Фотометрические испытания и проверки гониофотометрии светильников

Фотометрические испытания и проверки гониофотометрии светильников

Контроль качества и соответствия светотехнической продукции требованиям нормативной документации невозможен без точных измерений ее световых характеристик. Ключевым инструментом в этом процессе являются фотометрические испытания, а центральное место среди них занимает гониофотометрия. Эта статья посвящена основам проведения гониофотометрических испытаний светильников.

1. Объекты испытаний

Основными объектами гониофотометрических испытаний являются:

• Готовые светильники: Настенные, потолочные, встраиваемые, подвесные, уличные, прожекторы, промышленные, офисные, декоративные и другие типы светильников.
• Источники света в светильнике: Испытания проводятся на светильнике с установленными в него и работающими в номинальном режиме источниками света (лампами накаливания, галогенными, люминесцентными, светодиодными модулями и т.д.). Важно, что измеряется именно светораспределение светильника как конечного продукта, а не отдельно взятого источника.
• Отдельные световые модули: В некоторых случаях, особенно при разработке, могут тестироваться ключевые компоненты светильника, такие как светодиодные модули с вторичной оптикой, если они определяют основное светораспределение.

2. Область испытаний

Гониофотометрические испытания проводятся для решения широкого спектра задач:

• Определение КСС (Кривой Силы Света): Построение пространственного распределения силы света светильника – основная и непосредственная цель гониофотометрии.
• Расчет светотехнических параметров: На основе полученной КСС рассчитываются:
  • Световой поток светильника (лм).
  • КПД светильника (%).
  • Удельная мощность (лм/Вт).
  • Углы раскрытия светового пучка (например, половинной силы света).
  • Коэффициенты использования светового потока.
  • Показатели ослепленности (UGR, TI).
• Проектирование освещения: Полученные данные (часто в формате IES или LDT файлов) импортируются в специализированное программное обеспечение для точного моделирования освещенности и яркости в помещениях или на открытых пространствах.
• Контроль качества и соответствия: Проверка соответствия световых характеристик заявленным производителем параметрам и требованиям нормативных документов (ГОСТ, ТР ТС, IEC, EN и т.д.).
• Сравнительный анализ: Объективное сравнение светотехнических параметров разных светильников или модификаций одной модели.
• Сертификация: Получение данных, необходимых для подтверждения соответствия продукции требованиям безопасности и эффективности.

3. Методы испытаний

Суть гониофотометрии заключается в измерении силы света светильника во всех направлениях пространства, окружающего его. Существует два основных метода:

1. Метод вращающегося фотометра (Гониометр типа C):

   • Принцип: Светильник жестко закреплен в гониометре. Фотометрическая головка (детектор) перемещается по траектории сферы (или полусферы) вокруг светильника, измеряя силу света в каждой точке с заданным угловым шагом (например, 5° или 10° по широте и долготе).
   • Особенности: Позволяет точно измерить абсолютную силу света. Требует строгой калибровки расстояния от фотометра до светильника (фотометрическая ось). Чаще применяется для светильников с несимметричным светораспределением или когда требуется высокая точность. Может быть реализован на полной сфере (для всенаправленных светильников) или полусфере (для направленных).

2. Метод вращающегося светильника (Гониометр типа B):

   • Принцип: Фотометрическая головка неподвижна и расположена на большом фиксированном расстоянии от центра вращения светильника. Светильник вращается вокруг двух перпендикулярных осей (обычно вертикальной и горизонтальной), последовательно ориентируя свою активную поверхность в направлении фотометра для измерений под разными углами.
   • Особенности: Требует меньше пространства, чем тип C. Часто используется для светильников с вращательной симметрией или для измерений в ограниченном секторе углов. Критична точность центрирования светильника относительно осей вращения. Абсолютная сила света рассчитывается с учетом фотометрического расстояния.

Общие этапы для обоих методов:

1. Подготовка: Стабилизация светильника (прогрев до рабочей температуры), установка и центрирование на гониометре.
2. Измерения: Автоматизированное сканирование пространства с заданным угловым шагом, регистрация сигнала фотометра в каждой точке.
3. Калибровка: Учет собственной чувствительности фотометра и фоновой засветки. Использование эталонных источников света для калибровки системы.
4. Обработка данных: Расчет силы света в канделах для каждого направления, построение КСС в полярной или декартовой системе координат. Расчет интегральных параметров (световой поток, КПД и т.д.). Формирование файлов для светотехнического расчета.
5. Анализ и отчет: Сравнение результатов с нормативами или спецификациями, подготовка отчета.

4. Испытательное оборудование

Основным оборудованием для проведения гониофотометрических испытаний является гониофотометр. Его ключевые компоненты:

• Поворотный механизм: Точный механизм с сервоприводами, обеспечивающий плавное и точное вращение либо фотометра вокруг светильника (Тип C), либо светильника вокруг двух осей (Тип B). Угловая точность и повторяемость позиционирования критичны.
• Фотометрическая головка (Детектор): Кремниевый фотодиод с коррекцией под спектральную чувствительность глаза человека (фотопическая, V(λ)) или спектрорадиометр. Оснащается набором оптических аттенюаторов (ослабителей) для расширения динамического диапазона измерений. Должна быть откалибрована по национальному или международному эталону.
• Опорная конструкция (Станина): Жесткая конструкция, обеспечивающая стабильное взаимное положение осей вращения, фотометра и места крепления светильника. Для гониометров Типа C часто включает темную сферу или экраны для минимизации паразитной засветки и отражений.
• Система электропитания светильника: Стабилизированный источник питания, обеспечивающий номинальное напряжение и ток для работы светильника. Для светодиодных светильников часто требуется источник постоянного тока.
• Система управления и сбора данных: Специализированное программное обеспечение, управляющее движением гониометра, синхронизирующее измерения, записывающее данные с фотометра, выполняющее расчеты и представляющее результаты (графики, таблицы, файлы стандартных форматов IES/LDT).
• Температурный контроль (опционально): Для точных измерений, особенно светодиодных светильников, может потребоваться термокамера или климатическая камера, интегрированная с гониометром, для поддержания стабильной температуры светильника во время испытаний.

Заключение

Гониофотометрия является незаменимым и строгим методом фотометрических испытаний светильников, обеспечивающим получение фундаментальных данных об их пространственном распределении света. Точность и надежность результатов напрямую зависят от правильного выбора метода испытаний, квалификации персонала и использования высокоточного, правильно откалиброванного гониофотометрического оборудования. Проведение этих испытаний в аккредитованных лабораториях гарантирует объективность данных, необходимых для разработки качественных светильников, проектирования эффективных осветительных установок и подтверждения соответствия продукции установленным требованиям.