มาตรวิทยา ยกระดับคุณภาพ...

เอกสารประชาสมพนธขาวสารดานมาตรวทยา บนเวบไซต www.nimt.or.th

METROLOGY info 1 Vol.21 No.W2-2019

METROLOGY info Vol.21 No.W2-2019

NIMTARTICLE:

มาตรวทยายกระดบคณภาพ การทดสอบอปกรณใหแสงสวาง ดวย

“ระบบสแกนทรงกลมรวมแสง”

ขอบคณภาพจาก Jonathan Cohen, flickr.com

2 METROLOGY info เอกสารประชาสมพนธขาวสารดานมาตรวทยา บนเวบไซต www.nimt.or.th Vol.21 No.W2-2019

หรอทนยมเรยกกนสนๆ วา “หลอดไฟฟา” เปนอปกรณทเปลยนพลงงานไฟฟาเปนพลงงานแสง หลอดไฟฟาถกประดษฐขนครงแรกในศตวรรษท 19 โดย ในป ค.ศ. 1979 โธมส แอลวา เอดสน (Thomas Alva Edison) นกฟสกสชาวอเมรกน ไดพฒนาหลอดไฟฟาทใชคารบอนเสนเลกๆ เปนไสหลอด และตอมาไดมการพฒนาขนจนเปนหลอดไฟฟาดงทใชงานกนอยในปจจบน

อยางไรกด การผลตอปกรณใหแสงสวางทวางจาหนายทวไปตามทองตลาด ไมวาจะเปนหลอดไส หลอดแอลอด หรอหลอดฟลออเรสเซนต นน จาเปนตองมการตรวจสอบคณภาพของผลตภณฑกอนสงมอบใหแกผบรโภค ซงการวดทถกตองและการสอบกลบไดทางการวดเปนพนฐานทสาคญในการตรวจสอบคณภาพของผลตภณฑในกระบวนการผลตวา เ ปนไปตามคณลกษณะทกาหนดไวหรอไม อกทงเปนการปองกนสนคาทไมไดมาตรฐานกระจายออกสตลาดอกทางหนงดวย

โธมส แอลวา เอดสน (Thomas Alva Edison)

จากขอมลทางเศรษฐกจของประเทศไทย ในป 2561 พบวาอตสาหกรรมการผลตอปกรณให แสงสวางของไทย โดยเฉพาะหลอดแอลอด มมลคาทางการตลาดสงถง 26,000 ลานบาท และมอตราการขยายตวเพมขนรอยละ 2.7 ในแตละป ซงนบวามสวนสาคญในการเตบโตทางเศรษฐกจของประเทศ

ขอบคณภาพจาก jannoon028, freepik.com



แตจากการสารวจปญหาของการวด

ปรมาณทางแสง ในกลมผประกอบการผลตอปกรณใหแสงสวาง และหองปฏบตการทดสอบ ท ท าห น า ททดสอบผลต ภณฑอปกรณใ หแสงสว างของไทย ภายใ ตกจกรรมชมรมมาตรวทยาแสงและส ทจดขนโดยสถาบนมาตรวทยาแหงชาต กลบพบวา ผประกอบการสวนใหญ ประสบปญหาดานองคความรของบคลากร รวมถงเครองมอเฉพาะทจาเปนในการใชงาน ตลอดจนวธการวด การวเคราะหผลทซบซอน

จากปญหาดงกลาว กลมงานแสงและส ฝายมาตรวทยาอณหภมและแสง สถาบนมาตรวทยาแหงชาต ในฐานะทรบผดชอบการเกบรกษามาตรฐาน ทางดานแสงของประเทศ และทาการถายทอดคาความถกตองของการวดไปยงหองปฏบตการทตยภม หอง- ปฏบตการทดสอบ และภาคการผลตทเกยวของ เพอใชในกจกรรมการวดตาง ๆ ไดเลงเหนถงความสาคญของเทคโนโลยการวดแสงสวางสาหรบการผลตหลอดแอลอด

(LED) จงไดจดทา “โครงการพฒนาความถกตองในการวดสมบตทางแสง เพอยกระดบคณภาพสนคาของอตสาหกรรมอปกรณใหแสงสวาง” ขนในป 2559 โดยมเปาหมายคอ พฒนาเครองสแกนทรงกลมรวมแสง (sphere scanner) และพฒนาวธการวเคราะหขอมลในระบบการวดหลอดแอลอด อนจะนาไปสการยกระดบคณภาพสนคา และสงเสรมศกยภาพการแขงขนทางการคาใหกบอตสาหกรรมอปกรณใหแสงสวางในอนาคต

ขอบคณภาพจาก freepik.com

ปรมาณทางแสงทเกยวของในการผลตอปกรณใหแสงสวางมหลายปรมาณ อาท ฟลกซแสง (luminous flux) ความเขมแสง (luminous intensity) และ อณหภมส (correlated color

temperature) แตปรมาณหนงทมความสาคญและใชใน

การกาหนดคณลกษณะของอปกรณใหแสงสวาง คอ “ฟลกซแสง” ซงตองมการตรวจสอบในกระบวนการผลตวาเปนไปตามทกาหนดไวหรอไมกอนจาหนายใหกบผบรโภคตอไป

รปท 1 คาฟลกซแสงทระบขางกลองผลตภณฑหลอดไฟ


ขอบคณภาพจาก Klaus Hausmann, pixabay.com

(luminous flux) มหนวยเปนลเมน (lumen) เปนปรมาณทบงบอกระดบแสงสวางทงหมดทอปกรณใหแสงสวางนนเปลงออกมา ในกระบวนการผลต จะมขนตอนการตรวจสอบวา สนคามฟลกซแสงเปนไปตามเกณฑทกาหนดไวหรอไมกอนจาหนายใหกบผใชงานทวไป ดงนน ความถกตองของการวดฟลกซแสง จงเปนสวนสาคญในกระบวนการควบคมคณภาพ การผลตอปกรณใหแสงสวาง และสงผลตอความสามารถในการแขงขนทางการคาของผประกอบการภายในประเทศอกดวย

ทฤษฎการวดทางดานแสงแสดงใหเหนวา การวดคาฟลกซแสง โดยวธทรงกลมรวมแสง (integrating sphere method) ของหลอดไฟทมการกระจายความเขมแสงแตกตางจากหลอดมาตรฐาน จาเปนตองคานงถงความไมเปนเอกรป (non-uniformity) ของการตอบสนองของทรงกลมรวมแสง (sphere response) ซงเปนปจจยสาคญทอาจกอใหเกดความคลาดเคลอนในการวดสงถง 5% โดยเฉพาะอยางยงหลอดไฟทมการกระจายความเขมแสงแบบมทศทาง อาท หลอดพาร (PAR)

ดงนน การศกษาความไมเปน เอกรปของทรงกลมรวมแสง โดยการวดการตอบสนองของทรงกลม จงมความสาคญอยางสงตอความถกตองของการวดคาฟลกซแสง ทงน การศกษาดงกลาวจาเปนตองอาศยเครองมอทออกแบบเปนการเฉพาะ ทสามารถวดการตอบสนองของทรงกลมรวมแสงในทก ๆ ตาแหนง ของพนทผวภายในทรงกลมได

กลมงานแสงและส ฝายมาตรวทยาอณหภมและแสง ไดพฒนาระบบสแกนทรงกลมรวมแสง (sphere scanner) และวธการวเคราะหขอมล เพอใชในการหาคาแกเชงพนทขน ระบบดงกลาวประกอบดวย

“

”



1) ชดสแกนทรงกลมรวมแสง ประกอบดวย หลอดแอลอดแสงขาว และชดมอเตอร 2 แกน ทสามารถสแกนแสงแอลอดไปยงตาแหนงตาง ๆ บนผวภายในทรงกลมรวมแสงได

2) มาตรแสง (photometer) สาหรบวดสญญาณแสงจากการสแกนแสงแอลอด

3) เครองขยายกระแสไฟฟา (current amplifier) สาหรบขยายสญญาณทางไฟฟาทวดไดโดยมาตรแสง

4) ดจทลมลตมเตอร (digital multimeter) สาหรบวดสญญาณทางไฟฟา จากเครองขยายกระแสไฟฟา

5) คอมพวเตอร ทตดตงโปรแกรมสาหรบควบคมชดสแกนทรงกลมรวมแสง และบนทกผลการวด

ชดสแกน จะ ถกตด ตง ณ จดศนยกลางของทรงกลมรวมแสง โดยใชขว E27 ทางานดวยการสแกนในแนวดง (theta) 0˚-180˚ และในแนวราบ (phi) 0˚-360˚ เพอใหแสงแอลอด ตกกระทบผวภายใน ทรงกลมรวมแสง ณ ตาแหนงทตองการ แสงสะทอนจากผวทรงกลมรวมแสง จะถกวดดวยมาตรแสง และบนทกดวยโปรแกรมคอมพวเตอร ดวยมม 5˚ x 5˚

การวดแสงสะทอนดงกลาว แสดงใหเหนถงการตอบสนองตอแสงของหลอดไฟทดสอบ (test lamp) ทตาแหนงตาง ๆ วามความสมาเสมอหรอแตกตางกนอยางไร

รปท 2 ระบบสแกนทรงกลมรวมแสง

ทพฒนาโดยกลมงานแสงและส


ผลการวดการตอบสนองของทรงกลมรวมแสง ณ สถาบนมาตรวทยาแหงชาต แสดงใหเหนถงความไมเปนเอกรปของทรงกลมรวมแสง ซงสอดคลองกบขอมลทางทฤษฎ กลาวคอ ปรากฏลกษณะของฉากกนแสง (baffle) และเงาของฉากกนแสงในทศทางตรงกนขาม ทงน ความละเอยดของระบบสแกนทรงกลมรวมแสง สามารถแสดงใหเหนถงรอยตอของทรงกลม และเสาสาหรบตดตงหลอดไฟ ดงแสดงในรปท 3-4

รปท 3 ผลการวดการตอบสนองของทรงกลมรวมแสง

ของสถาบนมาตรวทยาแหงชาต (พกดคารทเซยน)

ผลการวดดงกลาว แสดงใหเหนถงประสทธภาพของ ระบบสแกนทรงกลมรวมแสง ซงเทยบเทากบระบบทจาหนายเชงพาณชยในตางประเทศ และมราคาสง

รปท 4 ผลการวดการตอบสนองของทรงกลมรวมแสง

ของสถาบนมาตรวทยาแหงชาต (พกดทรงกลม)

อนง ความไมเปนเอกรปของ ทรงกลมรวมแสง ท า ใ ห เ กดความคลาดเคลอนในการวดฟลกซแสง ซงอาจมคาสงถง 5% สาหรบหลอดไฟบางประเภท หากภาคการผลตหรอผเกยวของกบการทดสอบผลตภณฑใหแสงสวางไมคานงถงความจาเปนในการประเมนความคลาดเคลอนดงกลาวแลว ยอมสงผลใหคณภาพของสนคาตากวามาตรฐานทกาหนดไว

“

”

เงาของฉากกนแสง

รอยตอทรงกลม

ฉากกนแสง

เสาตดตงหลอดไฟ

เงาของฉากกนแสง



ก ลมงานแสงและสไ ด นาร ะบบสแกนทรงกลมรวมแสงไปทดลองใชจรงกบหองปฏบตการนารองแหงหนง พบวา ระบบสแกนทรงกลมรวมแสงสามารถใชงานไดอยางมประสทธภาพ ผลการวดดงกลาวทาใหหองปฏบตการนารอง ตระหนกถงความสาคญในการดแลรกษาทรงกลมรวมแสงระหวางใชงาน เพอปองกนการเสอมสภาพของผวภายในทรงกลมรวมแสง ซงจะเปนการเพมระดบของความไมเปนเอกรป และสงผลกระทบตอคณภาพของผลตภณฑ

รปท 5 ผลการวดการตอบสนองของทรงกลมรวมแสง ของหองปฏบตการนารอง

ความไมเปนเอกรปของทรงกลมรวมแสง ทเกดจากการใชงานดงแสดงในรปท 5 อาจปรบปรงใหดขนไดดวยการทาความสะอาด หรอ พนสารสะทอนแสงใหม แตความไมเปนเอกรปทเกดจากโครงสรางภายในของทรงกลม เชน ฉากกนแสง หรอรอยตอทรงกลมนน เปนสงทหลกเลยงไมได

ดงนนการใชคาแกเชงพนท สามารถทาใหผลการวดฟลกซแสงมความถกตองขนได ทงน การคานวณคาแกเชงพนท (spatial correction factor: scf) ตองใชขอมลการตอบสนองของทรงกลมรวมแสงทไดจากการวดดวยระบบสแกนทรงกลมรวมแสง และขอมลการกระจายความเขมแสงของ

หลอดมาตรฐาน และหลอดทดสอบ ดงรปท 6 (แสดงการกระจายความ เขมแสงของหลอดมาตรฐาน และหลอดทดสอบ 3 ประเภท ไดแก หลอด LED bulb, หลอด LED PAR และหลอด LED tube ซง มผลการคานวณคาแกเชงพนท ดงภาพ

รปท 6 การกระจายความเขมแสงของหลอดไฟชนดตาง ๆ

คาแกเชงพนท: 1.018

ความคลาดเคลอน: 1.8 %

หลอดมาตรฐาน หลอด LED bulb

การเสอมสภาพ จากการใชงาน


คาแกเชงพนท: 1.054 ความคลาดเคลอน: 5.4 %

คาแกเชงพนท: 1.036 ความคลาดเคลอน: 3.6 %

ผลการคานวณแสดงใหเหนวา หากไมใชระบบสแกนทรงกลมรวมแสง วดการตอบสนองของทรงกลม และคานวณคาแกเชงพนท จะทาใหเกดความคลาดเคลอนในการวดฟลกซแสงสงถง 1.8%, 5.4% และ 3.6% สาหรบหลอด LED bulb, หลอด LED PAR และ หลอด LED tube ตามลาดบ ทงน หลอดทมการกระจายความเขมแสงแบบมทศทาง คอ หลอด LED PAR ซงจะมความคลาดเคลอนมากทสด

จากขอมลขางตนแสดงใหเหน ถงความจาเปนในการศกษาความเปนเอกรปของทรงกลมรวมแสง เพอพฒนาความถกตองของผลการวดฟลกซแสงในขนตอนการผลตและควบคมคณภาพสนคา และในฐานะทสถาบนมาตรวทยาแหงชาต เปนสวนหนงของโครงสรางพนฐานทางคณภาพของประเทศ (National Quality Infrastructure: NQI) และ

มภารกจในการพฒนาองคความรดานมาตรวทยา อนจะนาไปสการสรางนวตกรรม ยกระดบความ สามารถภาคการผลตภายในประเทศ

กลมงานแสงและส จงไดจดทาโครงการถายทอดองคความรและเทคโนโลยการวดทางดานแสง เพอยกระดบคณภาพสนคาอปกรณ ใหแสงสวาง และสงเสรมศกยภาพการแขงขนใหแกผประกอบการภายในประเทศ

-------------------------------- ผสนใจเขารวมโครงการฯ (ไมมคาใชจาย) สามารถสอบถามขอมลเพมเตมไดท ดร.สนทร จรรยาวด กลมงานแสงและส ฝายมาตรวทยาอณหภมและแสง สถาบนมาตรวทยาแหงชาต โทร. 0 2577 5100 ตอ 2322 Email: [email protected] --------------------------------

คาสาคญ | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | #ฟลกซแสง, #luminous flux, #ความไมเปนเอกรป, #non-uniformity, #การตอบสนองของทรงกลมรวมแสง, #integrating sphere response

เนอหาบทความ โดย ดร.สนทร จรรยาวด กลมงานแสงและส ฝายมาตรวทยาอณหภมและแสง

เรยบเรยง/Graphic Design โดย ฐานยา คมภรานนท กลมงานสอสารองคการ

สถาบนมาตรวทยาแหงชาต www.nimt.or.th

หลอด LED PAR หลอด LED Tube

มาตรวิทยา ยกระดับคุณภาพ...

Documents