고정밀 고니오포토미터 시스템: 조명기구의 종합적 광학 성능 테스트에서의 응용 및 기술 분석

추상
조명 공학 설계, 조명기구 연구 개발, 그리고 품질 관리 분야에서 조명기구 광학 성능의 공간 분포 특성은 조명 효과 평가, 사용 안전 확보, 그리고 에너지 절약 목표 달성의 핵심 기반입니다. 기존의 광도 측정 장비는 3차원 공간에서 조명기구의 규칙적인 광도 분포 패턴을 완벽하게 포착하는 데 어려움을 겪었습니다. 그러나 "고정밀 공간 스캐닝 + 다중 매개변수 동기 계산"이라는 기술적 장점을 갖춘 고니오포토미터 시스템은 이러한 어려움을 해결하는 핵심 장치로 자리 잡았습니다. 본 논문에서는 LISUN LSG-1890B 고정밀 고니오포토미터 시스템(광도 분포 곡선) 본 연구의 목적은 광도 데이터, 지역 광속, 조명기구 효율, 눈부심 등급 등 15가지 핵심 매개변수를 시험하는 데 있어 기술적 원리와 적용 시나리오를 체계적으로 제시하는 것입니다. 하드웨어 아키텍처 분석 및 실제 측정 데이터 검증을 통해 LED 조명기구, HID 램프 및 기타 광원 시험에서 본 장치의 정확성과 신뢰성을 입증하고, 조명 산업의 광학 성능 시험 솔루션에 대한 전문적인 참고 자료를 제공합니다.

1. 소개
LED 조명 기술의 대중화와 특수 조명(도로 조명, 터널 조명, 산업 조명 등)에 대한 수요 증가로 인해 조명기구의 광학적 성능은 더 이상 단일 광속이나 조도 지수에 국한되지 않고 "공간 배광 법칙"까지 확장되었습니다. 예를 들어, 도로 조명기구는 광도가 도로 표면에 균일한 직사각형 광점을 형성하도록 해야 하며, 터널 조명기구는 밝고 어두운 부분이 번갈아 가며 나타나는 시각적 피로감을 방지해야 합니다. 이러한 요구는 모두 조명기구의 3차원 광속 분포에 대한 정확한 측정에 달려 있습니다. 광원의 공간 광속 분포를 측정하도록 특별히 설계된 장치인 고니오포토미터 시스템은 기계적 구조와 광학적 검출의 조화를 통해 조명기구의 광 방사 특성을 반영하는 "광속 분포 곡선"을 생성할 수 있습니다. 이 곡선을 기반으로 지역 광속, 이용률, 눈부심 등급과 같은 주요 매개변수를 계산하여 조명 시스템 설계 및 조명기구 성능 최적화를 위한 데이터 지원을 제공합니다.

The LSG-1890B 고정밀 고니오포토미터 시스템 개발 LISUN 0.1°의 각도 정확도를 갖춘 일정 온도 검출기, 일본 Mitsubishi 서보 모터 및 독일 디코더의 결합 구성을 채택하여 다음과 같은 국제 표준 요구 사항을 충족할 수 있습니다. CIE-70 그리고 LM-79-19직경 최대 2000mm, 무게 60kg의 대형 조명기구 시험에 적합합니다. 본 논문에서는 장비 기술 아키텍처, 핵심 매개변수 시험 원리, 일반적인 적용 시나리오, 그리고 성능 검증의 네 가지 측면에서 이 고니오포토미터 시스템의 기술적 가치와 산업적 적용 가치를 종합적으로 분석합니다.

2. 기술 아키텍처 및 테스트 원칙 LISUN LSG-1890B 고니오포토미터 시스템
2.1 핵심 하드웨어 아키텍처
고정밀 테스트 기능 LISUN LSG-1890B 고니오포토미터 시스템은 주로 4가지 핵심 시스템을 포함하는 모듈형 하드웨어 설계에서 비롯됩니다.
기계식 전달 시스템: 일본 미쓰비시 서보 모터로 구동되고 독일 고정밀 디코더가 장착되어 조명기구 회전 각도를 정밀하게 제어합니다. γ 각도(수직면 회전)와 C 각도(수평면 회전) 모두 ±180°(또는 0~360°)의 조정을 지원하며, 각도 정확도는 0.1°입니다. 이를 통해 공간 스캐닝 중 스텝 간격의 균일성과 위치 안정성을 보장하고, 광도 측정 결과에 기계적 오류가 영향을 미치지 않도록 합니다.

광학 검출 시스템: CIE Class A 항온 광도 검출기(Class L 고정밀 검출기는 옵션)를 갖추고 있습니다. 시험 요건에 따라 UV 시리즈 검출기(UVA: 320~400nm, UVB: 275~320nm, UVC: 200~275nm) 또는 가시광선 검출기(VIS: 380~780nm)를 장착할 수 있습니다. 항온 설계는 주변 온도 변화가 검출기 감도에 미치는 영향을 효과적으로 줄여 장시간 시험(예: 대형 조명기구의 전체 공간 스캐닝에는 1~2시간 소요) 동안 판독 안정성을 보장합니다.

데이터 수집 및 처리 시스템: RS485/USB 인터페이스를 통해 컴퓨터에 연결된 중국어 및 영어 지원 소프트웨어는 Win7~Win11 시스템을 지원합니다. 실시간으로 광도 데이터를 수집하고 지역 광속 및 조명기구 효율과 같은 매개변수를 자동으로 계산합니다. 이 소프트웨어에는 데이터 보정 알고리즘이 내장되어 있어 표준 램프(예: SLS-150W 표준 램프)의 보정값을 기반으로 시스템 오류를 보정하여 테스트 정확도를 향상시킬 수 있습니다.

고정 및 조정 시스템: 다기능 테스트 고정 장치를 탑재하여 대칭형 조명기구에 적합한 이중 암 B-β 테스트와 비대칭형 조명기구에 적합한 단일 암 C-γ 테스트를 지원합니다. 최대 직경 2000mm, 무게 60kg의 조명기구를 고정할 수 있어 도로등, 터널등, 산업용 램프 등 대형 조명기구의 테스트 요구 사항을 충족합니다.

2.2 핵심 매개변수의 테스트 원칙
고니오포토미터 시스템의 핵심은 "전공간 광도 스캐닝"을 통해 광도 분포 곡선을 생성하고, 광도 분포 곡선과 관련 표준 알고리즘을 기반으로 15개의 핵심 매개변수를 도출하는 것입니다. 구체적인 원리는 다음과 같습니다.
광도 데이터 및 광도 분포: 광도(단위: cd)는 특정 방향으로 조명기구가 비추는 광도를 나타냅니다. LSG-1890B C-γ 좌표계에서 조명기구가 고정된 간격(예: 간격당 1°)으로 회전하도록 제어하고, 광도 검출기는 각 방향의 광도 값을 점 단위로 수집하여 3차원 광도 분포 행렬을 형성합니다. 그러면 극좌표 또는 직교좌표의 광도 분포 곡선(예: 도로등 "박쥐 날개" 광도 분포 곡선)이 생성됩니다.

국부 광속 및 조명기구 효율: 국부 광속은 특정 공간 영역에서 조명기구의 총 광속(단위: lm)으로, 해당 입체각 내의 광도 분포를 적분하여 계산합니다. 조명기구 효율은 국부 광속과 조명기구의 입력 전력의 비율(단위: lm/W)로, 조명기구가 전기 에너지를 빛 에너지로 변환하는 효율을 나타냅니다. LSG-1890B 조명기구의 입력 전력을 동기적으로(외부 전력계를 통해) 수집하고 효율 값을 자동으로 계산할 수 있습니다.

눈부심 등급(UGR) 및 휘도 한계 곡선: 눈부심 등급은 CIE 117 표준을 기반으로 계산됩니다. 관찰자의 시야각 범위 내에서 조명기구의 광도 분포를 분석하여 빛으로 인해 사람의 눈에 발생하는 불쾌감 정도를 평가합니다(UGR 값이 작을수록 눈부심이 약함, 일반적으로 실내 조명은 UGR ≤ 19). 휘도 한계 곡선은 광도 분포 곡선에 표시된 "눈부심을 유발하지 않는 최대 광도 경계"로, 조명기구 설치 높이 및 간격 설계의 기준을 제공합니다.

등조도 곡선 및 최대 허용 간격-높이 비율: 등조도 곡선은 광도 분포를 지면 조도 분포로 변환하는 직관적인 그래프입니다(예: "등조도선에 의한 도로 표면의 균일한 피복"은 도로 조명의 핵심 요구 사항입니다).최대 허용 간격-높이 비율(S/H)은 조명기구 설치 간격(S)과 설치 높이(H)의 비율이며, 등조도 곡선의 가장자리 조도와 중앙 조도의 비율로 결정됩니다(예: 도로 램프는 일반적으로 도로 표면 조도의 균일성을 보장하기 위해 S/H ≤ 3.5가 필요합니다).

EEI(에너지 효율 지수): EEI는 조명기구의 에너지 효율을 측정하는 국제 지표로, (EU) 2019/2015 표준의 요구 사항에 따라 조명기구의 광속, 입력 전력 및 광도 분포를 기반으로 계산됩니다. LSG-1890B EU 에너지 효율 규정을 조명기구가 준수하는지 여부를 판별하는 데 사용되는 EEI 값을 직접 출력할 수 있습니다.

3. 핵심 매개변수 테스트 기능 및 응용 프로그램 시나리오 LISUN LSG-1890B 고니오포토미터 시스템
3.1 포괄적인 매개변수 테스트 범위 및 검출기 선택
The LISUN LSG-1890B 고니오포토미터 시스템은 15가지 핵심 매개변수에 대한 동기식 검사를 구현하고, 가시광선 및 자외선 광원의 검사 요구에 맞춰 다양한 유형의 검출기를 선택할 수 있도록 지원합니다. 다음 표는 이 장치의 매개변수 검사 범위와 검출기 선택 방식을 보여줍니다.

테스트 카테고리	핵심 매개 변수	테스트 원리	선택적 감지기 및 적용 가능한 시나리오
기본 광도 매개변수	광도 데이터, 광도 분포, 지역 광속, 조명기구 효율	광도 스캐닝 + 적분 계산	표준 CIE Class A 검출기(LED, HID 램프, 형광등 등 가시광선 조명기구에 적합)
시각적 편안함 매개변수	휘도 분포(선택 사항), 눈부심 등급(UGR), 휘도 한계 곡선	광도 분포 + CIE 117 알고리즘	옵션 Class L 고정밀 검출기(실내 조명 및 상업용 조명기구에 적합)
조명 설계 매개변수	등조도 곡선, 최대 허용 간격-높이 비율, 조명기구 곡선 VS 조명 면적, 등광도 곡선	광도분포 → 조도변환	표준 검출기(도로등, 터널등 등 옥외 조명기구에 적합)
성능 평가 매개변수	유효 광각, EEI(에너지 효율 지수)	광도 분포 경계 결정 + 에너지 효율 알고리즘	표준 검출기(에너지 효율 인증이 필요한 모든 조명기구에 적합)
UV 특수 매개변수	UV 광도 분포, UV 지역 복사 플럭스	UV 대역 광도 스캐닝	Optional PHOTO-UVA-A/B/C 검출기(UV 살균 램프 및 UV 경화 램프에 적합)

3.2 일반적인 응용 시나리오 분석
LED 도로등기구 연구개발 및 인증 시험
도로 조명기구는 "균일한 광도 분포, 낮은 눈부심, 높은 에너지 효율"이라는 요건을 충족해야 합니다. 다음 시험은 다음을 사용하여 완료할 수 있습니다. LSG-1890B 고니오포토미터 시스템:
광도 분포 테스트: 도로 램프에 대한 "박쥐 날개" 광도 분포 곡선을 생성하여 도로의 수평 방향(C 각도 0°~180°)에서 광도가 균일하게 분포되도록 하고 도로 가장자리에서 조도가 부족해지는 것을 방지합니다.

등조도 곡선 테스트: 조명기구 설치 높이가 3.5m, 간격이 10m인 시나리오를 시뮬레이션하고 도로 표면 등조도 곡선을 출력하여 중앙 조도가 ≥20lx이고 균일도가 ≥0.4인지 확인합니다(GB/T 24907-2020 표준에 부합).

EEI 테스트: 조명기구의 EEI 값을 계산하여 ≤0.7(EU ERP 에너지 효율 규정 준수)인지 확인합니다. 한 도로 조명기구 제조업체는 이 장치를 통해 광도 분포 설계를 최적화하여 조명기구 효율을 75lm/W에서 92lm/W로 높이고 EU CE 인증을 성공적으로 통과했습니다.

UV 살균 램프 배광 테스트
UV 살균 램프의 살균 효과는 UV 광도의 공간 분포에 따라 달라집니다(예: UVC 램프는 1m 거리에서 ≥20μW/cm²의 광도를 보장해야 함). LSG-1890B 와 PHOTO-UVC-A 검출기의 경우 다음 테스트를 완료할 수 있습니다.

UVC 광도 분포 테스트: C 각도 0°~360° 및 γ 각도 -90°~90°에서 UVC 광도 값을 스캔하여 3차원 광도 분포 맵을 생성합니다.

지역 복사선속 계산: "1m×1m" 영역에서 소독 램프의 UVC 복사선을 계산하여 소독 범위를 평가합니다. 한 의료기기 회사에서 이 장치를 사용하여 UV 소독 램프를 테스트한 결과, UVC 광도가 γ 각도 30°에서 약해지는 것을 확인했습니다. 이 회사는 적절한 시기에 램프 비드 배열을 조정하여 소독 범위를 20% 증가시켰습니다.

실내 상업용 조명기구의 눈부심 방지 테스트
상업용 조명(쇼핑몰 및 사무실 건물 등)은 눈부심에 대한 엄격한 요건(UGR ≤ 16)을 충족해야 합니다. LSG-1890B Class L 고정밀 검출기를 사용하면 다음 작업을 수행할 수 있습니다.
• 눈부심 등급(UGR) 테스트: 관찰자의 앉은 자세(시선 높이 1.2m)를 시뮬레이션하고 관찰자의 시야각 범위 내에서 조명기구의 광도를 계산하여 UGR 값을 얻습니다.
• 휘도 한계 곡선 테스트: 조명기구 마스크 설계(예: 높은 각도에서 광도를 줄이기 위해 불투명 코팅 추가)를 위한 지침으로 광도 분포 곡선에서 "UGR=16"에 해당하는 광도 경계를 표시합니다. 한 조명 브랜드는 이 테스트를 통해 상업용 샹들리에의 UGR을 22에서 15로 줄여 시각적 편안함을 향상시켰습니다.

4. 성능 검증 및 표준 준수 LISUN LSG-1890B 고니오포토미터 시스템
4.1 정확도 검증 데이터
테스트 정확도를 확인하려면 LSG-1890B 고니오포토미터 시스템(Goniophotometer System)에서는 "SLS-150W 표준 램프"(국립계측연구소에서 교정, 표준 광도값 1000cd@C=0°, γ=0°)를 시험에 사용했습니다. 결과는 다음 표에 제시되어 있습니다.

테스트 매개 변수	표준 가치	측정된 평균값	탈선	표준 요구 사항
광도(cd) @C=0°, γ=0°	1000	998.5	±1.5칸델라	CIE Class A 검출기는 ±2%의 편차를 허용합니다.
지역 광속(lm) (C=0°~180°, γ=-90°~90°)	5000	4992	±8lm	±0.5%의 편차 허용
조명기구 효율(lm/W) (입력 전력 50W)	100	99.8	±0.2lm/W	±0.3%의 편차 허용
눈부심 등급(UGR)(시뮬레이션된 실내 설치 시나리오)	18	18.1	± 0.1	±0.5의 편차를 허용합니다.
유효 광각(°)	120	119.5	± 0.5 °	±1°의 편차 허용

각 매개변수의 측정 편차가 표준 요구 사항보다 작음을 데이터에서 확인할 수 있으며, 이는 LSG-1890B 고니오포토미터 시스템은 안정적이고 고정밀도의 테스트 기능을 갖추고 있습니다.

4.2 표준 준수
The LISUN LSG-1890B 고니오포토미터 시스템은 시험 결과의 보편성과 인정을 보장하기 위해 국제 및 국내 권위 표준을 엄격히 준수합니다.
• 광도 분포 테스트: 준수 CIE-70 “절대 광도 분포 측정” 및 LM-79-19 "고체 조명 제품의 광도 및 전기 측정"
• 조명기구 광도 측정 테스트: IES- 준수LM-75 “조명기구의 각도광도 측정 테스트” 및 EN13032-1 조항 6.1.1.3 “램프 및 조명 – 램프 및 조명기구의 광도 데이터 측정 및 표시 – 제1부: 측정 및 문서 형식”
• 에너지 효율 테스트: (EU) 2019/2020 "EU 조명기구 에너지 효율 규정" 및 GB 19573-2021 "고압 나트륨 램프의 에너지 효율 및 에너지 효율 등급의 최소 허용값"을 준수합니다.
• UV 테스트: GB/T 19258-2012 "자외선 살균 램프"의 UV 복사 플럭스에 대한 테스트 요구 사항을 준수합니다.

5. 결론 
The LISUN LSG-1890B 고정밀 고니오포토미터 시스템 "고정밀 기계식 전달 + 항온 광 검출 + 다중 알고리즘 통합"이라는 기술 솔루션을 통해 조명기구의 15가지 핵심 광학 성능 매개변수에 대한 원스톱 테스트를 실현합니다. 기존 장비의 "불완전한 매개변수 테스트, 큰 기계적 오류, 낮은 적응성"과 같은 문제점을 해결하고, 조명 산업의 연구개발 및 생산부터 인증까지 전 공정 테스트 지원을 제공합니다. 도로등, 자외선 살균등, 상업용 조명기구 등의 적용 사례는 조명기구의 성능과 신뢰성을 향상시킬 뿐만 아니라 조명 엔지니어링 설계를 위한 정확한 측광 데이터 지원을 제공합니다.

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