Qualsiasi laboratorio che fornisca una caratterizzazione credibile dei prodotti LED dipende da apparecchi per prove di illuminazioneLa prima domanda da porsi quando si progetta un programma di test per LED è cosa si vuole dimostrare con le misurazioni. Molti progetti richiedono che, affinché si verifichi un evento, prestazioni, qualità del colore, stabilità temporale ed efficienza elettrica siano misurate in modo ripetibile e documentabile. Tale esigenza implica che il laboratorio debba integrare strumentazione ottica, metrologia elettrica e regolamentazione ambientale nella stessa procedura di flusso di lavoro, in modo che ogni misurazione di lumen, curva spettrale o flicker possa essere collegata a una calibrazione dello strumento e a una condizione di test documentata.

Catena di misura ottica e selezione dello strumento

I due pilastri dell'esame fotometrico e colorimetrico sono il flusso luminoso totale e la distribuzione spettrale della potenza. Le sfere integratrici sono ancora la scelta preferita nei casi in cui è necessario avere un flusso totale indipendente dalla forma del fascio. La sfera stessa è un integratore radiometrico e pertanto le sue dimensioni, la geometria interna e della porta, la riflettanza del rivestimento determinano la catena di misura. È opportuno abbinare la sfera a uno spettroradiometro con accuratezza nota della lunghezza d'onda e con capacità di luce diffusa, poiché l'errore spettrale è direttamente proporzionale all'errore colorimetrico.
Nel caso di dati direzionali e spazialmente risolti, utilizzare un goniofotometro o un fotometro a immagini. Il goniofotometro fornisce dati di intensità luminosa in funzione dell'angolo, utilizzati per supportare la generazione di analisi IES e di beam shaping e di file EULUMDAT. Un fotometro o un colorimetro a immagini cattura sia la luminanza che le mappe di cromaticità dell'apparecchio di illuminazione in due dimensioni, che sono di grande valore quando l'apparecchio di illuminazione presenta disuniformità spaziale o sorgenti di colore misto. I luminanzometri a campo stretto forniscono una misurazione accurata di punti caldi più piccoli come gli emettitori COB.
La catena ottica include il comportamento temporale. Numerosi driver LED variano o derivano in ampiezza all'avvio. Il tempo di salita, lo sfarfallio e gli effetti stroboscopici sono rilevati al meglio utilizzando un fotodiodo veloce e un digitalizzatore con larghezza di banda sufficiente. L'indice di sfarfallio e gli spettri di frequenza, la percentuale di sfarfallio, il dominio del tempo e tutte le metriche vengono calcolati e utilizzati per informare i fattori umani e la valutazione della sicurezza, nonché la conformità normativa.
Particolare attenzione deve essere prestata a lenti, diffusori e ottiche secondarie. Durante il collaudo di un apparecchio di illuminazione, durante il montaggio, trattare il sistema come un sistema unico. Fissare l'ottica di montaggio come sarà sul campo. Nei sistemi di prova modulari, numerosi fornitori offrono kit che certificano il montaggio e la saldatura termica. Produttori di laboratorio (LISUN) forniscono una serie di accessori che consentono di replicare le condizioni di montaggio della produzione in laboratorio e di ridurre le disparità nelle configurazioni.

Considerazioni elettriche, termiche e ambientali

I test sui LED non possono essere eseguiti con precisione senza considerazioni elettriche e termiche. Per calcolare l'efficienza luminosa e osservare le anomalie indotte dal driver, sono necessari analizzatori di potenza per misurare la potenza effettiva di tensione e corrente e la distorsione armonica. È necessario allineare la registrazione elettrica e ottica con l'acquisizione, assicurandosi che tutte le letture dei lumen siano accompagnate dalle condizioni istantanee del driver.
Anche il grado di temperatura è un fattore determinante. L'emissione spettrale e l'efficienza luminosa variano con la temperatura di giunzione del LED. Una procedura affidabile prevede l'inserimento di un sensore di temperatura sul case o su un punto Tc definito, registrando lo stato stazionario e quindi riportando i valori ottici. Nel caso di LED e moduli confezionati, gli apparecchi termici ricreano il dissipatore di calore durante la produzione, mentre negli apparecchi di illuminazione completi le camere termiche ricreano le condizioni ambientali. L'umidità, quando è importante, contribuisce al controllo del clima, poiché l'influenza combinata di umidità e temperatura aumenta il deprezzamento del flusso luminoso e provoca guasti causati dalla corrosione.
Ombre e dissipazione del calore lungo i percorsi dei connettori sono fonti di errore comuni che non sono state adeguatamente affrontate. È necessario predisporre percorsi di alimentazione per evitare l'ostruzione delle ottiche. Installare passacavi che non compromettano l'integrità della camera e mantengano la conduzione al minimo. Laddove la misurazione richieda l'accoppiamento alla rete elettrica, utilizzare accessori LISN con valori di potenza adeguati per introdurre un'impedenza nota e isolare l'oggetto in prova dal rumore dell'edificio.

Figura: Attrezzatura per test di illuminazione

Tracciabilità della calibrazione e flusso di lavoro dei dati

Ogni strumento contribuirà all'errore di misura. Calibrazione Un programma di calibrazione è un programma disciplinato che collega spettroradiometri, fotometri, analizzatori di potenza e sensori di temperatura a laboratori nazionali o accreditati. I certificati di calibrazione dovrebbero menzionare le incertezze per consentire al laboratorio di sviluppare un bilancio di incertezza per determinare il livello di confidenza nei lumen riportati, nelle coordinate di cromaticità e nei valori di efficacia.
Includere sempre un test di funzionalità di routine dopo ogni misurazione. La deriva può essere visualizzata rapidamente con una sorgente di riferimento stabile e può essere rilevata prima dell'inizio di un test formale tramite un rapido controllo con una sorgente di riferimento stabile, la saturazione del rivelatore o un'errata configurazione del software. Controllare i risultati e registrare la verifica e l'output grezzo dello strumento. La registrazione spettrale grezza degli spettri consente la rielaborazione man mano che vengono aggiunte nuove misurazioni o processi di correzione senza dover rielaborare i campioni fisici.
Le apparecchiature di test dell'illuminazione sono il collante che consente di integrare i test delle luci in un flusso di lavoro coerente, eseguito tramite software. Selezionare suite di misurazione sincronizzate per la posizione angolare, il campionamento spettrale e la registrazione della potenza. I formati di esportazione accettano file fotometrici tipici e conservano metadati come numeri di serie degli strumenti, date di calibrazione, condizioni ambientali e posizione degli apparecchi. La convalida del checksum e il controllo di versione degli script di test aiutano a evitare alterazioni indesiderate che potrebbero compromettere la cronologia dei dati a lungo termine. Backup sicuri si occupano di tutto questo.
Gli standard di reporting sono importanti. Citare le norme di prova pertinenti in ogni report, con le condizioni di prova complete. Ad esempio, impostare la forma d'onda del driver, la temperatura ambiente, la temperatura di congelamento (Tc), il tempo di riscaldamento e la tracciabilità della calibrazione. Le misurazioni del colore devono essere riportate sia con la distribuzione di potenza spettrale che con i soli valori derivati. Questa pratica facilita la verifica indipendente, nonché il calcolo a valle, come gli indici TM 30 basati sugli stessi dati.

Progettazione pratica del laboratorio e priorità di investimento

I laboratori di progettazione non sono le specifiche principali. Apparecchiature migliori e un montaggio stabile garantiscono una migliore ripetibilità rispetto a uno spettroradiometro con risoluzione leggermente superiore. Utilizzare fonti di riferimento tracciabili, fissaggi termici solidi e cavi di qualità. Pianificare i ricambi e la frequenza di calibrazione in base all'intensità di utilizzo dello strumento.
Il trasferimento dei metodi è più facile quando si lavora con fornitori noti. Fornitori come LISUN Fornire hardware, software e ecosistemi di accessori per la misurazione che facilitino l'integrazione e, in molti casi, il supporto per la calibrazione. Nella scelta dell'apparecchiatura, considerare la documentazione e le alternative di servizio dei fornitori, nonché le prestazioni di inventario.
Apparecchiature per il collaudo dell'illuminazione Costituisce l'infrastruttura che trasforma la fisica dei dispositivi in ​​specifiche di prodotto utili. L'utilizzo di una selezione di strumenti con obiettivi di misura che controllano il contesto elettrico e termico e impongono una calibrazione tracciabile e una gestione dei dati consente al laboratorio di trasformare i test LED in un vantaggio in termini di progettazione e conformità, anziché in una fonte di dubbio.