بحث حول طرق قياس الأداء الخفيف وسيناريوهات التطبيقمصادر ضوء LED

خلاصة

باعتباره مصدرًا للضوء البارد-مصنوعًا من أشباه الموصلات، أصبح LED (الصمام الثنائي الباعث للضوء) LED (الصمام الثنائي الباعث للضوء) هو الاتجاه السائد في مجال الإضاءة نظرًا لمزاياه المتمثلة في الحفاظ على الطاقة وحماية البيئة وعمر الخدمة الطويل. يؤثر أداء الضوء لمصادر ضوء LED، بما في ذلك فعالية الإضاءة، والتدفق الضوئي، وزاوية الشعاع، ودرجة حرارة اللون، ومؤشر تجسيد اللون، بشكل مباشر على تجربة المستخدم. تقيس هذه الدراسة معلمات أداء الضوء الرئيسية لمختلف الاستخدامات الشائعةضوء LEDالمصادر ومقارنة نتائج القياس. واستنادًا إلى تحليل سيناريوهات التطبيق المختلفة، يوصى بمصادر إضاءة LED المناسبة لتوفير مراجع للتطبيقات العملية. يوضح البحث أن كل من مصادر الإضاءة النقطية، والأضواء الكاشفة، وغسالات الجدران، وأضواء الشوارع لها خصائص أداء مميزة، والتي تحدد مدى ملاءمتها لبيئات الإضاءة المختلفة مثل الإضاءة الداخلية، والإضاءة الصناعية، وإضاءة الأماكن، وإضاءة المناظر الطبيعية، وإضاءة الطرق. مع التقدم التكنولوجي المستمر، ستلعب إضاءة LED دورًا أكثر أهمية في المنازل الذكية والإضاءة الصحية.

1. مقدمة

لقد شهد تطوير تكنولوجيا الإضاءة تطورًا عميقًا، حيث انتقل من المصابيح المتوهجة ومصابيح الفلورسنت ومصابيح الهاليد المعدنية إلى التطور القوي لتكنولوجيا LED. برزت مصادر إضاءة LED كأحد المعالم البارزة في صناعة الإضاءة، وذلك بفضل كفاءتها المتميزة في استخدام الطاقة، وموثوقيتها، وعمرها الطويل، وملاءمتها للبيئة. يتم تطبيقها على نطاق واسع في المؤشرات، وأضواء الإشارة، وشاشات العرض، والإضاءة الداخلية، وإضاءة الطريق، وإضاءة المكان، وإضاءة المناظر الطبيعية. على عكس مصادر الضوء التقليدية، تستخدم مصادر الضوء LED رقائق أشباه الموصلات الصلبة كمواد مضيئة. عندما تتحد الموجات الحاملة مرة أخرى في شبه الموصل، يتم إطلاق الطاقة الزائدة على شكل فوتونات، ينبعث منها الضوء الأحمر والأصفر والأزرق والأخضر مباشرة. من خلال تطبيق مبدأ الألوان الأساسية الثلاثة-وإضافة الفوسفورات، يمكن لمصادر ضوء LED إنتاج ضوء بأي لون.

أداءضوء LEDالمصادر أمر بالغ الأهمية لآثار تطبيقها. تتضمن معلمات أداء الضوء الرئيسية التدفق الضوئي، وفعالية الإضاءة، وتوزيع شدة الضوء، ومؤشر تجسيد اللون، ودرجة حرارة اللون. يعد القياس الدقيق لهذه المعلمات هو الأساس لتقييم جودة LED واختيار المنتجات المناسبة لسيناريوهات محددة. حاليًا، طرق القياس الرئيسية لأداء ضوء LED هي طريقة التكامل الكروي وطريقة مقياس الزوايا. تقتصر طريقة التكامل الكروي بشكل صارم على مصادر الضوء النقطية LED صغيرة الحجم- نظرًا للمتطلبات الخاصة بنوع وحجم مصدر الضوء المُقاس، في حين يتم استخدام طريقة مقياس الزوايا الضوئية على نطاق أوسع لأنواع وأحجام أخرى من مصادر ضوء LED. لقد استكشفت الدراسات السابقة طرق القياس، ومزايا قياس المجال القريب-في التصميم البصري، وأهمية منحنيات توزيع شدة الضوء. ومع ذلك، هناك نقص في التحليل المتعمق-حول اختلافات الأداء بين مصادر إضاءة LED المختلفة وتأثيراتها العملية على التطبيقات. يهدف هذا البحث إلى سد هذه الفجوة عن طريق قياس ومقارنة أنواع LED المختلفة بشكل منهجي ومطابقتها مع سيناريوهات التطبيق المناسبة.

2. طرق قياس أداء الضوءمصادر ضوء LED

2.1 طريقة قياس التدفق الضوئي

يشير التدفق الضوئي إلى كمية الضوء المنبعثة من مصدر الضوء لكل وحدة زمنية، ويتم التعبير عنها عادةً باللومن (lm). وهو مؤشر لإجمالي خرج الضوء لمصدر الضوء، أي ما يعادل الطاقة الضوئية. يعني التدفق الضوئي العالي أن مصدر الضوء يصدر المزيد من الضوء، مما يؤثر بشكل مباشر على إدراك العين البشرية للسطوع ويعمل كمعلمة رئيسية لتقييم السطوع الإجمالي. في التطبيقات العملية، يعد التدفق الضوئي عاملاً حاسمًا في اختيار LED: تعتبر مصادر التدفق الضوئي-العالية-مناسبة لتوفير إضاءة قوية، بينما تعد مصادر التدفق الضوئي-المنخفضة-المنخفضة مثالية لمناطق الإضاءة المحلية أو المنخفضة-.

وفقًا لطريقة القياس المحددة في GB/T 24824-2009 "طرق اختبار وحدات LED للإضاءة العامة"، يتم إجراء قياس التدفق الضوئي في غرفة مظلمة بصرية. تم اختبارهضوء LEDيتم تثبيت المصدر أو وحدة الإنارة في مركز دوران مقياس الزوايا الضوئية ويتم تشغيلها للعمل في ظل ظروف محددة. يقوم الذراع الدوار بتحريك مصدر الضوء أو وحدة الإنارة للدوران حول محوره الرأسي، مما يشكل سطحًا كرويًا افتراضيًا. يقوم الكاشف الضوئي الخاص بمقياس الزوايا الضوئية بقياس الإضاءة عند نقاط مختلفة في هذه الكرة الافتراضية، مما يضمن أخذ عينات كافية من عدة مستويات باعثة للضوء -مع فواصل زاويّة صغيرة. المسافة بين الكاشف الضوئي والمركز المضيء للكائن الذي تم اختباره بمثابة نصف قطر الكرة الافتراضية. عادةً، يكون الفاصل الزاوي بين المستويات 5 درجات، والفاصل الزمني داخل كل مستوى هو 1 درجة. بالنسبة لمصادر الضوء أو وحدات الإنارة ذات الأحجام الكبيرة أو زوايا الشعاع الضيقة، يتم اعتماد فترات زمنية أصغر لضمان سلامة أخذ عينات توزيع الإضاءة.

نظرًا لأن الإضاءة المقاسة تتناسب مع شدة ضوء المصدر في هذا الاتجاه، فإن مقياس الزوايا الضوئية يقوم تلقائيًا بدمج الإضاءة على كل عنصر سطحي صغير على الكرة لحساب التدفق الضوئي. يتم حساب التدفق الضوئي الإجمالي باستخدام طريقة التكامل العددي كما هو موضح في الصيغة (1):

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

حيث Φtot هو إجمالي التدفق الضوئي (lm)، r هو نصف قطر الكرة الافتراضية (m)؛ SM​ هي مساحة سطح الكرة الافتراضية (م²)؛ و (ε,η) يمثل الزاوية المكانية.

2.2 قياس توزيع شدة الضوء وزاوية الشعاع

يصف توزيع شدة الضوء شدة الضوء المنبعث من مصدر في اتجاهات مختلفة. من خلال الكشف عن بيانات توزيع كثافة الضوء في ظل ظروف تركيب محددة، يمكن تقييم توحيد الإضاءة ومنطقة التغطية الفعالة، وهو أمر ذو أهمية كبيرة لسيناريوهات التطبيق المختلفة مثل الإضاءة المنزلية والإضاءة التجارية والإضاءة الصناعية. تشير زاوية الشعاع إلى زاوية انحراف الضوء المنبعث من المصدر، مما يؤثر بشكل مباشر على تركيز وانتشار تأثير الإضاءة، وبالتالي تحديد المناسبات المناسبة له. هاتان المعلمتان حاسمتان لتطبيق السوقمصادر ضوء LED.

أثناء القياس، يجب أن تكون المسافة بين الكاشف والجسم الذي تم اختباره 5 أضعاف الحد الأقصى لمنطقة الفتح المضيئة للجسم، مع الأخذ في الاعتبار المنطقة المضيئة وكثافة الضوء وزاوية شعاع مصدر ضوء LED أو وحدة الإنارة. يتم وضع الجسم الذي تم اختباره على إطار دوار لمقياس الزوايا الذي يمكن أن يدور حول محورين. على المستوى المضيء المميز لمصباح LED، يتم وضع مقياس نصوع النقطة أو مقياس الإشعاع الطيفي في المجال البعيد لجمع بيانات شدة ضوء المجال البعيد-. لا يزيد الفاصل الزمني للقياس عن 1/20 من نصف-زاوية ذروة الحزمة. بالنسبة للقياسات بزاوية شعاع أقل من 10 درجات أو المتطلبات الصارمة لزوايا الاتجاه، يتم استخدام الليزر أو طرق أكثر فعالية لتثبيت ومحاذاة الموضع الأولي للكائن الذي تم اختباره. عندما يدور مصدر الضوء حول محورين، يتم جمع البيانات من المساحة المحيطة بالكامل لإنشاء بيانات منحنى توزيع شدة الضوء، والتي يتم على أساسها حساب نصف-زاوية ذروة الشعاع.

تضع طريقة قياس مقياس الزوايا الضوئية المزدوجة -المحددة في GB/T 24824-2009 الجسم الذي تم اختباره في مركز دوران مقياس الزوايا الضوئية المزدوج المرآة، والذي يدور فقط حول محوره الرأسي. يدور عاكس دوار حول مصدر ضوء LED أو وحدة الإنارة التي تم اختبارها، مما يعكس شعاع الضوء المقاس في اتجاه معين إلى عاكس ثانٍ على مسافة، والذي يعكسه بعد ذلك إلى الكاشف البصري. تحافظ هذه الطريقة على مؤشر LED الذي تم اختباره في حالة تشغيل ثابتة، مما يوفر مزايا ثبات القياس العالي وشغل مساحة صغيرة للنظام.

3. مقارنةضوءنتائج قياس الأداء لمصادر إضاءة LED المختلفة

باستخدام طرق القياس القياسية المذكورة أعلاه، تم قياس معلمات أداء الضوء الرئيسية (فعالية الإضاءة، ودرجة حرارة اللون، ومؤشر تجسيد اللون، وزاوية الشعاع) لأنواع مختلفة من مصادر ضوء LED. وتظهر النتائج المحددة في الجدول 1.

الجدول 1: قيم قياس أداء الضوء لمصادر ضوء LED المختلفة

حالياً،ضوء LEDتقوم المصادر بضبط توزيع شدة الضوء بشكل رئيسي من خلال الشكل وأداء الإرسال للغطاء الشفاف الذي يغلف الثنائيات الباعثة للضوء. كل نوع من مصادر ضوء LED لديه نمط توزيع فريد لشدة الضوء. تُظهر مصادر الضوء النقطية، بحجمها الصغير، نصف نطاق زاوية شعاع الذروة الواسع-ومؤشر تجسيد الألوان العالي، مما يشير إلى قدرتها على توفير إضاءة موحدة وطبيعية. تتميز الأضواء الكاشفة بفعالية إضاءة عالية وزاوية شعاع نصف ضيقة -، مما يوضح إمكانات التركيز القوية وأداء الإضاءة الممتاز، مما يجعلها مناسبة للإضاءة المركزة والمسافات الطويلة-. تتميز غسالات الجدران بمعايير أداء متوازنة، مع طبقات مكانية قوية وثلاثة -أبعاد للضوء، مما يجعلها مثالية للإضاءة الكنتورية. تتميز مصابيح الشوارع بكفاءة إضاءة عالية ونطاق زاوية شعاع واسع، مما يمكنها من توفير إضاءة ساطعة وموحدة على مساحات كبيرة.

4. متطلبات أداء الضوء في سيناريوهات التطبيقات المختلفة

تحتوي إضاءة LED على مجموعة واسعة من سيناريوهات التطبيق، بما في ذلك الإضاءة الداخلية والإضاءة الصناعية وإضاءة الأماكن وإضاءة المناظر الطبيعية وإضاءة الطرق في الحياة اليومية والعمل. تحتوي سيناريوهات التطبيق المختلفة على متطلبات متميزة لأداء الضوء بناءً على أهداف التصميم واحتياجات المستخدم، كما هو مفصل في الجدول 2.

الجدول 2: متطلبات أداء الضوء في سيناريوهات التطبيقات المختلفة

من خلال تحليل متطلبات أداء الضوء لسيناريوهات التطبيق المختلفة ودمجها مع خصائص مصادر ضوء LED المختلفة، يتم اقتراح توصيات المطابقة التالية:

الإضاءة الداخلية: مصادر الإضاءة النقطية LED مناسبة لمختلف المواقع الداخلية التي تتطلب تحديد موضع الإضاءة بدقة. يضمن مؤشر تجسيد الألوان العالي (Ra=86.0) أن تظهر الأشياء مطابقة لألوانها الأصلية، بينما توفر زاوية الشعاع العريضة (حوالي 119 درجة) تغطية شاملة، مما يجعلها مثالية للمنازل والمكاتب والمساحات التجارية والمصانع.

إضاءة المكان: يوصى باستخدام الأضواء الكاشفة LED ومصادر الإضاءة النقطية في الملاعب والمراحل وقاعات المعارض والمتاحف. توفر الأضواء الكاشفة كفاءة إضاءة عالية (135.1 لومن/وات) وإضاءة اتجاهية قوية، والتي يمكنها تلبية -متطلبات السطوع العالية للأماكن الكبيرة. تعد مصادر الضوء النقطية، مع عرض الألوان الممتاز الخاص بها، مناسبة لقاعات العرض والمتاحف حيث تعد دقة الألوان أمرًا بالغ الأهمية.

إضاءة المناظر الطبيعية: تعتبر غسالات الجدران LED هي الخيار المفضل لإضاءة المباني والديكور وخلق الجو الداخلي. شكلها الشريطي الطويل، وفعالية الإضاءة المتوازنة (96.1 لومن/واط)، وخيارات الألوان الغنية تسمح لها بتحديد الخطوط المعمارية والمناظر الطبيعية بشكل فعال، مما يجعلها مناسبة لإضاءة الجدران الخارجية للمباني الفردية ومجمعات المباني التاريخية، بالإضافة إلى إضاءة المناظر الطبيعية الخضراء وإضاءة اللوحات الإعلانية.

إنارة الطرق: أضواء الشوارع LEDتم تصميمها خصيصًا للطرق الشريانية الحضرية والطرق الثانوية والطرق الريفية والمجمعات الصناعية والساحات والمناطق ذات المناظر الخلابة. مع أعلى كفاءة إضاءة (149.7 lm/W) ونطاق زاوية شعاع واسع (149.4 درجة في مستوى C0/180 درجة)، فإنها توفر إضاءة موحدة ومشرقة، مما يضمن السلامة المرورية للمركبات والمشاة وتلبية الاحتياجات البصرية لأنشطة الناس.

الإضاءة الصناعية: يمكن استخدام مجموعة من مصادر الإضاءة النقطية LED والأضواء الكاشفة لتحقيق إضاءة متوازنة في ورش العمل والمستودعات. تضمن مصادر الضوء النقطية إضاءة موحدة في المساحات الكبيرة، بينما يمكن للأضواء الكاشفة التركيز على أسطح العمل التي تتطلب سطوعًا أعلى.

5. الاستنتاج

بالمقارنة مع تقنيات الإضاءة التقليدية،ضوء LEDتوفر المصادر كفاءة أعلى في استخدام الطاقة، وعمر خدمة أطول، وأداء بيئيًا أفضل. إن وظائف ضبط درجة الحرارة والألوان المرنة تجعلها الحل الأمثل لتطبيقات الإضاءة المنزلية الذكية. تقيس هذه الدراسة وتقارن بشكل منهجي معلمات أداء الضوء لأنواع مختلفة من مصادر ضوء LED، بما في ذلك مصادر الضوء النقطية، والأضواء الكاشفة، وغسالات الجدران، وأضواء الشوارع. أظهرت النتائج أن كل نوع من مصادر ضوء LED له خصائص فريدة من حيث فعالية الإضاءة، ودرجة حرارة اللون، ومؤشر تجسيد اللون، وزاوية الشعاع، والتي تحدد مدى ملاءمتها لسيناريوهات تطبيق محددة.

تعتبر مصادر الإضاءة النقطية LED، مع مؤشر تجسيد الألوان العالي وزاوية الشعاع العريضة، مناسبة للإضاءة الداخلية في المنازل والمكاتب والمساحات التجارية والمصانع.الأضواء الكاشفة LED، التي تتميز بفعالية إضاءة عالية وإضاءة اتجاهية قوية، تعتبر مثالية لإضاءة الأماكن مثل الملاعب وقاعات المعارض. تتفوق غسالات الجدران LED في إضاءة المناظر الطبيعية والديكور المعماري نظرًا لأدائها المتوازن وقدراتها الكنتورية. توفر مصابيح الشوارع LED إضاءة موثوقة وفعالة لمختلف أنواع الطرق، مما يضمن السلامة المرورية.

مع التقدم المستمر للتكنولوجيا وخفض التكاليف، سوف تصبح تكنولوجيا الإضاءة LED أكثر شعبية. في المستقبل، ستلعب مصادر إضاءة LED دورًا أكثر أهمية في المنازل الذكية، والإضاءة الصحية، وغيرها من المجالات، مما يوفر -بيئات إضاءة عالية الجودة لعدد أكبر من الأشخاص. يمكن أن تركز الأبحاث الإضافية على تحسين طرق القياس لتحسين الدقة واستكشاف تطبيق مصادر إضاءة LED في المجالات الناشئة مثل الإضاءة الصحية والمدن الذكية.

مراجع

[1] يو، عبد القدير، جو، جي كيو، وتشين، دي إتش (2018). مناقشة حول مزايا LED في الإضاءة الوظيفية. الصين للأجهزة الكهربائية والإضاءة، (10)، 10-17.[2] هوانغ، ي. (2017). بعض المشكلات في تطبيق إضاءة LED. الضوء والإضاءة، (01)، 56-58.[3] شين، واي كيو، تشو، تي إف، وجيا، زي. (2016). تحليل وبحث حول تطبيق طريقة مقياس الزوايا في اختبار الأداء البصري لمصابيح LED. مصادر الضوء والإضاءة، (04)، 8-10.[4] فان، هرتز، كاو، م.، ولي، إس زد (2012). تطبيق وأبحاث قياس المجال القريب لمصادر الضوء في التصميم البصري LED. اكتا أوبتيكا سينيكا، (12)، 1-5.[5] منظمة العفو الدولية، J. (2015). وحدات إنارة LED ومنحنيات توزيع الضوء. التكنولوجيا والمشاريع، (20)، 237-238.[6] كاي، ي.، وانغ، ز، وتشو، تي إف (2016). تقنية جديدة للقياس السريع للونية المكانية LED والتوزيع الضوئي. الأجهزة البصرية، (06)، 481-487.[7] جيجابايت/ت 24824-2009. طرق اختبار وحدات LED للإضاءة العامة (S).[8] يانغ، دبليو إكس (2024). تطبيق أنظمة المنزل الذكية في تصميم المنزل الحديث. توحيد وجودة الصناعات الخفيفة، (05)، 127-130.

https://www.benweilighting.com/agriculture-إضاءة/دواجن-إضاءة/flicker-مجاني-دواجن-light-18w.html

شنتشن بينوي تكنولوجيا الإضاءة المحدودة

بريد إلكتروني:bwzm15@benweilighting.com

الويب:www.benweilight.com

واتس اب : 19113306783