Investigación sobre métodos de medición del rendimiento de la luz y escenarios de aplicación deFuentes de luz LED

Abstracto

Como fuente de luz fría semiconductora-de estado sólido, el LED (diodo-emisor de luz) se ha convertido en la corriente principal en el campo de la iluminación debido a sus ventajas de conservación de energía, protección ambiental y larga vida útil. El rendimiento lumínico de las fuentes de luz LED, incluida la eficacia luminosa, el flujo luminoso, el ángulo del haz, la temperatura del color y el índice de reproducción cromática, afecta directamente la experiencia del usuario. Este estudio mide los principales parámetros de rendimiento de la luz de varios utilizados comúnmente.luz LEDfuentes y compara los resultados de la medición. Según el análisis de diferentes escenarios de aplicación, se recomiendan fuentes de luz LED adecuadas para proporcionar referencias para aplicaciones prácticas. La investigación muestra que las fuentes de luz puntuales, los reflectores, los bañadores de pared y las farolas tienen características de rendimiento distintas, que determinan su idoneidad para diferentes entornos de iluminación, como iluminación interior, iluminación industrial, iluminación de lugares, iluminación de paisajes e iluminación de carreteras. Con el avance continuo de la tecnología, la iluminación LED desempeñará un papel más importante en los hogares inteligentes y la iluminación saludable.

1. Introducción

El desarrollo de la tecnología de iluminación ha experimentado una profunda evolución, pasando de lámparas incandescentes, lámparas fluorescentes y lámparas de halogenuros metálicos al vigoroso desarrollo de la tecnología LED. Las fuentes de luz LED se han convertido en un punto destacado en la industria de la iluminación gracias a su excelente eficiencia energética, confiabilidad, larga vida útil y respeto al medio ambiente. Se aplican ampliamente en indicadores, luces de señalización, pantallas, iluminación interior, iluminación de carreteras, iluminación de lugares e iluminación de paisajes. A diferencia de las fuentes de luz tradicionales, las fuentes de luz LED utilizan chips semiconductores sólidos como materiales luminiscentes. Cuando los portadores se recombinan en el semiconductor, el exceso de energía se libera en forma de fotones, emitiendo directamente luz roja, amarilla, azul y verde. Al aplicar el principio de los tres-colores primarios y agregar fósforos, las fuentes de luz LED pueden producir luz de cualquier color.

El desempeño deluz LEDfuentes es crucial para los efectos de su aplicación. Los parámetros clave de rendimiento de la luz incluyen el flujo luminoso, la eficacia luminosa, la distribución de la intensidad de la luz, el índice de reproducción cromática y la temperatura del color. La medición precisa de estos parámetros es la base para evaluar la calidad de los LED y seleccionar productos adecuados para escenarios específicos. Actualmente, los principales métodos de medición del rendimiento de la luz LED son el método de la esfera integradora y el método del goniofotómetro. El método de la esfera integradora está estrictamente limitado a fuentes de luz puntuales LED de pequeño-tamaño debido a los requisitos sobre el tipo y tamaño de la fuente de luz medida, mientras que el método del goniofotómetro se usa más ampliamente para otros tipos y tamaños de fuentes de luz LED. Estudios anteriores han explorado métodos de medición, las ventajas de la medición de campo cercano-en el diseño óptico y la importancia de las curvas de distribución de intensidad de la luz. Sin embargo, falta un análisis-en profundidad sobre las diferencias de rendimiento entre varias fuentes de luz LED y sus implicaciones de aplicación práctica. Esta investigación tiene como objetivo llenar este vacío midiendo y comparando sistemáticamente diferentes tipos de LED y combinándolos con escenarios de aplicación apropiados.

2. Métodos de medición del rendimiento de la luz deFuentes de luz LED

2.1 Método de medición del flujo luminoso

El flujo luminoso se refiere a la cantidad de luz emitida por una fuente de luz por unidad de tiempo, generalmente expresada en lúmenes (lm). Es un indicador de la salida de luz total de una fuente de luz, equivalente a la potencia óptica. Un flujo luminoso más alto significa que la fuente de luz emite más luz, lo que afecta directamente la percepción del brillo del ojo humano y sirve como parámetro clave para evaluar el brillo general. En aplicaciones prácticas, el flujo luminoso es un factor crítico en la selección de LED: las fuentes de alto-flujo luminoso-son adecuadas para proporcionar una iluminación intensa, mientras que las fuentes de bajo-flujo luminoso-son ideales para áreas locales o de baja-iluminación.

Según el método de medición especificado en GB/T 24824-2009 "Métodos de prueba para módulos LED para iluminación general", la medición del flujo luminoso se realiza en un cuarto oscuro óptico. el probadoluz LEDLa fuente o luminaria se instala en el centro de rotación de un goniofotómetro y se enciende para funcionar en condiciones específicas. Un brazo giratorio impulsa la fuente de luz o luminaria para que gire alrededor de su eje vertical, formando una superficie esférica virtual. El detector fotométrico del goniofotómetro mide la iluminancia en varios puntos de esta esfera virtual, lo que garantiza un muestreo suficiente en múltiples planos-emisores de luz con pequeños intervalos angulares. La distancia entre el detector fotométrico y el centro luminoso del objeto analizado sirve como radio de la esfera virtual. Normalmente, el intervalo angular entre planos es de 5 grados y el intervalo dentro de cada plano es de 1 grado. Para fuentes de luz o luminarias con tamaños grandes o ángulos de haz estrechos, se adoptan intervalos más pequeños para garantizar la integridad del muestreo de la distribución de iluminancia.

Dado que la iluminancia medida es proporcional a la intensidad de la luz de la fuente en esa dirección, el goniofotómetro integra automáticamente la iluminancia sobre cada pequeño elemento de la superficie de la esfera para calcular el flujo luminoso. El flujo luminoso total se calcula utilizando el método de integración numérica como se muestra en la Fórmula (1):

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

Donde Φtot es el flujo luminoso total (lm), r es el radio de la esfera virtual (m); SM​ es la superficie de la esfera virtual (m²); y (ε,η) representa el ángulo espacial.

2.2 Medición de la distribución de la intensidad de la luz y el ángulo del haz

La distribución de la intensidad de la luz describe la intensidad de la luz emitida por una fuente en diferentes direcciones. Al detectar datos de distribución de intensidad de luz en condiciones de instalación específicas, se puede evaluar la uniformidad de la iluminación y el área de cobertura efectiva, lo cual es de gran importancia para diversos escenarios de aplicación, como iluminación doméstica, iluminación comercial e iluminación industrial. El ángulo del haz se refiere al ángulo de divergencia de la luz emitida por la fuente, afectando directamente la concentración y difusión del efecto de iluminación, determinando así sus ocasiones aplicables. Estos dos parámetros son cruciales para la aplicación en el mercado defuentes de luz LED.

Durante la medición, la distancia entre el detector y el objeto probado debe ser al menos 5 veces el área de apertura luminosa máxima del objeto, considerando el área luminosa, la intensidad de la luz y el ángulo del haz de la fuente de luz o luminaria LED. El objeto probado se coloca sobre un marco giratorio del goniofotómetro que puede girar alrededor de dos ejes. En el plano luminoso característico del LED, se coloca un medidor de luminancia puntual o un radiómetro espectral en el campo lejano para recopilar datos de intensidad de luz del campo lejano-. El intervalo de medición no es mayor que 1/20 del ángulo del haz medio-pico. Para mediciones con un ángulo del haz inferior a 10 grados o requisitos estrictos sobre los ángulos de dirección, se utilizan láseres o métodos más efectivos para instalar y alinear la posición inicial del objeto probado. A medida que la fuente de luz gira alrededor de dos ejes, se recopilan datos de todo el espacio circundante para generar datos de la curva de distribución de la intensidad de la luz, en función de los cuales se calcula el ángulo del haz medio-pico.

El método de medición del goniofotómetro de doble espejo-especificado en GB/T 24824-2009 coloca el objeto probado en el centro de rotación del goniofotómetro de doble espejo, que solo gira alrededor de su eje vertical. Un reflector giratorio gira alrededor de la fuente de luz o luminaria LED probada, reflejando el haz de luz medido en una dirección determinada a un segundo reflector a distancia, que luego lo refleja al detector óptico. Este método mantiene el LED probado en un estado operativo estacionario, ofreciendo ventajas de alta estabilidad de medición y pequeña ocupación de espacio en el sistema.

3. Comparación deLuzResultados de la medición del rendimiento de diferentes fuentes de luz LED

Utilizando los métodos de medición estándar mencionados anteriormente, se midieron los principales parámetros de rendimiento de la luz (eficacia luminosa, temperatura de color, índice de reproducción cromática y ángulo del haz) de diferentes tipos de fuentes de luz LED. Los resultados específicos se muestran en la Tabla 1.

Tabla 1: Valores de medición del rendimiento lumínico de diferentes fuentes de luz LED

Actualmente,luz LEDLas fuentes ajustan su distribución de intensidad de luz principalmente a través de la forma y el rendimiento de transmisión de la cubierta translúcida que envuelve los-diodos emisores de luz. Cada tipo de fuente de luz LED tiene un patrón de distribución de intensidad de luz único. Las fuentes de luz puntuales, con su pequeño tamaño, exhiben un amplio rango de ángulo de haz de medio-pico y un alto índice de reproducción cromática, lo que indica su capacidad para proporcionar una iluminación uniforme y natural. Los reflectores presentan una alta eficacia luminosa y un ángulo de haz de medio-pico estrecho, lo que demuestra una fuerte capacidad de enfoque y un excelente rendimiento de iluminación, lo que los hace adecuados para iluminación concentrada y de larga distancia. Los bañadores de pared tienen parámetros de rendimiento equilibrados, con fuertes capas espaciales y tridimensionalidad de la luz, lo que es ideal para la iluminación de contorno. Las farolas destacan por su alta eficacia luminosa y un amplio rango de ángulo de haz, lo que les permite ofrecer una iluminación brillante y uniforme en grandes áreas.

4. Requisitos para el rendimiento ligero en diferentes escenarios de aplicación

La iluminación LED tiene una amplia gama de escenarios de aplicación, incluida la iluminación interior, la iluminación industrial, la iluminación de lugares, la iluminación de paisajes y la iluminación de carreteras en la vida diaria y el trabajo. Los diferentes escenarios de aplicación tienen requisitos distintos para el rendimiento de la iluminación según los objetivos de diseño y las necesidades del usuario, como se detalla en la Tabla 2.

Tabla 2 Requisitos para el rendimiento de la iluminación en diferentes escenarios de aplicación

Al analizar los requisitos de rendimiento de la iluminación de diferentes escenarios de aplicación y combinarlos con las características de varias fuentes de luz LED, se proponen las siguientes recomendaciones coincidentes:

Iluminación interior: Las fuentes de luz puntuales LED son adecuadas para diversos lugares interiores que requieren un posicionamiento de iluminación preciso. Su alto índice de reproducción cromática (Ra=86.0) garantiza que los objetos parezcan fieles a sus colores originales, mientras que el amplio ángulo del haz (alrededor de 119 grados) proporciona una cobertura integral, lo que los hace ideales para hogares, oficinas, espacios comerciales y fábricas.

Iluminación del lugar: Se recomiendan reflectores LED y fuentes de luz puntuales para estadios, escenarios, salas de exposiciones y museos. Los reflectores ofrecen una alta eficacia luminosa (135,1 lm/W) y una fuerte iluminación direccional, que puede cumplir con los requisitos de alto-brillo de lugares grandes. Las fuentes de luz puntuales, con su excelente reproducción cromática, son adecuadas para salas de exposiciones y museos donde la precisión del color es crucial.

Iluminación del paisaje: Los bañadores de pared LED son la opción preferida para la iluminación de edificios, la decoración y la creación de atmósferas interiores. Su forma de tira larga, su eficacia luminosa equilibrada (96,1 lm/W) y sus ricas opciones de color les permiten delinear contornos arquitectónicos y paisajísticos de forma eficaz, lo que los hace adecuados para la iluminación de paredes exteriores de edificios individuales y complejos de edificios históricos, así como para la iluminación de paisajes verdes y vallas publicitarias.

Iluminación vial: farolas LEDestán diseñados específicamente para vías arteriales urbanas, vías secundarias, caminos rurales, parques industriales, plazas y áreas escénicas. Con la mayor eficacia luminosa (149,7 lm/W) y un amplio rango de ángulo de haz (149,4 grados en el plano C0/180 grados), proporcionan una iluminación uniforme y brillante, garantizando la seguridad del tráfico de vehículos y peatones y satisfaciendo las necesidades visuales de las actividades de las personas.

Iluminación Industrial: Se puede utilizar una combinación de fuentes de luz puntuales LED y reflectores para lograr una iluminación equilibrada en talleres y almacenes. Las fuentes de luz puntuales garantizan una iluminación uniforme en áreas grandes, mientras que los proyectores pueden centrarse en superficies de trabajo que requieren mayor brillo.

5. Conclusión

En comparación con las tecnologías de iluminación tradicionales,luz LEDLas fuentes ofrecen una mayor eficiencia energética, una vida útil más larga y un mejor desempeño ambiental. Sus funciones flexibles de ajuste de temperatura y color los convierten en la solución óptima para aplicaciones de iluminación doméstica inteligente. Este estudio mide y compara sistemáticamente los parámetros de rendimiento lumínico de diferentes tipos de fuentes de luz LED, incluidas fuentes de luz puntuales, reflectores, bañadores de pared y farolas. Los resultados muestran que cada tipo de fuente de luz LED tiene características únicas en términos de eficacia luminosa, temperatura de color, índice de reproducción cromática y ángulo del haz, que determinan su idoneidad para escenarios de aplicación específicos.

Las fuentes de luz puntuales LED, con su alto índice de reproducción cromática y su amplio ángulo de haz, son adecuadas para la iluminación interior de hogares, oficinas, espacios comerciales y fábricas.proyectores LED, que presentan una alta eficacia luminosa y una fuerte iluminación direccional, son ideales para la iluminación de lugares como estadios y salas de exposiciones. Los bañadores de pared LED destacan en la iluminación de paisajes y la decoración arquitectónica debido a su rendimiento equilibrado y sus capacidades de contorno. Las farolas LED proporcionan una iluminación confiable y eficiente para varios tipos de vías, garantizando la seguridad del tráfico.

Con el avance continuo de la tecnología y la reducción de costos, la tecnología de iluminación LED se volverá más popular. En el futuro, las fuentes de luz LED desempeñarán un papel más importante en los hogares inteligentes, la iluminación saludable y otros campos, brindando entornos de iluminación de alta-calidad a más personas. La investigación adicional puede centrarse en optimizar los métodos de medición para mejorar la precisión y explorar la aplicación de fuentes de luz LED en campos emergentes como la iluminación saludable y las ciudades inteligentes.

Referencias

[1] Yu, AQ, Ju, JQ y Chen, DH (2018). Discusión sobre las Ventajas del LED en Iluminación Funcional. Aparatos eléctricos de iluminación de China, (10), 10-17.[2] Huang, Y. (2017). Algunas cuestiones en la aplicación de la iluminación LED. Luz e iluminación, (01), 56-58.[3] Shen, YQ, Zhu, TF y Jia, Z. (2016). Análisis e investigación sobre la aplicación del método goniofotómetro en pruebas de rendimiento óptico de luminarias LED. Fuentes de luz e iluminación, (04), 8-10.[4] Fan, HZ, Cao, M. y Li, SZ (2012). Aplicación e investigación de la medición de campo cercano de fuentes de luz en el diseño óptico de LED. Acta Óptica Sínica, (12), 1-5.[5] Ai, J. (2015). Luminarias LED y Curvas de Distribución de Luz. Tecnología y empresa, (20), 237-238.[6] Cai, Y., Wang, ZH y Zhu, TF (2016). Una nueva tecnología para la medición rápida de la cromaticidad espacial y la distribución fotométrica de los LED. Instrumentos ópticos, (06), 481-487.[7] GB/T 24824-2009. Métodos de prueba para módulos LED para iluminación general (S).[8] Yang, WX (2024). Aplicación de sistemas inteligentes domésticos en el diseño de viviendas modernas. Normalización y Calidad de la Industria Ligera, (05), 127-130.

https://www.benweilighting.com/agricultural-iluminación/aves de corral-iluminación/parpadeo-gratis-aves de corral-luz-18w.html

Tecnología de iluminación Co., Ltd. de Shenzhen Benwei

Correo electrónico:bwzm15@benweilighting.com

Web:www.benweilight.com

Whatsapp :19113306783