Penyelidikan Kaedah Pengukuran Prestasi Cahaya dan Senario Aplikasi bagiSumber Cahaya LED

Abstrak

Sebagai sumber cahaya sejuk-keadaan pepejal semikonduktor, LED (Light-Diod Pemancar) telah menjadi arus perdana dalam bidang pencahayaan kerana kelebihan penjimatan tenaga, perlindungan alam sekitar dan hayat perkhidmatan yang panjang. Prestasi cahaya sumber cahaya LED, termasuk keberkesanan bercahaya, fluks bercahaya, sudut pancaran, suhu warna dan indeks pemaparan warna, secara langsung mempengaruhi pengalaman pengguna. Kajian ini mengukur parameter prestasi cahaya utama pelbagai yang biasa digunakanLampu LEDsumber dan membandingkan hasil pengukuran. Berdasarkan analisis senario aplikasi yang berbeza, sumber cahaya LED yang sesuai disyorkan untuk menyediakan rujukan untuk aplikasi praktikal. Penyelidikan menunjukkan bahawa sumber cahaya mata, lampu limpah, pencuci dinding dan lampu jalan masing-masing mempunyai ciri prestasi yang berbeza, yang menentukan kesesuaian mereka untuk persekitaran pencahayaan yang berbeza seperti pencahayaan dalaman, pencahayaan industri, pencahayaan tempat, pencahayaan landskap dan pencahayaan jalan. Dengan kemajuan teknologi yang berterusan, pencahayaan LED akan memainkan peranan yang lebih penting dalam rumah pintar dan pencahayaan yang sihat.

1. Pengenalan

Perkembangan teknologi pencahayaan telah mengalami evolusi yang mendalam, peralihan daripada lampu pijar, lampu pendarfluor, dan lampu halida logam kepada perkembangan pesat teknologi LED. Sumber cahaya LED telah muncul sebagai kemuncak dalam industri pencahayaan, berkat kecekapan tenaga yang luar biasa, kebolehpercayaan, jangka hayat yang panjang dan keramahan alam sekitar. Ia digunakan secara meluas dalam penunjuk, lampu isyarat, paparan, pencahayaan dalaman, lampu jalan, pencahayaan tempat dan pencahayaan landskap. Tidak seperti sumber cahaya tradisional, sumber cahaya LED menggunakan cip semikonduktor pepejal sebagai bahan bercahaya. Apabila pembawa bergabung semula dalam semikonduktor, tenaga berlebihan dibebaskan dalam bentuk foton, memancarkan cahaya merah, kuning, biru dan hijau secara langsung. Dengan menggunakan tiga-prinsip warna utama dan menambahkan fosfor, sumber cahaya LED boleh menghasilkan cahaya apa-apa warna.

PrestasiLampu LEDsumber adalah penting untuk kesan aplikasinya. Parameter prestasi cahaya utama termasuk fluks bercahaya, keberkesanan bercahaya, taburan keamatan cahaya, indeks pemaparan warna dan suhu warna. Pengukuran tepat parameter ini adalah asas untuk menilai kualiti LED dan memilih produk yang sesuai untuk senario tertentu. Pada masa ini, kaedah pengukuran utama untuk prestasi cahaya LED ialah kaedah sfera penyepaduan dan kaedah goniophotometer. Kaedah sfera penyepaduan adalah terhad kepada sumber cahaya titik LED bersaiz kecil-bersaiz kecil kerana keperluan pada jenis dan saiz sumber cahaya yang diukur, manakala kaedah goniophotometer lebih banyak digunakan untuk jenis dan saiz sumber cahaya LED yang lain. Kajian terdahulu telah meneroka kaedah pengukuran, kelebihan-ukuran medan hampir dalam reka bentuk optik dan kepentingan lengkung pengedaran keamatan cahaya. Walau bagaimanapun, terdapat kekurangan analisis-mendalam tentang perbezaan prestasi antara pelbagai sumber cahaya LED dan implikasi aplikasi praktikalnya. Penyelidikan ini bertujuan untuk mengisi jurang ini dengan mengukur dan membandingkan jenis LED yang berbeza secara sistematik dan memadankannya dengan senario aplikasi yang sesuai.

2. Kaedah Pengukuran Prestasi Ringan bagiSumber Cahaya LED

2.1 Kaedah Pengukuran Fluks Bercahaya

Fluks bercahaya merujuk kepada jumlah cahaya yang dipancarkan oleh sumber cahaya per unit masa, biasanya dinyatakan dalam lumen (lm). Ia adalah penunjuk jumlah keluaran cahaya sumber cahaya, bersamaan dengan kuasa optik. Fluks bercahaya yang lebih tinggi bermakna sumber cahaya mengeluarkan lebih banyak cahaya, secara langsung mempengaruhi persepsi mata manusia terhadap kecerahan dan berfungsi sebagai parameter utama untuk menilai kecerahan keseluruhan. Dalam aplikasi praktikal, fluks bercahaya ialah faktor kritikal dalam pemilihan LED: sumber fluks-bercahaya-tinggi sesuai untuk memberikan pencahayaan yang kuat, manakala sumber fluks-bercahaya-rendah sesuai untuk kawasan pencahayaan-setempat atau rendah.

Mengikut kaedah pengukuran yang dinyatakan dalam GB/T 24824-2009 "Kaedah Ujian untuk Modul LED untuk Pencahayaan Umum", pengukuran fluks bercahaya dijalankan di dalam bilik gelap optik. Yang diujiLampu LEDsumber atau luminair dipasang di pusat putaran goniophotometer dan dihidupkan untuk beroperasi dalam keadaan tertentu. Lengan berputar memacu sumber cahaya atau luminair untuk berputar di sekeliling paksi menegaknya, membentuk permukaan sfera maya. Pengesan fotometrik goniophotometer mengukur kecerahan pada pelbagai titik pada sfera maya ini, memastikan pensampelan yang mencukupi pada berbilang satah pemancar cahaya-dengan selang sudut kecil. Jarak antara pengesan fotometrik dan pusat bercahaya objek yang diuji berfungsi sebagai jejari sfera maya. Biasanya, selang sudut antara satah ialah 5 darjah, dan selang dalam setiap satah ialah 1 darjah. Untuk sumber cahaya atau luminair dengan saiz besar atau sudut pancaran sempit, selang yang lebih kecil digunakan untuk memastikan integriti pensampelan pengedaran pencahayaan.

Oleh kerana kecerahan yang diukur adalah berkadar dengan keamatan cahaya sumber ke arah itu, goniophotometer secara automatik menyepadukan kecerahan pada setiap elemen permukaan kecil pada sfera untuk mengira fluks bercahaya. Jumlah fluks bercahaya dikira menggunakan kaedah penyepaduan berangka seperti yang ditunjukkan dalam Formula (1):

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

Di mana Φtot ialah jumlah fluks bercahaya (lm), r ialah jejari sfera maya (m); SM ialah luas permukaan sfera maya (m²); dan (ε,η) mewakili sudut ruang.

2.2 Pengukuran Taburan Intensiti Cahaya dan Sudut Rasuk

Taburan keamatan cahaya menerangkan keamatan cahaya yang dipancarkan oleh sumber dalam arah yang berbeza. Dengan mengesan data pengedaran intensiti cahaya di bawah keadaan pemasangan tertentu, keseragaman pencahayaan dan kawasan liputan yang berkesan boleh dinilai, yang sangat penting untuk pelbagai senario aplikasi seperti pencahayaan rumah, pencahayaan komersial dan pencahayaan industri. Sudut pancaran merujuk kepada sudut perbezaan cahaya yang dipancarkan oleh sumber, secara langsung mempengaruhi kepekatan dan resapan kesan pencahayaan, sekali gus menentukan masa yang berkenaan. Kedua-dua parameter ini adalah penting untuk aplikasi pasaranSumber cahaya LED.

Semasa pengukuran, jarak antara pengesan dan objek yang diuji mestilah sekurang-kurangnya 5 kali ganda kawasan bukaan bercahaya maksimum objek, dengan mengambil kira kawasan bercahaya, keamatan cahaya, dan sudut pancaran sumber cahaya LED atau luminair. Objek yang diuji diletakkan pada bingkai berputar goniophotometer yang boleh berputar mengelilingi dua paksi. Pada satah bercahaya ciri LED, meter kecerahan titik atau radiometer spektrum diletakkan di medan jauh untuk mengumpul data-keamatan cahaya medan jauh. Selang pengukuran tidak lebih besar daripada 1/20 daripada separuh-sudut pancaran puncak. Untuk pengukuran dengan sudut rasuk kurang daripada 10 darjah atau keperluan ketat pada sudut arah, laser atau kaedah yang lebih berkesan digunakan untuk memasang dan menyelaraskan kedudukan awal objek yang diuji. Apabila sumber cahaya berputar mengelilingi dua paksi, data daripada seluruh ruang sekeliling dikumpul untuk menjana data lengkung pengedaran keamatan cahaya, berdasarkan separuh{11}}sudut pancaran puncak dikira.

Kaedah pengukuran dwi-mirror goniophotometer yang dinyatakan dalam GB/T 24824-2009 meletakkan objek yang diuji pada pusat putaran dwi-cermin goniophotometer, yang hanya berputar di sekitar paksi menegaknya. Reflektor berputar berputar mengelilingi sumber cahaya atau luminair LED yang diuji, memantulkan pancaran cahaya yang diukur dalam arah tertentu kepada pemantul kedua pada jarak, yang kemudiannya memantulkannya kepada pengesan optik. Kaedah ini memastikan LED yang diuji dalam keadaan operasi pegun, menawarkan kelebihan kestabilan pengukuran yang tinggi dan pendudukan ruang sistem yang kecil.

3. Perbandingan daripadaCahayaKeputusan Pengukuran Prestasi Sumber Cahaya LED Berbeza

Menggunakan kaedah pengukuran standard yang dinyatakan di atas, parameter prestasi cahaya utama (keberkesanan bercahaya, suhu warna, indeks pemaparan warna dan sudut pancaran) pelbagai jenis sumber cahaya LED telah diukur. Keputusan khusus ditunjukkan dalam Jadual 1.

Jadual 1: Nilai Pengukuran Prestasi Cahaya Sumber Cahaya LED Berbeza

Pada masa ini,Lampu LEDsumber melaraskan taburan keamatan cahayanya terutamanya melalui bentuk dan prestasi penghantaran penutup lut sinar yang membalut-diod pemancar cahaya. Setiap jenis sumber cahaya LED mempunyai corak pengedaran intensiti cahaya yang unik. Sumber cahaya titik, dengan saiznya yang kecil, mempamerkan separuh lebar-julat sudut pancaran puncak dan indeks pemaparan warna yang tinggi, menunjukkan keupayaannya untuk memberikan pencahayaan yang seragam dan semula jadi. Lampu sorot menampilkan keberkesanan bercahaya tinggi dan separuh-sudut pancaran puncak yang sempit, menunjukkan keupayaan pemfokusan yang kuat dan prestasi pencahayaan yang sangat baik, menjadikannya sesuai untuk-pencahayaan jarak jauh dan tertumpu. Pencuci dinding mempunyai parameter prestasi yang seimbang, dengan lapisan spatial yang kuat dan tiga-dimensi cahaya, yang sesuai untuk pencahayaan kontur. Lampu jalan menyerlah dengan keberkesanan bercahaya tinggi dan julat sudut pancaran lebar, membolehkannya memberikan pencahayaan terang dan seragam di kawasan yang luas.

4. Keperluan untuk Prestasi Ringan dalam Senario Aplikasi Berbeza

Pencahayaan LED mempunyai pelbagai senario aplikasi, termasuk pencahayaan dalaman, pencahayaan industri, pencahayaan tempat, pencahayaan landskap dan pencahayaan jalan dalam kehidupan dan kerja harian. Senario aplikasi yang berbeza mempunyai keperluan yang berbeza untuk prestasi cahaya berdasarkan objektif reka bentuk dan keperluan pengguna, seperti yang diperincikan dalam Jadual 2.

Jadual 2 Keperluan untuk Prestasi Ringan dalam Senario Aplikasi Berbeza

Dengan menganalisis keperluan prestasi cahaya bagi senario aplikasi yang berbeza dan menggabungkannya dengan ciri-ciri pelbagai sumber cahaya LED, pengesyoran padanan berikut dicadangkan:

Pencahayaan Dalaman: Sumber cahaya titik LED sesuai untuk pelbagai lokasi dalaman yang memerlukan kedudukan pencahayaan yang tepat. Indeks pemaparan warna yang tinggi (Ra=86.0) memastikan objek kelihatan benar kepada warna asalnya, manakala sudut pancaran lebar (sekitar 119 darjah ) memberikan liputan menyeluruh, menjadikannya sesuai untuk rumah, pejabat, ruang komersial dan kilang.

Pencahayaan Tempat: Lampu limpah LED dan sumber cahaya mata disyorkan untuk stadium, pentas, dewan pameran dan muzium. Lampu sorot menawarkan keberkesanan bercahaya tinggi (135.1 lm/W) dan pencahayaan arah yang kuat, yang boleh memenuhi keperluan-kecerahan tinggi bagi tempat yang besar. Sumber cahaya titik, dengan pemaparan warna yang sangat baik, sesuai untuk dewan pameran dan muzium di mana ketepatan warna adalah penting.

Pencahayaan Landskap: Pencuci dinding LED adalah pilihan utama untuk pencahayaan bangunan, hiasan, dan penciptaan suasana dalaman. Bentuk jalurnya yang panjang, keberkesanan bercahaya seimbang (96.1 lm/W), dan pilihan warna yang kaya membolehkannya menggariskan kontur seni bina dan landskap dengan berkesan, menjadikannya sesuai untuk pencahayaan dinding luar bangunan tunggal dan kompleks bangunan bersejarah, serta pencahayaan landskap hijau dan pencahayaan papan iklan.

Pencahayaan Jalan: Lampu jalan LEDdireka khusus untuk jalan arteri bandar, jalan sekunder, jalan luar bandar, taman perindustrian, dataran dan kawasan yang indah. Dengan keberkesanan bercahaya tertinggi (149.7 lm/W) dan julat sudut pancaran lebar (149.4 darjah dalam satah C0/180 darjah), ia memberikan pencahayaan yang seragam dan terang, memastikan keselamatan lalu lintas untuk kenderaan dan pejalan kaki serta memenuhi keperluan visual aktiviti orang ramai.

Pencahayaan Industri: Gabungan sumber cahaya titik LED dan lampu limpah boleh digunakan untuk mencapai pencahayaan seimbang di bengkel dan gudang. Sumber cahaya titik memastikan pencahayaan seragam di kawasan yang luas, manakala lampu limpah boleh memfokus pada permukaan kerja yang memerlukan kecerahan yang lebih tinggi.

5. Kesimpulan

Berbanding dengan teknologi pencahayaan tradisional,Lampu LEDsumber menawarkan kecekapan tenaga yang lebih tinggi, hayat perkhidmatan yang lebih lama dan prestasi alam sekitar yang lebih baik. Fungsi pelarasan suhu dan warna yang fleksibel menjadikannya penyelesaian optimum untuk aplikasi pencahayaan rumah pintar. Kajian ini secara sistematik mengukur dan membandingkan parameter prestasi cahaya pelbagai jenis sumber cahaya LED, termasuk sumber cahaya mata, lampu limpah, pencuci dinding dan lampu jalan. Keputusan menunjukkan bahawa setiap jenis sumber cahaya LED mempunyai ciri unik dari segi keberkesanan bercahaya, suhu warna, indeks pemaparan warna dan sudut pancaran, yang menentukan kesesuaiannya untuk senario aplikasi tertentu.

Sumber cahaya titik LED, dengan indeks pemaparan warna yang tinggi dan sudut pancaran lebar, sesuai untuk pencahayaan dalaman di rumah, pejabat, ruang komersial dan kilang.Lampu limpah LED, yang menampilkan keberkesanan bercahaya tinggi dan pencahayaan arah yang kuat, sesuai untuk pencahayaan tempat seperti stadium dan dewan pameran. Pencuci dinding LED cemerlang dalam pencahayaan landskap dan hiasan seni bina kerana prestasi seimbang dan keupayaan konturnya. Lampu jalan LED menyediakan pencahayaan yang boleh dipercayai dan cekap untuk pelbagai jenis jalan, memastikan keselamatan lalu lintas.

Dengan kemajuan teknologi yang berterusan dan pengurangan kos, teknologi pencahayaan LED akan menjadi lebih popular. Pada masa hadapan, sumber cahaya LED akan memainkan peranan yang lebih penting dalam rumah pintar, pencahayaan sihat dan medan lain, membawa-persekitaran pencahayaan berkualiti tinggi kepada lebih ramai orang. Penyelidikan lanjut boleh memberi tumpuan kepada mengoptimumkan kaedah pengukuran untuk meningkatkan ketepatan dan meneroka aplikasi sumber cahaya LED dalam bidang baru muncul seperti pencahayaan sihat dan bandar pintar.

Rujukan

[1] Yu, AQ, Ju, JQ, & Chen, DH (2018). Perbincangan tentang Kelebihan LED dalam Pencahayaan Berfungsi. Perkakas Elektrik Pencahayaan China, (10), 10-17.[2] Huang, Y. (2017). Beberapa Isu dalam Aplikasi Pencahayaan LED. Cahaya & Pencahayaan, (01), 56-58.[3] Shen, YQ, Zhu, TF, & Jia, Z. (2016). Analisis dan Penyelidikan Mengenai Aplikasi Kaedah Goniophotometer dalam Ujian Prestasi Optik Luminaire LED. Sumber Cahaya & Pencahayaan, (04), 8-10.[4] Kipas, HZ, Cao, M., & Li, SZ (2012). Aplikasi dan Penyelidikan Pengukuran Jarak Dekat Sumber Cahaya dalam Reka Bentuk Optik LED. Acta Optica Sinica, (12), 1-5.[5] Ai, J. (2015). Luminair LED dan Lengkung Pengagihan Cahaya. Teknologi & Perusahaan, (20), 237-238.[6] Cai, Y., Wang, ZH, & Zhu, TF (2016). Teknologi Baharu untuk Pengukuran Pantas Kromatik Spatial LED dan Taburan Fotometrik. Alat Optik, (06), 481-487.[7] GB/T 24824-2009. Kaedah Ujian untuk Modul LED untuk Pencahayaan Umum (S).[8] Yang, WX (2024). Aplikasi Sistem Pintar Rumah dalam Reka Bentuk Rumah Moden. Penyeragaman dan Kualiti Industri Ringan, (05), 127-130.

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

Shenzhen Benwei Lighting Technology Co., Ltd.

e-mel:bwzm15@benweilighting.com

web:www.benweilight.com

Whatsapp :19113306783