всеки тип, за да се гарантира представителност на резултатите от тестовете. Специфичните спецификации на пробите са следните: натриева лампа за високо налягане (70 W, тип външно осветление), живачна лампа за високо налягане (40 W, тип промишлено осветление), флуоресцентна лампа със студен катод (20 W, тип задно осветление) и LED лампа (15 W, тип общо осветление).

Условията на изпитването стриктно следваха GB/T 26178-2010 Методи за измерване на светлинния поток и IES LM-79 Стандарт: експерименталната околна температура беше контролирана на 25±1℃, захранващото напрежение беше 220V±1%, всички източници на светлина бяха предварително загряти за 30 минути, за да достигнат работно стабилно състояние преди тестването. Измерването на лумена и фотометричното, колориметричното и електрическите параметри бяха повторени 3 пъти за всяка проба, а средната стойност беше взета като краен експериментален резултат. Всички тестове бяха завършени от LISUN LPCE-2 (LMS-9000) система.

LPCE 2 (LMS 9000) Спектрофотометър и система за тестване с интегрираща сфера

3.2 Тестови индикатори и методи
Вземайки светлинния поток, получен чрез измерване на лумена, като основен фотометричен индекс, този експеримент синхронно открива ключовите фотометрични, колориметрични и електрически параметри на различни светлинни източници. По-специално, за LED лампите е добавено откриване на цветови толеранси, за да се покрият напълно изискванията за оценка на качеството. Специфичните тестови показатели са следните:
• Фотометрични показатели: Светлинен поток (луменна стойност), светлинна ефективност (lm/W);
• Колориметрични показатели: Корелирана цветна температура (CCT, K), индекс на цветопредаване (Ra);
• Електрически параметри: Измерена мощност (W), фактор на мощността (PF);
• Ексклузивни индикатори за LED лампи: Цветово отклонение (SDCM).

Измерването на лумена е използвало спектрофотометричен метод. LMS-9000C спектрометър на LISUN LPCE-2 За събиране на спектралното разпределение на мощността на светлинния източник беше използвана система (LMS-9000), а изчисляването на светлинния поток беше извършено чрез комбиниране на корекционния алгоритъм, вграден в системата. Колориметричните параметри бяха засечени спрямо стандарта CIE 1931, а електрическите параметри бяха синхронно събрани от цифровия инструмент за измерване на електрически параметри, поддържащ системата, реализирайки напълно автоматизирано откриване без ръчна намеса през целия процес.

3.3 Експериментални резултати и анализ на данните
Измерването на лумена и фотометричното, колориметричното и електрическите параметри на HID лампи, флуоресцентни лампи със студен катод и LED лампи бяха извършени от LISUN LPCE-2 (LMS-9000) система. Експерименталните резултати са показани в Таблица 1, като всички данни са средни стойности от 3 повторени теста.
Таблица 1 Измерване на лумена и резултати от тестове на фотометрични, колориметрични и електрически параметри на множество източници на светлина

От експерименталните резултати може да се види, че различните видове източници на светлина показват значителни разлики в измерването на лумена и фотометричните, колориметричните и електрическите параметри, като специфичният анализ е както следва:
• Светлинен поток и светлинна ефективност: Натриевата лампа с високо налягане има най-висок измерен светлинен поток, достигащ 6250 lm, което е подходящо за външно осветление на големи пространства, като пътища и площади; LED лампата има оптимална светлинна ефективност от 94.0 lm/W, много по-висока от тази на живачните лампи с високо налягане и флуоресцентните лампи със студен катод, което отразява значителни предимства за пестене на енергия, което е основната причина LED лампите постепенно да заменят традиционните източници на светлина; живачната лампа с високо налягане има най-ниска светлинна ефективност от само 35.5 lm/W, с ниски показатели за енергийна ефективност.
• Колориметрични параметри: Натриевата лампа с високо налягане има най-ниската цветна температура от само 2250 K и най-ниския индекс на цветопредаване от само 28. Въпреки че има висок светлинен поток, способността ѝ за цветопредаване е лоша, което я прави подходяща за външно осветление без изисквания за цветопредаване; индексите на цветопредаване на LED лампите и флуоресцентните лампи със студен катод надвишават 80. Сред тях цветната температура на LED лампата е 4000 K, което принадлежи към неутралната бяла светлина, като се вземат предвид способността за цветопредаване и визуалният комфорт, и е подходящо за общо осветление на закрито; флуоресцентната лампа със студен катод има относително висока цветна температура, което е по-подходящо за сценарии с подсветка.
• Електрически параметри: LED лампата има най-висок коефициент на мощност от 0.92, с оптимална ефективност на използване на електрическата енергия; живачната лампа с високо налягане има най-нисък коефициент на мощност от само 0.46, с очевидни загуби на електрическа енергия; коефициентът на мощност на HID лампите е като цяло нисък, което отразява недостатъците на традиционните газоразрядни лампи по отношение на електрическите характеристики.
• Ексклузивни параметри за LED лампи: Цветният толеранс на тестваната в този експеримент LED лампа е 3 SDCM, което отговаря на националния стандарт за първокласен продукт, което показва добрата ѝ фотометрична и колориметрична консистентност. Само чрез комбиниране на измерването на лумена с параметри като цветен толеранс и индекс на цветопредаване може да се оцени цялостно качеството на LED лампите, а една единствена стойност на лумена не може да отрази цялостната им производителност.

Освен това, по време на измерването на лумена, беше установено, че грешката на повторяемост на LISUN LPCE-2 (LMS-9000) система за измерване на лумени на мощни натриеви лампи с високо налягане е <0.3%, а грешката в измерването за миниатюрни флуоресцентни лампи със студен катод е <0.5%, и двете далеч по-ниски от изискванията на националния стандарт, което отразява предимството на системата за висока прецизност при измерване на лумени на различни видове източници на светлина.

4. Значение на цялостното тестване на фотометрични, колориметрични и електрически параметри за оценка на качеството на LED лампите
Като полупроводников осветителен продукт, светлинните характеристики на LED лампите се влияят от много фактори, като например чипове, процеси на опаковане и захранващи устройства. Качеството на LED лампите не може да бъде оценено цялостно само чрез измерване на лумена, а трябва да бъде преценено цялостно чрез комбиниране на фотометрични, колориметрични и електрически параметри, което е и основната причина, поради която... LISUN LPCE-2 Системата (LMS-9000) е проектирана с функции за многопараметрично откриване на LED лампи.

От гледна точка на фотометричните параметри, стойността на лумена отразява началния светлинен капацитет на LED лампите, докато скоростта на поддържане на светлинния поток отразява тяхната светлинна стабилност при дългосрочна употреба. LISUN LPCE-2 Системата (LMS-9000) може да извърши теста за поддържане на скоростта на светлинния поток на LED лампата в съответствие с LM-80 стандарт, проследяване на промените в лумена в различни времеви възли и оценка на техния експлоатационен живот; от гледна точка на колориметричните параметри, цветната температура и индексът на цветопредаване определят светлинния ефект на LED лампите, а цветовият толеранс отразява тяхната фотометрична и колориметрична консистентност. Ако цветовият толеранс е твърде голям, ще се появи очевидна разлика в цвета в LED лампите от една и съща партида, което ще повлияе на светлинното изживяване; от гледна точка на електрическите параметри, стабилността на фактора на мощността и работния ток пряко влияе върху консумацията на електрическа енергия и безопасността на използване на LED лампите. Ако захранващото захранване е нестабилно, това ще доведе до колебания в стойността на лумена и ще съкрати експлоатационния живот на LED лампите.

15-ватовата LED лампа в този експеримент показа добър начален светлинен капацитет при измерване на лумени, а нейните параметри като цветен толеранс, индекс на цветопредаване и фактор на мощност отговарят на националните стандарти за висококачествени продукти, така че тя беше всеобхватно оценена като висококачествена LED лампа; ако LED лампата отговаря на стандарта за луменен светлинен поток, но има цветен толеранс над 5 SDCM или фактор на мощност по-нисък от 0.7, тя се счита за неквалифициран продукт и не може да бъде пусната на пазара. Вижда се, че всеобхватното изпитване на фотометрични, колориметрични и електрически параметри е необходимо средство за оценка на качеството на LED лампата. LISUN LPCE-2 Системата (LMS-9000) реализира интегрираното и високопрецизно завършване на такива тестове, осигурявайки ефективно средство за контрол на качеството на LED лампите.

5. Заключения и перспективи
Базиран на LISUN LPCE-2 (LMS-9000) система, в тази статия са проведени фотометрични, колориметрични и електрически тестове на HID лампи, флуоресцентни лампи със студен катод и LED лампи, използващи технология за измерване на лумена. Експерименталните резултати показват, че различните видове източници на светлина имат значителни разлики в стойността на лумена, светлинната ефективност и фотометричните, колориметричните и електрическите параметри. Натриевите лампи с високо налягане са подходящи за мощно външно осветление, а LED лампите са се превърнали в източник на светлина с най-добри цялостни характеристики благодарение на високата светлинна ефективност, отличните фотометрични и колориметрични характеристики и високата ефективност на използване на електрическата енергия. LISUN LPCE-2 (LMS-9000) системата показва предимствата на висока прецизност и висока повторяемост в измерване на лумена на множество светлинни източници и може да реализира интегрирано откриване на фотометрични, колориметрични и електрически параметри, отговаряйки на нуждите за качествено откриване на различни светлинни източници. По-специално, ексклузивното откриване на параметри за LED лампи предоставя научно и ефикасно решение за тяхната цялостна оценка на качеството.

С непрекъснатото развитие на осветителните технологии, миниатюризацията, интелектуализацията и енергоспестяването на светлинните източници се превърнаха в тенденция за развитие, а технологията за измерване на лумени също ще се развива в по-точна и по-бърза посока. В бъдеще... LISUN LPCE-2 Системата (LMS-9000) може допълнително да комбинира технологията „Интернет на нещата“, за да реализира дистанционно откриване и споделяне на данни за измерване на лумена на светлинния източник и фотометрични, колориметрични и електрически параметри; същевременно могат да бъдат допълнително разработени специални функции за откриване на нови светлинни източници, като например LED лампи за растеж на растения и LED лампи за превозни средства, осигурявайки по-цялостна техническа поддръжка за висококачественото развитие на осветителната индустрия. Като основно средство за откриване на светлинен източник, измерването на лумена ще бъде дълбоко интегрирано с фотометричната, колориметричната и електрическата технология за цялостно тестване и ще продължи да дава възможност за контрол на качеството и научноизследователска и развойна дейност на осветителните продукти.