Recherche sur les tests de performance photométrique, colorimétrique et électrique de sources lumineuses multiples basée sur la mesure du flux lumineux — Prise de mesures LISUN LPCE-2 Le système (LMS-9000) à titre d'exemple

Résumé:
Mesure du flux lumineux est une méthode fondamentale pour évaluer les performances photométriques des sources d'éclairage, reflétant directement leur capacité lumineuse et leur niveau d'efficacité énergétique. LISUN LPCE-2 (LMS-9000) Système de test complet rapide photométrique, colorimétrique et électrique CCD LED (pour plus de détails, veuillez visiter : https://www.lisunEn utilisant group.cn/products/712.htmll comme plateforme de test, cet article présente une étude systématique des paramètres photométriques, colorimétriques et électriques des lampes HID (lampes à sodium haute pression, lampes à mercure haute pression), des lampes fluorescentes à cathode froide et des lampes LED, en s'appuyant sur la technologie de mesure du flux lumineux. L'étude analyse les différences de performance de ces différentes sources lumineuses selon des indicateurs clés tels que le flux lumineux, l'efficacité lumineuse, la température de couleur et l'indice de rendu des couleurs. Elle démontre l'importance d'une analyse complète des paramètres photométriques, colorimétriques et électriques des lampes LED pour l'évaluation de leur qualité. Les résultats montrent que… LISUN LPCE-2 Le système (LMS-9000) permet une mesure de lumen de haute précision de plusieurs sources lumineuses et une détection intégrée des paramètres photométriques, colorimétriques et électriques, fournissant une base scientifique pour le jugement de la qualité de la source lumineuse et la recherche et le développement de produits d'éclairage.

1. Introduction
Les performances des sources lumineuses influent directement sur l'effet d'éclairage, la consommation d'énergie et la durée de vie. Le lumen, unité de mesure légale du flux lumineux, fait de sa mesure un élément essentiel de l'évaluation des performances photométriques des sources lumineuses. Les lampes à décharge à haute intensité (HID) (lampes à sodium haute pression et lampes à mercure haute pression) sont largement utilisées pour l'éclairage extérieur en raison de leur flux lumineux élevé ; les lampes fluorescentes à cathode froide sont principalement utilisées pour le rétroéclairage et l'éclairage décoratif grâce à leur excellent temps d'allumage ; les lampes LED, nouvelle génération de sources lumineuses à économie d'énergie, se sont progressivement imposées sur le marché de l'éclairage grâce à leurs performances énergétiques élevées et leur longue durée de vie. Les principes lumineux et les conceptions structurelles des différents types de sources lumineuses présentent des différences significatives, ce qui implique des méthodes de mesure du flux lumineux et des critères d'évaluation des performances photométriques, colorimétriques et électriques spécifiques. En particulier, la qualité des lampes LED ne peut être jugée par la seule mesure du flux lumineux, mais nécessite une évaluation globale combinant paramètres photométriques, colorimétriques et électriques.

Le LISUN LPCE-2 Le système de test complet (LMS-9000) pour LED CCD utilise un spectromètre CCD de haute précision et une sphère d'intégration monobloc. Il permet la mesure simultanée du flux lumineux et des paramètres photométriques, colorimétriques et électriques de diverses sources lumineuses, telles que les lampes à décharge à haute intensité (HID), les lampes fluorescentes à cathode froide et les lampes LED. Sa précision et son efficacité sont conformes aux normes internationales (CIE et IESNA) et aux spécifications nationales en vigueur. Cet article présente des expériences de mesure du flux lumineux et de tests des paramètres photométriques, colorimétriques et électriques de plusieurs sources lumineuses, compare et analyse leurs performances, et fournit des données expérimentales et des références techniques pour le contrôle qualité et la sélection des sources d'éclairage.

2. Mesure du flux lumineux et caractéristiques principales du système de test

2.1 Valeur d'application de la mesure du lumen
En mesurant quantitativement l'énergie lumineuse perceptible par l'œil humain émise par une source lumineuse par unité de temps, le flux lumineux reflète directement la capacité lumineuse de cette source et constitue un critère essentiel pour évaluer son efficacité énergétique et classer sa qualité. Pour les lampes à décharge à haute intensité (HID), le flux lumineux détermine directement la portée et la luminosité de leur éclairage extérieur ; la stabilité du flux lumineux des lampes fluorescentes à cathode froide influe sur l'uniformité de leur rétroéclairage ; pour les lampes LED, la mesure du flux lumineux doit être combinée au taux de maintien du flux lumineux pour évaluer pleinement leurs performances lumineuses à long terme. Par ailleurs, la combinaison de la mesure du flux lumineux avec des paramètres tels que l'efficacité lumineuse et la puissance permet de calculer l'efficacité lumineuse des sources, fournissant ainsi des données utiles à la recherche, au développement et à la promotion de sources lumineuses à faible consommation d'énergie.

2.2 Caractéristiques fondamentales de LISUN LPCE-2 Système (LMS-9000)
Le LISUN LPCE-2 Le système (LMS-9000) est un équipement de test intégré photométrique, colorimétrique et électrique spécialement conçu pour la détection des sources lumineuses. LMS-9000C Composé d'un radiomètre spectral rapide de haute précision et d'équipements auxiliaires tels qu'une sphère d'intégration monobloc avec platine, un instrument de mesure numérique des paramètres électriques et une alimentation électrique à fréquence variable, ce système permet la mesure synchrone du flux lumineux et des paramètres photométriques, colorimétriques et électriques. Ses principales caractéristiques sont les suivantes :
• Mesure de flux lumineux de haute précision : La plage de mesure du flux lumineux s’étend de 0.01 à 200 000 lm avec une linéarité photométrique de ±0.5 %, répondant ainsi aux besoins de mesure des lampes fluorescentes miniatures à cathode froide et des lampes à sodium haute pression de forte puissance. Doté d’un dispositif à lampe auxiliaire et d’une fonction de correction du coefficient d’auto-absorption, il élimine efficacement l’erreur de mesure due aux pertes de lumière dans la sphère d’intégration.
• Détection intégrée de plusieurs paramètres : lors de la mesure du flux lumineux, l’appareil détecte simultanément les paramètres colorimétriques (coordonnées chromatiques, température de couleur corrélée, indice de rendu des couleurs, etc.) et électriques (tension, courant, puissance, facteur de puissance, etc.). Il peut notamment détecter des paramètres spécifiques tels que la tolérance chromatique et le taux de maintien du flux lumineux pour les lampes LED.
• Large compatibilité avec les sources lumineuses : Il convient parfaitement aux lampes HID telles que les lampes à sodium haute pression et les lampes à mercure haute pression, les lampes fluorescentes à cathode froide et les lampes LED de différentes puissances, conformément aux normes de test internationales telles que IES LM-79 surélevées que pour les LM-80.
• Fonctionnement intelligent : Doté d’un logiciel d’exploitation en chinois et en anglais, il prend en charge le fonctionnement complet du système de Win7 à Win11, et les données de test peuvent être exportées directement sous forme de rapports au format PDF/Excel, améliorant considérablement l’efficacité de la détection.
• Haute précision de détection spectrale : La précision de mesure de la longueur d’onde est de ±0.3 nm et la lumière parasite est inférieure à 0.015 % (600 nm), ce qui garantit la précision de la mesure du flux lumineux. La précision de mesure de la sphère d’intégration monobloc est nettement supérieure à celle des sphères d’intégration traditionnelles à assemblage.

Le système peut effectuer la mesure du flux lumineux par trois méthodes : méthode spectrale, méthode photométrique et méthode spectrophotométrique, répondant ainsi aux besoins de différents scénarios de détection, et constitue un équipement essentiel pour les entreprises d'éclairage et les organismes de test effectuant le contrôle de la qualité des sources lumineuses.

3. Expériences sur la mesure du flux lumineux et les tests photométriques, colorimétriques et électriques de sources lumineuses multiples

3.1 Échantillons expérimentaux et conditions d'essai
Quatre types de sources lumineuses courantes disponibles dans le commerce ont été sélectionnés comme échantillons expérimentaux, à raison de trois échantillons par type afin de garantir la représentativité des résultats. Leurs caractéristiques sont les suivantes : lampe à sodium haute pression (70 W, éclairage extérieur), lampe à mercure haute pression (40 W, éclairage industriel), lampe fluorescente à cathode froide (20 W, rétroéclairage) et lampe LED (15 W, éclairage général).

Les conditions d'essai ont strictement respecté la norme GB/T 26178-2010 Méthodes de mesure du flux lumineux et IES LM-79 Norme : la température ambiante expérimentale était maintenue à 25 ± 1 °C, la tension d’alimentation à 220 V ± 1 %, et toutes les sources lumineuses étaient préchauffées pendant 30 minutes afin d’atteindre leur régime de fonctionnement stable avant les tests. La mesure du flux lumineux et la détection des paramètres photométriques, colorimétriques et électriques étaient répétées trois fois pour chaque échantillon, et la valeur moyenne était retenue comme résultat expérimental final. Tous les tests ont été réalisés par LISUN LPCE-2 Système (LMS-9000).

Spectrophotomètre LPCE 2 (LMS 9000) et système de test de sphère intégré

3.2 Indicateurs et méthodes d'essai
En utilisant le flux lumineux mesuré par lumens comme principal indice photométrique, cette expérience a permis de détecter simultanément les paramètres photométriques, colorimétriques et électriques clés de diverses sources lumineuses. En particulier, la détection de la tolérance chromatique a été ajoutée pour les lampes LED afin de couvrir pleinement leurs exigences d'évaluation de la qualité. Les indicateurs de test spécifiques sont les suivants :
• Indicateurs photométriques : Flux lumineux (valeur en lumens), efficacité lumineuse (lm/W) ;
• Indicateurs colorimétriques : température de couleur corrélée (CCT, K), indice de rendu des couleurs (Ra) ;
• Paramètres électriques : Puissance mesurée (W), facteur de puissance (PF) ;
• Indicateurs exclusifs pour lampes LED : Tolérance de couleur (SDCM).

La mesure du flux lumineux a été réalisée par méthode spectrophotométrique. LMS-9000C spectromètre du LISUN LPCE-2 Le système LMS-9000 a été utilisé pour recueillir la distribution spectrale de puissance de la source lumineuse, et le calcul du flux lumineux a été effectué grâce à l'algorithme de correction intégré au système. Les paramètres colorimétriques ont été mesurés selon la norme CIE 1931, et les paramètres électriques ont été acquis simultanément par l'instrument de mesure numérique associé au système, permettant ainsi une détection entièrement automatisée sans intervention manuelle.

3.3 Résultats expérimentaux et analyse des données
La mesure du flux lumineux et la détection des paramètres photométriques, colorimétriques et électriques des lampes à décharge à haute intensité (HID), des lampes fluorescentes à cathode froide et des lampes LED ont été réalisées par LISUN LPCE-2 (Système LMS-9000). Les résultats expérimentaux sont présentés dans le tableau 1, et toutes les données correspondent aux valeurs moyennes de 3 essais répétés.
Tableau 1 : Résultats des mesures de flux lumineux et des tests des paramètres photométriques, colorimétriques et électriques de plusieurs sources lumineuses

Les résultats expérimentaux montrent que différents types de sources lumineuses présentent des différences significatives en termes de mesure du flux lumineux et de paramètres photométriques, colorimétriques et électriques, avec l'analyse détaillée suivante :
• Flux lumineux et efficacité lumineuse : La lampe à sodium haute pression présente le flux lumineux mesuré le plus élevé, atteignant 6 250 lm, ce qui la rend adaptée à l’éclairage extérieur de grands espaces tels que les routes et les places publiques ; la lampe LED possède une efficacité lumineuse optimale de 94.0 lm/W, bien supérieure à celle des lampes à mercure haute pression et des lampes fluorescentes à cathode froide, ce qui représente un avantage considérable en termes d’économie d’énergie et explique pourquoi les lampes LED remplacent progressivement les sources lumineuses traditionnelles ; la lampe à mercure haute pression présente l’efficacité lumineuse la plus faible, avec seulement 35.5 lm/W, et donc une faible performance énergétique.
• Paramètres colorimétriques : La lampe à sodium haute pression présente la température de couleur la plus basse (2 250 K) et l’indice de rendu des couleurs (IRC) le plus faible (28). Malgré un flux lumineux élevé, sa faible capacité de reproduction des couleurs la rend adaptée à l’éclairage extérieur sans exigences particulières en matière de rendu des couleurs. Les indices de rendu des couleurs des lampes LED et des lampes fluorescentes à cathode froide dépassent tous deux 80. La lampe LED, avec sa température de couleur de 4 000 K (lumière blanche neutre), offre un bon compromis entre rendu des couleurs et confort visuel, et convient à l’éclairage général intérieur. La lampe fluorescente à cathode froide, quant à elle, présente une température de couleur relativement élevée et est plus adaptée aux applications de rétroéclairage.
• Paramètres électriques : La lampe LED présente le facteur de puissance le plus élevé (0.92), avec une efficacité d’utilisation de l’énergie électrique optimale ; la lampe à mercure haute pression présente le facteur de puissance le plus faible (0.46 seulement), avec une perte d’énergie électrique évidente ; le facteur de puissance des lampes HID est généralement faible, reflétant les insuffisances des lampes à décharge gazeuse traditionnelles en termes de performances électriques.
• Paramètres exclusifs pour les lampes LED : La tolérance chromatique de la lampe LED testée dans cette expérience est de 3 SDCM, ce qui répond à la norme nationale de produit de première classe et témoigne de son excellente homogénéité photométrique et colorimétrique. Seule la combinaison de la mesure du flux lumineux avec des paramètres tels que la tolérance chromatique et l’indice de rendu des couleurs permet d’évaluer pleinement la qualité des lampes LED ; une valeur de flux lumineux unique ne suffit pas à refléter leurs performances globales.

De plus, lors de la mesure du lumen, on a constaté que l'erreur de répétabilité de LISUN LPCE-2 Le système (LMS-9000) pour la mesure du flux lumineux des lampes à sodium haute pression de forte puissance présente une erreur < 0.3 % et l'erreur de mesure pour les lampes fluorescentes miniatures à cathode froide est < 0.5 %, toutes deux bien inférieures aux exigences de la norme nationale, reflétant l'avantage de haute précision du système dans la mesure du flux lumineux de différents types de sources lumineuses.

4. Importance des tests complets des paramètres photométriques, colorimétriques et électriques pour l'évaluation de la qualité des lampes LED
En tant que produit d'éclairage à semi-conducteurs, les performances lumineuses des lampes LED sont influencées par de nombreux facteurs tels que les puces, les procédés d'encapsulation et les alimentations. La qualité des lampes LED ne peut être évaluée de manière exhaustive par la seule mesure du flux lumineux, mais nécessite une analyse complète combinant des paramètres photométriques, colorimétriques et électriques, ce qui explique en grande partie pourquoi… LISUN LPCE-2 Le système (LMS-9000) est conçu avec des fonctions de détection multiparamètres pour les lampes LED.

Du point de vue des paramètres photométriques, la valeur en lumens reflète la capacité lumineuse initiale des lampes LED, tandis que le taux de maintien du flux lumineux reflète leur stabilité lumineuse lors d'une utilisation à long terme. LISUN LPCE-2 Le système (LMS-9000) peut effectuer le test du taux de maintien du flux lumineux des lampes LED conformément à la norme. LM-80 Les normes permettent de suivre les variations de flux lumineux à différents moments et d'évaluer la durée de vie des lampes. Du point de vue colorimétrique, la température de couleur et l'indice de rendu des couleurs déterminent l'effet lumineux des lampes LED, tandis que la tolérance chromatique reflète leur homogénéité photométrique et colorimétrique. Une tolérance chromatique trop élevée entraîne des différences de couleur notables entre les lampes LED d'un même lot, affectant ainsi le confort d'éclairage. Du point de vue électrique, la stabilité du facteur de puissance et du courant de fonctionnement influe directement sur la consommation d'énergie et la sécurité d'utilisation des lampes LED. Une alimentation instable provoque des fluctuations du flux lumineux et réduit la durée de vie des lampes LED.

La lampe LED de 15 W utilisée dans cette expérience a démontré une bonne capacité lumineuse initiale (mesurée en lumens), et ses paramètres (tolérance chromatique, indice de rendu des couleurs et facteur de puissance) répondaient tous aux normes nationales de qualité. Elle a donc été jugée comme une lampe LED de haute qualité. En revanche, une lampe LED conforme à la norme de flux lumineux, mais présentant une tolérance chromatique supérieure à 5 SDCM ou un facteur de puissance inférieur à 0.7, est considérée comme non conforme et ne peut être commercialisée. Il apparaît donc que l'analyse complète des paramètres photométriques, colorimétriques et électriques est indispensable à l'évaluation de la qualité des lampes LED. LISUN LPCE-2 Le système (LMS-9000) permet la réalisation intégrée et de haute précision de ces tests, offrant ainsi un moyen efficace de contrôle de la qualité des lampes LED.

5. Conclusions et perspectives
Basé sur LISUN LPCE-2 Dans cette étude, des tests de performances photométriques, colorimétriques et électriques ont été réalisés à l'aide du système LMS-9000 pour des lampes à décharge à haute intensité (HID), des lampes fluorescentes à cathode froide et des lampes LED, en utilisant la technologie de mesure du flux lumineux. Les résultats expérimentaux montrent que les différents types de sources lumineuses présentent des différences significatives en termes de flux lumineux, d'efficacité lumineuse et de paramètres photométriques, colorimétriques et électriques. Les lampes à sodium haute pression conviennent à l'éclairage extérieur de forte puissance, tandis que les lampes LED se sont imposées comme la source lumineuse offrant les meilleures performances globales grâce à leur efficacité lumineuse élevée, leurs excellentes performances photométriques et colorimétriques et leur rendement énergétique élevé. LISUN LPCE-2 Le système (LMS-9000) présente les avantages d'une haute précision et d'une grande répétabilité dans le mesure du flux lumineux Ce système permet la détection intégrée des paramètres photométriques, colorimétriques et électriques de plusieurs sources lumineuses, répondant ainsi aux exigences de contrôle qualité de différentes sources. En particulier, la détection spécifique des paramètres des lampes LED offre une solution scientifique et efficace pour leur évaluation qualité complète.

Avec le développement continu des technologies d'éclairage, la miniaturisation, l'automatisation et l'économie d'énergie des sources lumineuses sont devenues les tendances actuelles, et les technologies de mesure du flux lumineux évolueront également vers une plus grande précision et une plus grande rapidité. À l'avenir, LISUN LPCE-2 Le système LMS-9000 peut être optimisé grâce à l'Internet des objets pour permettre la détection à distance et le partage de données relatives au flux lumineux et aux paramètres photométriques, colorimétriques et électriques des sources lumineuses. Parallèlement, des fonctions de détection spécifiques aux nouvelles sources lumineuses, telles que les lampes LED pour la croissance des plantes et les phares de véhicules, peuvent être développées, offrant ainsi un soutien technique plus complet pour le développement de haute qualité du secteur de l'éclairage. En tant que méthode essentielle de détection des sources lumineuses, la mesure du flux lumineux sera pleinement intégrée aux technologies de test photométriques, colorimétriques et électriques, renforçant ainsi le contrôle qualité et l'innovation en matière de recherche et développement des produits d'éclairage.