So sánh máy đo quang kế xoay đèn và máy đo quang kế gương di động: Loại nào phù hợp với phòng thí nghiệm của bạn?

Tóm tắt
Đo đường cong cường độ sáng là bước cơ bản để đánh giá hiệu suất quang học của đèn chiếu sáng, chứng nhận sản phẩm và thiết kế mô phỏng chiếu sáng. Theo cấu trúc chuyển động cơ học, máy đo góc quang học chủ yếu được chia thành máy đo góc quang học đèn quay và máy đo góc quang học gương di động. Hai loại này có sự khác biệt rõ rệt về logic chuyển động cơ học, khả năng thích ứng hệ tọa độ và nguồn lỗi thử nghiệm. Máy đo góc quang học đèn quay áp dụng nguyên lý thử nghiệm của đầu dò trắc quang cố định với đèn thử nghiệm quay. Thiết bị cần thử nghiệm có thể quay liên tục từ -180° đến +180° dọc theo trục ngang và trục dọc, và cơ chế phần cứng của nó hỗ trợ hai bộ hệ tọa độ đo tiêu chuẩn CIE: C-γ (cấu trúc một tay) và B-β (cấu trúc hai tay). LISUN Máy đo quang kế góc chính xác cao LSG-1890B Đây là một máy đo quang kế xoay điển hình. Nó hoàn toàn tuân thủ các thông số kỹ thuật của máy đo quang kế CIE-70, LM-79-19, EN13032-1 Điều khoản 6.1.1.3 Loại 1 và có thể thu thập các thông số trắc quang toàn không gian cho nhiều sản phẩm chiếu sáng khác nhau như đèn LED, nguồn sáng HID và đèn huỳnh quang. Bài báo này trình bày nguyên lý thử nghiệm và đặc điểm phần cứng của máy đo quang kế xoay, so sánh các điều kiện áp dụng giữa máy đo quang kế xoay và máy đo quang kế gương di động, đồng thời cung cấp tài liệu tham khảo cho việc lựa chọn thiết bị của các phòng thí nghiệm kiểm tra chiếu sáng.

Giới thiệu

Để kiểm soát chất lượng sản phẩm chiếu sáng, các thông số trắc quang như đường cong cường độ sáng, phân bố cường độ sáng, quang thông vùng và giá trị chói UGR trực tiếp quyết định hiệu suất chiếu sáng thực tế của đèn, đồng thời cũng là dữ liệu thử nghiệm bắt buộc theo các tiêu chuẩn chứng nhận trong nước và quốc tế. Dựa trên chuyển động tương đối giữa mẫu và đầu dò, CIE 121 và EN13032-1 phân loại máy đo góc quang thành các loại khác nhau. Loại 1 là máy đo góc quang xoay đèn, trong khi Loại 4 là máy đo góc quang thẳng đứng có gương di chuyển. Cả hai thiết bị đều có thể thu được dữ liệu phân bố cường độ sáng toàn không gian, tuy nhiên chế độ chuyển động cơ học dẫn đến các sai số hệ thống khác nhau. Máy đo góc quang xoay đèn điều khiển đèn thử nghiệm xoay theo hai trục thông qua bàn xoay trong khi đầu dò trắc quang vẫn đứng yên. Bằng cách thay đổi tư thế của đèn, đầu dò có thể thu tín hiệu quang học từ mọi hướng trên bề mặt hình cầu. Đối với máy đo góc quang có gương di chuyển, đèn thử nghiệm giữ nguyên vị trí, và đầu dò cùng với gương phản xạ thực hiện quét tròn xung quanh đèn. Các cấu trúc khác nhau đặt ra những yêu cầu riêng biệt về độ ổn định tư thế đốt của mẫu thử, khả năng tản nhiệt và kích thước phòng tối. Các phòng thí nghiệm cần lựa chọn thiết bị phù hợp dựa trên danh mục sản phẩm, các mặt hàng tiêu chuẩn và điều kiện tại chỗ. Là một mô hình tiêu biểu của máy đo quang kế xoay (Rotation Luminaire Goniophotometer), LSG-1890B có khả năng tương thích với hệ tọa độ kép C-γ và B-β và được ứng dụng rộng rãi trong các kịch bản thử nghiệm đèn pha, đèn chiếu và nguồn sáng phóng điện khí thông thường.

Máy đo quang điện góc quay có độ chính xác cao LSG 1890B 

Nguyên lý hoạt động và đặc điểm phần cứng của máy đo quang kế xoay đèn.

Nguyên lý hoạt động cốt lõi của máy đo quang kế xoay đèn là lắp đặt cố định đầu dò quang học, và đèn cần kiểm tra được điều khiển xoay trong không gian bằng bàn xoay hai trục. Thiết bị cần kiểm tra có thể xoay liên tục từ -180° đến +180° dọc theo trục ngang và trục dọc, bao phủ toàn bộ góc cầu trong không gian từ 0-360° mà không có vùng mù. Được trang bị giá đỡ đa chức năng, cấu trúc phần cứng có thể chuyển đổi giữa hai chế độ đo tiêu chuẩn: C-γ (cấu trúc một tay) và B-β (cấu trúc hai tay). Hệ tọa độ C-γ, còn được gọi là hệ tọa độ mặt phẳng C, chủ yếu được sử dụng cho đèn trong nhà, đèn đường và các sản phẩm chiếu sáng thông thường. Hệ tọa độ B-β phù hợp với đèn pha và đèn chiếu sân vận động và là hệ tọa độ được khuyến nghị để kiểm tra quang học các sản phẩm chiếu sáng công suất cao. Việc hỗ trợ hai hệ tọa độ trên một thiết bị duy nhất giúp loại bỏ chi phí đầu tư cho các thiết bị thử nghiệm bổ sung và giảm chi phí phần cứng phòng thí nghiệm.

LISUN Máy đo quang kế xoay LSG-1890B được trang bị đầu dò quang học nhiệt độ không đổi, động cơ servo Mitsubishi của Nhật Bản và bộ giải mã của Đức để đảm bảo độ chính xác điều khiển góc trong quá trình xoay hai trục. Độ chính xác góc của LSG-1890B đạt 0.1°, và phiên bản tương đương LSG-1800A đạt 0.2°. Đầu dò quang học tiêu chuẩn là CIE Class A, và đầu dò độ chính xác cao Class L là tùy chọn để giảm thiểu hơn nữa sai lệch đo lường do thu nhận quang điện gây ra. Hệ thống giao tiếp với máy tính thông qua giao diện RS485 hoặc USB. Phần mềm vận hành song ngữ Trung-Anh tương thích với Windows 7 đến Windows 11. Kết quả thử nghiệm có thể được xuất ra nhiều định dạng tệp bao gồm IES, LDT, CIE, CIB, TM4, CEN và EXCEL. Các tệp đầu ra có thể được nhập trực tiếp vào phần mềm mô phỏng chiếu sáng DiaLux để tính toán mô phỏng. Các thông số đo được bao gồm dữ liệu cường độ sáng, phân bố cường độ sáng, quang thông vùng, hiệu suất đèn, hệ số sử dụng, đường cong giới hạn độ sáng, chỉ số chói UGR, góc chiếu hiệu dụng, EEI và các chỉ số trắc quang đầy đủ khác. Phụ kiện tùy chọn hỗ trợ kiểm tra phân bố độ sáng. Ngoài ra, máy đo góc đèn xoay này có thể được trang bị thêm các đầu dò tia cực tím chuyên dụng UVA, UVB, UVC tùy chọn để mở rộng phạm vi kiểm tra phân bố ánh sáng cho đèn khử trùng bằng tia cực tím.

So sánh các thông số chính của mô hình LISUN Đèn chiếu sáng xoay

Dành cho các loại đèn có kích thước và trọng lượng khác nhau, LISUN Cung cấp hai mẫu máy đo quang kế xoay: LSG-1890B và LSG-1800A. Cả hai mẫu đều có nguyên lý chuyển động cốt lõi giống nhau và chủ yếu khác nhau ở độ chính xác góc, kích thước ngoài tối đa và trọng lượng chịu tải của mẫu thử. Thông số kỹ thuật cơ bản được liệt kê trong bảng bên dưới.

LSG-1890B hỗ trợ các mẫu thử có đường kính lớn hơn và trọng lượng nặng hơn, phù hợp với đèn pha ngoài trời công suất cao và đèn chiếu cỡ lớn. LSG-1800A được thiết kế cho đèn LED cỡ trung bình và nhỏ cũng như các thiết bị chiếu sáng trong nhà, được sử dụng rộng rãi trong các phòng thí nghiệm doanh nghiệp vừa và nhỏ có ngân sách hạn chế. Cả hai mẫu đều hỗ trợ đầy đủ hệ tọa độ một tay C-γ và hệ tọa độ hai tay B-β và đáp ứng các yêu cầu thiết bị của các tiêu chuẩn CIE-70, LM-79-19, IES-LM-75 và EN13032-1 Loại 1.

So sánh các trường hợp ứng dụng giữa máy đo quang kế góc quay và máy đo quang kế góc gương di động

Trong quá trình thử nghiệm trên máy đo quang kế xoay đèn (Rotation Luminaire Goniophotometer), đèn thử nghiệm liên tục nghiêng và lật với tư thế chiếu sáng thay đổi liên tục. Đối với các nguồn sáng thông thường như đèn HID và đèn huỳnh quang, vốn không nhạy cảm với tư thế chiếu sáng, sự thay đổi tư thế hầu như không ảnh hưởng đến quang thông và nhiệt độ, và có thể thu được kết quả đo ổn định. Tuy nhiên, đối với đèn LED công suất cao, sự tản nhiệt của các mô-đun LED có mối tương quan chặt chẽ với tư thế trọng lực. Việc nghiêng và lật liên tục của đèn sẽ làm thay đổi điều kiện tản nhiệt bên trong và gây ra sự thay đổi nhiệt độ mối nối chip, dẫn đến sai lệch trong phép thử về quang thông và phân bố cường độ sáng. Đây là hạn chế chính của cấu trúc đèn xoay loại 1 khi thử nghiệm các sản phẩm chiếu sáng trạng thái rắn SSL công suất cao.

Máy đo quang kế góc gương di động, chẳng hạn như máy đo quang kế góc thẳng đứng LSG-6000 Loại 4, duy trì tư thế đốt cố định của đèn thử nghiệm trong suốt chu kỳ thử nghiệm. Đầu dò và gương phản xạ thực hiện quét quay, do đó điều kiện nhiệt của đèn LED sẽ không bị ảnh hưởng bởi chuyển động cơ học. Loại này phù hợp hơn cho việc thử nghiệm sản phẩm chiếu sáng trạng thái rắn LED công suất cao theo tiêu chuẩn LM-79. Tuy nhiên, máy đo quang kế góc gương di động yêu cầu chiều cao tổng thể của thiết bị lớn hơn và đặt ra các yêu cầu xây dựng nghiêm ngặt hơn về chiều cao trần phòng tối.

Để lựa chọn thiết bị phù hợp, nếu phòng thí nghiệm chủ yếu kiểm tra các nguồn sáng truyền thống, máy chiếu và đèn pha, thì máy đo quang kế xoay (Rotation Luminaire Goniophotometer) là một lựa chọn tiết kiệm chi phí. Nếu mẫu chính là đèn đường LED công suất cao, đèn panel với yêu cầu nghiêm ngặt về độ ổn định nhiệt độ mối nối LED, thì nên ưu tiên máy đo quang kế gương di động (Moving Mirror Goniophotometer). Một số phòng thí nghiệm kiểm định độc lập toàn diện sử dụng cả hai loại máy đo quang kế và lựa chọn thiết bị thử nghiệm tương ứng cho các loại đèn khác nhau để tránh sai số hệ thống do cấu trúc cơ khí gây ra.

Kết luận

Là một thiết bị đo phân bố ánh sáng cổ điển tuân thủ tiêu chuẩn EN13032-1 Loại 1, máy đo quang kế xoay sử dụng nguyên lý đầu dò cố định với đèn thử nghiệm xoay hai trục. Với khả năng xoay hai trục liên tục từ -180° đến +180°, nó hỗ trợ hai hệ tọa độ tiêu chuẩn CIE bao gồm cấu trúc một nhánh C-γ và cấu trúc hai nhánh B-β. Được biểu diễn bởi Máy đo quang kế xoay LSG-1890B Thiết bị này đáp ứng các yêu cầu kiểm tra trắc quang cho hầu hết các loại đèn chiếu sáng nguồn truyền thống, đèn pha và đèn máy chiếu, và các tệp dữ liệu trắc quang đầu ra có thể được sử dụng để chứng nhận sản phẩm toàn cầu. Tuy nhiên, nó có một hạn chế cố hữu: việc thay đổi tư thế liên tục của đèn thử nghiệm có thể làm giảm độ chính xác đo đối với các sản phẩm LED công suất cao nhạy cảm với nhiệt độ và tư thế. Máy đo quang kế gương di động có thể loại bỏ sự thay đổi nhiệt độ do việc lật đèn gây ra nhưng đòi hỏi không gian phòng tối lớn hơn. Khi mua máy đo quang kế, các phòng thí nghiệm không chỉ nên tập trung vào độ chính xác danh nghĩa của thiết bị mà còn phải đánh giá toàn diện, xem xét các loại đèn, cấu trúc sản phẩm, các điều khoản tiêu chuẩn liên quan và điều kiện địa điểm phòng tối, để lựa chọn thiết bị thử nghiệm phù hợp nhất và đảm bảo độ tin cậy của dữ liệu thử nghiệm phân bố ánh sáng.