Gli attuali sistemi di illuminazione a LED non riportano più i valori di potenza e luminosità indicati su confezioni o imballaggi stampati. Gli utenti finali richiedono un comportamento di illuminazione reale, ovvero qual è l'ampiezza del fascio luminoso, quanto è uniformemente illuminato un oggetto e a quali correnti la luce rimarrà costante. Questi valori sono oggetto di misurazioni di laboratorio effettuate con un dispositivo specializzato chiamato goniofotometro, che misura l'intensità luminosa in una serie di orientamenti angolari dell'apparato di misura. Un sistema rotante, a differenza delle sfere integratrici statiche, riceve un profilo di uscita direzionale e recupera la distribuzione angolare completa.
Ottiche, riflettori, diffusori, lenti e geometria asimmetrica del fascio luminoso sono alcune delle ottiche comunemente utilizzate negli apparecchi di illuminazione a LED. Data l'illuminazione moderna, basata sulle applicazioni specifiche: illuminazione stradale, illuminazione scenica, illuminazione architettonica di facciate, illuminazione di spazi di lavoro industriali, un sistema di misurazione direzionale offre dati prestazionali reali che vanno oltre le semplici definizioni di luminanza.

Perché è necessaria la misurazione direzionale

Le caratteristiche di distribuzione della luce definiscono il buon funzionamento di un apparecchio di illuminazione a LED in condizioni reali. Quando una lampada genera un flusso luminoso elevato ma ne concentra la maggior parte in un cono di piccole dimensioni, la dispersione della luce è elevata nelle altre direzioni. Un esempio è l'illuminazione stradale, che dovrebbe illuminare le aree adiacenti per ridurre le zone d'ombra tra i punti luce. L'illuminazione delle attività svolte all'interno dei locali deve essere uniforme. Questa prestazione, misurata su una sola lettura frontale, non può fornire un'analisi completa dell'output.
In un goniofotometro, l'apparecchio di illuminazione viene ruotato in diverse posizioni angolari e l'intensità dell'emissione radiante viene misurata in ciascuna posizione angolare. L'informazione risultante sarà una curva di distribuzione dell'intensità. La dispersione fotometrica, la divergenza del fascio e l'efficienza a zone vengono esaminate mediante LISUN mediante l'uso di questa curva.

Meccanismo operativo principale di un goniofotometro a LED

Sistema goniofotometrico Sistema goniofotometrico Un sistema goniofotometrico misura la luce emessa dall'oggetto in esame a vari angoli in base alla rotazione meccanica. Generalmente può essere suddiviso in due sistemi: a specchio rotante e a sensore mobile. Con il dispositivo rotante, il prodotto LED ruota.
Qualunque sia la configurazione scelta, lo strumento registra l'intensità luminosa a un dato intervallo angolare. Il rilevatore viene regolato in modo proporzionale all'energia visibile reale, anziché alla percezione dell'abbagliamento. Dopo aver acquisito i punti di misura, questi vengono interpolati tramite software, generando un grafico continuo. Questo grafico è in grado di convertire i dati di intensità, direzionali, in flusso luminoso come valori totali.

Ricostruzione matematica del flusso totale

Per determinare il flusso luminoso totale si utilizzano i valori direzionali anziché i valori effettivi. Il processo incorpora le intensità nella sfera di misurazione. Quando non si verifica alcuna variazione di intensità con l'angolo, il calcolo complessivo del flusso diventa prevedibile. La maggior parte degli apparecchi di illuminazione presenta, tuttavia, notevoli differenze tra il centro e i bordi. Una singola area può produrre tre volte la quantità di energia di un'altra.
Le variazioni localizzate dell'intensità luminosa del goniofotometro vengono catturate e valutate come parte di flussi compositi. Questo flusso ricostruito è specificamente applicabile ad apparecchi di illuminazione basati su elementi riflettenti, moduli LED COB con ottica di collimazione secondaria e moduli di illuminazione per negozi semi-personalizzati.

Determinazione dell'angolo del fascio e della diffusione angolare

L'angolo di emissione dell'intensità luminosa è il punto in cui l'intensità luminosa si riduce della metà. Molti produttori di LED contrassegnano i loro apparecchi con un'apertura di 30°, 60° o 120°. Questo angolo non può essere determinato visivamente ed è necessario rilevarlo con grande precisione a angolazioni leggermente variabili.
L'intensità diminuisce lentamente lungo l'asse centrale. Lo strumento goniofotometrico determina i punti in cui l'intensità è inferiore al 50% del livello di picco. Esempi possono essere gli apparecchi di illuminazione stradale, dove gli angoli lungo la carreggiata tendono ad essere ripidi rispetto alla larghezza.

Integrazione con le letture del misuratore di luminosità

Una volta creati i dati del profilo angolare, gli ingegneri dispongono di un igrometro calibrato che utilizzano per confermare i valori sulle superfici. Questo dimostra non solo la potenza emessa, ma anche l'illuminazione fornita. La goniofotometria spiega il comportamento dell'emissione e la misurazione della superficie ne conferma l'utilizzo.
I misuratori di luce forniscono letture in lux a distanze di installazione reali. Tale correlazione ha dimostrato l'efficienza del sistema in base alle perdite ottiche dovute all'altezza di installazione, alla diffusione delle lenti, alla dispersione nell'aria e alla riflettanza superficiale.

Perché l'uniformità del fascio è importante nell'uso reale

L'illuminazione superficiale risulta discontinua quando l'intensità luminosa cambia, variando bruscamente tra gli angoli. Negli ambienti industriali è necessaria una disposizione uniforme per eliminare eventuali ombre attorno alle aree di montaggio. Le sfumature morbide risultano inoltre più accattivanti per i progettisti di illuminazione architettonica, in quanto evitano un effetto di cerniera visiva.
I file fotometrici standard in formato IES o LDT vengono generati da un goniofotometro. Questi file rappresentano la definizione matematica della distribuzione spaziale e vengono rappresentati da un software per simulare il layout di illuminazione ben prima dell'installazione. Gli installatori installano virtualmente gli apparecchi di illuminazione, ne analizzano la copertura e stabiliscono la spaziatura tra gli apparecchi.

Figura: Goniofotometro

Manutenzione della calibrazione e degli standard di riferimento

La calibrazione rende le misurazioni accurate durante il processo. I sensori si deteriorano con il passare del tempo a causa dell'invecchiamento dei fotodiodi, dell'aggiunta di calore e della polvere. La misurazione di apparecchi di illuminazione sconosciuti può essere testata anche dopo la calibrazione, per garantire che sia stato raggiunto un output di base valido.
La calibrazione consiste nel considerare la luce diffusa nell'ambiente della camera di misura. Una camera goniofotometrica correttamente progettata esclude fonti di illuminazione esterne, in modo che le misurazioni dei sensori rappresentino solo le reali prestazioni degli apparecchi di illuminazione.

Rilevanza nella certificazione dell'efficienza energetica

Le politiche energetiche si concentrano sul valore nominale dei lumen per watt e non sulla potenza. Un apparecchio di illuminazione ad alta efficienza con distribuzione angolare della luce può essere tecnicamente efficiente ma poco luminoso in determinate aree. Esiste un rapporto di utilizzo effettivo, misurato dalla distribuzione fotometrica.
L'efficienza energetica è certificata da linee guida nei valori direzionali. Nel caso in cui le misurazioni goniofotometriche dimostrino una perdita di potenza eccessiva alla periferia del fascio, è necessario apportare modifiche alle dichiarazioni di prodotto. Alcuni certificati tendono solitamente a richiedere la prova fotometrica di distribuzione uniforme alle altezze di montaggio specificate.

Flussi di lavoro di produzione e classificazione della qualità dei LED

I risultati goniofotometrici sono stati utilizzati nei processi di categorizzazione della qualità per sviluppare uno sviluppo di raccordi. Le curve di distribuzione tra i lotti vengono confrontate tra i produttori, garantendo la stabilità tra le diverse serie di produzione. La dispersione angolare è inoltre alterata dai minimi movimenti angolari della posizione delle lenti dei LED o del design del riflettore.
Gli acquisti con output ottico simile vengono inseriti in sistemi di binning alimentati dai dati raccolti. I moduli di diffusione angolare con la stessa efficacia elettrica vengono separati in base alle applicazioni target.

Prestazioni di illuminazione a distanza

Il comportamento del fascio luminoso varia con la distanza. Una lampada con un flusso luminoso proiettato di 2000 lumen può produrre una luce concentrata e ristretta a breve distanza, ma debole a lunga distanza. Gli apparecchi a fascio stretto, invece, forniscono una luce utilizzabile a lunga distanza, sebbene risulti meno luminosa in prossimità.
La conversione è dimostrata dall'illuminatore. Poiché il goniofotometro definisce la forma angolare, l'usabilità del campo è misurata tramite misurazioni in lux. Entrambi i set di risultati vengono correlati dagli ingegneri nelle specifiche degli apparecchi commerciali.

Conclusione

Un moderno goniofotometro Viene utilizzato per misurare il flusso luminoso e la distribuzione dell'angolo di fascio misurando le intensità direzionali per passi angolari. Costruisce matematicamente profili di illuminazione completi ed è un buon indicatore di come si comporterà l'apparecchiatura in applicazioni reali. Il test fotometrico è completo, non parziale, attraverso la valutazione rotazionale, la misurazione completa dell'illuminazione superficiale tramite un illuminometro e la calibrazione completa.
Lo strumento è ancora fondamentale nello sviluppo di apparecchi a LED, nella progettazione di strade ed edifici, nella modellazione architettonica, nei test di efficienza energetica e nella certificazione dei prodotti. Una corretta caratterizzazione angolare garantisce ai progettisti la conoscenza sia della potenza emessa che dell'illuminazione utilizzabile, consentendone l'impiego efficace nei sistemi di illuminazione reali.

Lisun Instruments Limited è stata trovata da LISUN GROUP nel 2003. LISUN sistema di qualità è stato rigorosamente certificato da ISO9001:2015. Come Socio CIE, LISUN i prodotti sono progettati sulla base di CIE, IEC e altri standard internazionali o nazionali. Tutti i prodotti hanno superato il certificato CE e sono stati autenticati dal laboratorio di terze parti.

I nostri prodotti principali sono Goniofotometro, Sfera Integrativa, Spettroradiometro, Generatore di sovratensioni, Pistole simulatore ESD, Ricevitore EMI, Apparecchiatura di collaudo EMC, Tester di sicurezza elettrica, Camera ambientale, Camera Temperatura, Camera climatica, Camera Termale, Test di nebbia salina, Camera di prova della polvere, Test impermeabile, Prova RoHS (EDXRF), Test del filo incandescente and Test della fiamma dell'ago.

Non esitate a contattarci se avete bisogno di supporto.
Dipartimento tecnico: Service@Lisungroup.com, Cella / WhatsApp: +8615317907381
Dipartimento vendite: Sales@Lisungroup.com, Cella / WhatsApp: +8618117273997