Wie man die Lichtintensität misst – Forschung zur vollständigen photometrischen Parameterprüfung LISUN LSG-1890B Hochpräzisions-Goniophotometer (Lichtintensitätsverteilungskurve)

Abstract

Die Lichtintensität dient als wichtigster optischer Indikator für Beleuchtungsprodukte, So messen Sie die Lichtintensität legt den Grundstein für photometrische Leuchtenprüfungen, die Zertifizierung der Energieeffizienz von Produkten und die Lichtplanungssimulation. LISUN LSG-1890B Dieses Dokument beschreibt die grundlegenden Prinzipien und standardisierten Verfahren zur Messung der Lichtintensität mithilfe eines hochpräzisen Goniophotometers (Lichtstärkeverteilungskurve). Es behandelt umfassend die Prüfmethoden für mehr als zehn photometrische Parameter, darunter Lichtstärkedaten, Lichtstärkeverteilung, zonaler Lichtstrom, Leuchteneffizienz, Leuchtdichteverteilung, Nutzungsgrad, Leuchtdichtebegrenzungskurve, UGR-Blendungsindex, EEI-Energieeffizienzindex, Isoluxkurve, Isocandelkurve, effektiver Abstrahlwinkel, maximal zulässiges Abstand-Höhen-Verhältnis, Anpassung von Leuchtenkurven an Beleuchtungsflächen sowie Leuchtdichtebegrenzungskurven. Beigefügte Tabellen mit Messdaten dienen als standardisierte Referenzwerte für die photometrische Prüfung von LED-, HID- und Leuchtstofflampen in Laboren. Das Gerät entspricht vollständig internationalen Prüfnormen. CIE-70, LM-79-19 und EN13032-1.

1. Instrumentenübersicht & Grundprinzipien der Lichtintensitätsmessung

1.1 Kernkonfiguration von LSG-1890B

Das LSG-1890B Dieses Goniophotometer nach europäischem Standard Typ 1 ist mit einer Konstanttemperatur-Photometersonde, Mitsubishi-Servomotoren aus Japan und hochpräzisen deutschen Dekodierungseinheiten ausgestattet und bietet eine Winkelmessgenauigkeit von 0.1°. Die Photometersonde entspricht der CIE-Klasse A. Das Gerät unterstützt zwei Testmodi: C-γ (Einzelarm) und B-β (Doppelarm). Die maximale Größe der zu prüfenden Leuchten beträgt Φ2000 mm × 600 mm bei einer maximalen Traglast von 60 kg. Es eignet sich für eine breite Palette von Beleuchtungsprodukten wie LED-Innenraumleuchten, Straßenlaternen, Flutlichter und HID-Lichtquellen. Die zugehörige chinesisch-englische Mess- und Steuerungssoftware exportiert gängige Formate wie IES, LDT, CIE und Excel und ist direkt mit der Lichtsimulationssoftware Dialux kompatibel.

1.2 Grundprinzipien der Messung der Lichtintensität

Die Messung der Lichtstärke (Einheit: cd, Candela) folgt dem Abstandsgesetz: I=E×d2, wobei I die Lichtstärke in der Messrichtung bezeichnet, E die von der Konstanttemperatursonde erfasste Beleuchtungsstärke (lx) ist und d den festen Messabstand zwischen der Sonde und dem Leuchtmittelpunkt der Leuchte darstellt.
Das LSG-1890B Das System verwendet die Struktur „feste Leuchte + Vollkugel-Sonde“. Im C-γ-Koordinatensystem rotiert der C-Winkel horizontal um ±180° und der γ-Winkel vertikal um ±180°. Die Sonde erfasst die Beleuchtungsstärke punktweise entlang der Kugeloberfläche. Die Software wandelt diese Werte in Echtzeit in eine dreidimensionale Lichtstärkematrix um, um die Rohdaten der Lichtintensität zu erfassen. Diese dienen als Grundlage für die Integration und Berechnung aller abgeleiteten photometrischen Parameter. Die Sonde mit konstanter Temperatur eliminiert Fehler durch Umgebungstemperaturschwankungen während der Lichtintensitätsmessung und gewährleistet stabile Daten auch bei Langzeitmessungen.

Hochpräzises Rotationsleuchten-Goniophotometer LSG 1890B AL1

2 Standardisierte Arbeitsanweisungen zur Messung der Lichtintensität mit LSG-1890B

2.1 Vorbereitung auf den Test

1. Gerätevorwärmung und Systemkalibrierung: Heizen Sie das Gerät nach dem Einschalten 30 Minuten lang vor und führen Sie eine absolute Kalibrierung der Konstanttemperatursonde mit einer Lampe mit standardisierter Lichtstärke durch, um Abweichungen im Sondenverhalten zu eliminieren. Verdunkeln Sie den Dunkelraum vollständig und entfernen Sie reflektierende Partikel aus dem Lichtweg. Halten Sie die Umgebungstemperatur bei 23 °C ± 2 °C.
2. Leuchteninstallation und -positionierung: Befestigen Sie die Leuchte mit einer Multifunktionshalterung, kalibrieren Sie die Übereinstimmung des Leuchtmittelpunkts der Leuchte mit dem Drehteller-Ultraweitwinkel mithilfe eines Laser-Ausrichtgeräts und installieren Sie die Leuchte entsprechend ihrer späteren Einsatzposition. Schließen Sie gleichzeitig ein hochpräzises Leistungsmessgerät an, um die elektrischen Parameter zu erfassen.
3. Beispielhafte thermische Stabilisierung: Schalten Sie die Leuchte mit Nennspannung ein und starten Sie den Scan, sobald die Lichtstromschwankung weniger als 0.5 % pro 10 Minuten beträgt. Die thermische Stabilisierungszeit für LED-Leuchten sollte mindestens 30 Minuten betragen.
4. Software-Parametereinstellung: Wählen Sie den C-γ-Testmodus, stellen Sie die Winkelschritte auf γ=2°, C=5° ein, überprüfen Sie die vollständigen Parameterberechnungsmodule (Luminanz, UGR, EEI, Nutzungsfaktor usw.) und legen Sie die Datenexportformate fest.

2.2 Vollständige Lichtintensitätsmessung (Kernschritt: Wie man die Lichtintensität misst)

1. Der Servomechanismus des Instruments bewegt die Konstanttemperatursonde automatisch entlang der sphärischen Bahn. Sobald eine Gruppe von (C, γ)-Koordinaten erreicht ist, misst die Sonde die Beleuchtungsstärke E in dieser Richtung.
2. Die Software gibt den Lichtstärkewert für diesen Winkel in Echtzeit über die Formel I=E×d2 aus und speichert ihn als Rohdatentabelle der Lichtstärke.
3. Nach Abschluss der Vollkugelabtastung berechnet das System automatisch abgeleitete Parameter wie den zonalen Lichtstrom, die Leuchteneffizienz und Isocandelkurven mittels sphärischer Raumwinkelintegrationsalgorithmen auf Basis aller Lichtstärkematrizen.
4. Eine hochpräzise PHOTO-VIS-L-Sonde der deutschen Klasse L kann optional konfiguriert werden, um die Messgenauigkeit der Lichtintensität für LEDs mit geringer Leistung und Präzisionslichtquellen zu verbessern. UVA/UVB/UVC-Sonden erweitern die Prüfung der Lichtstärkeverteilung für ultraviolette Lichtquellen.

2.3 Nachbearbeitung und Berichtserstellung

Nach dem Scannen erstellt die Software automatisch Lichtstärkeverteilungskurven, Isoluxdiagramme und Isocandeldiagramme, gibt Indikatoren wie UGR-Blendung, EEI-Energieeffizienz, Abstand-Höhen-Verhältnis und Nutzungsgrad aus und kann Rohdaten der Lichtstärke in Excel sowie IES-Standarddateien für die Lichtstärke exportieren.

3 Testmethoden für die vollständige Reihe photometrischer Parameter (basierend auf rohen gemessenen Lichtintensitätsdaten)

Alle Parameter werden auf Basis von Lichtstärkemessungen an der gesamten Kugeloberfläche berechnet. Die Testlogik der einzelnen Parameter wird im Folgenden dargestellt:

1. Lichtstärkedaten & Lichtstärkeverteilung: Direkte Ausgabe von cd-Werten entsprechend jedem (C, γ)-Winkel zur Bildung einer 3D-Lichtstärkeverteilungsmatrix und Generierung von Lichtstärkekurven in Polarkoordinaten.
2. Zonaler Lichtstrom: Die Lichtstärke wird innerhalb bestimmter Raumwinkelintervalle (obere Hemisphäre/untere Hemisphäre/Strahlwinkelintervall) integriert, um den entsprechenden zonalen Lichtstrom (lm) zu erhalten.
3. Leuchteneffizienz: Zonaler Lichtstrom geteilt durch elektrische Eingangsleistung der Leuchte, Einheit: lm/W.
4. Leuchtdichteverteilung (optional): Abstimmung mit einer bildgebenden Leuchtdichtesonde zur Umwandlung der Lichtstärke entsprechender Winkel in eine Leuchtdichtematrix der Leuchtenoberfläche.
5. Nutzungsfaktor: Berechnen Sie den Lichtnutzungsgrad der Innenbeleuchtung, indem Sie die räumliche Lichtstärkeverteilung mit den Raumflächenverhältnissen der verschiedenen Räume abgleichen.
6. Leuchtdichtebegrenzungskurve: Ermitteln Sie Leuchtdichtedaten bei Beobachtungswinkeln von 45° bis 90° und zeichnen Sie Blendungsbegrenzungskurven.
7. UGR-Blendungsbewertung: Berechnet den einheitlichen Blendungswert automatisch unter Verwendung der Lichtstärke innerhalb des Betrachtungswinkels, des Raumwinkels der Lichtquelle und der Hintergrundleuchtdichte gemäß der Norm CIE 117.
8. Isoluxkurve & maximal zulässiges Abstand-Höhen-Verhältnis: Man nimmt die Bodenebene als Empfangsfläche, berechnet die Bodenbeleuchtungsstärkeverteilung durch Überlagerung der Lichtstärken der Vollkugel und leitet daraus das maximal zulässige Abstand-Höhen-Verhältnis für die Leuchteninstallation ab.
9. Abstimmung der Leuchtenkennlinien auf die Beleuchtungsflächen: Simulation der Bodenbeleuchtungsstärke bei unterschiedlichen Installationshöhen zur Anpassung an Anwendungsszenarien wie Straßen- und Bürobeleuchtung.
10. Isocandela-Kurve: Bildet äquivalente gekrümmte Flächen, indem Winkel mit gleichen räumlichen Lichtstärkewerten verbunden werden.
11. Effektiver Strahlwinkel: Die Differenz zwischen zwei Seitenwinkeln γ, die 50 % der maximalen Lichtstärke entsprechen.
12. EEI-Energieeffizienzindex: Der Energieeffizienz-Bewertungsindex wird berechnet, indem die Lichtausbeute mit der von Standardreferenzleuchten gemäß der EU-Richtlinie 2019/2015 ErP verglichen wird.

4. Tabelle der gemessenen Stichprobendaten LSG-1890B

Als Testobjekt wurde ein 100-W-LED-Fluter ausgewählt und die wichtigsten photometrischen Daten wurden erfasst von LISUN LSG-1890B Sind unten aufgeführt:

Auszug aus der Lichtstärkeverteilung (typische Lichtstärkedaten für den γ-Winkel auf der C=0°-Ebene):

5 Vorteile des Instruments und sein industrieller Anwendungswert

1. Hohe Präzision bei der Messung der Lichtintensität: 0.1° Winkelgenauigkeit plus CIE-Klasse-A-Konstanttemperatursonde reduziert den Messfehler der Lichtintensität bei kleinen Winkeln im Vergleich zu anderen Methoden deutlich. LSG-1800A (0.2°), erfüllt die Testanforderungen für High-End-LEDs und optische Präzisionsprodukte.
2. Umfassende Standardabdeckung: Gleichzeitig kompatibel mit den globalen CIE-, nordamerikanischen IES-, europäischen EN- und EU-ErP-Richtlinien und kann die für globale Zertifizierungen erforderlichen Lichtstärkeprüfberichte ausstellen.
3. Breite Anpassungsfähigkeit an verschiedene Lichtquellen: Testbar für sichtbares Licht, UVA/UVB/UVC-Ultraviolettlichtquellen, einschließlich Desinfektionslampen, Aushärtungslichtquellen und allen Kategorien der Außenbeleuchtung.
4. Praktischer Nutzen für Ingenieure: Ein einziger Scan erfasst alle 15 photometrischen Parameter ohne wiederholte Messungen an mehreren Geräten und verkürzt so die Testzyklen im Labor erheblich. Die exportierten IES-Dateien können direkt für die Lichtsimulation von Straßen, Klassenzimmern und Fabriken verwendet werden.

6 Fazit

So messen Sie die Lichtintensität ist der grundlegende Schritt bei der Prüfung der optischen Leistung von Leuchten. Ausgestattet mit einer Konstanttemperatursonde und einem hochpräzisen Servo-Scansystem, LISUN LSG-1890B Das hochpräzise Goniophotometer erfasst präzise Rohdaten der Lichtstärke über die gesamte Kugeloberfläche basierend auf dem Abstandsgesetz. Integrierte Standardalgorithmen berechnen simultan eine Vielzahl photometrischer Parameter, darunter Lichtstärkeverteilung, Lichtstrom, Leuchteneffizienz, UGR, EEI, Isoluxkurven und mehr. Das Gerät zeichnet sich durch standardisierte Betriebsabläufe und rückführbare Daten aus und erfüllt somit die Anforderungen globaler Beleuchtungsproduktprüfungen, Forschung und Entwicklung sowie Energieeffizienzzertifizierungen. Es dient Laboren als zentrales Prüfinstrument für die umfassende photometrische Leistungsanalyse.