Recherche sur les méthodes de mesure des performances lumineuses et les scénarios d'application deSources de lumière LED

Abstrait

En tant que source de lumière froide à semi-conducteurs-à semi-conducteurs, la LED (diode électroluminescente-) est devenue le courant dominant dans le domaine de l'éclairage en raison de ses avantages en matière d'économie d'énergie, de protection de l'environnement et de longue durée de vie. Les performances lumineuses des sources lumineuses LED, notamment l’efficacité lumineuse, le flux lumineux, l’angle du faisceau, la température de couleur et l’indice de rendu des couleurs, affectent directement l’expérience utilisateur. Cette étude mesure les principaux paramètres de performance lumineuse de divers éléments couramment utilisés.Lumière LEDsources et compare les résultats de mesure. Sur la base de l'analyse de différents scénarios d'application, des sources lumineuses LED appropriées sont recommandées pour fournir des références pour des applications pratiques. La recherche montre que les sources lumineuses ponctuelles, les projecteurs, les lèche-murs et les lampadaires ont chacun des caractéristiques de performance distinctes, qui déterminent leur adéquation à différents environnements d'éclairage tels que l'éclairage intérieur, l'éclairage industriel, l'éclairage de sites, l'éclairage paysager et l'éclairage routier. Avec les progrès continus de la technologie, l’éclairage LED jouera un rôle plus important dans les maisons intelligentes et l’éclairage sain.

1. Introduction

Le développement de la technologie d'éclairage a connu une évolution profonde, passant des lampes à incandescence, des lampes fluorescentes et des lampes aux halogénures métalliques au développement vigoureux de la technologie LED. Les sources lumineuses LED sont devenues un point fort dans l'industrie de l'éclairage, grâce à leur efficacité énergétique exceptionnelle, leur fiabilité, leur longue durée de vie et leur respect de l'environnement. Ils sont largement utilisés dans les indicateurs, les feux de signalisation, les écrans, l'éclairage intérieur, l'éclairage routier, l'éclairage des sites et l'éclairage paysager. Contrairement aux sources lumineuses traditionnelles, les sources lumineuses LED utilisent des puces semi-conductrices solides comme matériaux luminescents. Lorsque les porteurs se recombinent dans le semi-conducteur, l’excès d’énergie est libéré sous forme de photons, émettant directement de la lumière rouge, jaune, bleue et verte. En appliquant le principe des trois-couleurs primaires et en ajoutant des luminophores, les sources lumineuses LED peuvent produire de la lumière de n'importe quelle couleur.

La performance deLumière LEDsources est crucial pour leurs effets d’application. Les principaux paramètres de performance lumineuse comprennent le flux lumineux, l’efficacité lumineuse, la distribution de l’intensité lumineuse, l’indice de rendu des couleurs et la température de couleur. Une mesure précise de ces paramètres constitue la base de l'évaluation de la qualité des LED et de la sélection des produits adaptés à des scénarios spécifiques. Actuellement, les principales méthodes de mesure des performances de la lumière LED sont la méthode de la sphère intégrante et la méthode du goniophotomètre. La méthode de la sphère d'intégration est strictement limitée aux sources lumineuses ponctuelles LED de petite taille en raison des exigences relatives au type et à la taille de la source lumineuse mesurée, tandis que la méthode du goniophotomètre est plus largement utilisée pour d'autres types et tailles de sources lumineuses LED. Des études antérieures ont exploré les méthodes de mesure, les avantages de la mesure en champ proche dans la conception optique et l'importance des courbes de distribution de l'intensité lumineuse. Cependant, il manque une analyse approfondie-des différences de performances entre les différentes sources lumineuses LED et de leurs implications pratiques en matière d'application. Cette recherche vise à combler cette lacune en mesurant et en comparant systématiquement différents types de LED et en les faisant correspondre à des scénarios d'application appropriés.

2. Méthodes de mesure des performances lumineuses deSources de lumière LED

2.1 Méthode de mesure du flux lumineux

Le flux lumineux fait référence à la quantité de lumière émise par une source lumineuse par unité de temps, généralement exprimée en lumens (lm). Il s'agit d'un indicateur du rendement lumineux total d'une source lumineuse, équivalent à la puissance optique. Un flux lumineux plus élevé signifie que la source lumineuse émet plus de lumière, affectant directement la perception de la luminosité par l'œil humain et servant de paramètre clé pour évaluer la luminosité globale. Dans les applications pratiques, le flux lumineux est un facteur critique dans la sélection des LED : les sources à flux lumineux -lumineux-élevé conviennent pour fournir un éclairage puissant, tandis que les sources à flux lumineux -lumineux-faible sont idéales pour les zones locales ou à faible-éclairage.

Selon la méthode de mesure spécifiée dans GB/T 24824-2009 « Méthodes de test pour les modules LED pour l'éclairage général », la mesure du flux lumineux est effectuée dans une chambre noire optique. Le testéLumière LEDLa source ou le luminaire est installé au centre de rotation d'un goniophotomètre et mis sous tension pour fonctionner dans des conditions spécifiées. Un bras rotatif entraîne la source lumineuse ou le luminaire en rotation autour de son axe vertical, formant une surface sphérique virtuelle. Le détecteur photométrique du goniophotomètre mesure l'éclairement en différents points de cette sphère virtuelle, garantissant un échantillonnage suffisant sur plusieurs plans émetteurs de lumière-avec de petits intervalles angulaires. La distance entre le détecteur photométrique et le centre lumineux de l'objet testé sert de rayon de la sphère virtuelle. En règle générale, l'intervalle angulaire entre les plans est de 5 degrés et l'intervalle à l'intérieur de chaque plan est de 1 degré. Pour les sources lumineuses ou les luminaires de grande taille ou avec des angles de faisceau étroits, des intervalles plus petits sont adoptés pour garantir l'intégrité de l'échantillonnage de la distribution d'éclairement.

Étant donné que l'éclairement mesuré est proportionnel à l'intensité lumineuse de la source dans cette direction, le goniophotomètre intègre automatiquement l'éclairement sur chaque petit élément de surface de la sphère pour calculer le flux lumineux. Le flux lumineux total est calculé à l'aide de la méthode d'intégration numérique comme indiqué dans la formule (1) :

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

Où Φtot est le flux lumineux total (lm), r est le rayon de la sphère virtuelle (m) ; SM​ est la surface de la sphère virtuelle (m²) ; et (ε,η) représente l'angle spatial.

2.2 Mesure de la distribution de l'intensité lumineuse et de l'angle du faisceau

La distribution de l'intensité lumineuse décrit l'intensité de la lumière émise par une source dans différentes directions. En détectant les données de distribution de l'intensité lumineuse dans des conditions d'installation spécifiques, l'uniformité de l'éclairage et la zone de couverture efficace peuvent être évaluées, ce qui revêt une grande importance pour divers scénarios d'application tels que l'éclairage domestique, l'éclairage commercial et l'éclairage industriel. L'angle du faisceau fait référence à l'angle de divergence de la lumière émise par la source, affectant directement la concentration et la diffusion de l'effet lumineux, déterminant ainsi ses occasions applicables. Ces deux paramètres sont cruciaux pour l'application sur le marché deSources lumineuses LED.

Lors de la mesure, la distance entre le détecteur et l'objet testé doit être au moins 5 fois la zone d'ouverture lumineuse maximale de l'objet, en tenant compte de la zone lumineuse, de l'intensité lumineuse et de l'angle de faisceau de la source lumineuse LED ou du luminaire. L'objet testé est placé sur un châssis tournant du goniophotomètre pouvant tourner autour de deux axes. Sur le plan lumineux caractéristique de la LED, un luminancemètre ponctuel ou un radiomètre spectral est placé dans le champ lointain pour collecter des données d'intensité lumineuse en champ lointain. L'intervalle de mesure n'est pas supérieur à 1/20 de l'angle de faisceau demi--crête. Pour les mesures avec un angle de faisceau inférieur à 10 degrés ou des exigences strictes en matière d'angles de direction, des lasers ou des méthodes plus efficaces sont utilisés pour installer et aligner la position initiale de l'objet testé. Lorsque la source de lumière tourne autour de deux axes, les données de tout l'espace environnant sont collectées pour générer des données de courbe de distribution de l'intensité lumineuse, sur la base desquelles l'angle de faisceau à mi--crête est calculé.

La méthode de mesure du goniophotomètre à double miroir-spécifiée dans GB/T 24824-2009 place l'objet testé au centre de rotation du goniophotomètre à double miroir, qui tourne uniquement autour de son axe vertical. Un réflecteur rotatif tourne autour de la source de lumière LED ou du luminaire testé, réfléchissant le faisceau lumineux mesuré dans une certaine direction vers un deuxième réflecteur éloigné, qui le réfléchit ensuite vers le détecteur optique. Cette méthode maintient la LED testée dans un état de fonctionnement stationnaire, offrant les avantages d'une stabilité de mesure élevée et d'un faible encombrement du système.

3. Comparaison deLumièreRésultats de mesure des performances de différentes sources de lumière LED

À l’aide des méthodes de mesure standard mentionnées ci-dessus, les principaux paramètres de performance lumineuse (efficacité lumineuse, température de couleur, indice de rendu des couleurs et angle de faisceau) de différents types de sources lumineuses LED ont été mesurés. Les résultats spécifiques sont présentés dans le tableau 1.

Tableau 1 : Valeurs de mesure des performances lumineuses de différentes sources lumineuses LED

Actuellement,Lumière LEDLes sources ajustent leur répartition d'intensité lumineuse principalement grâce à la forme et aux performances de transmission du couvercle translucide entourant les-diodes électroluminescentes. Chaque type de source lumineuse LED possède un modèle de distribution d’intensité lumineuse unique. Les sources lumineuses ponctuelles, avec leur petite taille, présentent une large plage d'angles de faisceau à demi-crête et un indice de rendu des couleurs élevé, indiquant leur capacité à fournir un éclairage uniforme et naturel. Les projecteurs présentent une efficacité lumineuse élevée et un angle de faisceau étroit à mi--crête, démontrant de fortes capacités de mise au point et d'excellentes performances d'éclairage, ce qui les rend adaptés à un éclairage concentré et longue distance-. Les lèche-murs ont des paramètres de performance équilibrés, avec une forte superposition spatiale et une lumière tridimensionnelle -, idéale pour l'éclairage de contour. Les lampadaires se distinguent par une efficacité lumineuse élevée et une large plage d’angles de faisceau, leur permettant de fournir un éclairage lumineux et uniforme sur de grandes surfaces.

4. Exigences relatives aux performances de l'éclairage dans différents scénarios d'application

L'éclairage LED a un large éventail de scénarios d'application, notamment l'éclairage intérieur, l'éclairage industriel, l'éclairage de sites, l'éclairage paysager et l'éclairage routier dans la vie quotidienne et au travail. Différents scénarios d'application ont des exigences distinctes en matière de performances d'éclairage en fonction des objectifs de conception et des besoins des utilisateurs, comme détaillé dans le tableau 2.

Tableau 2 Exigences relatives aux performances de l'éclairage dans différents scénarios d'application

En analysant les exigences de performance lumineuse de différents scénarios d'application et en les combinant avec les caractéristiques de diverses sources lumineuses LED, les recommandations correspondantes suivantes sont proposées :

Éclairage intérieur: Les sources lumineuses ponctuelles à LED conviennent à divers endroits intérieurs nécessitant un positionnement d'éclairage précis. Leur indice de rendu des couleurs élevé (Ra=86.0) garantit que les objets semblent fidèles à leurs couleurs d'origine, tandis que le grand angle de faisceau (environ 119 degrés) offre une couverture complète, ce qui les rend idéaux pour les maisons, les bureaux, les espaces commerciaux et les usines.

Éclairage du lieu: Les projecteurs LED et les sources lumineuses ponctuelles sont recommandés pour les stades, les scènes, les salles d'exposition et les musées. Les projecteurs offrent une efficacité lumineuse élevée (135,1 lm/W) et un éclairage directionnel puissant, qui peuvent répondre aux exigences de luminosité élevée-des grandes salles. Les sources lumineuses ponctuelles, avec leur excellent rendu des couleurs, conviennent aux salles d'exposition et aux musées où la précision des couleurs est cruciale.

Éclairage paysager: Les lèche-murs à LED sont le choix privilégié pour l'éclairage des bâtiments, la décoration et la création d'une atmosphère intérieure. Leur forme en longue bande, leur efficacité lumineuse équilibrée (96,1 lm/W) et leurs riches options de couleurs leur permettent de souligner efficacement les contours architecturaux et paysagers, ce qui les rend adaptés à l'éclairage mural extérieur de bâtiments individuels et de complexes de bâtiments historiques, ainsi qu'à l'éclairage paysager vert et à l'éclairage de panneaux d'affichage.

Éclairage routier: Lampadaires LEDsont spécialement conçus pour les artères urbaines, les routes secondaires, les routes rurales, les parcs industriels, les places et les zones panoramiques. Avec l'efficacité lumineuse la plus élevée (149,7 lm/W) et une large plage d'angles de faisceau (149,4 degrés dans le plan C0/180 degrés), ils fournissent un éclairage uniforme et lumineux, garantissant la sécurité routière des véhicules et des piétons et répondant aux besoins visuels des activités des personnes.

Éclairage industriel: Une combinaison de sources lumineuses ponctuelles à LED et de projecteurs peut être utilisée pour obtenir un éclairage équilibré dans les ateliers et les entrepôts. Les sources lumineuses ponctuelles assurent un éclairage uniforme dans de grandes surfaces, tandis que les projecteurs peuvent se concentrer sur les surfaces de travail nécessitant une luminosité plus élevée.

5. Conclusion

Par rapport aux technologies d'éclairage traditionnelles,Lumière LEDLes sources offrent une efficacité énergétique plus élevée, une durée de vie plus longue et de meilleures performances environnementales. Leurs fonctions flexibles de réglage de la température et des couleurs en font la solution optimale pour les applications d’éclairage domestique intelligente. Cette étude mesure et compare systématiquement les paramètres de performance lumineuse de différents types de sources lumineuses LED, notamment les sources lumineuses ponctuelles, les projecteurs, les lèche-murs et les lampadaires. Les résultats montrent que chaque type de source lumineuse LED possède des caractéristiques uniques en termes d'efficacité lumineuse, de température de couleur, d'indice de rendu des couleurs et d'angle de faisceau, qui déterminent leur adéquation à des scénarios d'application spécifiques.

Les sources lumineuses ponctuelles LED, avec leur indice de rendu des couleurs élevé et leur grand angle de faisceau, conviennent à l'éclairage intérieur des maisons, des bureaux, des espaces commerciaux et des usines.Projecteurs LED, dotés d'une efficacité lumineuse élevée et d'un fort éclairage directionnel, sont idéaux pour l'éclairage de lieux tels que les stades et les halls d'exposition. Les lèche-murs à LED excellent dans l'éclairage paysager et la décoration architecturale en raison de leurs performances équilibrées et de leurs capacités de contour. Les lampadaires à LED fournissent un éclairage fiable et efficace pour différents types de routes, garantissant ainsi la sécurité routière.

Avec les progrès continus de la technologie et la réduction des coûts, la technologie d’éclairage LED deviendra plus populaire. À l'avenir, les sources lumineuses LED joueront un rôle plus important dans les maisons intelligentes, l'éclairage sain et d'autres domaines, offrant ainsi des environnements d'éclairage de haute-qualité à un plus grand nombre de personnes. D’autres recherches pourraient se concentrer sur l’optimisation des méthodes de mesure pour améliorer la précision et explorer l’application des sources lumineuses LED dans des domaines émergents tels que l’éclairage sain et les villes intelligentes.

Références

[1] Yu, AQ, Ju, JQ et Chen, DH (2018). Discussion sur les avantages de la LED dans l'éclairage fonctionnel. Appareils électriques d'éclairage en Chine, (10), 10-17.[2] Huang, Y. (2017). Quelques problèmes liés à l'application de l'éclairage LED. Lumière et éclairage, (01), 56-58.[3] Shen, YQ, Zhu, TF et Jia, Z. (2016). Analyse et recherche sur l'application de la méthode du goniophotomètre dans les tests de performances optiques des luminaires LED. Sources lumineuses et éclairage, (04), 8-10.[4] Fan, HZ, Cao, M. et Li, SZ (2012). Application et recherche sur la mesure en champ proche des sources lumineuses dans la conception optique LED. Acta Optica Sinica, (12), 1-5.[5] Ai, J. (2015). Luminaires LED et courbes de distribution de la lumière. Technologie et entreprise, (20), 237-238.[6] Cai, Y., Wang, ZH et Zhu, TF (2016). Une nouvelle technologie pour la mesure rapide de la chromaticité spatiale des LED et de la distribution photométrique. Instruments optiques, (06), 481-487.[7] GB/T24824-2009. Méthodes de test pour les modules LED pour l'éclairage général (S).[8] Yang, WX (2024). Application des systèmes intelligents domestiques dans la conception de maisons modernes. Normalisation et qualité de l'industrie légère, (05), 127-130.

https://www.benweilighting.com/agricultural-éclairage/poultry-éclairage/scintillement-gratuit-volaille-light-18w.html

Technologie d'éclairage Cie., Ltd de Shenzhen Benwei.

E-mail:bwzm15@benweilighting.com

Internet :www.benweilight.com

WhatsApp : 19113306783