Многие производители осветительных приборов хотели бы перейти от обычных ламп накаливания и энергосберегающих ламп (КЛЛ) к светодиодному освещению, но в настоящее время им не хватает необходимого опыта проектирования и дорогостоящего измерительного оборудования для реализации этой идеи. Уже много лет компания EBV Elektronik оказывает этим клиентам экспертную поддержку в рамках своей программы EBVLightSpeed.
С февраля 2012 года компания EBV Elektronik предлагает своим клиентам новую услугу на своем предприятии в Поинге, недалеко от Мюнхена: оптическую лабораторию EBVLightLab. Таким образом, EBV стала первым европейским дистрибьютором, предоставляющим своим клиентам в регионе EMEA возможность бесплатно проводить радиометрические и фотометрические измерения всех типов осветительных приборов: от измерений отдельных светодиодов или светодиодных модулей и сравнительных измерений источников света (например, ламп накаливания по сравнению с компактными люминесцентными лампами или светодиодными решениями) до измерения целых светильников. Это дает доступ к высокоточной измерительной технике даже небольшим компаниям, всегда под руководством опытного инженера EBV.
EBV также будет организовывать обучающие семинары для своих клиентов в новой лаборатории EBVLightLab. На этих семинарах EBV расскажет о различиях, преимуществах и недостатках различных источников света и даст рекомендации по оптимальному внедрению освещения, наиболее подходящего для каждого применения. Лаборатория EBVLightLab также будет использоваться для обучения собственной команды инженеров-технологов компании. В среднесрочной перспективе EBV также ставит перед собой цель разработать специальные типовые проекты для светодиодного освещения.
«EBVLightLab представляет собой еще одну важную веху в персонализированной поддержке клиентов. Мы очень гордимся тем, что стали первой компанией по дистрибуции полупроводников в Европе, которая предлагает своим клиентам в регионе EMEA доступ к современной оптической лаборатории, оснащенной самыми передовыми технологиями», — говорит Брюс Линч, директор вертикального сегмента EBVLightSpeed. «EBVLightLab позволяет клиентам еще быстрее и эффективнее рассчитывать и оценивать свои проекты освещения, значительно сокращая время выхода на рынок. Еще одним ключевым элементом EBVLightLab является EBVLightAcademy. В дополнение к обучению, проводимому в самой EBVLightLab, EBVLightAcademy также будет предлагать онлайн-обучение, позволяя клиентам в регионе EMEA участвовать в вебинарах в режиме реального времени», — поясняет Линч.
Высококлассные измерительные приборы.
При выборе оборудования для EBVLightLab компания EBV инвестировала около шестизначной суммы в евро и целенаправленно выбрала широкий спектр высокопрофессиональных приборов. В список измерительных приборов входят две интегрирующие сферы для измерений с разрешением 2 мкП и 4 мкП, спектрорадиометр для эталонных измерений, гониофотометр, прибор для измерения световой плотности и люксметр. Этот набор приборов дополняется специальным программным обеспечением для измерений/оценки и управления, источниками излучения и мультиметрами, тепловизионной камерой и дополнительными инструментами.
Интегрирующие сферы диаметром 250 мм и 1000 мм.
На первый взгляд, наиболее примечательными элементами EBVLightLab являются две интегрирующие сферы, в которых измеряются световой поток и мощность излучения. Эти измерения необходимы для определения световой эффективности (в среднем в люменах на ватт). В этих сферах также проводятся колориметрические измерения количественного спектрального распределения, определяются цветовая температура и индекс качества цвета.
EBVLightLab имеет две интегрирующие сферы: сферу диаметром 2 мкм и диаметром 250 мм и сферу диаметром 4 мкм и внутренним диаметром 1000 мм. Внутренняя поверхность интегрирующих сфер покрыта сульфатом бария (BaSO4), который отражает приблизительно 98% света. Таким образом, свет оптически интегрируется в сферу посредством отражающих поверхностей внутри, что позволяет измерять световой поток в соответствии с требованиями CIE 127.
В качестве примера рассмотрим небольшую интегрирующую сферу, используемую для измерения или выбора отдельных светодиодов. Эта интегрирующая сфера диаметром 250 мм позволяет инженерам измерять полусферическое пространство (стерадиан: 2πp) над небольшой печатной платой, а следовательно, и над светодиодом. Это означает, что, например, сотрудники могут выбрать светодиоды с точно определенной длиной волны на интегрирующей сфере диаметром 250 мм, если необходимо пять одинаковых светодиодов.
Однако для измерения всего светильника необходима подходящая сфера диаметром 4 стерадиана. Поэтому, помимо сферы диаметром 250 мм, компания EBV приобрела также интегрирующую сферу с внутренним диаметром 1000 мм (стерадиан: 4 стерадиана) для «полных измерений». Эта большая интегрирующая сфера диаметром 4 стерадиана идеально подходит для сравнительных измерений – например, между лампами накаливания или галогенными лампами и светодиодными лампами – или для измерения, в соответствии с требованиями CIE, мощных светодиодов и целых светильников с длиной обода до 90 см.
Специальный держатель внутри сфер позволяет устанавливать патрон E27 или светильник для этой цели. Компания EBV также поставляет необходимые механические адаптеры для проведения измерений на сфере.
Измерения с помощью лидера рынка:
Две интегрирующие сферы, а также приборы для чрезвычайно сложных измерений, представленные в новой лаборатории EBVLightLab, были изготовлены немецкой компанией Instrument Systems в Мюнхене. Instrument Systems является лидером рынка в области метрологии светодиодов и тесно сотрудничает с несколькими международными комиссиями. Приборы соответствуют последним требованиям CIE (Международной комиссии по освещению) к точным измерениям светового потока, выраженного в люменах. В список клиентов Instrument Systems входят ведущие компании отрасли, не только крупные производители светодиодов, но и известные пользователи: Apple, Avago, Cree, Dominant, Everlight, Nichia, Osram OS, Philips LumiLeds, Seoul Semiconductor, Vishay и Zumtobel.
Спектрорадиометр:
Ключевым элементом измерительной техники в EBVLightLab является спектрорадиометр Instrument Systems CAS 140CT, предназначенный для круглосуточных измерений в соответствии с промышленными стандартами. Это высокоточное устройство измеряет спектральное распределение мощности источника света с длиной волны 1100 нм (инфракрасное излучение) за миллисекунды, от видимого спектра до УФ-диапазона на длине волны 380 нм, с интервалом между точками данных 0,8 нм в очень высоком диапазоне измерений интенсивности, охватывающем девять порядков, что соответствует динамическому диапазону 1:1 000 000 000.
Все измеренные значения выводятся через USB-шину на ПК/ноутбук, где программное обеспечение SpecWinPRO обрабатывает данные под управлением Windows (XP и более поздних версий). Это программное обеспечение не только предоставляет данные измерений в виде отдельных точек в таблице, но и графически отображает спектральное распределение и положение на диаграмме цветности. Таким образом, программное обеспечение также рассчитывает цветовую температуру и индекс цветопередачи (CRI) на основе измеренных значений. В этом случае устройство измеряет «только» радиометрический выходной сигнал; для определения фотометрического выходного сигнала программное обеспечение анализирует радиометрические данные, полученные в результате спектрального измерения, используя кривую чувствительности человеческого глаза в качестве эталона, и предоставляет световой поток в люменах.
Программное обеспечение SpecWinPRO, использующее подключаемый модуль, управляет источником-измерителем Keithley. Это означает, что весь процесс измерения может контролироваться программным обеспечением: от электрического включения светодиода до предоставления подробной информации о полученных данных и их обработке. Измеряемый свет поступает в анализирующее устройство через оптические зонды, соответствующие стандарту CIE, и оптоволоконный кабель.
Практический пример:
Следующий пример, описывающий разработку осветительного прибора с суммарным световым потоком 500 лм, демонстрирует, как высокоточный спектрорадиометр в сфере диаметром 1000 мм (4 дюйма) может помочь инженерам в их работе. Теоретически, пяти светодиодов по 100 люмен достаточно для этой конструкции, но использование рассеивателей и линз вносит определенные потери. Используя интегрирующую сферу EBVLightLab диаметром 1000 мм, производители могут проводить измерения готовых систем и определять, достаточно ли пяти светодиодов для обеспечения соответствия техническим требованиям или требуется шестой светодиод. В качестве альтернативы, свет можно измерить с помощью модифицированной системы рассеивающих линз, чтобы проверить, можно ли в принципе выполнить технические требования, используя только пять светодиодов.
Дифференциальные измерения с использованием вспомогательных источников света на сфере 4π позволяют программному обеспечению SpecWin PRO устранять искажения в измеренном значении, вызванные нежелательным поглощением света патроном лампы. Однако на практике это поглощение совершенно несущественно, поскольку оно влияет только на полусферическое пространство, которое вообще не получает света; другими словами, на область за лампой.
Спектр цвета и цветопередача на практике.
Дизайнеры освещения и ламп проявляют большой интерес к спектральному распределению света. В этом отношении исследования сосредоточены не только на расположении пиков интенсивности и спектральном распределении, но и на индексе цветопередачи и цветовой температуре.
Например, значение CRI описывает, как выглядит объект при освещении определенным источником света. Хорошим примером являются уличные фонари, излучающие желтоватый свет с помощью натриевых ламп. Натриевые лампы очень эффективны и обеспечивают высокий световой поток (измеряемый в люменах) на потребляемую электрическую энергию, то есть обладают высокой световой эффективностью (лм/Вт). Однако желтоватый свет, излучаемый натриевыми лампами, относительно моноспектральный. Хотя при таком освещении можно четко видеть других людей, животных или транспортные средства на дороге, невозможно различить зеленые и красные линии на карте. Кроме того, деревья кажутся черными.
Аналогично, количество различных светодиодов ограничено определенными компромиссами, связанными с цветопередачей. Однако в настоящее время эти ограничения можно очень эффективно компенсировать, и благодаря оригинальным конструкциям вполне возможно генерировать свет с превосходным индексом цветопередачи (CRI) значительно выше 90. Тем не менее, для координации таких источников света необходимы интегрирующая сфера с разрешением 4 мкм и спектрорадиометр.
Гониофотометр:
С помощью гониофотометра Instrument Systems LEDGON 100 компания EBV Elektronik может определять направленные характеристики отдельных светодиодов и небольших светодиодных модулей в зависимости от угла их луча с угловым разрешением 0,1° для всего полупространства в направлении луча светодиода. Вместе с упомянутым выше спектрорадиометром CAS 140CT это позволяет EBV Elektronik измерять различные спектральные параметры, такие как цветовые координаты и цветовая температура, в зависимости от угла луча. Поскольку некоторые параметры белых светодиодов, такие как цветовая температура, значительно изменяются в зависимости от угла луча, эти измерения играют решающую роль.
Хотя при измерениях на интегрирующей сфере могут возникать геометрические ошибки, гониофотометр, оснащенный сервомоторами и полностью управляемый автоматически программным обеспечением SpecWinPRO, также идеально подходит для точного определения мощности излучения и светового потока, а следовательно, и важнейшего
коэффициента световой эффективности, выражаемого в лм/Вт.
Программное обеспечение SpecWinPRO снова используется для обработки и отображения измерений гониофотометром, которые затем доступны в форматах экспорта IES и EULUMDAT для дальнейшей обработки. Эти форматы данных представляют собой характерные данные светового пучка для светодиода и могут использоваться в качестве исходных данных для моделирования работы всей лампы.
напряжения
представляет собой, по сути, программируемый высокоточный источник постоянного тока и постоянного напряжения для активации светодиодов и светодиодных модулей в условиях тестирования в лаборатории EBVLightLab. Ток и напряжение можно точно установить через последовательный интерфейс.
Для минимизации нагрузки на источники света во время измерений, измеритель источника тока может управляться программно таким образом, чтобы светодиоды активировались только во время фактического измерения и деактивировались в интервалах между измерениями. Измеритель источника тока 2440 также является высокоточным вольтметром и амперметром, который передает данные о токе, напряжении и мощности в измерительное программное обеспечение через интерфейс.
Другие измерительные приборы.
Среди измерительного оборудования, доступного в лаборатории EBV Elektronik LightLab, есть инфракрасная камера. Эта камера позволяет своевременно выявлять «горячие точки» на печатных платах, тем самым оптимизируя теплоотвод (например, правильное рассеивание тепловых потерь) с использованием этих данных в качестве эталона.
В дополнение к этим измерительным приборам, новая лаборатория LightLab компании EBV также оснащена двумя устройствами для оптических измерений: измерителем плотности света Mavo-Spot 2 и люксметром Mavolux 5032B. Разработанная в первую очередь для использования на расстоянии с такими объектами, как дороги, туннели, спортивные сооружения или аэродромы, камера Mavo-Spot 2 измеряет соответствующую плотность света (единица измерения: кд/м²). Она также может использоваться для определения плотности света дисплеев, мониторов или проекционных экранов.
Угол обнаружения Mavo-Spot 2 составляет всего 1°, что позволяет очень точно выбирать точки измерения или пиксели, на которых фокусируется устройство. Измеряемый объект может располагаться на любом расстоянии от 34 см до бесконечности от устройства. Люксметр Mavolux позволяет пользователям рассчитывать уровни освещенности (измеряемые в люксах) в рабочей точке и на других поверхностях.
EBVLightLab также оснащен универсальными мультиметрами, которые измеряют не только истинные среднеквадратичные значения напряжения и тока, но и истинные среднеквадратичные значения мощности. Эти устройства также могут измерять сопротивление, частоту и емкость. EBVLightLab также включает в себя оборудование для измерения и контроля температуры.
Другое оборудование, от небольших инструментов до миниатюрных дрелей и специальных станций для терморегулируемой пайки светодиодов на печатные платы с металлическим сердечником (MCPCB), позволяет пользователям выполнять модификации или ремонт непосредственно в EBVLightLab. Как видите
, EBV заботится и о мелочах. «Распространение — это сегодня. Завтра — это EBV!»
