تحقیق در مورد روشهای اندازه گیری عملکرد نور و سناریوهای کاربردی ازمنابع نور LED

چکیده

به عنوان یک منبع نور سرد نیمه هادی حالت جامد، LED (دیود ساطع کننده نور) به دلیل مزایای حفظ انرژی، حفاظت از محیط زیست و عمر طولانی، به جریان اصلی در زمینه روشنایی تبدیل شده است. عملکرد نور منابع نور LED، از جمله کارایی نور، شار نور، زاویه پرتو، دمای رنگ، و شاخص رندر رنگ، به طور مستقیم بر تجربه کاربر تأثیر می گذارد. این مطالعه پارامترهای اصلی عملکرد نور را در موارد مختلف مورد استفاده قرار می‌دهدچراغ LEDمنابع و نتایج اندازه گیری را مقایسه می کند. بر اساس تجزیه و تحلیل سناریوهای کاربردی مختلف، منابع نور LED مناسب برای ارائه مراجع برای کاربردهای عملی توصیه می شود. این تحقیق نشان می‌دهد که منابع نور نقطه‌ای، نورافکن‌ها، وال واشرها و چراغ‌های خیابانی هر کدام دارای ویژگی‌های عملکردی متمایز هستند که مناسب بودن آن‌ها را برای محیط‌های روشنایی مختلف مانند روشنایی داخلی، روشنایی صنعتی، روشنایی محل برگزاری، نورپردازی منظره و روشنایی جاده تعیین می‌کند. با پیشرفت مداوم فناوری، نورپردازی LED نقش مهم تری در خانه های هوشمند و روشنایی سالم ایفا خواهد کرد.

1. مقدمه

توسعه فن آوری روشنایی دستخوش تحول عمیقی شده است و از لامپ های رشته ای، لامپ های فلورسنت و لامپ های متال هالید به توسعه شدید فناوری LED تبدیل شده است. منابع نور LED به دلیل بهره وری انرژی فوق العاده، قابلیت اطمینان، طول عمر طولانی و سازگاری با محیط زیست، به عنوان یک نقطه برجسته در صنعت روشنایی ظاهر شده اند. آنها به طور گسترده ای در نشانگرها، چراغ های سیگنال، نمایشگرها، روشنایی داخلی، روشنایی جاده، نور محل برگزاری و نورپردازی منظره استفاده می شوند. بر خلاف منابع نور سنتی، منابع نور LED از تراشه های نیمه هادی جامد به عنوان مواد شب تاب استفاده می کنند. هنگامی که حامل ها در نیمه هادی دوباره ترکیب می شوند، انرژی اضافی به شکل فوتون آزاد می شود و مستقیماً نور قرمز، زرد، آبی و سبز ساطع می کند. با اعمال اصل سه-رنگ اصلی و افزودن فسفر، منابع نور LED می توانند نور هر رنگی را تولید کنند.

عملکرد ازچراغ LEDمنابع برای اثرات کاربرد آنها بسیار مهم است. پارامترهای کلیدی عملکرد نور شامل شار نوری، اثربخشی نور، توزیع شدت نور، شاخص رندر رنگ و دمای رنگ است. اندازه گیری دقیق این پارامترها مبنایی برای ارزیابی کیفیت LED و انتخاب محصولات مناسب برای سناریوهای خاص است. در حال حاضر، روش های اصلی اندازه گیری برای عملکرد نور LED، روش کروی یکپارچه و روش گونیوفتومتر است. روش یکپارچه‌سازی کره به دلیل الزامات مربوط به نوع و اندازه منبع نور اندازه‌گیری‌شده، به شدت محدود به منابع نور نقطه‌ای LED با اندازه کوچک-می‌شود، در حالی که روش گونیوفوتومتر به طور گسترده‌تری برای انواع و اندازه‌های دیگر منابع نور LED استفاده می‌شود. مطالعات قبلی روش‌های اندازه‌گیری، مزایای اندازه‌گیری میدان نزدیک در طراحی نوری، و اهمیت منحنی‌های توزیع شدت نور را بررسی کرده‌اند. با این حال، در مورد تفاوت‌های عملکردی بین منابع مختلف نور LED و کاربرد عملی آن‌ها، تحلیل عمیقی وجود ندارد. هدف این تحقیق پر کردن این شکاف با اندازه گیری و مقایسه سیستماتیک انواع LED و تطبیق آنها با سناریوهای کاربردی مناسب است.

2. روش های اندازه گیری عملکرد نورمنابع نور LED

2.1 روش اندازه گیری شار نوری

شار نوری به مقدار نور ساطع شده توسط یک منبع نور در واحد زمان اشاره دارد که معمولا بر حسب لومن (lm) بیان می شود. این نشانگر کل خروجی نور یک منبع نور است که معادل توان نوری است. شار نوری بالاتر به این معنی است که منبع نور نور بیشتری ساطع می کند، که مستقیماً بر درک چشم انسان از روشنایی تأثیر می گذارد و به عنوان یک پارامتر کلیدی برای ارزیابی روشنایی کلی عمل می کند. در کاربردهای عملی، شار نوری یک فاکتور حیاتی در انتخاب LED است: منابع شار{3}درخشنده-بالا برای ارائه روشنایی قوی مناسب هستند، در حالی که منابع شار کم-درخشندگی-برای مناطق با نور محلی یا کم- ایده آل هستند.

با توجه به روش اندازه گیری مشخص شده در GB/T 24824-2009 "روش های تست برای ماژول های LED برای روشنایی عمومی"، اندازه گیری شار نوری در تاریکخانه نوری انجام می شود. تست شدهچراغ LEDمنبع یا لامپ در مرکز چرخش گونیوفوتومتر نصب می شود و برای کار در شرایط مشخص روشن می شود. یک بازوی چرخان منبع نور یا لامپ را به چرخش در اطراف محور عمودی خود هدایت می کند و یک سطح کروی مجازی را تشکیل می دهد. آشکارساز فتومتریک گونیوفوتومتر میزان روشنایی را در نقاط مختلف این کره مجازی اندازه‌گیری می‌کند و از نمونه‌برداری کافی در صفحات چند نور- با فواصل زاویه‌ای کوچک اطمینان حاصل می‌کند. فاصله بین آشکارساز فتومتریک و مرکز نورانی جسم آزمایش شده به عنوان شعاع کره مجازی عمل می کند. به طور معمول، فاصله زاویه ای بین صفحات 5 درجه و فاصله در هر صفحه 1 درجه است. برای منابع نور یا چراغ‌هایی با اندازه‌های بزرگ یا زاویه پرتو باریک، فواصل کوچک‌تری برای اطمینان از یکپارچگی نمونه‌برداری توزیع روشنایی اتخاذ می‌شود.

از آنجایی که روشنایی اندازه‌گیری شده متناسب با شدت نور منبع در آن جهت است، گونیوفتومتر به طور خودکار روشنایی را بر روی هر عنصر سطح کوچک روی کره یکپارچه می‌کند تا شار نوری را محاسبه کند. شار نوری کل با استفاده از روش یکپارچه سازی عددی همانطور که در فرمول (1) نشان داده شده است، محاسبه می شود:

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

جایی که Φtot کل شار نوری (lm) است، r شعاع کره مجازی (m) است. SM مساحت سطح کره مجازی (m²) است. و (ε,η) نشان دهنده زاویه فضایی است.

2.2 اندازه گیری توزیع شدت نور و زاویه پرتو

توزیع شدت نور، شدت نور ساطع شده از یک منبع در جهات مختلف را توصیف می کند. با تشخیص داده های توزیع شدت نور در شرایط نصب خاص، می توان یکنواختی روشنایی و منطقه تحت پوشش موثر را ارزیابی کرد که برای سناریوهای کاربردی مختلف مانند روشنایی خانه، روشنایی تجاری و روشنایی صنعتی از اهمیت زیادی برخوردار است. زاویه پرتو به زاویه واگرایی نور ساطع شده از منبع اشاره دارد که مستقیماً بر غلظت و انتشار اثر نور تأثیر می گذارد و در نتیجه موارد کاربردی آن را تعیین می کند. این دو پارامتر برای کاربرد بازار بسیار مهم هستندمنابع نور LED.

در حین اندازه گیری، فاصله بین آشکارساز و جسم مورد آزمایش با در نظر گرفتن ناحیه نورانی، شدت نور و زاویه تابش منبع نور LED یا لامپ باید حداقل 5 برابر حداکثر سطح باز شدن نور جسم باشد. جسم مورد آزمایش بر روی یک قاب چرخشی گونیوفوتومتر قرار می گیرد که می تواند حول دو محور بچرخد. در صفحه نورانی مشخصه LED، یک نورسنج نقطه ای یا رادیومتر طیفی در میدان دور قرار می گیرد تا داده های شدت نور میدان دور را جمع آوری کند. فاصله اندازه گیری بیشتر از 1/20 نیم-زاویه پیک پرتو نیست. برای اندازه گیری هایی با زاویه پرتو کمتر از 10 درجه یا الزامات سختگیرانه در زوایای جهت، از لیزر یا روش های مؤثرتری برای نصب و تراز کردن موقعیت اولیه جسم آزمایش شده استفاده می شود. همانطور که منبع نور حول دو محور می‌چرخد، داده‌ها از کل فضای اطراف جمع‌آوری می‌شود تا داده‌های منحنی توزیع شدت نور تولید شود که بر اساس آن نیم{11}}زاویه پرتو اوج محاسبه می‌شود.

روش اندازه‌گیری گونیوفوتومتر آینه‌ای دوگانه مشخص شده در GB/T 24824-2009، جسم مورد آزمایش را در مرکز چرخش گونیوفوتومتر آینه‌ای دوگانه قرار می‌دهد، که فقط حول محور عمودی خود می‌چرخد. یک بازتابنده چرخان در اطراف منبع نور LED آزمایش شده یا لامپ می چرخد ​​و پرتو نور اندازه گیری شده را در جهت خاصی به بازتابنده دوم در فاصله منعکس می کند که سپس آن را به آشکارساز نوری منعکس می کند. این روش LED آزمایش شده را در حالت کار ثابت نگه می دارد و مزایای پایداری اندازه گیری بالا و اشغال فضای سیستم کوچک را ارائه می دهد.

3. مقایسهنورنتایج اندازه‌گیری عملکرد منابع نور LED مختلف

با استفاده از روش‌های اندازه‌گیری استاندارد ذکر شده در بالا، پارامترهای اصلی عملکرد نور (بازده نوری، دمای رنگ، شاخص رندر رنگ و زاویه پرتو) انواع مختلف منابع نور LED اندازه‌گیری شد. نتایج خاص در جدول 1 نشان داده شده است.

جدول 1: مقادیر اندازه گیری عملکرد نور منابع نور LED مختلف

در حال حاضر،چراغ LEDمنابع توزیع شدت نور خود را عمدتاً از طریق شکل و عملکرد انتقال پوشش نیمه شفافی که دیودهای{0} ساطع کننده نور را می پوشاند تنظیم می کنند. هر نوع منبع نور LED دارای یک الگوی توزیع شدت نور منحصر به فرد است. منابع نور نقطه‌ای، با اندازه کوچک‌شان، دامنه وسیعی از نیم-نیم زاویه اوج پرتو و شاخص نمایش رنگ بالا را نشان می‌دهند که نشان‌دهنده توانایی آنها در ارائه نور یکنواخت و طبیعی است. نورافکن ها دارای کارایی نوری بالا و نیم{5}}زاویه پرتو باریک هستند که قابلیت های فوکوس قوی و عملکرد نورپردازی عالی را نشان می دهند و آنها را برای نورپردازی در فواصل طولانی و متمرکز مناسب می کند. وال واشرها دارای پارامترهای عملکرد متعادل، با لایه بندی فضایی قوی و سه بعدی نور هستند که برای نورپردازی کانتور ایده آل است. چراغ‌های خیابانی با کارایی درخشندگی بالا و دامنه زاویه پرتوی وسیع برجسته می‌شوند و به آنها امکان می‌دهد تا نور روشن و یکنواخت را در مناطق بزرگ ارائه دهند.

4. الزامات برای عملکرد نور در سناریوهای کاربردی مختلف

نورپردازی LED دارای طیف گسترده ای از سناریوهای کاربردی است، از جمله نورپردازی داخلی، روشنایی صنعتی، نورپردازی محل برگزاری، نورپردازی منظره و روشنایی جاده در زندگی روزمره و کار. سناریوهای مختلف برنامه دارای الزامات مشخصی برای عملکرد نور بر اساس اهداف طراحی و نیازهای کاربر هستند که در جدول 2 به تفصیل شرح داده شده است.

جدول 2 الزامات برای عملکرد نور در سناریوهای کاربردی مختلف

با تجزیه و تحلیل الزامات عملکرد نور در سناریوهای مختلف کاربردی و ترکیب آنها با ویژگی های منابع مختلف نور LED، توصیه های تطبیقی ​​زیر پیشنهاد می شود:

روشنایی داخلی: منابع نور نقطه ای LED برای مکان های مختلف داخلی که نیاز به مکان یابی روشنایی دقیق دارند مناسب هستند. شاخص رندر رنگی بالای آنها (Ra=86.0) تضمین می‌کند که اشیا مطابق با رنگ‌های اصلی خود به نظر می‌رسند، در حالی که زاویه پرتو عریض (حدود 119 درجه) پوشش جامعی را فراهم می‌کند و آنها را برای خانه‌ها، ادارات، فضاهای تجاری و کارخانه‌ها ایده‌آل می‌کند.

نورپردازی محل برگزاری: نورافکن های LED و منابع نور نقطه ای برای استادیوم ها، استیج ها، سالن های نمایشگاهی و موزه ها توصیه می شود. نورافکن ها بازده نوری بالا (135.1 lm/W) و روشنایی جهتی قوی را ارائه می دهند که می تواند نیازهای روشنایی بالای مکان های بزرگ را برآورده کند. منابع نور نقطه ای، با ارائه رنگ عالی خود، برای سالن های نمایشگاهی و موزه هایی که دقت رنگ در آنها بسیار مهم است، مناسب هستند.

نورپردازی منظره: وال واشرهای LED برای نورپردازی ساختمان، دکوراسیون و ایجاد فضای داخلی انتخاب ارجح هستند. شکل نوار بلند، کارایی نوری متعادل (96.1 lm/W) و گزینه‌های رنگی غنی به آن‌ها اجازه می‌دهد خطوط معماری و منظره را به طور موثر ترسیم کنند، و آنها را برای نورپردازی دیوارهای بیرونی ساختمان‌های تک و مجموعه‌های ساختمان تاریخی، و همچنین نورپردازی منظر سبز و نورپردازی بیلبورد مناسب می‌سازد.

روشنایی جاده: چراغ های LED خیابانبه طور خاص برای جاده های شریانی شهری، جاده های فرعی، جاده های روستایی، پارک های صنعتی، میادین و مناطق دیدنی طراحی شده اند. با بالاترین راندمان نوری (149.7 lm/W) و دامنه زاویه پرتو گسترده (149.4 درجه در صفحه C0/180 درجه)، روشنایی یکنواخت و روشن را فراهم می کنند، ایمنی ترافیکی برای وسایل نقلیه و عابران پیاده را تضمین می کنند و نیازهای بصری فعالیت های مردم را برآورده می کنند.

روشنایی صنعتی: برای دستیابی به روشنایی متعادل در کارگاه ها و انبارها می توان از ترکیب منابع نور نقطه ای LED و نورافکن استفاده کرد. منابع نور نقطه ای نور یکنواخت را در مناطق بزرگ تضمین می کنند، در حالی که نورافکن ها می توانند روی سطوح کاری که نیاز به روشنایی بالاتری دارند تمرکز کنند.

5. نتیجه گیری

در مقایسه با فناوری های روشنایی سنتی،چراغ LEDمنابع بهره وری انرژی بالاتر، عمر طولانی تر و عملکرد زیست محیطی بهتر را ارائه می دهند. عملکردهای انعطاف پذیر درجه حرارت و تنظیم رنگ آنها را به راه حل بهینه برای کاربردهای روشنایی خانه هوشمند تبدیل می کند. این مطالعه به طور سیستماتیک پارامترهای عملکرد نور انواع مختلف منابع نور LED، از جمله منابع نور نقطه ای، نورافکن، وال واشر، و چراغ های خیابانی را اندازه گیری و مقایسه می کند. نتایج نشان می‌دهد که هر نوع منبع نور LED دارای ویژگی‌های منحصربه‌فردی از نظر کارایی نوری، دمای رنگ، شاخص نمایش رنگ و زاویه پرتو است که مناسب بودن آنها را برای سناریوهای کاربردی خاص تعیین می‌کند.

منابع نور نقطه ای LED با شاخص رندر رنگ بالا و زاویه تابش پرتو باز، برای نورپردازی داخلی در منازل، ادارات، فضاهای تجاری و کارخانه ها مناسب هستند.نور افکن LEDبا بازده نوری بالا و روشنایی جهتی قوی، برای نورپردازی مکان‌هایی مانند استادیوم‌ها و سالن‌های نمایشگاه ایده‌آل هستند. وال واشر LED به دلیل عملکرد متعادل و قابلیت های کانتورینگ در نورپردازی منظره و دکوراسیون معماری برتری دارند. چراغ های خیابانی LED، روشنایی قابل اعتماد و کارآمد را برای انواع جاده ها فراهم می کند و ایمنی ترافیک را تضمین می کند.

با پیشرفت مداوم تکنولوژی و کاهش هزینه ها، تکنولوژی روشنایی LED محبوبیت بیشتری پیدا خواهد کرد. در آینده، منابع نور LED نقش مهمی در خانه‌های هوشمند، روشنایی سالم و سایر زمینه‌ها ایفا می‌کنند و محیط‌های روشنایی با کیفیت- را برای افراد بیشتری به ارمغان می‌آورند. تحقیقات بیشتر می‌تواند بر بهینه‌سازی روش‌های اندازه‌گیری برای بهبود دقت و کاوش در کاربرد منابع نور LED در زمینه‌های نوظهور مانند روشنایی سالم و شهرهای هوشمند متمرکز شود.

مراجع

[1] یو، ای کیو، جو، جی کیو و چن، دی اچ (2018). بحث در مورد مزایای LED در روشنایی عملکردی. China Lighting Electrical Appliances, (10), 10-17.[2] هوانگ، ی. (2017). برخی از مسائل در کاربرد روشنایی LED. نور و روشنایی، (01)، 56-58.[3] Shen, YQ, Zhu, TF, & Jia, Z. (2016). تجزیه و تحلیل و تحقیق در مورد کاربرد روش گونیوفوتومتر در تست عملکرد نوری چراغ LED. منابع نور و روشنایی، (04)، 8-10.[4] فن، HZ، کائو، ام.، و لی، SZ (2012). کاربرد و تحقیق اندازه گیری میدان نزدیک منابع نور در طراحی نوری LED. Acta Optica Sinica، (12)، 1-5.[5] Ai, J. (2015). چراغ های LED و منحنی های توزیع نور. Technology & Enterprise، (20)، 237-238.[6] Cai, Y., Wang, ZH, & Zhu, TF (2016). فناوری جدید برای اندازه‌گیری سریع رنگ‌بندی فضایی LED و توزیع فتومتریک. ابزارهای نوری، (06)، 481-487.[7] GB/T 24824-2009. روش‌های تست برای ماژول‌های LED برای روشنایی عمومی (S).[8] یانگ، WX (2024). کاربرد سیستم های هوشمند خانه در طراحی خانه های مدرن. استانداردسازی و کیفیت صنعت سبک، (05)، 127-130.

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

Shenzhen Benwei Lighting Technology Co., Ltd.

ایمیل:bwzm15@benweilighting.com

وب:www.benweilight.com

واتساپ: 19113306783