Sistema goniofotómetro de alta precisión: Aplicación y análisis técnico en pruebas integrales del rendimiento óptico de luminarias

Resumen
En los campos del diseño de ingeniería de iluminación, la investigación y el desarrollo de luminarias y el control de calidad, las características de distribución espacial del rendimiento óptico de las luminarias constituyen la base fundamental para evaluar los efectos de iluminación, garantizar la seguridad de uso y lograr los objetivos de ahorro energético. Los equipos de prueba fotométricos tradicionales tienen dificultades para capturar completamente el patrón regular de distribución de la intensidad luminosa de las luminarias en el espacio tridimensional. Sin embargo, el sistema goniofotómetro, con sus ventajas técnicas de «escaneo espacial de alta precisión + cálculo síncrono de múltiples parámetros», se ha convertido en un dispositivo clave para resolver este problema. Este artículo aborda la LISUN LSG-1890B Sistema goniofotómetro de alta precisión (curva de distribución de intensidad luminosa) Este estudio, que utiliza un dispositivo LED como objeto de investigación, expone sistemáticamente sus principios técnicos y escenarios de aplicación en la evaluación de 15 parámetros clave, tales como datos de intensidad luminosa, flujo luminoso regional, eficiencia de la luminaria y grado de deslumbramiento. En combinación con el análisis de la arquitectura del hardware y la verificación de datos de medición reales, se destaca la precisión y fiabilidad de este dispositivo en la evaluación de luminarias LED, lámparas HID y otras fuentes de luz, proporcionando una referencia profesional para soluciones de evaluación del rendimiento óptico en la industria de la iluminación.

1. Introducción
Con la popularización de la tecnología de iluminación LED y la creciente demanda de iluminación especializada (como la de carreteras, túneles e industria), el rendimiento óptico de las luminarias ya no se limita a un único flujo luminoso o índice de iluminancia, sino que se extiende a la «ley de distribución de la luz en el espacio». Por ejemplo, las luminarias para carreteras deben garantizar que la intensidad luminosa forme un punto de luz rectangular uniforme sobre la superficie de la calzada, y las luminarias para túneles deben evitar la fatiga visual causada por la alternancia de luz y oscuridad. Todas estas exigencias dependen de la medición precisa de la distribución tridimensional de la intensidad luminosa de las luminarias. El goniómetro, un dispositivo diseñado específicamente para medir la distribución espacial de la intensidad luminosa de las fuentes de luz, genera una «curva de distribución de intensidad luminosa» que refleja las características de radiación lumínica de las luminarias mediante la coordinación de la estructura mecánica y la detección óptica. A partir de esta curva, se pueden calcular parámetros clave como el flujo luminoso regional, el factor de utilización y el índice de deslumbramiento, proporcionando datos que respaldan el diseño del sistema de iluminación y la optimización del rendimiento de las luminarias.

Gonofotómetro de Luminaria de Rotación de Alta Precisión 

La función de LSG-1890B Sistema goniofotómetro de alta precisión desarrollado por LISUN Adopta una configuración combinada de un detector de temperatura constante, un servomotor Mitsubishi japonés y un decodificador alemán, con una precisión angular de 0.1°, que cumple con los requisitos de estándares internacionales como CIE-70 y LM-79-19Es adecuado para probar luminarias grandes con un diámetro de hasta 2000 mm y un peso de 60 kg. Este artículo analizará exhaustivamente el valor técnico y la utilidad industrial de este sistema goniofotómetro desde cuatro perspectivas: arquitectura técnica del equipo, principios de prueba de parámetros clave, escenarios de aplicación típicos y verificación del rendimiento.

2. Arquitectura técnica y principios de prueba de LISUN LSG-1890B Sistema de goniofotómetro
2.1 Arquitectura del hardware principal
La capacidad de prueba de alta precisión de LISUN LSG-1890B El sistema goniofotómetro se basa en su diseño de hardware modular, que incluye principalmente cuatro sistemas centrales:
Sistema de transmisión mecánica: Accionado por un servomotor Mitsubishi japonés y equipado con un decodificador alemán de alta precisión, permite el control preciso del ángulo de rotación de la luminaria. Tanto el ángulo γ (rotación en el plano vertical) como el ángulo C (rotación en el plano horizontal) admiten un ajuste de ±180° (o de 0° a 360°), con una precisión angular de 0.1°. Esto garantiza la uniformidad del espaciado entre pasos y la estabilidad de la posición durante el escaneo espacial, evitando la interferencia de errores mecánicos en los resultados de las pruebas de intensidad luminosa.

Sistema de detección óptica: Equipado con un detector fotométrico de temperatura constante CIE Clase A (opcionalmente, un detector de alta precisión Clase L). Puede equiparse con detectores de la serie UV (UVA: 320-400 nm, UVB: 275-320 nm, UVC: 200-275 nm) o detectores de luz visible (VIS: 380-780 nm) según los requisitos de prueba. El diseño de temperatura constante reduce eficazmente el impacto de las fluctuaciones de la temperatura ambiente en la sensibilidad del detector, garantizando la estabilidad de la lectura durante pruebas prolongadas (por ejemplo, el escaneo completo de luminarias grandes requiere de 1 a 2 horas).

Sistema de adquisición y procesamiento de datos: Conectado a un ordenador mediante interfaz RS485/USB, el software compatible (en chino e inglés) es compatible con sistemas Windows 7 a Windows 11. Permite recopilar datos de intensidad luminosa en tiempo real y calcular automáticamente parámetros como el flujo luminoso regional y la eficiencia de la luminaria. El software incorpora un algoritmo de calibración de datos que corrige los errores del sistema basándose en el valor de calibración de una lámpara estándar (como la SLS-150W) para mejorar la precisión de las pruebas.

Sistema de fijación y adaptación: Equipado con un dispositivo de prueba multifuncional, permite realizar pruebas B-β de doble brazo (para luminarias simétricas) y pruebas C-γ de un solo brazo (para luminarias asimétricas). Puede sujetar luminarias con un diámetro máximo de 2000 mm y un peso de 60 kg, satisfaciendo las necesidades de prueba de luminarias de gran tamaño como farolas, lámparas de túnel y lámparas industriales.

2.2 Principios de prueba de parámetros básicos
El núcleo del sistema goniofotómetro consiste en generar una curva de distribución de intensidad luminosa mediante un "escaneo de intensidad luminosa en todo el espacio" y, a partir de dicha curva y los algoritmos estándar correspondientes, derivar 15 parámetros clave. Los principios específicos son los siguientes:
Datos de intensidad luminosa y distribución de la intensidad luminosa: La intensidad luminosa (unidad: cd) es la intensidad luminosa de una luminaria en una dirección específica. LSG-1890B El sistema controla la rotación de la luminaria a intervalos fijos (por ejemplo, 1° por paso) en el sistema de coordenadas C-γ, y el detector fotométrico recoge los valores de intensidad luminosa en diferentes direcciones, punto por punto, para formar una matriz de distribución de intensidad luminosa tridimensional. A continuación, se genera una curva de distribución de intensidad luminosa en coordenadas polares o cartesianas (como la curva de distribución de intensidad luminosa en forma de ala de murciélago de las farolas).

Flujo luminoso regional y eficiencia de la luminaria: El flujo luminoso regional es el flujo luminoso total de una luminaria en una región espacial específica (unidad: lm), que se calcula integrando la distribución de la intensidad luminosa dentro del ángulo sólido correspondiente. La eficiencia de la luminaria es la relación entre el flujo luminoso regional y la potencia de entrada de la luminaria (unidad: lm/W), lo que refleja la eficiencia de la luminaria en la conversión de energía eléctrica en energía lumínica. LSG-1890B Puede recopilar la potencia de entrada de la luminaria de forma síncrona (con un medidor de potencia externo) y calcular automáticamente el valor de eficiencia.

Índice de deslumbramiento (UGR) y curva límite de luminancia: El índice de deslumbramiento se calcula según la norma CIE 117. Analizando la distribución de la intensidad luminosa de la luminaria dentro del ángulo de visión del observador, se evalúa el grado de deslumbramiento que produce la luz en el ojo humano (cuanto menor sea el valor UGR, menor será el deslumbramiento; generalmente, la iluminación interior requiere un UGR ≤ 19). La curva límite de luminancia es el límite de intensidad luminosa máxima que no produce deslumbramiento, marcado en la curva de distribución de intensidad luminosa, y sirve de base para el diseño de la altura y la separación de la instalación de las luminarias.

Curva de isoiluminación y relación máxima permitida entre separación y altura: La curva de isoiluminación es una gráfica intuitiva que convierte la distribución de intensidad luminosa en la distribución de iluminancia en el suelo (por ejemplo, la cobertura uniforme de la superficie de la carretera mediante líneas de isoiluminación es un requisito fundamental en el alumbrado público). La relación máxima permitida entre separación y altura (S/H) es la relación entre la separación de instalación de las luminarias (S) y la altura de instalación (H), que se determina mediante la relación entre la iluminancia en los bordes y la iluminancia central de la curva de isoiluminación (por ejemplo, las farolas suelen requerir una relación S/H ≤ 3.5 para garantizar la uniformidad de la iluminancia en la superficie de la carretera).

Índice de Eficiencia Energética (EEI): El EEI es un indicador internacional para medir la eficiencia energética de las luminarias, que se calcula en función del flujo luminoso, la potencia de entrada y la distribución de la intensidad luminosa de la luminaria, de acuerdo con los requisitos de la norma (UE) 2019/2015. LSG-1890B Puede generar directamente el valor EEI, que se utiliza para determinar si la luminaria cumple con las regulaciones de eficiencia energética de la UE.

3. Capacidades de prueba de parámetros principales y escenarios de aplicación de LISUN LSG-1890B Sistema de goniofotómetro
3.1 Cobertura integral de las pruebas de parámetros y selección de detectores
La función de LISUN LSG-1890B El sistema goniofotómetro permite realizar pruebas simultáneas de 15 parámetros clave y admite la selección de diferentes tipos de detectores para adaptarse a las necesidades de prueba de fuentes de luz visible y ultravioleta. La siguiente tabla muestra el rango de parámetros de prueba y el esquema de selección de detectores de este dispositivo:

3.2 Análisis de escenarios típicos de aplicación
Investigación y desarrollo y pruebas de certificación de luminarias LED para carreteras
Las luminarias viales deben cumplir con los requisitos de “distribución uniforme de la intensidad luminosa, bajo deslumbramiento y alta eficiencia energética”. Las siguientes pruebas se pueden realizar utilizando el LSG-1890B Sistema goniofotómetro:
Pruebas de distribución de intensidad luminosa: Generar una curva de distribución de intensidad luminosa en forma de “ala de murciélago” para las luces de carretera para garantizar una distribución uniforme de la intensidad luminosa en la dirección horizontal de la carretera (ángulo C 0°~180°) y evitar una iluminancia insuficiente en el borde de la carretera;

Prueba de curva de isoiluminación: Simule el escenario en el que la altura de instalación de la luminaria es de 3.5 m y el espaciamiento es de 10 m, genere la curva de isoiluminación de la superficie de la carretera y verifique que la iluminancia central sea ≥20 lx y la uniformidad sea ≥0.4 (de acuerdo con la norma GB/T 24907-2020);

Prueba EEI: Calcule el valor EEI de la luminaria para garantizar que sea ≤0.7 (en conformidad con la normativa europea ERP sobre eficiencia energética). Un fabricante de luminarias viales optimizó el diseño de distribución de la intensidad luminosa mediante este dispositivo, aumentando la eficiencia de la luminaria de 75 lm/W a 92 lm/W y obteniendo la certificación CE de la UE.

Prueba de distribución de luz de lámpara de desinfección UV
El efecto bactericida de las lámparas de desinfección UV depende de la distribución espacial de la intensidad luminosa UV (por ejemplo, las lámparas UVC deben garantizar una intensidad luminosa ≥20 μW/cm² a una distancia de 1 m). Tras equipar el LSG-1890B con PHOTO-UVC-A Con el detector, se pueden realizar las siguientes pruebas:

Prueba de distribución de intensidad luminosa UVC: Escanee los valores de intensidad luminosa UVC en un ángulo C de 0° a 360° y un ángulo γ de -90° a 90° para generar un mapa de distribución de intensidad luminosa tridimensional;

Cálculo del flujo radiante regional: Calcule el flujo radiante UVC de la lámpara de desinfección en un área de 1 m × 1 m para evaluar el alcance de la desinfección. Una empresa de equipos médicos probó lámparas de desinfección UV con este dispositivo y observó que la intensidad luminosa UVC se atenuaba a un ángulo γ de 30°. Ajustó la disposición de los microesferas de la lámpara de forma oportuna, lo que incrementó la cobertura de desinfección en un 20 %.

Pruebas de control del deslumbramiento de luminarias de iluminación comercial interior
La iluminación comercial (como la de centros comerciales y edificios de oficinas) tiene requisitos estrictos en cuanto al deslumbramiento (UGR ≤ 16). Tras equipar la LSG-1890B Con un detector de alta precisión de clase L, se puede hacer lo siguiente:
• Prueba de índice de deslumbramiento (UGR): Simule la postura sentada del observador (altura de la línea de visión 1.2 m), calcule la intensidad luminosa de la luminaria dentro del rango del ángulo de visión del observador y obtenga el valor UGR;
• Prueba de la curva límite de luminancia: Marque el límite de intensidad luminosa correspondiente a “UGR=16” en la curva de distribución de intensidad luminosa para orientar el diseño de la máscara de la luminaria (por ejemplo, añadiendo un recubrimiento esmerilado para reducir la intensidad luminosa en ángulos altos). Una marca de iluminación redujo el UGR de sus lámparas de araña comerciales de 22 a 15 mediante esta prueba, mejorando así el confort visual.

4. Verificación del desempeño y cumplimiento de las normas LISUN LSG-1890B Sistema de goniofotómetro
4.1 Datos de verificación de precisión
Para verificar la precisión de la prueba de LSG-1890B Para las pruebas se seleccionó un sistema goniofotómetro con una lámpara estándar “SLS-150W” (calibrada por el Instituto Nacional de Metrología, con un valor de intensidad luminosa estándar de 1000 cd a C=0°, γ=0°). Los resultados se muestran en la siguiente tabla:

Los datos muestran que la desviación medida de cada parámetro es menor que el requisito estándar, lo que demuestra que LSG-1890B El sistema goniofotómetro posee capacidades de prueba estables y de alta precisión.

4.2 Cumplimiento de la norma
La función de LISUN LSG-1890B El sistema goniofotómetro cumple estrictamente con las normas internacionales y nacionales autorizadas para garantizar la universalidad y el reconocimiento de los resultados de las pruebas:
• Prueba de distribución de intensidad luminosa: Cumple con CIE-70 “Medición de la distribución de intensidad luminosa absoluta” y LM-79-19 “Mediciones fotométricas y eléctricas de productos de iluminación de estado sólido”;
• Pruebas fotométricas de luminarias: Cumple con la norma IES-LM-75 “Pruebas goniofotométricas de luminarias” y EN13032-1 Cláusula 6.1.1.3 “Lámparas e iluminación – Medición y presentación de datos fotométricos de lámparas y luminarias – Parte 1: Medición y formato del documento”;
• Pruebas de eficiencia energética: Cumple con el Reglamento (UE) 2019/2020 “Reglamento de eficiencia energética de las luminarias de la UE” y GB 19573-2021 “Valores mínimos admisibles de eficiencia energética y grados de eficiencia energética para lámparas de sodio de alta presión”;
• Prueba UV: Cumple con los requisitos de prueba para el flujo radiante UV en GB/T 19258-2012 “Lámparas germicidas ultravioleta”.

5. Conclusiones 
La función de LISUN LSG-1890B Sistema goniofotómetro de alta precisión Permite realizar pruebas integrales de 15 parámetros clave del rendimiento óptico de luminarias mediante una solución técnica que combina transmisión mecánica de alta precisión, detección óptica a temperatura constante e integración de múltiples algoritmos. Resuelve las limitaciones de los equipos tradicionales, como las pruebas de parámetros incompletas, los grandes errores mecánicos y la escasa adaptabilidad, y ofrece soporte completo para las pruebas en la industria de la iluminación, desde la I+D y la producción hasta la certificación. Su aplicación en luminarias para alumbrado público, lámparas de desinfección UV y alumbrado comercial no solo mejora el rendimiento y la fiabilidad de las luminarias, sino que también proporciona datos fotométricos precisos para el diseño de ingeniería de iluminación.