Sistema goniofotômetro de alta precisão: aplicação e análise técnica em testes abrangentes de desempenho óptico de luminárias.

Sumário
Nas áreas de projeto de engenharia de iluminação, pesquisa e desenvolvimento de luminárias e controle de qualidade, as características de distribuição espacial do desempenho óptico das luminárias são a base fundamental para avaliar os efeitos da iluminação, garantir a segurança de uso e atingir metas de economia de energia. Os equipamentos tradicionais de teste fotométrico têm dificuldade em capturar completamente o padrão regular de distribuição da intensidade luminosa das luminárias no espaço tridimensional. No entanto, o sistema goniofotômetro, com suas vantagens técnicas de "varredura espacial de alta precisão + cálculo síncrono de múltiplos parâmetros", tornou-se um dispositivo essencial para solucionar esse problema. Este artigo aborda a análise do desempenho óptico das luminárias por meio de um sistema goniofotômetro. LISUN LSG-1890B Sistema goniofotômetro de alta precisão (curva de distribuição da intensidade luminosa) Como objeto de pesquisa, este estudo expõe sistematicamente seus princípios técnicos e cenários de aplicação no teste de 15 parâmetros principais, como dados de intensidade luminosa, fluxo luminoso regional, eficiência da luminária e índice de ofuscamento. Combinando a análise da arquitetura de hardware com a verificação de dados de medição reais, destaca a precisão e a confiabilidade deste dispositivo no teste de luminárias LED, lâmpadas HID e outras fontes de luz, fornecendo uma referência profissional para soluções de teste de desempenho óptico na indústria de iluminação.

1. Introdução
Com a popularização da tecnologia de iluminação LED e o aumento das exigências para iluminação especial (como iluminação viária, de túneis e industrial), o desempenho óptico das luminárias não se limita mais a um único fluxo luminoso ou índice de iluminância, mas se estende à “lei da distribuição da luz no espaço”. Por exemplo, as luminárias viárias precisam garantir que a intensidade luminosa forme um ponto de luz retangular uniforme na superfície da via, e as luminárias de túneis precisam evitar a fadiga visual causada pela alternância entre claro e escuro. Todas essas exigências dependem da medição precisa da distribuição tridimensional da intensidade luminosa das luminárias. Como um dispositivo especialmente projetado para medir a distribuição espacial da intensidade luminosa de fontes de luz, o sistema goniofotômetro pode gerar uma “curva de distribuição da intensidade luminosa” que reflete as características da radiação luminosa das luminárias por meio da coordenação da estrutura mecânica e da detecção óptica. Com base nessa curva, é possível calcular parâmetros-chave, como fluxo luminoso regional, fator de utilização e índice de ofuscamento, fornecendo dados de suporte para o projeto de sistemas de iluminação e a otimização do desempenho das luminárias.

O LSG-1890B Sistema de goniofotômetro de alta precisão desenvolvido por LISUN Adota uma configuração combinada de um detector de temperatura constante, um servomotor Mitsubishi japonês e um decodificador alemão, com uma precisão angular de 0.1°, que pode atender aos requisitos de normas internacionais como CIE-70 e LM-79-19É adequado para testar luminárias de grande porte com diâmetro de até 2000 mm e peso de 60 kg. Este artigo analisará de forma abrangente o valor técnico e a aplicabilidade industrial deste sistema goniofotômetro em quatro dimensões: arquitetura técnica do equipamento, princípios de teste dos parâmetros principais, cenários de aplicação típicos e verificação de desempenho.

2. Arquitetura Técnica e Princípios de Teste de LISUN LSG-1890B Sistema Goniofotômetro
2.1 Arquitetura de hardware principal
A capacidade de teste de alta precisão do LISUN LSG-1890B O sistema goniofotômetro deriva de seu design de hardware modular, que inclui principalmente quatro sistemas principais:
Sistema de Transmissão Mecânica: Acionado por um servomotor Mitsubishi japonês e equipado com um decodificador alemão de alta precisão, realiza o controle preciso do ângulo de rotação da luminária. Tanto o ângulo γ (rotação no plano vertical) quanto o ângulo C (rotação no plano horizontal) suportam ajustes de ±180° (ou 0~360°), com uma precisão angular de 0.1°. Isso garante a uniformidade do espaçamento entre os passos e a estabilidade da posição durante a varredura espacial, evitando a interferência de erros mecânicos nos resultados dos testes de intensidade luminosa.

Sistema de Detecção Óptica: Equipado com um detector fotométrico de temperatura constante Classe A da CIE (detector de alta precisão Classe L opcional). Pode ser equipado com detectores da série UV (UVA: 320~400nm, UVB: 275~320nm, UVC: 200~275nm) ou detectores de luz visível (VIS: 380~780nm), de acordo com os requisitos de teste. O design de temperatura constante reduz eficazmente o impacto das flutuações da temperatura ambiente na sensibilidade do detector, garantindo a estabilidade da leitura durante testes de longa duração (por exemplo, a varredura completa de luminárias de grande porte leva de 1 a 2 horas).

Sistema de Aquisição e Processamento de Dados: Conectado a um computador via interface RS485/USB, o software, disponível em chinês e inglês, é compatível com os sistemas Windows 7 a Windows 11. Ele coleta dados de intensidade luminosa em tempo real e calcula automaticamente parâmetros como fluxo luminoso regional e eficiência da luminária. O software possui um algoritmo de calibração de dados integrado, capaz de corrigir erros do sistema com base no valor de calibração de uma lâmpada padrão (como a lâmpada padrão SLS-150W), aprimorando a precisão dos testes.

Sistema de Fixação e Adaptação: Equipado com um dispositivo de teste multifuncional, suporta testes B-β de braço duplo (adequados para luminárias simétricas) e testes C-γ de braço único (adequados para luminárias assimétricas). Pode fixar luminárias com diâmetro máximo de 2000 mm e peso de 60 kg, atendendo às necessidades de teste de luminárias de grande porte, como postes de iluminação pública, postes de iluminação para túneis e luminárias industriais.

2.2 Princípios de teste de parâmetros principais
O princípio fundamental do sistema goniofotômetro consiste em gerar uma curva de distribuição de intensidade luminosa por meio de uma “varredura de intensidade luminosa em todo o espaço” e, em seguida, derivar 15 parâmetros principais com base nessa curva e em algoritmos padrão relevantes. Os princípios específicos são os seguintes:
Dados de intensidade luminosa e distribuição da intensidade luminosa: A intensidade luminosa (unidade: cd) é a intensidade luminosa de uma luminária em uma direção específica. LSG-1890B O sistema controla a rotação da luminária em incrementos fixos (por exemplo, 1° por incremento) no sistema de coordenadas C-γ, e o detector fotométrico coleta valores de intensidade luminosa em diferentes direções, ponto a ponto, para formar uma matriz tridimensional de distribuição de intensidade luminosa. Em seguida, é gerada uma curva de distribuição de intensidade luminosa em coordenadas polares ou cartesianas (como a curva de distribuição de intensidade luminosa em forma de "asa de morcego" das lâmpadas de sinalização viária).

Fluxo Luminoso Regional e Eficiência da Luminária: O fluxo luminoso regional é o fluxo luminoso total de uma luminária em uma região espacial específica (unidade: lm), calculado pela integração da distribuição da intensidade luminosa dentro do ângulo sólido correspondente. A eficiência da luminária é a razão entre o fluxo luminoso regional e a potência de entrada da luminária (unidade: lm/W), refletindo a eficiência da luminária na conversão de energia elétrica em energia luminosa. LSG-1890B Pode coletar a potência de entrada da luminária de forma síncrona (com um medidor de potência externo) e calcular o valor da eficiência automaticamente.

Índice de Ofuscamento (UGR) e Curva Limite de Luminância: O índice de ofuscamento é calculado com base na norma CIE 117. Analisando a distribuição da intensidade luminosa da luminária dentro do ângulo de visão do observador, avalia-se o grau de desconforto causado pela luz aos olhos humanos (quanto menor o valor do UGR, menor o ofuscamento; geralmente, a iluminação interna requer UGR ≤ 19). A curva limite de luminância é o “limite máximo de intensidade luminosa que não produz ofuscamento”, marcado na curva de distribuição da intensidade luminosa, fornecendo uma base para o dimensionamento da altura e do espaçamento de instalação das luminárias.

Curva de Iso-Iluminância e Relação Máxima Permitida entre Espaçamento e Altura: A curva de iso-iluminância é um gráfico intuitivo que converte a distribuição da intensidade luminosa na distribuição da iluminância do solo (por exemplo, a “cobertura uniforme da superfície da estrada por linhas de iso-iluminância” é um requisito fundamental na iluminação viária). A relação máxima permitida entre espaçamento e altura (S/H) é a razão entre o espaçamento de instalação da luminária (S) e a altura de instalação (H), que é determinada pela razão entre a iluminância da borda e a iluminância central da curva de iso-iluminância (por exemplo, postes de iluminação viária geralmente requerem S/H ≤ 3.5 para garantir a uniformidade da iluminância da superfície da estrada).

EEI (Índice de Eficiência Energética): O EEI é um indicador internacional para medir a eficiência energética de luminárias, calculado com base no fluxo luminoso, na potência de entrada e na distribuição da intensidade luminosa da luminária, em conformidade com os requisitos da norma (UE) 2019/2015. LSG-1890B Pode fornecer diretamente o valor EEI, que é usado para determinar se a luminária está em conformidade com os regulamentos de eficiência energética da UE.

3. Principais capacidades de teste de parâmetros e cenários de aplicação de LISUN LSG-1890B Sistema Goniofotômetro
3.1 Cobertura abrangente de testes de parâmetros e seleção de detectores
O LISUN LSG-1890B O sistema goniofotômetro permite a realização de testes síncronos de 15 parâmetros principais e oferece suporte à seleção de diferentes tipos de detectores para atender às necessidades de teste com fontes de luz visível e ultravioleta. A tabela a seguir mostra a faixa de parâmetros testados e o esquema de seleção de detectores deste dispositivo:

Categoria de teste	Parâmetros principais	Princípio de teste	Detectores opcionais e cenários aplicáveis
Parâmetros fotométricos básicos	Dados de intensidade luminosa, distribuição da intensidade luminosa, fluxo luminoso regional, eficiência da luminária	Varredura da intensidade luminosa + cálculo integral	Detector padrão CIE Classe A (adequado para luminárias de luz visível, como lâmpadas LED, HID e fluorescentes)
Parâmetros de conforto visual	Distribuição de luminância (opcional), índice de ofuscamento (UGR), curva limite de luminância	Distribuição da intensidade luminosa + algoritmo CIE 117	Detector opcional de alta precisão Classe L (adequado para iluminação interna e luminárias comerciais)
Parâmetros de projeto de iluminação	Curva de isoiluminância, relação máxima permitida entre espaçamento e altura, curva da luminária em função da área de iluminação, curva de intensidade isoluminosa	Distribuição da intensidade luminosa → conversão de iluminância	Detector padrão (adequado para luminárias externas, como postes de iluminação pública e de túneis)
Parâmetros de avaliação de desempenho	Ângulo luminoso efetivo, EEI (Índice de Eficiência Energética)	Determinação do limite de distribuição da intensidade luminosa + algoritmo de eficiência energética	Detector padrão (adequado para todas as luminárias que requerem certificação de eficiência energética)
Parâmetros especiais de UV	Distribuição da intensidade luminosa UV, fluxo radiante regional UV	varredura de intensidade luminosa na banda UV	Opcional PHOTO-UVA-ADetector /B/C (adequado para lâmpadas de desinfecção UV e lâmpadas de cura UV)

3.2 Análise de Cenários de Aplicação Típicos
Pesquisa e Desenvolvimento e Testes de Certificação de Luminárias LED para Estradas
As luminárias rodoviárias precisam atender aos requisitos de “distribuição uniforme da intensidade luminosa, baixo ofuscamento e alta eficiência energética”. Os seguintes testes podem ser realizados utilizando o LSG-1890B Sistema de goniofotômetro:
Teste de distribuição da intensidade luminosa: Gere uma curva de distribuição da intensidade luminosa em forma de "asa de morcego" para postes de iluminação pública, a fim de garantir a distribuição uniforme da intensidade luminosa na direção horizontal da via (ângulo C de 0° a 180°) e evitar iluminância insuficiente nas bordas da via;

Teste da curva de iso-iluminância: Simule o cenário em que a altura de instalação da luminária é de 3.5 m e o espaçamento é de 10 m, obtenha a curva de iso-iluminância da superfície da estrada e verifique se a iluminância central é ≥20 lx e a uniformidade é ≥0.4 (em conformidade com a norma GB/T 24907-2020);

Teste de EEI: Calcule o valor de EEI da luminária para garantir que seja ≤0.7 (em conformidade com os regulamentos de eficiência energética da UE ERP). Um fabricante de luminárias rodoviárias otimizou o projeto de distribuição da intensidade luminosa por meio deste dispositivo, aumentando a eficiência da luminária de 75 lm/W para 92 lm/W e obtendo com sucesso a certificação CE da UE.

Teste de distribuição de luz da lâmpada de desinfecção UV
O efeito bactericida das lâmpadas de desinfecção UV depende da distribuição espacial da intensidade luminosa UV (por exemplo, as lâmpadas UVC precisam garantir uma intensidade luminosa de ≥20 μW/cm² a uma distância de 1 m). Após equipar o LSG-1890B com uma PHOTO-UVC-A detector, os seguintes testes podem ser realizados:

Teste de distribuição da intensidade luminosa UVC: Escaneie os valores de intensidade luminosa UVC em ângulos C de 0° a 360° e ângulos γ de -90° a 90° para gerar um mapa tridimensional de distribuição da intensidade luminosa;

Cálculo do fluxo radiante regional: Calcule o fluxo radiante UVC da lâmpada de desinfecção em uma área de “1m×1m” para avaliar o alcance da cobertura de desinfecção. Uma empresa de equipamentos médicos testou lâmpadas de desinfecção UV usando este dispositivo e descobriu que a intensidade luminosa UVC atenuava em um ângulo γ de 30°. Ela ajustou o arranjo dos filamentos da lâmpada em tempo hábil, aumentando a taxa de cobertura de desinfecção em 20%.

Testes de controle de ofuscamento em luminárias de iluminação comercial para ambientes internos.
A iluminação comercial (como em shoppings e prédios de escritórios) possui requisitos rigorosos de ofuscamento (UGR ≤ 16). Após equipar o LSG-1890B Com um detector de alta precisão Classe L, é possível fazer o seguinte:
• Teste de classificação de ofuscamento (UGR): Simule a postura sentada do observador (altura da linha de visão de 1.2 m), calcule a intensidade luminosa da luminária dentro do alcance do ângulo de visão do observador e obtenha o valor UGR;
• Teste da curva limite de luminância: Marque o limite de intensidade luminosa correspondente a “UGR=16” na curva de distribuição de intensidade luminosa para orientar o projeto da máscara da luminária (como adicionar um revestimento fosco para reduzir a intensidade luminosa em ângulos elevados). Uma marca de iluminação reduziu o UGR de lustres comerciais de 22 para 15 por meio deste teste, melhorando o conforto visual.

4. Verificação de desempenho e conformidade com os padrões de LISUN LSG-1890B Sistema Goniofotômetro
4.1 Dados de verificação de precisão
Para verificar a precisão do teste do LSG-1890B Para o teste, foi selecionado um sistema goniofotômetro com uma lâmpada padrão “SLS-150W” (calibrada pelo Instituto Nacional de Metrologia, com um valor de intensidade luminosa padrão de 1000 cd a C=0°, γ=0°). Os resultados são apresentados na tabela a seguir:

Parâmetro de teste	Valor padrão	Valor Médio Medido	Desvio	Requisito Padrão
Intensidade luminosa (cd) @C=0°, γ=0°	1000	998.5	±1.5 cd	O detector CIE Classe A permite um desvio de ±2%.
Fluxo luminoso regional (lm) (C=0°~180°, γ=-90°~90°)	5000	4992	±8lm	Permite um desvio de ±0.5%
Eficiência da luminária (lm/W) (Potência de entrada 50W)	100	99.8	±0.2lm/W	Permite um desvio de ±0.3%
Índice de ofuscamento (UGR) (cenário simulado de instalação em ambiente interno)	18	18.1	± 0.1	Permite um desvio de ±0.5
Ângulo Luminoso Efetivo (°)	120	119.5	± 0.5 °	Permite um desvio de ±1°

Os dados mostram que o desvio padrão de cada parâmetro é inferior ao exigido, o que comprova que... LSG-1890B O sistema goniofotômetro possui capacidades de teste estáveis ​​e de alta precisão.

4.2 Conformidade com padrões
O LISUN LSG-1890B O sistema de goniofotômetro cumpre rigorosamente as normas internacionais e nacionais para garantir a universalidade e o reconhecimento dos resultados dos testes:
• Teste de distribuição de intensidade luminosa: Em conformidade com CIE-70 “Medição da Distribuição da Intensidade Luminosa Absoluta” e LM-79-19 “Medições fotométricas e elétricas de produtos de iluminação de estado sólido”;
• Teste fotométrico de luminárias: Em conformidade com a norma IES-LM-75 “Testes goniofotométricos de luminárias” e EN13032-1 Cláusula 6.1.1.3 “Lâmpadas e Iluminação – Medição e Apresentação de Dados Fotométricos de Lâmpadas e Luminárias – Parte 1: Medição e Formato do Documento”;
• Teste de eficiência energética: Em conformidade com o Regulamento (UE) 2019/2020 “Regulamento da UE sobre a Eficiência Energética das Luminárias” e com a norma GB 19573-2021 “Valores Mínimos Permitidos de Eficiência Energética e Classes de Eficiência Energética para Lâmpadas de Sódio de Alta Pressão”;
• Teste UV: Em conformidade com os requisitos de teste para fluxo radiante UV na norma GB/T 19258-2012 “Lâmpadas germicidas ultravioleta”.

5. Conclusões 
O LISUN LSG-1890B Sistema de goniofotômetro de alta precisão A solução permite a realização de testes completos de 15 parâmetros ópticos essenciais de luminárias, através de uma combinação de "transmissão mecânica de alta precisão + detecção óptica a temperatura constante + integração de múltiplos algoritmos". Ela resolve os principais problemas dos equipamentos tradicionais, como "testes de parâmetros incompletos, grandes erros mecânicos e baixa adaptabilidade", e oferece suporte completo para testes em todo o processo da indústria de iluminação, desde a pesquisa e desenvolvimento e produção até a certificação. Sua aplicação em cenários como postes de iluminação pública, lâmpadas de desinfecção UV e luminárias comerciais não só melhora o desempenho e a confiabilidade das luminárias, como também fornece dados fotométricos precisos para o projeto de engenharia de iluminação.

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