ゴニオフォトメトリーの測定テクニック: 積分球とゴニオメーター

概要

ゴニオフォトメトリは、特定の点光源の周囲の光場を記述するための標準的な方法です。 など、さまざまな分野で重要です。 照明デザイン、車の照明、庭の照明など。

積分球とゴニオメータは、以下の分野で使用される XNUMX つの一般的な測定ツールです。 ゴニオフォトメトリー。 タスクが異なれば、それぞれの長所と短所があるため、さまざまな方法論が必要になります。 この記事では、各方法の基礎、測定セットアップ、利点、制限事項に加えて、それぞれの応用分野と測定精度の懸念について詳しく説明します。

積分球

積分球は、ゴニオフォトメトリーの分野で測定値を取得するために使用される代表的なデバイスです。 それは中空の球形の形状をしており、その表面は内側が高反射材料 (多くの場合、硫酸バリウム) でコーティングされています。

光源からの光は球面上に均一に分散されるため、全光束とその空間分布の両方を定量化することができます。

1. a) 測定セットアップ: 球の内面は、球の中心近くに配置された光源からの光を吸収および分散します。 光検出器または分光放射計を球の周囲の主要なスポットに配置すれば、散乱光の空間分布を取得できる可能性があります。
2. b) 利点: 積分球は、全方向の光の分散全体にわたって平均化された測定値を提供するため、全光束、比色特性、および全体的な性能評価を取得するのに役立ちます。 セットアップは簡単で、測定の再現性と信頼性が得られます。 これに加えて、サイズと形状の両方の点で幅広いソース構成と互換性があります。
3. c) 制限: 角度分解能が低いため、高度に指向性のある音源を監視する場合、積分球は他のアプローチほど効率的または正確ではありません。 データから判断できるのは典型的な光の分布だけであり、その過程で特定の方向情報が失われる可能性があります。 さらに、球のサイズにより、非常に大きい発生源や複雑な地理的分布を持つ発生源を評価することが困難になる場合があります。

ゴニオメーター

ゴニオメーターは、次の分野で使用されるもう XNUMX つの一般的な機器です。 ゴニオフォトメトリー。 光源の出力の角度分布を非常に正確に測定することが可能です。 ゴニオメーターは、さまざまな入射角で光を測定するデバイスです。 それは、線源と光検出器または分光放射計が取り付けられた回転プラットフォームで構成されます。 ゴニオメーターは、光がさまざまな表面とどのように相互作用するかを決定するために使用されます。

1. a) 測定セットアップ: 線源が取り付けられているゴニオメーター プラットフォームは、水平面と垂直面の両方で回転する機能を備えています。 光検出器または分光放射計が線源と同期して回転するアームに取り付けられている間、アーム自体も回転します。 光源を回転させると、光の分散に関するデータがさまざまな観点から取得されます。
2. b) 利点: 光の角度分散を測定するゴニオメーターの能力を利用することは、高度に指向性のある光源の研究を行うときに役立ちます。 表示される空間的特徴には、ビーム角度、強度分布、光カットオフ角度などが含まれます。 これらは、示されている特性の一部にすぎません。 車両に搭載されているヘッドライトやスポットライトなどの指向性照明システムの性能を評価する場合、ゴニオメーターが真価を発揮します。
3. c) 制限: ゴニオメーターを使用する場合、正確な角度制御とさまざまな角度での多数の測定が必要となるため、時間を考慮する必要があります。 測定の精度は、機械的振動や迷光を含むがこれらに限定されない多くの要因により疑問視される場合があります。 さらに、ゴニオメーターの設置では、非常に大きい光源や特に複雑な形状の光源を収容するのに苦労する可能性があります。

応用分野と考慮事項

特定の測定に積分球とゴニオメーターのどちらを使用するかは、光源だけでなくアプリケーションに固有の要素によって決まります。 次の段落では、各アプローチの考慮事項と適用例を示します。

1. a) 積分球: 積分球は、全光束、比色特徴、全体的な性能評価など、光源のさまざまな側面を定量化するために使用できるツールです。 これを利用して、白熱灯や蛍光灯などの拡散または全方向性の光源の明るさを正確に測定することができます。 また、演色評価数 (CRI) を評価し、さまざまな照明条件にわたって色の均一性を維持するのにも役立ちます。 建築照明設計では光の全体的な分布が非常に重要であるため、積分球は照明器具の性能を分析する際に役立つツールとなる可能性があります。

LED、スポットライト、車のヘッドライトはすべて、非常に指向性の高い光源の例であるため、ビーム角度を測定する場合はゴニオメーターが最適なツールです。 光線角度、強度分布、光カットオフ角度はすべて、ゴニオメーターを使用して正確に測定できます。 これは、正確な光の方向が必要な車両、劇場、家庭用の照明器具では特に重要です。 選択できます LISUN 最高のゴニオフォトメーターを目指して。

測定方法を決定する際には、考慮すべきことが数多くあります。 まず、光源のサイズと形状が重要です。 積分球はその適応性により、さまざまな目的に使用できます。 ただし、ゴニオメーターは、非常に大きな光源や複雑な光源を処理するのが難しい場合があります。

XNUMX 番目に考慮すべき要素は、物理世界にどの程度の詳細と精度が必要かということです。 積分球は光の分散を平均的に評価できますが、ゴニオメーターはより正確な方向データを提供する可能性があります。 積分球は、平均を求めたり、全体的なパフォーマンスを評価したりするのに便利なツールです。 ゴニオメーターは、角度、ビームパターン、または非対称分布の正確な測定が必要な場合に最適なツールです。

第三に、測定のセットアップに必要な時間と労力を考慮する必要があります。 単純な積分球構成により、正確な結果が迅速に得られます。 ただし、ゴニオメーターのセットアップには、正確な角度制御とさまざまな場所での多くの読み取りが必要なため、時間がかかる場合があります。

最後に、使用目的に関連する規格と規制を考慮する必要があります。 国際照明委員会 (CIE)、米国規格協会 (ANSI) などはすべて、ゴニオフォトメトリック評価の推奨事項と基準を提供しています。 研究所や製造業者間で正確かつ一貫して測定できるかどうかは、これらの規格をよく知っているかどうかにかかっています。

まとめ

積分球とゴニオメーターはどちらも、次の分野では不可欠なツールです。 ゴニオフォトメトリー、さまざまな光源からの光の空間分布を研究します。 拡散光源または全方向光源の有効性を評価する場合、積分球は全光束、測色パラメーター、および全体的なパフォーマンスを評価するのに役立ちます。

しかし、ゴニオメーターは、ピンポイント光源からの光の正確な角分散を測定する場合に真価を発揮します。 サイズ、空間解像度、セットアップの容易さ、および適用される標準への準拠は、XNUMX つの方法のどちらかを決定する際に考慮すべき要素のほんの一部にすぎません。 信頼性が高く有用なゴニオフォトメトリーの測定値を得るには、各方法の長所と短所をしっかりと把握することが重要です。

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