Système de goniophotomètre de haute précision : application et analyse technique dans le cadre de tests complets de performance optique des luminaires

Abstract
Dans les domaines de la conception d'éclairage, de la recherche et du développement de luminaires, et du contrôle qualité, les caractéristiques de distribution spatiale des performances optiques des luminaires constituent le fondement de l'évaluation des effets d'éclairage, de la garantie de la sécurité d'utilisation et de la réalisation des objectifs d'économie d'énergie. Les équipements de test photométriques traditionnels peinent à saisir pleinement la distribution régulière de l'intensité lumineuse des luminaires dans l'espace tridimensionnel. Cependant, le système goniophotométrique, grâce à ses avantages techniques de « balayage spatial de haute précision + calcul synchrone multiparamètre », est devenu un outil clé pour résoudre ce problème. Cet article examine… LISUN LSG-1890B Système de goniophotomètre de haute précision (courbe de distribution de l'intensité lumineuse) Cet article, consacré à l'objet de recherche, expose de manière systématique ses principes techniques et ses scénarios d'application lors du test de 15 paramètres clés, tels que l'intensité lumineuse, le flux lumineux régional, l'efficacité du luminaire et l'indice d'éblouissement. L'analyse de l'architecture matérielle et la vérification des données de mesure réelles mettent en évidence la précision et la fiabilité de cet appareil pour le test des luminaires LED, des lampes HID et autres sources lumineuses, constituant ainsi une référence professionnelle pour les solutions de test de performance optique dans l'industrie de l'éclairage.

1. Introduction
Avec la popularisation de la technologie d'éclairage LED et l'augmentation des exigences en matière d'éclairage spécifique (routes, tunnels, éclairage industriel, etc.), les performances optiques des luminaires ne se limitent plus au flux lumineux ou à l'indice d'éclairement, mais englobent la distribution spatiale de la lumière. Par exemple, les luminaires routiers doivent garantir un faisceau lumineux rectangulaire uniforme sur la chaussée, tandis que ceux des tunnels doivent éviter la fatigue visuelle due à l'alternance de lumière et d'obscurité. Ces exigences reposent sur une mesure précise de la distribution tridimensionnelle de l'intensité lumineuse. Conçu spécifiquement pour mesurer cette distribution spatiale, le goniophotomètre génère une courbe de distribution d'intensité lumineuse, reflétant les caractéristiques de rayonnement des luminaires grâce à la combinaison de sa structure mécanique et de sa détection optique. À partir de cette courbe, il est possible de calculer des paramètres clés tels que le flux lumineux régional, le facteur d'utilisation et l'indice d'éblouissement, fournissant ainsi des données essentielles à la conception des systèmes d'éclairage et à l'optimisation des performances des luminaires.

Goniophotomètre de luminaire à rotation de haute précision 

LSG-1890B Système de goniophotomètre de haute précision développé par LISUN adopte une configuration combinée d'un détecteur de température constante, d'un servomoteur Mitsubishi japonais et d'un décodeur allemand, avec une précision angulaire de 0.1°, ce qui permet de répondre aux exigences des normes internationales telles que CIE-70 et LM-79-19Ce système est adapté au contrôle de luminaires de grande taille, jusqu'à 2 000 mm de diamètre et 60 kg. Cet article analyse en détail la valeur technique et l'intérêt industriel de ce goniophotomètre selon quatre axes : architecture technique de l'équipement, principes de contrôle des paramètres clés, scénarios d'application typiques et vérification des performances.

2. Architecture technique et principes de test LISUN LSG-1890B Système de goniophotomètre
2.1 Architecture matérielle de base
La capacité de test de haute précision de LISUN LSG-1890B Le système de goniophotomètre repose sur une conception matérielle modulaire, qui comprend principalement quatre systèmes de base :
Système de transmission mécanique : entraîné par un servomoteur Mitsubishi japonais et doté d’un décodeur allemand de haute précision, il assure un contrôle précis de l’angle de rotation du luminaire. Les angles γ (rotation verticale) et C (rotation horizontale) sont réglables sur ±180° (ou 0 à 360°), avec une précision angulaire de 0.1°. Ceci garantit l’uniformité de l’espacement des pas et la stabilité de la position lors du balayage spatial, évitant ainsi toute interférence des erreurs mécaniques sur les résultats des tests d’intensité lumineuse.

Système de détection optique : Équipé d’un détecteur photométrique à température constante de classe A (un détecteur haute précision de classe L est disponible en option). Il peut être équipé de détecteurs UV (UVA : 320 à 400 nm, UVB : 275 à 320 nm, UVC : 200 à 275 nm) ou de détecteurs de lumière visible (VIS : 380 à 780 nm) selon les exigences des tests. La conception à température constante permet de réduire efficacement l’impact des variations de température ambiante sur la sensibilité du détecteur, garantissant ainsi la stabilité des mesures lors de tests de longue durée (par exemple, le balayage complet de grands luminaires prend 1 à 2 heures).

Système d'acquisition et de traitement des données : Connecté à un ordinateur via une interface RS485/USB, le logiciel, disponible en chinois et en anglais, est compatible avec les systèmes d'exploitation Windows 7 à Windows 11. Il permet de collecter en temps réel les données d'intensité lumineuse et de calculer automatiquement des paramètres tels que le flux lumineux régional et l'efficacité du luminaire. Le logiciel intègre un algorithme d'étalonnage des données qui corrige les erreurs du système à partir de la valeur d'étalonnage d'une lampe standard (par exemple, une lampe standard SLS-150W) afin d'améliorer la précision des mesures.

Système de fixation et d'adaptation : Doté d'un dispositif de test multifonctionnel, il prend en charge les tests B-β à double bras (adaptés aux luminaires symétriques) et les tests C-γ à bras unique (adaptés aux luminaires asymétriques). Il peut fixer des luminaires d'un diamètre maximal de 2 000 mm et d'un poids maximal de 60 kg, répondant ainsi aux besoins de test des grands luminaires tels que les lampadaires routiers, les lampes de tunnel et les lampes industrielles.

2.2 Principes de test des paramètres de base
Le principe de base du goniophotomètre est de générer une courbe de distribution de l'intensité lumineuse par « balayage complet de l'intensité lumineuse », puis d'en déduire 15 paramètres essentiels à l'aide d'algorithmes standard. Les principes spécifiques sont les suivants :
Données sur l'intensité lumineuse et distribution de l'intensité lumineuse : L'intensité lumineuse (unité : cd) est l'intensité lumineuse d'un luminaire dans une direction spécifique. LSG-1890B Le dispositif contrôle la rotation du luminaire par incréments fixes (par exemple, 1° par incrément) dans le système de coordonnées C-γ, et le détecteur photométrique collecte point par point les valeurs d'intensité lumineuse dans différentes directions afin de former une matrice de distribution d'intensité lumineuse tridimensionnelle. On génère ensuite une courbe de distribution d'intensité lumineuse en coordonnées polaires ou cartésiennes (telle que la courbe de distribution d'intensité lumineuse en « ailes de chauve-souris » des lampadaires routiers).

Flux lumineux régional et efficacité du luminaire : Le flux lumineux régional est le flux lumineux total d’un luminaire dans une zone spatiale spécifique (unité : lm), calculé en intégrant la distribution de l’intensité lumineuse dans l’angle solide correspondant. L’efficacité du luminaire est le rapport entre le flux lumineux régional et la puissance absorbée par le luminaire (unité : lm/W), reflétant son efficacité à convertir l’énergie électrique en énergie lumineuse. LSG-1890B peut collecter la puissance d'entrée du luminaire de manière synchrone (avec un wattmètre externe) et calculer automatiquement la valeur d'efficacité.

Indice d'éblouissement (UGR) et courbe limite de luminance : L'indice d'éblouissement est calculé selon la norme CIE 117. L'analyse de la distribution de l'intensité lumineuse du luminaire dans l'angle de vision de l'observateur permet d'évaluer le degré d'inconfort oculaire causé par la lumière (plus la valeur UGR est faible, moins l'éblouissement est important ; généralement, l'éclairage intérieur requiert un UGR ≤ 19). La courbe limite de luminance correspond à la limite d'intensité lumineuse maximale ne produisant pas d'éblouissement. Elle est tracée sur la courbe de distribution de l'intensité lumineuse et sert de base au dimensionnement de la hauteur et de l'espacement des luminaires.

Courbe d'iso-éclairement et rapport espacement/hauteur maximal admissible : La courbe d'iso-éclairement est un graphique intuitif qui convertit la distribution de l'intensité lumineuse en distribution de l'éclairement au sol (par exemple, une couverture uniforme de la chaussée par des lignes d'iso-éclairement est une exigence essentielle de l'éclairage routier). Le rapport espacement/hauteur maximal admissible (E/H) est le rapport entre l'espacement (E) et la hauteur d'installation (H) des luminaires. Il est déterminé par le rapport entre l'éclairement périphérique et l'éclairement central de la courbe d'iso-éclairement (par exemple, les lampadaires routiers nécessitent généralement un rapport E/H ≤ 3.5 pour garantir l'uniformité de l'éclairement de la chaussée).

Indice d'efficacité énergétique (EEI) : L'EEI est un indicateur international permettant de mesurer l'efficacité énergétique des luminaires. Il est calculé en fonction du flux lumineux, de la puissance absorbée et de la distribution de l'intensité lumineuse du luminaire, conformément aux exigences de la norme (UE) 2019/2015. LSG-1890B peut directement fournir la valeur EEI, utilisée pour déterminer si le luminaire est conforme à la réglementation européenne en matière d'efficacité énergétique.

3. Capacités de test des paramètres de base et scénarios d'application LISUN LSG-1890B Système de goniophotomètre
3.1 Couverture complète des tests de paramètres et sélection du détecteur
LISUN LSG-1890B Le système de goniophotomètre permet de réaliser des tests synchrones sur 15 paramètres principaux et prend en charge la sélection de différents types de détecteurs afin de s'adapter aux besoins de test des sources de lumière visible et UV. Le tableau suivant présente la plage de paramètres testés et le schéma de sélection des détecteurs de cet appareil :

3.2 Analyse des scénarios d'application typiques
Recherche et développement et essais de certification des luminaires routiers à LED
Les luminaires routiers doivent répondre aux exigences de « distribution uniforme de l'intensité lumineuse, faible éblouissement et haute efficacité énergétique ». Les tests suivants peuvent être réalisés à l'aide de LSG-1890B Système de goniophotomètre :
Test de distribution de l'intensité lumineuse : Générer une courbe de distribution de l'intensité lumineuse en forme d'« aile de chauve-souris » pour les lampes routières afin d'assurer une distribution uniforme de l'intensité lumineuse dans la direction horizontale de la route (angle C 0°~180°) et d'éviter un éclairage insuffisant au bord de la route ;

Test de courbe d'iso-éclairement : simuler le scénario où la hauteur d'installation du luminaire est de 3.5 m et l'espacement de 10 m, générer la courbe d'iso-éclairement de la surface de la route et vérifier que l'éclairement central est ≥ 20 lx et que l'uniformité est ≥ 0.4 (conformément à la norme GB/T 24907-2020) ;

Tests EEI : Calculer la valeur EEI du luminaire afin de garantir qu’elle est ≤ 0.7 (conformément à la réglementation européenne ERP sur l’efficacité énergétique). Un fabricant de luminaires routiers a optimisé la distribution de l’intensité lumineuse grâce à ce dispositif, augmentant ainsi l’efficacité du luminaire de 75 lm/W à 92 lm/W et obtenant la certification CE européenne.

Test de distribution de la lumière des lampes de désinfection UV
L’effet bactéricide des lampes de désinfection UV dépend de la distribution spatiale de l’intensité lumineuse UV (par exemple, les lampes UVC doivent garantir une intensité lumineuse ≥ 20 μW/cm² à une distance de 1 m). Après avoir équipé les LSG-1890B avec PHOTO-UVC-A détecteur, les tests suivants peuvent être effectués :

Test de distribution de l'intensité lumineuse UVC : Scannez les valeurs d'intensité lumineuse UVC à l'angle C 0°~360° et à l'angle γ -90°~90° pour générer une carte de distribution de l'intensité lumineuse tridimensionnelle ;

Calcul du flux radiant régional : Calculez le flux radiant UVC de la lampe de désinfection dans une zone de 1 m × 1 m afin d’évaluer la zone de désinfection. Une entreprise de matériel médical a testé des lampes de désinfection UV avec cet appareil et a constaté une atténuation de l’intensité lumineuse UVC à un angle γ de 30°. Elle a ajusté la disposition des LED en conséquence, ce qui a permis d’augmenter la zone de désinfection de 20 %.

Tests de contrôle de l'éblouissement des luminaires d'éclairage commercial intérieur
L'éclairage commercial (comme celui des centres commerciaux et des immeubles de bureaux) est soumis à des exigences strictes en matière d'éblouissement (UGR ≤ 16). Après avoir équipé le LSG-1890B Avec un détecteur de haute précision de classe L, il est possible de réaliser les opérations suivantes :
• Test d'indice d'éblouissement (UGR) : simuler la posture assise de l'observateur (hauteur de la ligne de visée 1.2 m), calculer l'intensité lumineuse du luminaire dans la plage d'angle de vision de l'observateur et obtenir la valeur UGR ;
• Test de la courbe limite de luminance : Marquer la limite d’intensité lumineuse correspondant à « UGR = 16 » sur la courbe de distribution de l’intensité lumineuse afin d’orienter la conception du masque du luminaire (par exemple, l’ajout d’un revêtement dépoli pour réduire l’intensité lumineuse aux angles élevés). Grâce à ce test, une marque d’éclairage a réduit l’UGR de ses lustres commerciaux de 22 à 15, améliorant ainsi le confort visuel.

4. Vérification des performances et conformité aux normes de LISUN LSG-1890B Système de goniophotomètre
4.1 Vérification de l'exactitude des données
Pour vérifier l'exactitude des tests LSG-1890B Un système de goniophotomètre, une lampe standard « SLS-150W » (étalonnée par l’Institut national de métrologie, avec une intensité lumineuse standard de 1 000 cd à C = 0°, γ = 0°) a été sélectionnée pour les tests. Les résultats sont présentés dans le tableau suivant :

Les données montrent que l'écart mesuré pour chaque paramètre est inférieur à la norme requise, ce qui prouve que LSG-1890B Le système goniophotomètre possède des capacités de test stables et de haute précision.

4.2 Conformité aux normes
LISUN LSG-1890B Le système de goniophotomètre est strictement conforme aux normes internationales et nationales en vigueur afin de garantir l'universalité et la reconnaissance des résultats des tests :
• Test de distribution de l'intensité lumineuse : Conforme aux normes CIE-70 « Mesure de la distribution de l'intensité lumineuse absolue » et LM-79-19 « Mesures photométriques et électriques des produits d’éclairage à semi-conducteurs » ;
• Tests photométriques des luminaires : Conforme à la norme IES-LM-75 « Tests goniophotométriques des luminaires » et EN13032-1 Article 6.1.1.3 « Lampes et éclairage – Mesure et présentation des données photométriques des lampes et luminaires – Partie 1 : Mesure et format du document » ;
• Tests d’efficacité énergétique : Conforme au règlement (UE) 2019/2020 « Règlement sur l’efficacité énergétique des luminaires » et à la norme GB 19573-2021 « Valeurs minimales admissibles d’efficacité énergétique et classes d’efficacité énergétique pour les lampes à sodium haute pression » ;
• Tests UV : Conforme aux exigences de test du flux radiant UV de la norme GB/T 19258-2012 « Lampes germicides ultraviolettes ».

5. Conclusions 
LISUN LSG-1890B Système de goniophotomètre de haute précision Ce système permet de réaliser des tests en une seule étape sur 15 paramètres de performance optique essentiels des luminaires grâce à une solution technique combinant transmission mécanique de haute précision, détection optique à température constante et intégration multi-algorithmes. Il résout les problèmes des équipements traditionnels, tels que les tests de paramètres incomplets, les erreurs mécaniques importantes et la faible adaptabilité, et offre une prise en charge complète du processus de test pour l'industrie de l'éclairage, de la R&D à la certification en passant par la production. Son application à des applications comme l'éclairage routier, les lampes de désinfection UV et les luminaires commerciaux améliore non seulement la performance et la fiabilité des luminaires, mais fournit également des données photométriques précises pour la conception des systèmes d'éclairage.