Pesquisa sobre testes de desempenho fotométrico, colorimétrico e elétrico de múltiplas fontes de luz com base na medição de lúmen — Levando em consideração LISUN LPCE-2 Sistema (LMS-9000) como exemplo

Abstrato:
Medição de lúmen é um método fundamental para avaliar o desempenho fotométrico de fontes de iluminação, que reflete diretamente a capacidade luminosa e o nível de eficiência energética dessas fontes. Levando em consideração o LISUN LPCE-2 (LMS-9000) Sistema abrangente de teste fotométrico, colorimétrico e elétrico rápido de LED CCD (para detalhes, visite: https://www.lisunUtilizando o site group.cn/products/712.htmll como plataforma de teste, este artigo realiza um teste sistemático dos parâmetros fotométricos, colorimétricos e elétricos de lâmpadas HID (lâmpadas de sódio de alta pressão, lâmpadas de mercúrio de alta pressão), lâmpadas fluorescentes de cátodo frio e lâmpadas LED em torno da tecnologia de medição de lúmen, analisa as diferenças no desempenho de diferentes tipos de fontes de luz em indicadores principais, como valor de lúmen, eficácia luminosa, temperatura de cor e índice de reprodução de cores, e verifica a importância da detecção abrangente dos parâmetros fotométricos, colorimétricos e elétricos das lâmpadas LED para sua avaliação de qualidade. A pesquisa mostra que LISUN LPCE-2 O sistema (LMS-9000) pode realizar medições de lúmen de alta precisão de múltiplas fontes de luz e detecção integrada de parâmetros fotométricos, colorimétricos e elétricos, fornecendo uma base científica para avaliação da qualidade da fonte de luz e pesquisa e desenvolvimento de produtos de iluminação.

1. Introdução
O desempenho das fontes de iluminação afeta diretamente o efeito luminoso, o consumo de energia e a vida útil. Como unidade legal de medida para fluxo luminoso, o lúmen torna sua medição um elemento fundamental na avaliação do desempenho fotométrico das fontes de luz. Lâmpadas HID (lâmpadas de sódio de alta pressão e lâmpadas de mercúrio de alta pressão) são amplamente utilizadas em iluminação externa devido às suas características de alto fluxo luminoso; lâmpadas fluorescentes de cátodo frio são usadas principalmente em iluminação de fundo e iluminação decorativa devido ao seu excelente desempenho de ignição; lâmpadas LED, como uma nova geração de fontes de luz com baixo consumo de energia, tornaram-se gradualmente a principal opção no mercado de iluminação em virtude de seu alto desempenho de economia de energia e longa vida útil. Existem diferenças significativas nos princípios de iluminação e nos projetos estruturais de diferentes tipos de fontes de luz, o que leva a métodos distintos de medição de lúmen e critérios de avaliação para desempenho fotométrico, colorimétrico e elétrico. Em particular, a qualidade das lâmpadas LED não pode ser avaliada apenas pelo índice de medição de lúmen, mas precisa ser detectada de forma abrangente, combinando parâmetros fotométricos, colorimétricos e elétricos.

O LISUN LPCE-2 O sistema de teste abrangente rápido de fotometria, colorimetria e elétrica para LEDs (LMS-9000) utiliza um espectrômetro CCD de alta precisão e tecnologia de esfera integradora integrada, permitindo a detecção simultânea de fluxo luminoso e parâmetros fotométricos, colorimétricos e elétricos de diversas fontes de luz, como lâmpadas HID, lâmpadas fluorescentes de cátodo frio e lâmpadas LED. Sua precisão e eficiência de teste estão em conformidade com padrões internacionais como CIE e IESNA, bem como com as especificações nacionais relevantes. Com base nesse sistema, este artigo apresenta experimentos de medição de fluxo luminoso e testes de parâmetros fotométricos, colorimétricos e elétricos de múltiplas fontes de luz, compara e analisa as características de desempenho de diversas fontes de luz e fornece dados experimentais e referências técnicas para a detecção e seleção de qualidade de fontes de iluminação.

2. Medição do lúmen e características principais do sistema de teste

2.1 Valor de aplicação da medição do lúmen
Ao detectar quantitativamente a energia luminosa perceptível pelo olho humano, irradiada por uma fonte de luz por unidade de tempo, a medição de lúmens reflete diretamente a capacidade luminosa da fonte e serve como base fundamental para avaliar o grau de eficiência energética e classificar a qualidade das fontes de luz. Para lâmpadas HID, o valor do lúmen determina diretamente o alcance da irradiação e o brilho da iluminação externa; a estabilidade do lúmen em lâmpadas fluorescentes de cátodo frio afeta a uniformidade da iluminação de fundo; para lâmpadas LED, a medição do lúmen precisa ser combinada com a taxa de manutenção do fluxo luminoso para avaliar de forma abrangente seu desempenho luminoso a longo prazo. Ao mesmo tempo, a combinação da medição do lúmen com parâmetros como eficácia luminosa e potência permite calcular a eficiência luminosa das fontes de luz, fornecendo dados de apoio para a pesquisa, o desenvolvimento e a promoção de fontes de luz com baixo consumo de energia.

2.2 Características principais de LISUN LPCE-2 (LMS-9000) Sistema
O LISUN LPCE-2 O sistema (LMS-9000) é um equipamento integrado de teste fotométrico, colorimétrico e elétrico, especialmente projetado para a detecção de fontes de iluminação. Com o LMS-9000C Com um radiômetro espectral rápido de alta precisão como núcleo, combinado com equipamentos auxiliares como uma esfera integradora monobloco com plataforma, um instrumento digital de medição de parâmetros elétricos e uma fonte de alimentação CA de frequência variável, ele pode realizar a detecção síncrona da medição de lúmen e dos parâmetros fotométricos, colorimétricos e elétricos. Suas principais características se refletem nos seguintes aspectos:
• Medição de lúmen de alta precisão: A faixa de teste de fluxo luminoso abrange 0.01 a 200,000 lm com linearidade fotométrica de ±0.5%, atendendo às necessidades de medição de lúmen de lâmpadas fluorescentes de cátodo frio em miniatura e lâmpadas de sódio de alta potência e alta pressão. Equipado com um dispositivo auxiliar para lâmpadas e uma função de correção do coeficiente de autoabsorção, elimina eficazmente o erro de medição causado pela perda de luz na esfera integradora.
• Detecção integrada de múltiplos parâmetros: Ao mesmo tempo que realiza a medição do fluxo luminoso, o sistema pode detectar simultaneamente parâmetros colorimétricos (coordenadas de cromaticidade, temperatura de cor correlacionada, índice de reprodução de cores, etc.) e parâmetros elétricos (tensão, corrente, potência, fator de potência, etc.). Em particular, ele pode detectar parâmetros específicos, como tolerância de cor e taxa de manutenção do fluxo luminoso para lâmpadas LED.
• Ampla compatibilidade com fontes de luz: É perfeitamente adequado para lâmpadas HID, como lâmpadas de sódio de alta pressão e lâmpadas de mercúrio de alta pressão, lâmpadas fluorescentes de cátodo frio e lâmpadas LED de diversas potências, estando em conformidade com as normas internacionais de teste, como IES LM-79 e LM-80.
• Operação inteligente: Equipado com software operacional em chinês e inglês, suporta a operação completa do sistema, do Win7 ao Win11, e os dados de teste podem ser exportados diretamente como relatórios em formato PDF/Excel, melhorando significativamente a eficiência da detecção.
• Alta precisão na detecção espectral: A precisão do teste de comprimento de onda é de ±0.3 nm e a luz espúria é <0.015% (600 nm), o que garante a precisão da medição do lúmen por meio de hardware. A precisão do teste da esfera integradora monobloco é muito superior à da esfera integradora tradicional composta por componentes.

O sistema pode realizar a medição de lúmen por meio de três métodos: método espectral, método fotométrico e método espectrofotométrico, atendendo às necessidades de diferentes cenários de detecção, e é um equipamento essencial para empresas de iluminação e instituições de teste realizarem a detecção da qualidade da fonte de luz.

3. Experimentos sobre medição de lúmen e testes fotométricos, colorimétricos e elétricos de múltiplas fontes de luz

3.1 Amostras experimentais e condições de teste
Quatro tipos de fontes de luz comerciais comuns foram selecionados como amostras experimentais, com 3 amostras de cada tipo para garantir a representatividade dos resultados dos testes. As especificações das amostras são as seguintes: lâmpada de sódio de alta pressão (70 W, tipo para iluminação externa), lâmpada de mercúrio de alta pressão (40 W, tipo para iluminação industrial), lâmpada fluorescente de cátodo frio (20 W, tipo para iluminação de fundo) e lâmpada LED (15 W, tipo para iluminação geral).

As condições de teste seguiram rigorosamente os métodos GB/T 26178-2010 para a medição do fluxo luminoso e IES LM-79 Padrão: a temperatura ambiente experimental foi controlada em 25±1℃, a tensão de alimentação foi de 220V±1%, todas as fontes de luz foram pré-aquecidas por 30 minutos para atingir o estado estacionário de funcionamento antes do teste. A medição do lúmen e a detecção dos parâmetros fotométricos, colorimétricos e elétricos foram repetidas 3 vezes para cada amostra, e o valor médio foi considerado o resultado experimental final. Todos os testes foram concluídos por LISUN LPCE-2 Sistema (LMS-9000).

Espectrofotômetro LPCE 2 (LMS 9000) e sistema de teste de esfera integradora

3.2 Indicadores e Métodos de Teste
Tomando o fluxo luminoso obtido pela medição do lúmen como principal índice fotométrico, este experimento detectou simultaneamente os principais parâmetros fotométricos, colorimétricos e elétricos de diversas fontes de luz. Em particular, a detecção da tolerância de cor foi adicionada para lâmpadas LED, a fim de atender plenamente aos seus requisitos de avaliação de qualidade. Os indicadores de teste específicos são os seguintes:
• Indicadores fotométricos: Fluxo luminoso (valor em lúmen), eficácia luminosa (lm/W);
• Indicadores colorimétricos: Temperatura de cor correlacionada (CCT, K), índice de reprodução de cor (Ra);
• Parâmetros elétricos: Potência medida (W), fator de potência (FP);
• Indicadores exclusivos para lâmpadas LED: Tolerância de cor (SDCM).

A medição do lúmen adotou o método espectrofotométrico. LMS-9000C espectrômetro do LISUN LPCE-2 O sistema (LMS-9000) foi utilizado para coletar a distribuição espectral de potência da fonte de luz, e o cálculo do fluxo luminoso foi realizado combinando o algoritmo de correção integrado ao sistema. Os parâmetros colorimétricos foram detectados com referência ao padrão CIE 1931, e os parâmetros elétricos foram coletados simultaneamente pelo instrumento digital de medição de parâmetros elétricos que suporta o sistema, possibilitando a detecção totalmente automatizada sem intervenção manual em todo o processo.

3.3 Resultados Experimentais e Análise de Dados
A medição do fluxo luminoso e a detecção de parâmetros fotométricos, colorimétricos e elétricos de lâmpadas HID, lâmpadas fluorescentes de cátodo frio e lâmpadas LED foram concluídas pelo LISUN LPCE-2 Sistema (LMS-9000). Os resultados experimentais são mostrados na Tabela 1, e todos os dados são os valores médios de 3 testes repetidos.
Tabela 1. Resultados dos testes de medição de lúmen e parâmetros fotométricos, colorimétricos e elétricos de múltiplas fontes de luz.

Os resultados experimentais mostram que diferentes tipos de fontes de luz apresentam diferenças significativas na medição do fluxo luminoso e nos parâmetros fotométricos, colorimétricos e elétricos, conforme a análise específica a seguir:
• Valor luminoso e eficácia luminosa: A lâmpada de sódio de alta pressão possui o maior fluxo luminoso medido, atingindo 6250 lm, sendo adequada para iluminação externa de grandes espaços, como ruas e praças; a lâmpada LED possui a eficácia luminosa ideal de 94.0 lm/W, muito superior à das lâmpadas de mercúrio de alta pressão e das lâmpadas fluorescentes de cátodo frio, refletindo vantagens significativas em economia de energia, o que é a principal razão pela qual as lâmpadas LED estão gradualmente substituindo as fontes de luz tradicionais; a lâmpada de mercúrio de alta pressão possui a menor eficácia luminosa, de apenas 35.5 lm/W, com baixo desempenho em termos de eficiência energética.
• Parâmetros colorimétricos: A lâmpada de sódio de alta pressão possui a menor temperatura de cor, de apenas 2250 K, e o menor índice de reprodução de cores, de apenas 28. Embora apresente um alto fluxo luminoso, sua capacidade de reprodução de cores é baixa, tornando-a adequada para iluminação externa sem requisitos de reprodução de cores; os índices de reprodução de cores das lâmpadas de LED e das lâmpadas fluorescentes de cátodo frio ultrapassam 80. Entre elas, a temperatura de cor da lâmpada de LED é de 4000 K, que se enquadra na categoria de luz branca neutra, considerando a capacidade de reprodução de cores e o conforto visual, sendo adequada para iluminação geral interna; a lâmpada fluorescente de cátodo frio possui uma temperatura de cor relativamente alta, sendo mais adequada para iluminação de fundo.
• Parâmetros elétricos: A lâmpada LED apresenta o maior fator de potência, de 0.92, com a melhor eficiência de utilização de energia elétrica; a lâmpada de mercúrio de alta pressão apresenta o menor fator de potência, de apenas 0.46, com perdas significativas de energia elétrica; o fator de potência das lâmpadas HID é geralmente baixo, refletindo as deficiências das lâmpadas de descarga de gás tradicionais em termos de desempenho elétrico.
• Parâmetros exclusivos para lâmpadas LED: A tolerância de cor da lâmpada LED testada neste experimento é de 3 SDCM, o que atende ao padrão nacional de produto de primeira classe, indicando sua boa consistência fotométrica e colorimétrica. Somente combinando a medição de lúmen com parâmetros como tolerância de cor e índice de reprodução de cores é possível avaliar de forma abrangente a qualidade das lâmpadas LED, e um único valor de lúmen não reflete seu desempenho completo.

Além disso, durante a medição do lúmen, constatou-se que o erro de repetibilidade do LISUN LPCE-2 O sistema (LMS-9000) para medição de lúmen de lâmpadas de sódio de alta pressão e alta potência apresenta um erro de medição inferior a 0.3%, e o erro de medição para lâmpadas fluorescentes de cátodo frio em miniatura é inferior a 0.5%, ambos muito abaixo dos requisitos do padrão nacional, refletindo a vantagem de alta precisão do sistema na medição de lúmen de diferentes tipos de fontes de luz.

4. Importância de testes abrangentes de parâmetros fotométricos, colorimétricos e elétricos para a avaliação da qualidade de lâmpadas LED
Como um produto de iluminação semicondutor, o desempenho luminoso das lâmpadas LED é afetado por muitos fatores, como chips, processos de encapsulamento e fontes de alimentação. A qualidade das lâmpadas LED não pode ser avaliada de forma abrangente apenas pela medição do fluxo luminoso, mas precisa ser julgada de forma completa combinando parâmetros fotométricos, colorimétricos e elétricos, o que também é a principal razão pela qual... LISUN LPCE-2 O sistema (LMS-9000) foi projetado com funções de detecção de múltiplos parâmetros para lâmpadas LED.

Do ponto de vista dos parâmetros fotométricos, o valor do lúmen reflete a capacidade luminosa inicial das lâmpadas LED, enquanto a taxa de manutenção do fluxo luminoso reflete sua estabilidade luminosa em uso prolongado. LISUN LPCE-2 O sistema (LMS-9000) pode concluir o teste da taxa de manutenção do fluxo luminoso da lâmpada LED de acordo com o LM-80 Em termos de padrões, é necessário monitorar as variações de lúmen em diferentes momentos e avaliar sua vida útil; do ponto de vista dos parâmetros colorimétricos, a temperatura de cor e o índice de reprodução de cores determinam o efeito de iluminação das lâmpadas de LED, e a tolerância de cor reflete sua consistência fotométrica e colorimétrica. Se a tolerância de cor for muito grande, diferenças de cor significativas aparecerão em lâmpadas de LED do mesmo lote, afetando a experiência de iluminação; do ponto de vista dos parâmetros elétricos, a estabilidade do fator de potência e da corrente de operação afeta diretamente o consumo de energia elétrica e a segurança de uso das lâmpadas de LED. Se a fonte de alimentação for instável, isso levará à flutuação do valor de lúmen e reduzirá a vida útil das lâmpadas de LED.

A lâmpada LED de 15 W deste experimento apresentou boa capacidade luminosa inicial na medição de lúmens, e seus parâmetros, como tolerância de cor, índice de reprodução de cores e fator de potência, atenderam aos padrões nacionais de produtos de alta qualidade. Portanto, foi considerada uma lâmpada LED de alta qualidade. Se uma lâmpada LED atender ao padrão de valor de lúmen, mas apresentar tolerância de cor superior a 5 SDCM ou fator de potência inferior a 0.7, será considerada um produto não qualificado e não poderá ser comercializada. Percebe-se, portanto, que o teste abrangente de parâmetros fotométricos, colorimétricos e elétricos é um meio necessário para a avaliação da qualidade de lâmpadas LED. LISUN LPCE-2 O sistema (LMS-9000) realiza a conclusão integrada e de alta precisão desses testes, fornecendo um meio eficaz para o controle de qualidade de lâmpadas LED.

5. Conclusões e Perspectivas
Com base nas LISUN LPCE-2 Neste artigo, foram realizados testes de desempenho fotométrico, colorimétrico e elétrico de lâmpadas HID, lâmpadas fluorescentes de cátodo frio e lâmpadas LED, utilizando o sistema LMS-9000 para medição de lúmen. Os resultados experimentais mostram que diferentes tipos de fontes de luz apresentam diferenças significativas em termos de lúmen, eficácia luminosa e parâmetros fotométricos, colorimétricos e elétricos. As lâmpadas de sódio de alta pressão são adequadas para iluminação externa de alta potência, enquanto as lâmpadas LED se destacam como a fonte de luz com o melhor desempenho geral, devido à sua alta eficácia luminosa, excelente desempenho fotométrico e colorimétrico e alta eficiência no uso de energia elétrica. LISUN LPCE-2 O sistema (LMS-9000) demonstra as vantagens de alta precisão e alta repetibilidade em medição do lúmen de múltiplas fontes de luz, e pode realizar a detecção integrada de parâmetros fotométricos, colorimétricos e elétricos, atendendo às necessidades de detecção de qualidade de diferentes fontes de luz. Em particular, a detecção de parâmetros exclusiva para lâmpadas LED fornece uma solução científica e eficiente para sua avaliação abrangente de qualidade.

Com o desenvolvimento contínuo da tecnologia de iluminação, a miniaturização, a inteligência artificial e a economia de energia das fontes de luz tornaram-se a tendência de desenvolvimento, e a tecnologia de medição de lúmens também evoluirá em direção a uma maior precisão e rapidez. No futuro, LISUN LPCE-2 O sistema (LMS-9000) pode combinar ainda mais a tecnologia da Internet das Coisas para realizar a detecção remota e o compartilhamento de dados de medição de lúmen de fontes de luz, bem como de parâmetros fotométricos, colorimétricos e elétricos. Ao mesmo tempo, funções de detecção específicas para novas fontes de luz, como lâmpadas LED para cultivo de plantas e iluminação veicular, podem ser aprimoradas, fornecendo um suporte técnico mais abrangente para o desenvolvimento de alta qualidade da indústria de iluminação. Como um meio fundamental de detecção de fontes de luz, a medição de lúmen será profundamente integrada à tecnologia de testes abrangentes fotométricos, colorimétricos e elétricos, impulsionando ainda mais o controle de qualidade e a inovação em P&D de produtos de iluminação.