Ricerca sui test di prestazione fotometrica, colorimetrica ed elettrica di sorgenti luminose multiple basate sulla misurazione del lumen — Prendendo LISUN LPCE-2 Sistema (LMS-9000) come esempio

Abstract:
Misurazione del lume è un metodo fondamentale per valutare le prestazioni fotometriche delle sorgenti luminose, che riflette direttamente la capacità luminosa e il livello di efficienza energetica delle sorgenti luminose. Prendendo il LISUN LPCE-2 (LMS-9000) Sistema completo di test fotometrico, colorimetrico ed elettrico rapido con CCD LED (per i dettagli, visitare: https://www.lisungroup.cn/products/712.htmll) come piattaforma di test, questo documento esegue un test sistematico sui parametri fotometrici, colorimetrici ed elettrici delle lampade HID (lampade al sodio ad alta pressione, lampade al mercurio ad alta pressione), lampade fluorescenti a catodo freddo e lampade a LED attorno alla tecnologia di misurazione del lumen, analizza le differenze nelle prestazioni di diversi tipi di sorgenti luminose in indicatori chiave come valore lumen, efficienza luminosa, temperatura di colore e indice di resa cromatica e verifica l'importanza del rilevamento completo dei parametri fotometrici, colorimetrici ed elettrici delle lampade a LED per la loro valutazione della qualità. La ricerca mostra che il LISUN LPCE-2 Il sistema (LMS-9000) è in grado di effettuare misurazioni del flusso luminoso ad alta precisione di più sorgenti luminose e di rilevare in modo integrato parametri fotometrici, colorimetrici ed elettrici, fornendo una base scientifica per la valutazione della qualità delle sorgenti luminose e per la ricerca e lo sviluppo di prodotti per l'illuminazione.

1. introduzione
Le prestazioni delle sorgenti luminose influiscono direttamente sull'effetto luminoso, sul consumo energetico e sulla durata. Il lumen, in quanto unità di misura ufficiale del flusso luminoso, rappresenta un elemento fondamentale per la valutazione delle prestazioni fotometriche delle sorgenti luminose. Le lampade HID (lampade a incandescenza ad alta pressione e lampade a mercurio ad alta pressione) sono ampiamente utilizzate nell'illuminazione esterna grazie alle loro elevate caratteristiche di flusso luminoso; le lampade fluorescenti a catodo freddo sono impiegate principalmente nell'illuminazione di sfondo e decorativa per le loro eccellenti prestazioni di accensione; le lampade a LED, come nuova generazione di sorgenti luminose a risparmio energetico, si sono gradualmente affermate sul mercato dell'illuminazione grazie alle loro elevate prestazioni in termini di risparmio energetico e alla lunga durata. Esistono differenze significative nei principi di illuminazione e nella progettazione strutturale dei diversi tipi di sorgenti luminose, che comportano metodi di misurazione del lumen e criteri di valutazione delle prestazioni fotometriche, colorimetriche ed elettriche distinti. In particolare, la qualità delle lampade a LED non può essere valutata unicamente in base alla misurazione del lumen, ma richiede una valutazione completa che combini parametri fotometrici, colorimetrici ed elettrici.

Migliori LISUN LPCE-2 Il sistema di test completo rapido fotometrico, colorimetrico ed elettrico a LED (LMS-9000) adotta uno spettrometro CCD ad alta precisione e una tecnologia a sfera integratrice monoblocco, che consente il rilevamento sincrono della misurazione del flusso luminoso e dei parametri fotometrici, colorimetrici ed elettrici di diverse sorgenti luminose come lampade HID, lampade fluorescenti a catodo freddo e lampade a LED. La sua precisione ed efficienza di test sono conformi agli standard internazionali come CIE e IESNA, nonché alle relative specifiche nazionali. Sulla base di questo sistema, il presente articolo esegue esperimenti sulla misurazione del flusso luminoso e sul test dei parametri fotometrici, colorimetrici ed elettrici di diverse sorgenti luminose, confronta e analizza le caratteristiche prestazionali di varie sorgenti luminose e fornisce dati sperimentali e riferimenti tecnici per l'applicazione di rilevamento e selezione della qualità delle sorgenti di illuminazione.

2. Misurazione del flusso luminoso e caratteristiche principali del sistema di prova

2.1 Valore applicativo della misurazione del lumen
Misurando quantitativamente l'energia luminosa percepibile dall'occhio umano emessa da una sorgente luminosa per unità di tempo, la misurazione del flusso luminoso (lumen) riflette direttamente la capacità luminosa della sorgente e costituisce la base fondamentale per valutare il grado di efficienza energetica e classificare la qualità delle sorgenti luminose. Per le lampade HID, il valore del flusso luminoso determina direttamente il raggio di irradiazione e la luminosità dell'illuminazione esterna; la stabilità del flusso luminoso delle lampade fluorescenti a catodo freddo influisce sull'uniformità della retroilluminazione; per le lampade a LED, la misurazione del flusso luminoso deve essere combinata con il tasso di mantenimento del flusso luminoso per valutare in modo completo le prestazioni luminose a lungo termine. Allo stesso tempo, la combinazione della misurazione del flusso luminoso con parametri quali l'efficienza luminosa e la potenza consente di calcolare l'efficienza luminosa delle sorgenti luminose, fornendo dati a supporto della ricerca, dello sviluppo e della promozione di sorgenti luminose a risparmio energetico.

2.2 Caratteristiche principali di LISUN LPCE-2 (LMS-9000) Sistema
Migliori LISUN LPCE-2 Il sistema (LMS-9000) è un'apparecchiatura di prova fotometrica, colorimetrica ed elettrica integrata, appositamente progettata per il rilevamento delle sorgenti luminose. Con il LMS-9000C Il sistema, che utilizza un radiometro spettrale rapido ad alta precisione come elemento centrale, combinato con apparecchiature di supporto quali una sfera integratrice monoblocco con supporto, uno strumento digitale per la misurazione dei parametri elettrici e un alimentatore CA a frequenza variabile, consente la rilevazione sincrona della misurazione del flusso luminoso e dei parametri fotometrici, colorimetrici ed elettrici. Le sue caratteristiche principali si riflettono nei seguenti aspetti:
• Misurazione del flusso luminoso ad alta precisione: il campo di misura del flusso luminoso va da 0.01 a 200,000 lm con una linearità fotometrica di ±0.5%, in grado di soddisfare le esigenze di misurazione del flusso luminoso di lampade fluorescenti a catodo freddo miniaturizzate e lampade al sodio ad alta potenza e alta pressione. Dotato di un dispositivo per lampada ausiliaria e di una funzione di correzione del coefficiente di autoassorbimento, elimina efficacemente l'errore di misurazione causato dalla perdita di luce nella sfera integratrice.
• Rilevamento integrato di molteplici parametri: durante la misurazione del flusso luminoso, è in grado di rilevare simultaneamente parametri colorimetrici (coordinate cromatiche, temperatura di colore correlata, indice di resa cromatica, ecc.) e parametri elettrici (tensione, corrente, potenza, fattore di potenza, ecc.). In particolare, può rilevare anche parametri esclusivi come la tolleranza cromatica e il tasso di mantenimento del flusso luminoso per le lampade a LED.
• Ampia compatibilità con le sorgenti luminose: è perfettamente adatto per lampade HID come lampade al sodio ad alta pressione e lampade al mercurio ad alta pressione, lampade fluorescenti a catodo freddo e lampade a LED di varie potenze, conformi agli standard di prova internazionali come IES LM-79 and LM-80.
• Funzionamento intelligente: dotato di software operativo in cinese e inglese, supporta il funzionamento completo del sistema da Win7 a Win11 e i dati di test possono essere esportati direttamente come report in formato PDF/Excel, migliorando notevolmente l'efficienza del rilevamento.
• Elevata precisione di rilevamento spettrale: la precisione del test della lunghezza d'onda è di ±0.3 nm e la luce diffusa è <0.015% (600 nm), il che fornisce una garanzia hardware per la precisione della misurazione del lumen. La precisione del test della sfera integratrice monoblocco è molto superiore a quella della tradizionale sfera integratrice composta da più elementi.

Il sistema è in grado di effettuare la misurazione del flusso luminoso attraverso tre metodi: metodo spettrale, metodo fotometrico e metodo spettrofotometrico, soddisfacendo le esigenze di diversi scenari di rilevamento, e rappresenta un'apparecchiatura fondamentale per le aziende del settore illuminotecnico e gli istituti di collaudo per effettuare il controllo della qualità delle sorgenti luminose.

3. Esperimenti sulla misurazione del flusso luminoso e test fotometrici, colorimetrici ed elettrici di sorgenti luminose multiple

3.1 Campioni sperimentali e condizioni di prova
Sono stati selezionati quattro tipi di sorgenti luminose commerciali di uso comune come campioni sperimentali, con 3 campioni per ciascun tipo al fine di garantire la rappresentatività dei risultati del test. Le specifiche dei campioni sono le seguenti: lampada al sodio ad alta pressione (70 W, tipo illuminazione esterna), lampada al mercurio ad alta pressione (40 W, tipo illuminazione industriale), lampada fluorescente a catodo freddo (20 W, tipo retroilluminazione) e lampada a LED (15 W, tipo illuminazione generale).

Le condizioni di prova hanno seguito rigorosamente GB/T 26178-2010 Metodi per la misurazione del flusso luminoso e IES LM-79 standard: la temperatura ambiente sperimentale è stata controllata a 25±1℃, la tensione di alimentazione era di 220V±1%, tutte le sorgenti luminose sono state preriscaldate per 30 minuti per raggiungere lo stato stazionario di lavoro prima del test. La misurazione del lumen e il rilevamento dei parametri fotometrici, colorimetrici ed elettrici sono stati ripetuti 3 volte per ciascun campione e il valore medio è stato preso come risultato sperimentale finale. Tutti i test sono stati completati da LISUN LPCE-2 sistema (LMS-9000).

Spettrofotometro LPCE 2 (LMS 9000) e sistema di test integrato della sfera

3.2 Indicatori e metodi di prova
Utilizzando il flusso luminoso ottenuto dalla misurazione del lumen come indice fotometrico principale, questo esperimento ha rilevato simultaneamente i parametri fotometrici, colorimetrici ed elettrici chiave di diverse sorgenti luminose. In particolare, è stata aggiunta la rilevazione della tolleranza cromatica per le lampade a LED al fine di coprire pienamente i requisiti di valutazione della qualità. Gli indicatori di prova specifici sono i seguenti:
• Indicatori fotometrici: flusso luminoso (valore lumen), efficacia luminosa (lm/W);
• Indicatori colorimetrici: temperatura di colore correlata (CCT, K), indice di resa cromatica (Ra);
• Parametri elettrici: potenza misurata (W), fattore di potenza (PF);
• Indicatori esclusivi per lampade a LED: tolleranza cromatica (SDCM).

La misurazione del lume è stata effettuata con il metodo spettrofotometrico. LMS-9000C spettrometro del LISUN LPCE-2 Il sistema (LMS-9000) è stato utilizzato per raccogliere la distribuzione spettrale di potenza della sorgente luminosa e il calcolo del flusso luminoso è stato completato combinando l'algoritmo di correzione integrato nel sistema. I parametri colorimetrici sono stati rilevati con riferimento allo standard CIE 1931 e i parametri elettrici sono stati raccolti in modo sincrono dallo strumento di misura digitale dei parametri elettrici a supporto del sistema, realizzando un rilevamento completamente automatizzato senza intervento manuale durante l'intero processo.

3.3 Risultati sperimentali e analisi dei dati
La misurazione del lumen e il rilevamento dei parametri fotometrici, colorimetrici ed elettrici delle lampade HID, delle lampade fluorescenti a catodo freddo e delle lampade a LED sono stati completati da LISUN LPCE-2 Sistema (LMS-9000). I risultati sperimentali sono riportati nella Tabella 1 e tutti i dati rappresentano i valori medi di 3 prove ripetute.
Tabella 1. Misurazione del flusso luminoso e risultati dei test sui parametri fotometrici, colorimetrici ed elettrici di diverse sorgenti luminose.

Dai risultati sperimentali si evince che diverse tipologie di sorgenti luminose mostrano differenze significative nella misurazione del flusso luminoso e nei parametri fotometrici, colorimetrici ed elettrici, con la seguente analisi specifica:
• Valore del flusso luminoso ed efficienza luminosa: la lampada al sodio ad alta pressione ha il flusso luminoso più elevato misurato, raggiungendo 6250 lm, ed è adatta per l'illuminazione esterna di grandi spazi come strade e piazze; la lampada a LED ha un'efficienza luminosa ottimale di 94.0 lm/W, molto superiore a quella delle lampade a mercurio ad alta pressione e delle lampade fluorescenti a catodo freddo, riflettendo significativi vantaggi in termini di risparmio energetico, che è il motivo principale per cui le lampade a LED stanno gradualmente sostituendo le sorgenti luminose tradizionali; la lampada a mercurio ad alta pressione ha l'efficienza luminosa più bassa di soli 35.5 lm/W, con scarse prestazioni in termini di efficienza energetica.
• Parametri colorimetrici: La lampada al sodio ad alta pressione ha la temperatura di colore più bassa, di soli 2250 K, e l'indice di resa cromatica più basso, di soli 28. Sebbene abbia un flusso luminoso elevato, la sua capacità di riproduzione del colore è scarsa, il che la rende adatta all'illuminazione esterna senza requisiti di resa cromatica; gli indici di resa cromatica delle lampade a LED e delle lampade fluorescenti a catodo freddo superano entrambi 80. Tra queste, la temperatura di colore della lampada a LED è di 4000 K, che rientra nella luce bianca neutra, tenendo conto della capacità di riproduzione del colore e del comfort visivo, ed è adatta all'illuminazione generale degli interni; la lampada fluorescente a catodo freddo ha una temperatura di colore relativamente alta, che è più adatta a scenari di retroilluminazione.
• Parametri elettrici: La lampada a LED ha il fattore di potenza più elevato, pari a 0.92, con un'efficienza ottimale di utilizzo dell'energia elettrica; la lampada a mercurio ad alta pressione ha il fattore di potenza più basso, pari a soli 0.46, con una notevole perdita di energia elettrica; il fattore di potenza delle lampade HID è generalmente basso, a testimonianza delle carenze delle tradizionali lampade a scarica di gas in termini di prestazioni elettriche.
• Parametri esclusivi per le lampade a LED: la tolleranza cromatica della lampada a LED testata in questo esperimento è di 3 SDCM, che soddisfa lo standard nazionale di prodotto di prima classe, indicando la sua buona coerenza fotometrica e colorimetrica. Solo combinando la misurazione del flusso luminoso con parametri quali la tolleranza cromatica e l'indice di resa cromatica è possibile valutare in modo completo il grado di qualità delle lampade a LED, e un singolo valore di flusso luminoso non può rifletterne le prestazioni complessive.

Inoltre, durante la misurazione del lume, si è constatato che l'errore di ripetibilità del LISUN LPCE-2 Il sistema (LMS-9000) per la misurazione del flusso luminoso di lampade al sodio ad alta potenza e alta pressione presenta un errore di misurazione inferiore allo 0.3%, mentre per le lampade fluorescenti a catodo freddo miniaturizzate l'errore di misurazione è inferiore allo 0.5%, valori entrambi di gran lunga inferiori ai requisiti degli standard nazionali, a dimostrazione dell'elevata precisione del sistema nella misurazione del flusso luminoso di diverse tipologie di sorgenti luminose.

4. Importanza dei test completi dei parametri fotometrici, colorimetrici ed elettrici per la valutazione della qualità delle lampade a LED
Come prodotto di illuminazione a semiconduttore, le prestazioni luminose delle lampade a LED sono influenzate da molti fattori quali chip, processi di confezionamento e alimentatori. La qualità delle lampade a LED non può essere valutata in modo completo solo tramite la misurazione del lumen, ma deve essere giudicata in modo completo combinando parametri fotometrici, colorimetrici ed elettrici, che è anche il motivo principale per cui LISUN LPCE-2 Il sistema (LMS-9000) è progettato con funzioni di rilevamento multiparametrico per lampade a LED.

Dal punto di vista dei parametri fotometrici, il valore del lumen riflette la capacità luminosa iniziale delle lampade a LED, mentre il tasso di mantenimento del flusso luminoso riflette la loro stabilità luminosa nell'uso a lungo termine. LISUN LPCE-2 Il sistema (LMS-9000) può completare il test del tasso di mantenimento del flusso luminoso della lampada a LED in conformità con LM-80 standard, tracciare le variazioni del flusso luminoso in diversi momenti e valutarne la durata; dal punto di vista dei parametri colorimetrici, la temperatura del colore e l'indice di resa cromatica determinano l'effetto luminoso delle lampade a LED, e la tolleranza del colore riflette la loro coerenza fotometrica e colorimetrica. Se la tolleranza del colore è troppo elevata, si verificheranno differenze di colore evidenti nelle lampade a LED dello stesso lotto, compromettendo l'esperienza di illuminazione; dal punto di vista dei parametri elettrici, la stabilità del fattore di potenza e della corrente di lavoro influisce direttamente sul consumo di energia elettrica e sulla sicurezza d'uso delle lampade a LED. Se l'alimentazione di pilotaggio è instabile, ciò comporterà fluttuazioni del valore del flusso luminoso e ridurrà la durata delle lampade a LED.

La lampada LED da 15 W in questo esperimento ha mostrato una buona capacità luminosa iniziale nella misurazione del lumen e i suoi parametri come la tolleranza del colore, l'indice di resa cromatica e il fattore di potenza hanno tutti soddisfatto gli standard nazionali di prodotto di alta qualità, quindi è stata giudicata complessivamente come una lampada LED di alta qualità; se una lampada LED soddisfa lo standard del valore del lumen ma ha una tolleranza del colore superiore a 5 SDCM o un fattore di potenza inferiore a 0.7, è giudicata come un prodotto non qualificato e non può essere immesso sul mercato. Si può vedere che il test completo dei parametri fotometrici, colorimetrici ed elettrici è un mezzo necessario per la valutazione della qualità delle lampade LED e il LISUN LPCE-2 Il sistema (LMS-9000) consente l'esecuzione integrata e ad alta precisione di tali test, fornendo un mezzo efficace per il controllo della qualità delle lampade a LED.

5. Conclusioni e prospettive
Basato sul LISUN LPCE-2 (sistema LMS-9000), questo documento ha effettuato test di prestazioni fotometriche, colorimetriche ed elettriche di lampade HID, lampade fluorescenti a catodo freddo e lampade a LED attorno alla tecnologia di misurazione del lumen. I risultati sperimentali mostrano che diversi tipi di sorgenti luminose hanno differenze significative nel valore del lumen, nell'efficienza luminosa e nei parametri fotometrici, colorimetrici ed elettrici. Le lampade al sodio ad alta pressione sono adatte per l'illuminazione esterna ad alta potenza e le lampade a LED sono diventate la sorgente luminosa con le migliori prestazioni complessive in virtù dell'elevata efficienza luminosa, delle eccellenti prestazioni fotometriche e colorimetriche e dell'elevata efficienza di utilizzo dell'energia elettrica. LISUN LPCE-2 Il sistema (LMS-9000) mostra i vantaggi di alta precisione e alta ripetibilità nel misurazione del lume di più sorgenti luminose e può realizzare il rilevamento integrato di parametri fotometrici, colorimetrici ed elettrici, soddisfacendo le esigenze di controllo qualità di diverse sorgenti luminose. In particolare, il rilevamento esclusivo dei parametri per le lampade a LED fornisce una soluzione scientifica ed efficiente per la loro valutazione qualitativa completa.

Con il continuo sviluppo della tecnologia di illuminazione, la miniaturizzazione, l'intellettualizzazione e il risparmio energetico delle sorgenti luminose sono diventati la tendenza di sviluppo e anche la tecnologia di misurazione del lumen si svilupperà verso una direzione più accurata e veloce. In futuro, il LISUN LPCE-2 Il sistema (LMS-9000) può ulteriormente combinare la tecnologia dell'Internet delle cose per realizzare il rilevamento remoto e la condivisione dei dati di misurazione del flusso luminoso della sorgente luminosa e dei parametri fotometrici, colorimetrici ed elettrici; allo stesso tempo, è possibile sviluppare ulteriormente funzioni di rilevamento specifiche per nuove sorgenti luminose come le lampade a LED per la crescita delle piante e le lampade a LED per veicoli, fornendo un supporto tecnico più completo per lo sviluppo di alta qualità del settore dell'illuminazione. In quanto mezzo fondamentale per il rilevamento della sorgente luminosa, la misurazione del flusso luminoso sarà profondamente integrata con la tecnologia di test completa fotometrica, colorimetrica ed elettrica, e continuerà a potenziare il controllo qualità e l'innovazione in ricerca e sviluppo dei prodotti per l'illuminazione.