Los sistemas de iluminación LED actuales ya no incluyen valores de potencia y brillo en paquetes impresos. Los usuarios finales requieren conocer el comportamiento de la iluminación en condiciones reales, es decir, el ancho del haz, la uniformidad de la iluminación de un objeto y las corrientes con las que la luz se mantiene constante. Estos valores se miden en laboratorio con un dispositivo especializado llamado... gonofotómetroMide la intensidad luminosa en una serie de orientaciones angulares del aparato de medición. Un sistema rotatorio, a diferencia de las esferas integradoras estáticas, recibe un perfil de salida direccional y recupera una distribución angular completa.
Ópticas, reflectores, difusores, lentes y geometría asimétrica de formación de haz son algunos de los componentes ópticos comunes utilizados en las luminarias LED. Debido a la aplicación específica de la iluminación moderna (iluminación vial, iluminación de escenarios, iluminación de fachadas arquitectónicas, iluminación de espacios de trabajo industriales), un sistema de medición direccional ofrece datos reales de rendimiento más allá de las etiquetas de luminancia.

¿Por qué es necesaria la medición direccional?

Las características de distribución de la luz definen el buen funcionamiento de una luminaria LED en condiciones reales. Cuando una lámpara genera un flujo luminoso elevado, pero concentra la mayor parte en un cono pequeño, la dispersión de la luz es considerable en otras direcciones. Un ejemplo es el alumbrado público, que debe iluminar las zonas adyacentes para reducir las zonas oscuras entre las luces. La iluminación de las tareas realizadas en el local debe ser uniforme. Este rendimiento, medido en una sola lectura frontal, no puede proporcionar un rendimiento completo.
En un goniofotómetro, la luminaria se gira en múltiples posiciones angulares y se mide la intensidad de la emisión radiante en cada posición angular. La información resultante será una curva de distribución de intensidad. La dispersión fotométrica, la divergencia del haz y la eficiencia zonal se examinan mediante LISUN mediante el uso de esta curva.

Mecanismo de funcionamiento principal de un goniofotómetro LED

Sistema goniofotométrico. Un sistema goniofotométrico mide la luz emitida por el objeto en estudio en varios ángulos, basándose en la rotación mecánica. Generalmente, se divide en dos: sistemas de espejo giratorio y sistemas de detector móvil. Con la luminaria giratoria, el producto LED gira.
Independientemente de la configuración elegida, el instrumento registra la intensidad luminosa en un rango angular determinado. El detector se ajusta para que sea proporcional a la energía visible real, en lugar de a la percepción del deslumbramiento. Tras tomar los puntos de medición, se interpola mediante software para generar un gráfico continuo. Este gráfico convierte los datos de intensidad direccionales en flujo luminoso como valores totales.

Reconstrucción matemática del flujo total

Se utilizan valores direccionales para determinar el flujo luminoso total en lugar de sus valores reales. El proceso incorpora las intensidades en la esfera de medición. Cuando no hay cambios de intensidad con el ángulo, el cálculo general del flujo resulta predecible. Sin embargo, la mayoría de las luminarias presentan diferencias significativas entre el centro y los bordes. Una misma zona puede producir tres veces más energía que otra.
Los cambios localizados en la intensidad del goniofotómetro se capturan y valoran como parte de flujos compuestos. Este flujo reconstruido es especialmente aplicable a luminarias basadas en elementos reflectores, módulos LED COB con óptica de colimación secundaria y módulos de iluminación semipersonalizados para comercios.

Determinación del ángulo del haz y dispersión angular

El ángulo de haz de la intensidad luminosa es el punto donde esta se reduce a la mitad. Muchos fabricantes de LED marcan sus luminarias con una dispersión de 30°, 60° o 120°. Este ángulo no se puede determinar visualmente y debe detectarse con gran precisión incluso con ángulos ligeramente variables.
La intensidad disminuye lentamente con el eje central. El instrumento goniofotométrico determina los puntos donde la intensidad es inferior al 50% del nivel máximo de intensidades. Por ejemplo, en las luminarias de carreteras, donde los ángulos a lo largo de las vías tienden a ser más pronunciados en comparación con su anchura.

Integración con lecturas del medidor de iluminación

Una vez generados los datos del perfil angular, los ingenieros cuentan con un medidor de iluminación calibrado que utilizan para confirmar los valores en las superficies. Esto comprueba no solo la potencia emitida, sino también la iluminación proporcionada. La goniofotometría explica el comportamiento de la emisión y la medición de la superficie confirma su uso.
Los fotómetros proporcionarán lecturas de lux a distancias de montaje reales. Esta correlación ha demostrado la eficiencia del sistema tras pérdidas ópticas debidas a la altura de instalación, la difusión de las lentes, la dispersión del aire y la reflectancia superficial.

Por qué es importante la uniformidad del haz en el uso real

La iluminación superficial es discontinua cuando la intensidad cambia bruscamente entre ángulos. En entornos industriales, se requiere una disposición uniforme para eliminar las sombras alrededor de las áreas de ensamblaje. Los gradientes de bordes suaves también resultan más atractivos para los diseñadores de iluminación arquitectónica, ya que evitan una bisagra visual.
Un goniofotómetro genera archivos fotométricos estándar en formato IES o LDT. Estos archivos representan la definición matemática de la distribución espacial y se representan mediante software para simular la disposición de la iluminación mucho antes de su instalación. Los contratistas instalan las luminarias virtualmente, analizan su cobertura y fijan la separación entre ellas.

Figura: Goniofotómetro

Mantenimiento de calibración y patrones de referencia

La calibración garantiza la precisión de las mediciones durante el proceso. Los sensores se deterioran con el tiempo debido al envejecimiento de los fotodiodos y la acumulación de calor y polvo. La medición de luminarias desconocidas puede comprobarse incluso después de la calibración para garantizar que se cumpla con la salida de referencia válida.
La calibración consiste en considerar la luz difusa en el entorno de la cámara de medición. Una sala goniofotométrica correctamente diseñada excluye las fuentes de iluminación externas, de modo que las mediciones del sensor solo representan el rendimiento real de las luminarias.

Relevancia en la certificación de eficiencia energética

Las políticas energéticas se centran en la potencia lumínica (lúmenes por vatio) y no en la potencia. Una luminaria de alta eficiencia con distribución angular de la luz puede ser técnicamente eficiente y deficiente en ciertas áreas. Existe un índice de utilización real que se refleja en la distribución fotométrica.
La eficiencia energética se certifica mediante directrices en los valores direccionales. Si las mediciones goniofotométricas muestran una pérdida excesiva de potencia en la periferia del haz, se deben ajustar las especificaciones del producto. Algunos certificados suelen exigir evidencia fotométrica de una distribución uniforme a alturas de montaje específicas.

Flujos de trabajo de fabricación y clasificación de calidad de LED

Los resultados goniofotométricos se han utilizado en los procesos de categorización de calidad para desarrollar accesorios. Se comparan las curvas de distribución entre lotes de los fabricantes, lo que determina la estabilidad entre las series de producción. La dispersión angular también se ve alterada por los más mínimos movimientos angulares en la posición de la lente LED o el diseño del reflector.
Las compras de salida óptica similar se clasifican en sistemas de binning que se alimentan de los datos recopilados. Los módulos de dispersión angular con la misma eficiencia eléctrica se separan según las aplicaciones de destino.

Rendimiento de iluminación a distancia

El comportamiento del haz varía con la distancia. Una lámpara con 2000 lúmenes proyectados puede producir una luz pequeña y enfocada a corta distancia, pero débil a larga distancia. Por otro lado, las luminarias de haz estrecho proporcionan una luz útil a largas distancias, aunque su brillo es menor en proximidad.
La conversión se comprueba mediante el luminómetro. Dado que el goniofotómetro define la forma angular, la usabilidad en campo se mide mediante mediciones de lux. Los ingenieros correlacionan ambos conjuntos de resultados en la especificación de luminarias comerciales.

Conclusión

Un moderno gonofotómetro Se utiliza para medir el flujo luminoso y la distribución del ángulo del haz midiendo las intensidades direccionales mediante pasos angulares. Construye perfiles de iluminación completos matemáticamente y es un buen predictor del comportamiento del equipo en aplicaciones reales. Las pruebas fotométricas son completas, no parciales, mediante la evaluación rotacional, la medición completa de la iluminación superficial con un luminómetro y la calibración completa.
La herramienta sigue siendo vital en el desarrollo de luminarias LED, la planificación de carreteras y edificios, el modelado arquitectónico, las pruebas de eficiencia energética y la certificación de productos. Una correcta caracterización angular garantiza a los diseñadores el conocimiento de la potencia emitida y la iluminación utilizable, lo que permite su uso exitoso en sistemas de iluminación reales.

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Nuestros principales productos son: Gonofotómetro, Esfera integradora, Espectrorradiómetro, Generador de sobretensiones, Pistolas de simulación ESD, Receptor EMI, Equipo de prueba de EMC, Probador de seguridad eléctrica, Cámara ambiental, cámara de temperatura, Cámara climática, Cámara Térmica, Prueba del spray de sal, Cámara de prueba de polvo, Prueba impermeable, Prueba de RoHS (EDXRF), Prueba de alambre incandescente   Prueba de llama de aguja.

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