광성능 측정방법 및 응용시나리오 연구LED 광원

추상적인

고체-반도체 냉광원인 LED(발광 다이오드)는 에너지 보존, 환경 보호 및 긴 수명이라는 장점으로 인해 조명 분야의 주류가 되었습니다. 발광 효율, 광속, 빔 각도, 색온도, 연색성 지수를 포함한 LED 광원의 조명 성능은 사용자 경험에 직접적인 영향을 미칩니다. 본 연구에서는 일반적으로 사용되는 다양한 조명의 주요 조명 성능 매개변수를 측정합니다.LED 조명측정 결과를 소싱하고 비교합니다. 다양한 애플리케이션 시나리오 분석을 기반으로 실제 애플리케이션에 대한 참조를 제공하기 위해 적절한 LED 광원을 권장합니다. 연구에 따르면 점광원, 투광 조명, 벽 세척기 및 가로등은 각각 고유한 성능 특성을 갖고 있어 실내 조명, 산업용 조명, 공연장 조명, 경관 조명, 도로 조명 등 다양한 조명 환경에 대한 적합성을 결정합니다. 지속적인 기술 발전으로 LED 조명은 스마트 홈과 건강한 조명에서 더욱 중요한 역할을 할 것입니다.

1. 소개

조명 기술의 발전은 백열등, 형광등, 메탈할라이드 램프에서 LED 기술의 활발한 발전으로 전환되는 엄청난 진화를 겪었습니다. LED 광원은 뛰어난 에너지 효율성, 신뢰성, 긴 수명, 친환경성으로 인해 조명 산업의 하이라이트로 떠오르고 있습니다. 이는 표시기, 신호등, 디스플레이, 실내 조명, 도로 조명, 장소 조명 및 경관 조명에 널리 적용됩니다. 기존 광원과 달리 LED 광원은 고체 반도체 칩을 발광 재료로 사용합니다. 캐리어가 반도체에서 재결합하면 과잉 에너지가 광자 형태로 방출되어 빨간색, 노란색, 파란색 및 녹색 빛을 직접 방출합니다. 삼원색 원리를 적용하고 형광체를 추가함으로써 LED 광원은 모든 색상의 빛을 생성할 수 있습니다.

성능LED 조명소스는 응용 프로그램 효과에 매우 중요합니다. 주요 조명 성능 매개변수에는 광속, 광효율, 광도 분포, 연색성 지수 및 색온도가 포함됩니다. 이러한 매개변수의 정확한 측정은 LED 품질을 평가하고 특정 시나리오에 적합한 제품을 선택하기 위한 기초입니다. 현재 LED 조명 성능을 측정하는 주요 방법으로는 적분구법과 고니오포토미터법이 있다. 적분구 방식은 측정 광원의 유형과 크기에 대한 요구 사항으로 인해 작은 크기의 LED 점광원으로 엄격하게 제한되는 반면, 고니오포토미터 방식은 다른 유형과 크기의 LED 광원에 더 널리 사용됩니다. 이전 연구에서는 측정 방법, 광학 설계에서 근거리장 측정의 장점, 광도 분포 곡선의 중요성을 탐구했습니다. 그러나 다양한 LED 광원 간의 성능 차이와 실제 적용에 미치는 영향에 대한 심층적인 분석은 부족합니다. 본 연구는 다양한 LED 유형을 체계적으로 측정 및 비교하고 이를 적절한 응용 시나리오와 일치시켜 이러한 격차를 메우는 것을 목표로 합니다.

2. 광 성능 측정 방법LED 광원

2.1 광속 측정 방법

광속은 단위 시간당 광원에서 방출되는 빛의 양을 말하며 일반적으로 루멘(lm)으로 표시됩니다. 이는 광원의 총 광 출력을 나타내는 지표로 광 출력과 동일합니다. 광속이 높다는 것은 광원이 더 많은 빛을 방출한다는 것을 의미하며 이는 인간의 눈의 밝기 인식에 직접적인 영향을 미치고 전반적인 밝기를 평가하는 핵심 매개변수 역할을 합니다. 실제 응용 분야에서 광속은 LED 선택에 있어 중요한 요소입니다. 높은-광속-광속 광원은 강한 조명을 제공하는 데 적합하고, 낮은-광속-광속 광원은 국부적이거나 낮은-조도 영역에 이상적입니다.

GB/T 24824-2009 "일반 조명용 LED 모듈 테스트 방법"에 지정된 측정 방법에 따라 광속 측정은 광학 암실에서 수행됩니다. 테스트된LED 조명광원 또는 등기구는 고니오포토미터의 회전 중심에 설치되고 전원이 켜져 특정 조건에서 작동합니다. 회전 암은 광원이나 등기구를 구동하여 수직 축을 중심으로 회전하여 가상 구면을 형성합니다. 고니오포토미터의 광도 검출기는 이 가상 구의 다양한 지점에서 조도를 측정하여 작은 각도 간격으로 여러 발광면에서 충분한 샘플링을 보장합니다.{2}} 광도 검출기와 테스트 대상의 발광 중심 사이의 거리가 가상 구의 반경 역할을 합니다. 일반적으로 평면 사이의 각도 간격은 5도이고 각 평면 내의 간격은 1도입니다. 크기가 크거나 빔 각도가 좁은 광원이나 등기구의 경우 조도 분포 샘플링의 무결성을 보장하기 위해 더 작은 간격이 채택됩니다.

측정된 조도는 해당 방향의 광원의 광도에 비례하므로 고니오포토미터는 구의 작은 표면 요소 각각에 대한 조도를 자동으로 통합하여 광속을 계산합니다. 총 광속은 공식 (1)과 같이 수치 적분법을 사용하여 계산됩니다.

Φtot​=∫(SM​)​EdS=∫04π​r2E(ε,eta)dΩ=∫02π​∫0π​r2E(ε,θ)sinεdεdη

여기서 Φtot는 총 광속(lm)이고, r은 가상 구의 반경(m)입니다. SM​은 가상 구의 표면적(m²)입니다. (ε,θ)는 공간 각도를 나타낸다.

2.2 광도 분포 및 빔 각도 측정

광도 분포는 광원에서 다양한 방향으로 방출되는 빛의 강도를 나타냅니다. 특정 설치 조건에서 광도 분포 데이터를 감지함으로써 조명의 균일성과 유효 적용 범위를 평가할 수 있으며 이는 가정용 조명, 상업용 조명, 산업용 조명과 같은 다양한 응용 시나리오에 매우 중요합니다. 빔 각도는 광원에서 방출되는 빛의 발산 각도를 말하며 조명 효과의 집중 및 확산에 직접적인 영향을 미치므로 적용 가능한 경우를 결정합니다. 이 두 가지 매개 변수는 시장 적용에 매우 중요합니다.LED 광원.

측정하는 동안 감지기와 테스트 대상 사이의 거리는 LED 광원 또는 조명 기구의 광도, 광도 및 빔 각도를 고려하여 물체의 최대 발광 개방 면적의 최소 5배가 되어야 합니다. 테스트 대상은 두 축을 중심으로 회전할 수 있는 고니오포토미터의 회전 프레임에 배치됩니다. LED의 특성 발광면에는 점 휘도계 또는 스펙트럼 복사계가 원거리에 배치되어 원거리{3}}광 강도 데이터를 수집합니다. 측정 간격은 절반-피크 빔 각도의 1/20보다 크지 않습니다. 빔 각도가 10도 미만이거나 방향 각도에 대한 엄격한 요구 사항이 있는 측정의 경우 레이저 또는 보다 효과적인 방법을 사용하여 테스트 대상의 초기 위치를 설치하고 정렬합니다. 광원이 두 축을 중심으로 회전함에 따라 전체 주변 공간의 데이터를 수집하여 광도 분포 곡선 데이터를 생성하고 이를 기반으로 반-피크 빔 각도가 계산됩니다.

GB/T 24824-2009에 명시된 이중{0}}거울 고니오광도계 측정 방법은 수직 축을 중심으로만 회전하는 이중 거울 고니오광도계의 회전 중심에 테스트 대상을 배치합니다. 회전 반사경은 테스트된 LED 광원 또는 조명기구 주위를 회전하여 특정 방향으로 측정된 광선을 멀리 있는 두 번째 반사경으로 반사한 다음 이를 광학 검출기로 반사합니다. 이 방법은 테스트된 LED를 정지된 작동 상태로 유지하여 높은 측정 안정성과 작은 시스템 공간 점유라는 이점을 제공합니다.

3. 비교빛다양한 LED 광원의 성능 측정 결과

위에서 언급한 표준 측정 방법을 사용하여 다양한 유형의 LED 광원의 주요 조명 성능 매개 변수(발광 효율, 색온도, 연색 지수 및 빔 각도)를 측정했습니다. 구체적인 결과는 표 1에 나와 있습니다.

표 1: 다양한 LED 광원의 조명 성능 측정 값

현재,LED 조명광원은 주로 발광 다이오드를 감싸는 반투명 커버의 모양과 투과 성능을 통해 광도 분포를 조정합니다.- 각 유형의 LED 광원에는 고유한 광도 분포 패턴이 있습니다. 작은 크기의 점광원은 넓은 반-피크 빔 각도 범위와 높은 연색성 지수를 나타내어 균일하고 자연스러운 조명을 제공하는 능력을 나타냅니다. 투광등은 높은 발광 효율과 좁은 하프{5}}피크 빔 각도를 특징으로 하며 강력한 초점 기능과 뛰어난 조명 성능을 보여 장거리-및 집중 조명에 적합합니다. 벽 와셔는 강력한 공간 레이어링과 3차원 조명을 갖춘 균형 잡힌 성능 매개변수를 갖고 있어 윤곽 조명에 이상적입니다. 가로등은 높은 광효율과 넓은 빔 각도 범위로 넓은 면적에 밝고 균일한 조명을 제공할 수 있습니다.

4. 다양한 적용 시나리오에서의 조명 성능 요구 사항

LED 조명은 실내 조명, 산업용 조명, 공연장 조명, 조경 조명, 일상 생활 및 직장에서의 도로 조명을 포함하여 광범위한 응용 시나리오를 가지고 있습니다. 다양한 응용 시나리오에는 표 2에 자세히 설명된 대로 설계 목표와 사용자 요구 사항에 따라 조명 성능에 대한 고유한 요구 사항이 있습니다.

표 2 다양한 적용 시나리오에서의 조명 성능 요구 사항

다양한 응용 시나리오의 조명 성능 요구 사항을 분석하고 이를 다양한 LED 광원의 특성과 결합하여 다음과 같은 일치 권장 사항을 제안합니다.

실내 조명: LED 점광원은 정밀한 조명 위치 지정이 필요한 다양한 실내 장소에 적합합니다. 높은 연색성 지수(Ra=86.0)는 물체가 원래 색상에 충실하도록 보장하며 넓은 빔 각도(약 119도)는 포괄적인 범위를 제공하므로 가정, 사무실, 상업 공간 및 공장에 이상적입니다.

행사장 조명: 경기장, 무대, 전시장, 박물관 등에는 LED 투광조명과 점광원을 추천합니다. 투광 조명등은 높은 발광 효율(135.1lm/W)과 강력한 지향성 조명을 제공하여 대규모 장소의 높은-밝기 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 연색성이 뛰어난 점광원은 색상 정확도가 중요한 전시장 및 박물관에 적합합니다.

조경 조명: LED 벽세척기는 건물 조명, 장식, 실내 분위기 조성에 가장 선호되는 선택입니다. 긴 스트립 모양, 균형 잡힌 광효율(96.1lm/W) 및 풍부한 색상 옵션을 통해 건축 및 조경 윤곽을 효과적으로 윤곽을 잡을 수 있어 단일 건물 및 역사적인 건물 단지의 외벽 조명은 물론 녹색 경관 조명 및 광고판 조명에 적합합니다.

도로 조명: LED 가로등도시 간선 도로, 보조 도로, 농촌 도로, 산업 단지, 광장 및 경관 지역을 위해 특별히 설계되었습니다. 최고의 광효율(149.7lm/W)과 넓은 빔 각도 범위(C0/180도 평면에서 149.4도)를 통해 균일하고 밝은 조명을 제공하여 차량과 보행자의 교통 안전을 보장하고 사람들의 활동에 대한 시각적 요구를 충족시킵니다.

산업용 조명: LED 점광원과 투광등을 조합하여 작업장, 창고 등의 균형 잡힌 조명을 연출할 수 있습니다. 점 광원은 넓은 영역에서 균일한 조명을 보장하는 반면, 투광 조명은 더 높은 밝기가 필요한 작업 표면에 초점을 맞출 수 있습니다.

5. 결론

전통적인 조명 기술과 비교하여,LED 조명소스는 더 높은 에너지 효율성, 더 긴 서비스 수명 및 더 나은 환경 성능을 제공합니다. 유연한 온도 및 색상 조정 기능을 통해 스마트 홈 조명 애플리케이션을 위한 최적의 솔루션을 만들 수 있습니다. 본 연구에서는 점광원, 투광조명, 벽세정기, 가로등 등 다양한 유형의 LED 광원의 조명 성능 매개변수를 체계적으로 측정하고 비교합니다. 결과는 각 유형의 LED 광원이 특정 응용 시나리오에 대한 적합성을 결정하는 발광 효율, 색온도, 연색 지수 및 빔 각도 측면에서 고유한 특성을 가지고 있음을 보여줍니다.

LED 점광원은 연색지수가 높고 빔 각도가 넓기 때문에 가정, 사무실, 상업 공간, 공장 등의 실내 조명에 적합합니다.LED 투광등높은 발광 효율과 강력한 지향성 조명을 특징으로 하는 는 경기장, 전시장 등 장소 조명에 이상적입니다. LED 벽 세탁기는 균형 잡힌 성능과 윤곽 기능으로 인해 조경 조명 및 건축 장식에 탁월합니다. LED 가로등은 다양한 도로 유형에 안정적이고 효율적인 조명을 제공하여 교통 안전을 보장합니다.

지속적인 기술 발전과 비용 절감으로 인해 LED 조명 기술은 더욱 대중화될 것입니다. 앞으로 LED 광원은 스마트 홈, 건강한 조명 및 기타 분야에서 더욱 중요한 역할을 하여 더 많은 사람들에게 고품질 조명 환경을 제공할 것입니다.{1}} 추가 연구에서는 측정 방법을 최적화하여 정확도를 높이고 건강 조명 및 스마트 도시와 같은 신흥 분야에서 LED 광원 적용을 탐구하는 데 중점을 둘 수 있습니다.

참고자료

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