Tecniche di misurazione in goniofotometria: integrazione di sfera e goniometro

Introduzione

La goniofotometria è un metodo standard per descrivere il campo luminoso attorno a una determinata sorgente puntiforme. È vitale in molti campi diversi, come ad esempio progettazione illuminotecnica, illuminazione per auto, illuminazione da giardino e altro ancora.

La sfera integrante e il goniometro sono due strumenti di misura molto utilizzati in goniofotometria. Compiti diversi richiedono metodologie diverse a causa dei propri punti di forza e di debolezza. Questo articolo approfondisce i fondamenti, la configurazione della misurazione, i vantaggi e i limiti di ciascun metodo, nonché i rispettivi campi di applicazione e i problemi di precisione della misurazione.

Sfera Integrativa

La sfera integratrice è un tipico dispositivo che viene utilizzato per ottenere misurazioni nel campo della goniofotometria. Ha la forma di una sfera cava, la cui superficie è rivestita all'interno con un materiale altamente riflettente (spesso solfato di bario).

Poiché la luce della sorgente si disperde uniformemente sulla sfera, è possibile quantificare sia il flusso luminoso totale che la sua distribuzione spaziale.

1. a) Configurazione della misurazione: la superficie interna della sfera assorbirà e disperderà la luce proveniente da una sorgente posizionata vicino al centro della sfera. È possibile che saremo in grado di ottenere una distribuzione spaziale della luce diffusa se posizioniamo fotorivelatori o spettroradiometri in punti chiave attorno alla sfera.
2. b) Vantaggi: Poiché fornisce una misurazione media della dispersione della luce in tutte le direzioni, la sfera integratrice è utile per ottenere il flusso luminoso totale, le proprietà colorimetriche e una valutazione complessiva delle prestazioni. La configurazione è semplice e offre riproducibilità e affidabilità nelle misurazioni. Oltre a ciò, è compatibile con un'ampia gamma di configurazioni di sorgenti sia in termini di dimensioni che di forma.
3. c) Limitazioni: a causa della sua bassa risoluzione angolare, la sfera integratrice non è così efficiente o precisa come altri approcci quando si tratta di monitorare sorgenti altamente direzionate. L'unica cosa che può essere determinata dai dati è la distribuzione tipica della luce, ed è possibile che nel processo vadano perdute informazioni direzionali specifiche. Inoltre, a causa delle dimensioni della sfera, potrebbe essere difficile valutare fonti molto grandi o con distribuzioni geografiche complesse.

Goniometro

Il goniometro è un altro strumento comune utilizzato in goniofotometria. È possibile ottenere misurazioni molto precise della distribuzione angolare dell'emissione di una sorgente luminosa. Il goniometro è un dispositivo che misura la luce a diversi angoli di incidenza; è costituito da una piattaforma rotante su cui sono fissati la sorgente e un fotorivelatore o spettroradiometro. Il goniometro viene utilizzato per determinare come la luce interagisce con le diverse superfici.

1. a) Impostazione della misurazione: la piattaforma del goniometro, su cui è montata la sorgente, ha la capacità di ruotare sia sul piano orizzontale che su quello verticale. Mentre un fotorivelatore o uno spettroradiometro è montato su un braccio che gira in sincronia con la sorgente, il braccio stesso ruota. Ruotando la sorgente si ottengono dati sulla dispersione della luce da un'ampia varietà di prospettive.
2. b) Vantaggi: L'utilizzo della capacità del goniometro di misurare la dispersione angolare della luce è utile quando si effettuano ricerche su sorgenti altamente direzionate. Le caratteristiche spaziali esposte includono elementi come angoli del fascio, distribuzioni di intensità e angoli di taglio della luce. Queste sono solo alcune delle caratteristiche che vengono mostrate. Quando si tratta di valutare le prestazioni dei sistemi di illuminazione direzionata, come quelli presenti nei veicoli e che comprendono fari e faretti, il goniometro dà il meglio di sé.
3. c) Limitazioni: quando si utilizza un goniometro, il tempo è un fattore da considerare poiché sono necessari un controllo preciso dell'angolo e numerose misurazioni effettuate a diversi angoli. L'accuratezza delle misurazioni può essere messa in discussione a causa di una serie di fattori, tra cui, ma non solo, vibrazioni meccaniche e luce diffusa. Inoltre, esiste la possibilità che le installazioni del goniometro possano avere difficoltà ad accogliere sorgenti molto grandi o con geometrie particolarmente complesse.

Aree di applicazione e considerazioni

Quale tra la sfera integrante e il goniometro debba essere utilizzata per una particolare misurazione è determinata da elementi unici per l'applicazione e dalla sorgente luminosa. Nei paragrafi successivi vengono fornite considerazioni ed esempi di applicazioni per ciascun approccio:

1. a) Sfera integrativa: una sfera integrativa è uno strumento che può essere utilizzato per quantificare una varietà di aspetti delle sorgenti luminose, incluso il flusso luminoso totale, le caratteristiche colorimetriche e una valutazione complessiva delle prestazioni. È possibile utilizzarlo per fornire una misurazione accurata della luminosità di sorgenti luminose diffuse o omnidirezionali, come luci a incandescenza e fluorescenti. È inoltre utile per valutare l'indice di resa cromatica (CRI) e mantenere l'uniformità del colore in una vasta gamma di condizioni di illuminazione. Nella progettazione dell'illuminazione architettonica, dove la distribuzione totale della luce è molto importante, la sfera integratrice può essere uno strumento utile per analizzare le prestazioni degli apparecchi.

LED, faretti e fari delle automobili sono tutti esempi di sorgenti luminose estremamente direzionate, quindi un goniometro è lo strumento da scegliere quando si misurano gli angoli del fascio. Gli angoli del fascio luminoso, le distribuzioni dell'intensità e gli angoli di taglio della luce possono essere misurati con precisione con l'uso di un goniometro. Ciò è particolarmente importante negli apparecchi di illuminazione per veicoli, teatri e abitazioni, dove è necessaria una precisa direzione della luce. Puoi selezionare LISUN per i migliori goniofotometri.

Ci sono una serie di cose a cui pensare mentre si decide un metodo di misurazione. Per cominciare, sono importanti la dimensione e la forma della sorgente luminosa. A causa della sua adattabilità, le sfere integratrici possono essere utilizzate per una varietà di scopi. Tuttavia, i goniometri potrebbero avere difficoltà a gestire sorgenti molto grandi o complesse.

Il secondo fattore a cui pensare è quanti dettagli e precisione sono necessari nel mondo fisico. Mentre le sfere integratrici possono valutare la dispersione della luce su base media, i goniometri possono fornire dati sulla direzione più precisi. La sfera integrativa è uno strumento utile per determinare le medie o valutare le prestazioni complessive. Il goniometro è lo strumento da scegliere quando sono necessarie misurazioni precise di angoli, schemi di fasci o distribuzioni asimmetriche.

In terzo luogo, dovrebbero essere considerati il ​​tempo e lo sforzo necessari per impostare la misurazione. Semplici configurazioni di sfere integratrici possono fornire rapidamente risultati accurati. Tuttavia, le configurazioni del goniometro possono richiedere molto tempo poiché richiedono un controllo accurato dell'angolo e molte letture in vari punti.

Infine, dovrebbero essere prese in considerazione le norme e i regolamenti rilevanti per l’uso previsto. La Commissione Internazionale sull'Illuminazione (CIE), l'American National Standards Institute (ANSI) e altri forniscono raccomandazioni e standard per le valutazioni goniofotometriche. La capacità di effettuare misurazioni accurate e coerenti tra laboratori e produttori dipende dalla loro familiarità con questi standard.

Conclusione

Sfere e goniometri integrati sono entrambi strumenti essenziali nel campo della goniofotometria, che studia la distribuzione spaziale della luce proveniente da varie fonti. Quando si valuta l'efficacia di una sorgente diffusa o omnidirezionale, la sfera integratrice è utile per valutare il flusso luminoso totale, i parametri colorimetrici e la prestazione complessiva.

Ma il goniometro brilla davvero quando si tratta di misurare la precisa dispersione angolare della luce proveniente da sorgenti puntiformi. Le dimensioni, la risoluzione spaziale, la facilità di configurazione e il rispetto degli standard applicabili sono solo alcuni dei fattori da tenere in considerazione quando si decide tra i due metodi. Per letture goniofotometriche affidabili e utili, è fondamentale avere una solida conoscenza dei punti di forza e di debolezza di ciascun metodo.

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