Recerca sobre mètodes de mesura del rendiment de la llum i escenaris d'aplicació deFonts de llum LED

Resum

Com a font de llum freda de semiconductors-sòlids, el LED (díode emissor de llum-) s'ha convertit en el corrent principal en el camp de la il·luminació a causa dels seus avantatges de conservació d'energia, protecció del medi ambient i llarga vida útil. El rendiment de la llum de les fonts de llum LED, inclosa l'eficàcia lluminosa, el flux lluminós, l'angle del feix, la temperatura del color i l'índex de reproducció del color, afecta directament l'experiència de l'usuari. Aquest estudi mesura els principals paràmetres de rendiment de la llum de diversos d'ús habitualLlum LEDfonts i compara els resultats de la mesura. A partir de l'anàlisi de diferents escenaris d'aplicació, es recomanen fonts de llum LED adequades per proporcionar referències per a aplicacions pràctiques. La investigació mostra que les fonts de llum puntuals, projectors, rentaparets i fanals públics tenen cadascuna característiques de rendiment diferents, que determinen la seva idoneïtat per a diferents entorns d'il·luminació, com ara la il·luminació interior, la il·luminació industrial, la il·luminació del local, la il·luminació del paisatge i la il·luminació viària. Amb l'avenç continu de la tecnologia, la il·luminació LED tindrà un paper més important a les cases intel·ligents i la il·luminació saludable.

1. Introducció

El desenvolupament de la tecnologia d'il·luminació ha experimentat una profunda evolució, passant de les làmpades incandescents, les làmpades fluorescents i les làmpades d'halogenurs metàl·lics al desenvolupament vigorós de la tecnologia LED. Les fonts de llum LED s'han convertit en un punt destacat en la indústria de la il·luminació, gràcies a la seva excel·lent eficiència energètica, fiabilitat, llarga vida útil i respecte al medi ambient. S'apliquen àmpliament en indicadors, llums de senyal, pantalles, il·luminació interior, il·luminació viària, il·luminació de llocs i il·luminació del paisatge. A diferència de les fonts de llum tradicionals, les fonts de llum LED utilitzen xips de semiconductors sòlids com a materials luminiscents. Quan els portadors es recombinen al semiconductor, l'excés d'energia s'allibera en forma de fotons, emetent directament llum vermella, groga, blava i verda. Aplicant el principi dels tres-colors primaris i afegint fòsfors, les fonts de llum LED poden produir llum de qualsevol color.

L'actuació deLlum LEDfonts és crucial per als seus efectes d'aplicació. Els paràmetres clau de rendiment de la llum inclouen el flux lluminós, l'eficàcia lluminosa, la distribució de la intensitat de la llum, l'índex de reproducció del color i la temperatura del color. La mesura precisa d'aquests paràmetres és la base per avaluar la qualitat del LED i seleccionar productes adequats per a escenaris específics. Actualment, els principals mètodes de mesura del rendiment de la llum LED són el mètode de l'esfera integradora i el mètode del goniofotòmetre. El mètode d'esfera d'integració es limita estrictament a fonts de llum puntuals LED de -mida petita a causa dels requisits sobre el tipus i la mida de la font de llum mesurada, mentre que el mètode del goniofotòmetre s'utilitza més àmpliament per a altres tipus i mides de fonts de llum LED. Estudis anteriors han explorat mètodes de mesura, els avantatges de la mesura de camp -proper en el disseny òptic i la importància de les corbes de distribució de la intensitat de la llum. No obstant això, hi ha una manca d'anàlisi-en profunditat sobre les diferències de rendiment entre diverses fonts de llum LED i les seves implicacions pràctiques en l'aplicació. Aquesta investigació pretén omplir aquest buit mesurant i comparant sistemàticament diferents tipus de LED i relacionant-los amb els escenaris d'aplicació adequats.

2. Mètodes de mesura del rendiment de la llumFonts de llum LED

2.1 Mètode de mesura del flux lluminós

El flux lluminós es refereix a la quantitat de llum emesa per una font de llum per unitat de temps, generalment expressada en lumens (lm). És un indicador de la sortida total de llum d'una font de llum, equivalent a la potència òptica. Un flux lluminós més alt significa que la font de llum emet més llum, afectant directament la percepció de la brillantor de l'ull humà i que serveix com a paràmetre clau per avaluar la brillantor general. En aplicacions pràctiques, el flux lluminós és un factor crític en la selecció de LED: les fonts de flux-lluminosos-alts són adequades per proporcionar una il·luminació intensa, mentre que les fonts de flux-lluminosos-de baix són ideals per a zones d'il·luminació local o baixa-.

D'acord amb el mètode de mesura especificat a GB/T 24824-2009 "Mètodes de prova per a mòduls LED per a il·luminació general", la mesura del flux lluminós es realitza en una cambra fosca òptica. El provatLlum LEDLa font o lluminària s'instal·la al centre de rotació d'un goniofotòmetre i s'encén per funcionar en condicions especificades. Un braç giratori impulsa la font de llum o la lluminària per girar al voltant del seu eix vertical, formant una superfície esfèrica virtual. El detector fotomètric del goniofotòmetre mesura la il·luminació en diversos punts d'aquesta esfera virtual, assegurant un mostreig suficient en múltiples plans-emissors de llum amb intervals angulars petits. La distància entre el detector fotomètric i el centre lluminós de l'objecte provat serveix com a radi de l'esfera virtual. Normalment, l'interval angular entre plans és de 5 graus i l'interval dins de cada pla és d'1 grau. Per a fonts de llum o lluminàries amb grans mides o angles de feix estrets, s'adopten intervals més petits per garantir la integritat del mostreig de distribució de la il·luminació.

Com que la il·luminació mesurada és proporcional a la intensitat de la llum de la font en aquesta direcció, el goniofotòmetre integra automàticament la il·luminació sobre cada petit element superficial de l'esfera per calcular el flux lluminós. El flux lluminós total es calcula mitjançant el mètode d'integració numèrica tal com es mostra a la fórmula (1):

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

On Φtot és el flux lluminós total (lm), r és el radi de l'esfera virtual (m); SM​ és la superfície de l'esfera virtual (m²); i (ε,η) representa l'angle espacial.

2.2 Mesura de la distribució de la intensitat de la llum i l'angle del feix

La distribució de la intensitat de la llum descriu la intensitat de la llum emesa per una font en diferents direccions. Mitjançant la detecció de dades de distribució de la intensitat de la llum en condicions específiques d'instal·lació, es pot avaluar la uniformitat de la il·luminació i l'àrea de cobertura efectiva, la qual cosa és de gran importància per a diversos escenaris d'aplicació com ara il·luminació domèstica, il·luminació comercial i il·luminació industrial. L'angle del feix fa referència a l'angle de divergència de la llum emesa per la font, afectant directament la concentració i difusió de l'efecte de la il·luminació, determinant així les seves ocasions aplicables. Aquests dos paràmetres són crucials per a l'aplicació al mercat deFonts de llum LED.

Durant el mesurament, la distància entre el detector i l'objecte provat ha de ser almenys 5 vegades l'àrea d'obertura lluminosa màxima de l'objecte, tenint en compte l'àrea lluminosa, la intensitat de la llum i l'angle del feix de la font de llum o lluminària LED. L'objecte provat es col·loca en un marc giratori del goniofotòmetre que pot girar al voltant de dos eixos. Al pla lluminós característic del LED, es col·loca un mesurador de luminància puntual o radiòmetre espectral al camp llunyà per recollir dades d'intensitat de la llum del camp llunyà-. L'interval de mesura no és més gran que 1/20 de la meitat-angle del feix màxim. Per a mesures amb un angle de feix inferior a 10 graus o requisits estrictes d'angles de direcció, s'utilitzen làsers o mètodes més efectius per instal·lar i alinear la posició inicial de l'objecte provat. A mesura que la font de llum gira al voltant de dos eixos, es recullen dades de tot l'espai circumdant per generar dades de la corba de distribució de la intensitat de la llum, a partir de les quals es calcula la meitat-angle del feix màxim.

El mètode de mesura del goniofotòmetre de doble mirall-especificat a GB/T 24824-2009 col·loca l'objecte provat al centre de rotació del goniofotòmetre de doble mirall, que només gira al voltant del seu eix vertical. Un reflector giratori gira al voltant de la font de llum o lluminària LED provada, reflectint el feix de llum mesurat en una direcció determinada a un segon reflector a distància, que després el reflecteix al detector òptic. Aquest mètode manté el LED provat en un estat de funcionament estacionari, oferint avantatges d'una alta estabilitat de mesura i una petita ocupació d'espai del sistema.

3. Comparació deLlumResultats de la mesura del rendiment de diferents fonts de llum LED

Mitjançant els mètodes de mesura estàndard esmentats anteriorment, es van mesurar els principals paràmetres de rendiment de la llum (eficàcia lluminosa, temperatura del color, índex de reproducció del color i angle del feix) de diferents tipus de fonts de llum LED. Els resultats específics es mostren a la taula 1.

Taula 1: Valors de mesura del rendiment de la llum de diferents fonts de llum LED

Actualment,Llum LEDles fonts ajusten la seva distribució de la intensitat de la llum principalment a través de la forma i el rendiment de transmissió de la coberta translúcida que embolcalla els díodes-emissors de llum. Cada tipus de font de llum LED té un patró únic de distribució de la intensitat de la llum. Les fonts de llum puntuals, amb la seva mida reduïda, presenten un ampli -interval d'angle de feix màxim i un alt índex de reproducció del color, cosa que indica la seva capacitat per proporcionar una il·luminació uniforme i natural. Els reflectors presenten una gran eficàcia lluminosa i un angle de feix mig-pic estret, demostrant una gran capacitat d'enfocament i un excel·lent rendiment d'il·luminació, cosa que els fa adequats per a una il·luminació concentrada i de llarga-distància. Les rentadores de paret tenen paràmetres de rendiment equilibrats, amb una forta capa espacial i una llum tridimensional, ideal per a la il·luminació de contorns. Els fanals de carrer destaquen per una alta eficàcia lluminosa i un ampli rang d'angle de feix, que els permet oferir una il·luminació brillant i uniforme en grans àrees.

4. Requisits per al rendiment de la llum en diferents escenaris d'aplicació

La il·luminació LED té una àmplia gamma d'escenaris d'aplicació, com ara il·luminació interior, il·luminació industrial, il·luminació de locals, il·luminació del paisatge i il·luminació de carreteres a la vida quotidiana i al treball. Els diferents escenaris d'aplicació tenen requisits diferents per al rendiment de la llum en funció dels objectius de disseny i les necessitats dels usuaris, tal com es detalla a la Taula 2.

Taula 2 Requisits per al rendiment de la llum en diferents escenaris d'aplicació

Analitzant els requisits de rendiment de la llum de diferents escenaris d'aplicació i combinant-los amb les característiques de diverses fonts de llum LED, es proposen les següents recomanacions de concordança:

Il·luminació interior: Les fonts de llum puntuals LED són adequades per a diverses ubicacions interiors que requereixen un posicionament precís de la il·luminació. El seu alt índex de reproducció cromàtica (Ra=86.0) garanteix que els objectes semblin fidels als seus colors originals, mentre que l'angle del feix ampli (al voltant de 119 graus) ofereix una cobertura completa, cosa que els fa ideals per a llars, oficines, espais comercials i fàbriques.

Il·luminació del local: Es recomanen projectors LED i fonts de llum puntuals per a estadis, escenaris, sales d'exposicions i museus. Els reflectors ofereixen una gran eficàcia lluminosa (135,1 lm/W) i una forta il·luminació direccional, que pot satisfer els requisits d'alta-lluminositat dels grans espais. Les fonts de llum puntuals, amb la seva excel·lent interpretació del color, són adequades per a sales d'exposicions i museus on la precisió del color és crucial.

Il·luminació del paisatge: els rentaparets LED són l'opció preferida per a la il·luminació d'edificis, la decoració i la creació d'ambients interiors. La seva forma de banda llarga, l'eficàcia lluminosa equilibrada (96,1 lm/W) i les opcions de color riques els permeten perfilar els contorns arquitectònics i paisatgístics de manera eficaç, fent-los aptes per a la il·luminació de parets exteriors d'edificis individuals i complexos històrics, així com per a il·luminació verda del paisatge i il·luminació de cartelleres.

Il·luminació viària: Fanals LEDestan dissenyats específicament per a vies arterials urbanes, carreteres secundàries, camins rurals, polígons industrials, places i zones paisatgístiques. Amb la màxima eficàcia lluminosa (149,7 lm/W) i un ampli rang d'angle de feix (149,4 graus en el pla C0/180 graus), proporcionen una il·luminació uniforme i brillant, garantint la seguretat del trànsit de vehicles i vianants i satisfent les necessitats visuals de les activitats de les persones.

Il·luminació industrial: Es pot utilitzar una combinació de fonts de llum puntuals LED i projectors per aconseguir una il·luminació equilibrada en tallers i magatzems. Les fonts de llum puntuals garanteixen una il·luminació uniforme a grans àrees, mentre que els projectors poden centrar-se en superfícies de treball que requereixen una brillantor més alta.

5. Conclusió

En comparació amb les tecnologies d'il·luminació tradicionals,Llum LEDLes fonts ofereixen una major eficiència energètica, una vida útil més llarga i un millor rendiment ambiental. Les seves funcions flexibles d'ajust de temperatura i color els converteixen en la solució òptima per a aplicacions d'il·luminació domèstica intel·ligent. Aquest estudi mesura i compara sistemàticament els paràmetres de rendiment de la llum de diferents tipus de fonts de llum LED, incloses fonts de llum puntuals, projectors, rentaparets i fanals. Els resultats mostren que cada tipus de font de llum LED té característiques úniques pel que fa a l'eficàcia lluminosa, la temperatura del color, l'índex de reproducció del color i l'angle del feix, que determinen la seva idoneïtat per a escenaris d'aplicació específics.

Les fonts de llum puntuals LED, amb el seu alt índex de reproducció cromàtica i un ampli angle de feix, són adequades per a la il·luminació interior de cases, oficines, espais comercials i fàbriques.Projectors LED, amb una alta eficàcia lluminosa i una forta il·luminació direccional, són ideals per a la il·luminació d'espais com ara estadis i sales d'exposicions. Les rentadores de paret LED destaquen en la il·luminació del paisatge i la decoració arquitectònica a causa del seu rendiment equilibrat i capacitats de contorn. Els fanals LED proporcionen una il·luminació fiable i eficient per a diversos tipus de carreteres, garantint la seguretat del trànsit.

Amb l'avenç continu de la tecnologia i la reducció de costos, la tecnologia d'il·luminació LED es farà més popular. En el futur, les fonts de llum LED tindran un paper més important a les cases intel·ligents, la il·luminació saludable i altres camps, aportant entorns d'il·luminació d'alta-qualitat a més persones. La investigació posterior es pot centrar a optimitzar els mètodes de mesura per millorar la precisió i explorar l'aplicació de fonts de llum LED en camps emergents com la il·luminació saludable i les ciutats intel·ligents.

Referències

[1] Yu, AQ, Ju, JQ i Chen, DH (2018). Debat sobre els avantatges del LED en la il·luminació funcional. China Lighting Electrical Appliances, (10), 10-17.[2] Huang, Y. (2017). Alguns problemes en l'aplicació de la il·luminació LED. Llum i il·luminació, (01), 56-58.[3] Shen, YQ, Zhu, TF i Jia, Z. (2016). Anàlisi i investigació sobre l'aplicació del mètode del goniofotòmetre en les proves de rendiment òptic de lluminàries LED. Fonts de llum i il·luminació, (04), 8-10.[4] Fan, HZ, Cao, M. i Li, SZ (2012). Aplicació i investigació de la mesura de camp proper de fonts de llum en disseny òptic LED. Acta Optica Sinica, (12), 1-5.[5] Ai, J. (2015). Lluminàries LED i corbes de distribució de la llum. Tecnologia i empresa, (20), 237-238.[6] Cai, Y., Wang, ZH i Zhu, TF (2016). Una nova tecnologia per a la mesura ràpida de la cromaticitat espacial del LED i la distribució fotomètrica. Instruments òptics, (06), 481-487.[7] GB/T 24824-2009. Mètodes de prova per a mòduls LED per a il·luminació general (S).[8] Yang, WX (2024). Aplicació de sistemes intel·ligents per a la llar en el disseny de la llar moderna. Normalització i qualitat de la indústria lleugera, (05), 127-130.

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

Shenzhen Benwei Lighting Technology Co., Ltd.

Correu electrònic:bwzm15@benweilighting.com

Web:www.benweilight.com

Whatsapp: 19113306783