技術文章

為什麽你的照明設計不達標?這就是原因

一、光源的表征
1.照明設計及配光曲線
隨著國際照明行業的發展,照明設計軟件已經發展成為照明設計的主要工具,照明軟件使用的文件通常都是燈具的配光曲線文件,因此燈具的配光曲線就必須采用標準的電子文檔格式書寫,以便能夠被各種照明應用軟件讀取和編輯,目前在世界範圍內廣泛被應用的是北美的IES文件和歐洲的LDT文件,測量燈具的配光曲線和輸出這兩類文件也因此變得非常的普遍和重要。


如上圖在模擬軟件中導入IES文件,很容易得到燈具的模型,對照明設計帶來很大的方便

 

配光曲線是指光源在空間各個方向的光強分布,有極坐標和直角坐標等表示方法,如上圖,通常用極坐標表示。得到燈具的配光曲線,用軟件就能得到燈具在空間的光分布,對照明設計提供了可靠的依據。
照明是利用各種光源照亮工作和生活場所或個別物體的措施,照明的首要目的是創造良好的可見度和舒適愉快的照明環境。要實現良好的可見度和舒適愉快的照明環境並不是一件簡單的事,生活中我們經常會遇到一些照明設計讓我們的眼睛感覺不舒服的情況。
圖中左邊燈光直接照射人眼,會使人眼感覺不適;右側燈光照射到工作區,光線反射到人眼,工作區可見度高,人眼也舒適。

 

當照明設計師有燈具的準確配光曲線時,就能避免產生上述照明設計中出現的不當設計。
 
2、光源的色彩還原及能效
在實際照明應用中,我們除了要知道燈具光的空間分布,我們還關心燈具發出光的顯色品質。生活中我們經常遇到不同的東西在不同的照明光下,顯示出的顏色會有差異,這是因為不同的燈顯色指數不一樣。當你在金銀珠寶店選擇喜歡的首飾時,店裏的鑽石珠寶永遠晶瑩剔透,黃金鉑金戒子總是絢麗奪目,而當你買回家後,卻發現沒有店裏那麽漂亮。同理的還有我們在超市買青菜,肉類時,看起來很新鮮,回家看卻並非如此。這是商家有意用燈光來使得產品看起來更亮麗,從而提升顧客的購買欲,這種燈也隻能用在特定的環境,回到現實生活中來,我們需要恰恰是能真實顯現物體原本顏色的光源。
自然界的物體顏色是在太陽光照明下所表現出來的,人眼顏色視覺也是在自然環境中進化形成的,因此我們通常認為太陽光照射下,物體顯示出的顏色是“真實”的顏色。實踐中,人們也會選取一些光譜接近太陽光的燈做標準燈參考,比如CIE*開始用於表征光源顯色性的CRI,用的是標準D光源(5000K色溫)作為標準,Ra=100,並選取8種非飽和色和4種飽和色以及白種人膚色、黃種人膚色和樹葉綠共計15種樣品作為參考,但是在計算的時候,隻采用了前八種非飽和色來計算光源的Ra。
隨著照明的發展,NIST意識到用CRI表示光源顯色性的不足,從而引出了CQS光色品質標準,CQS是采用的十五種飽和色來做參考標準,並且使用了新的計算公式,在保留了CRI優點的同時,對於光源的顯色品質表征更為準確。除此之外還有北美照明協會的TM-30-15顯色標準。

 

上述所提到的三種光源顯色質量表征的標準,都是致力於提高照明光源的色彩還原,使我們看到的物體顏色更真實。

 

除了色彩還原,人們還關注產品的能效,也即是光源的光效,光效是指光通量與電功率的比值,簡單點說就是消耗單位功率的電能,產生了多少光通量,這個值越高,說明達到相同的光通量時,消耗的電能越少,也就是越節能。

光效是通過測量光通量和燈具的功率,比值即是光效。

二、光源測量解決方案
Viso Systems於2005年成立於丹麥,主要為照明市場提供高質量和高精度的**控製和測量技術方案。主要產品是通用型分布光度計,Viso的分布光度計具有係統精簡、測量速度快、集成度高等特點,係統涵蓋大、中、小燈具的測量,在歐美地區使用非常的廣泛。同時Viso在照明動態控製係統解決方案的硬件和軟件開發方麵有著豐富的經驗。
ag赌场科技(香港)股份有限公司,是Viso Systems在中國大陸的代理商,負責大陸地區的銷售和推廣,將優良的產品帶給中國客戶。
測量配光曲線需要借助兩軸測角儀和光譜儀來實現,在測量的時候,測角儀獲取燈具的旋轉角,光譜儀獲取即時角度的光強信息和光譜信息。
Viso Systems 通用分布光度計測量係統:
LabSpion

 
LabSpion正麵圖                                          LabSpion係統整體圖

 
測量項目:
▪ 光通量
▪  峰值光強
▪  色溫
▪  顯色指數(CRI)&光色品質指數(CQS)&TM-30
▪  光束角
▪  配光曲線(可輸出IES、LDT、PDF文件)
▪  功率
▪  功率因素
▪  光效
LabSpion是Viso Systems係列裏麵向大尺寸燈具的一款產品,可測量直徑1.5m、重量25kg以內的大型燈具的配光曲線。
係統優點:
▪  係統精簡、體積小、安裝空間小

相較於傳統的分布式光度計的笨重和大體積,LabSpion擁有非常精簡的結構和較小的體積,非常的節省放置空間。測角儀機構部分到背景牆的距離隻需要0.5m,光譜儀距離燈具的距離是燈具光源部分(而不是物理尺寸)直徑的8-10倍。

 

建議的*小房間

如上表可以看到,安裝尺寸相較於傳統分布光度計小很多,高度上, 單層樓(通常3m高)的高度就夠了,寬度2m就足夠了。而且暗室設計隻需要將兩軸測角儀的部分覆蓋即可實現準確測量。
▪  測量速度快
   要得到光源的配光曲線,隨著二軸係統的旋轉,光譜儀要不停的測量,光譜儀的測量速度決定了測量係統的效率,傳統的分布式光度計,測量一個完整麵(兩個C麵)的時間約為8min。Viso係統由於采用了快速光譜儀,測量一個麵隻需要30s,測量速度是傳統分布式光度計的16倍,大大的提高了測量效率。

 

▪  不需要嚴格的暗室
通常在進行光測量時,需要一個完全黑暗的房間。 但是對於LabSpion來說,整個房間並不是必須的,因為傳感器使用了一個特殊的方向傳感器,這意味著隻有測角儀區域黑暗就足夠了。如下右圖所示,光譜儀傳感器方向性(25°開口)非常強,基本上隻有燈具一側的背景牆壁的反光會影響測量。因此,LabSpion能做到隻需要測角儀光源部分所在的區域是暗室就能上乘的完成測量,暗室的牆壁可以刷黑漆,也可以用黑色的褶皺窗簾,這對於傳統分布式光度計是**性的,客戶可以省去大筆建造暗室的費用。

 

LabSpion甚至可以在房間長度不夠的情況下,將光譜儀sensor這部分移到房間門外麵,如下圖所示(注:如果房間外不是暗環境,則需要使用環境光校準功能,來消除環境光的影響)

 

  測量項目多
上文中我們介紹了LabSpion可以測量的項目,單就分布式光度計,很多係統就隻是單純的測量配光曲線,而總的光通量、主波長、CRI、光效這些沒辦法測量,LabSpion集合了分布式光度計和積分球&光譜儀係統的功能,同時還集成了功率計,可以測量功率和分析功率因子。另外還集成了激光測距、對位功能。

 
軟件主界麵各種測量項目

▪  測試報告可聯網追溯
為了滿足測試數據的追溯要求,Labspion的生產商Viso發布了一項名為“測量跟蹤”的新功能。測量跟蹤為每個測量提供Viso跟蹤服務器驗證的跟蹤編號。然後將測量結果存儲在Viso的跟蹤服務器上,包括測量的日期,時間和位置。


根據跟蹤編號查詢的網頁截圖

    隻需要在測試的時候,保持電腦聯網,軟件中勾選追蹤功能,測試完成後就會生成一個追蹤編號(下圖搜索框中),通過編號即可到Viso網站查詢原始數據和修正數據。點擊圖中紅色虛線框中的深灰色按鈕,即可下載相應的文件。
麵向中小型燈具的型號
為了適配不同尺寸燈具的測量,除了Labspion,Viso Systems還推出了麵向中、小尺寸光源的測試係統BaseSpion以及LightSpion。
BaseSpion(實驗室桌麵級) 


BaseSpion整體圖

BaseSpion 是麵向中型燈具的測量係統,同時也是一款專業的實驗室桌麵式測量係統,係統尺寸在205-360*56*55cm(底座為滑動導軌),可以測量直徑<56cm、重量<9kg、功率<300W的中型燈具。功能和優點上和Labspion保持一致,如果你想在中型研發實驗室快速的測量一款燈具配光信息,BaseSpion將是你不二的選擇。

 

LightSpion(手提式) 
Viso Systems的產品優點可以說非常的突出,大型燈具測量係統Labspion將傳統的暗室改掉了,BaseSpion使得將分布式光度計搬到中型實驗室成為了可能,而下麵將要登場的這款產品LightSpion,將分布式光度計裝進了20寸的行李箱。

 
LightSpion

LightSpion是市麵上一款包含了光譜儀傳感器和內置功率分析儀的便攜式係統,這種輕巧的專業測量解決方案可以輕鬆隨身攜帶。不帶拓展的情況下,LightSpion能測量直徑8cm以內的小燈具,LightSpion 還能測量線性光源的。

 

便攜的係統、輕便的重量、可以在實驗室或暗室外使用、係統裏還包含一個參考燈,這些優勢使得LightSpion成為采購人員現場檢測、銷售人員現場展示的工具。
當然如果你的產品是<8cm的小燈具,你想放在實驗室使用,這款產品也是*適合你的。Viso除了考慮到便攜外,還為小燈具廠家量身定製了拓展部分,LightSpion搭配拓展導軌旋轉軸後,測量燈具的*大尺寸可以從8cm擴大到22cm,這個尺寸對於小型燈具廠家來說也是完全夠用的。


LightSpion Extender

三、與傳統分布光度計對比
設備測試項目對比

測試數據對比

案例1  Viso對比國內大型舞台的廠商積分球數據對比
客戶數據


Viso測試數據

對比數據偏差*大在2%,在正常的精度範圍內。

案例二  Viso對比國內大型COB芯片廠商,不同角度光度數據
由於不同角度的光度數據量較大,直接看數據也不夠直觀,因此作如下圖,取0-80°的CIE1976色坐標(u’和v’)的變化作圖(與0°的對比),其中藍色曲線DK為丹麥Viso數據,紫色CHN為國內客戶在華南某計量院測試數據。由下圖可以看出,Viso與傳統分布光度計測試的趨勢完全吻合。另外,COB從中心位置到邊緣的,越到邊緣的變化應該是越大的,因此色坐標的變化曲線也是應該是越陡(斜率越大),從圖中可以看出Viso的數據更加的符合這種客觀變化。

 

結論:從上述兩個案例可以看出,Viso分布光度計,結合了傳統分布光度計和積分球&光譜儀係統的的功能,並且在測試結果上:
1) 光譜測試方麵,與傳統積分球&光譜儀高度吻合;
2) 不同角度的數據與傳統分布光度計高度吻合

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