È necessaria una corretta emissione luminosa per misurare e convalidare l'emissione del LED e per garantire che le prestazioni dei LED sul campo siano in linea con le dichiarazioni sui prodotti. Un'altra soluzione comune alla questione della misurazione dei lumen di un LED è sfera del lume (spesso definita sfera integratrice), che rappresenta una soluzione al problema stabilito dagli standard di settore. Questo articolo descrive come una sfera lumen può essere utilizzata per misurare il flusso luminoso totale in vari pacchetti LED, delinea utili considerazioni sulla configurazione e la correzione e identifica alcune delle insidie ​​nella misurazione di SMD, COB e LED ad alta potenza. Un esempio di produttore di un'apparecchiatura di prova e delle sfere integratrici e degli accessori fotometrici forniti da questo produttore sono menzionati come LISUN.

Cos'è una sfera lumen e perché viene utilizzata

Una sfera cava con un interno rivestito da un materiale altamente riflettente è una sfera lumen. La sorgente di prova viene quindi diffusamente diffusa nella sfera più volte fino a quando la luminosità sulla superficie interna diventa praticamente uniforme. La radianza media misurata da un fotodiodo o da uno spettroradiometro attraverso una porta di campionamento viene convertita in flusso luminoso totale (lumen) moltiplicandola per il fattore di calibrazione della sfera.
Principali vantaggi:
• Cattura tutto il flusso luminoso indipendentemente dall'angolo del fascio o dalla distribuzione della posizione.
• Le sorgenti puntiformi, i mini array e i numerosi pacchetti LED.
• Riduce notevolmente la sensibilità dell'allineamento, rispetto ai goniofotometri

Principio di misurazione di base: come la sfera del lume misura i lumen

1. inserire il LED nella sfera (o alimentare la sua luce attraverso una porta di ingresso).
2. La luce si diffonde anche sulla parte inferiore della sfera.
3. Il rilevatore misura la radianza diffusa e, con l'ausilio della geometria sferica e della calibrazione, fornisce il flusso radiante totale.
4. Le unità radiometriche vengono convertite in unità fotometriche (lumen) con l'aiuto della risposta spettrale del rilevatore e della risposta fotopica umana (V(λ)).
In breve: la sfera è una combinazione della distribuzione angolare della luce emessa in modo tale che le proprietà direzionali del LED siano per lo più irrilevanti per misurare correttamente i lumen, a condizione che il test sia configurato correttamente.

Configurazione pratica: porte, deflettori e posizionamento del rilevatore

La misurazione ripetuta dei lumen si basa sulla corretta configurazione hardware:
• Porta di ingresso: la posizione del LED o del supporto LED. L'area deve essere ampia, in modo che il LED non sia rivolto direttamente verso il rilevatore.
• Porta del rilevatore: qui viene inserito il fotometro o lo spettroradiometro. Il rilevatore deve essere calibrato e deve avere una certa sensibilità spettrale.
• Deflettore: è uno schermo fisico che impedisce al rilevatore di vedere direttamente il LED. Un deflettore installato garantirà che il rilevatore legga solo la luce diffusa.
• Lampada di riferimento/calibrazione: questa operazione può essere eseguita con una lampada standard calibrata che può essere ricondotta a un laboratorio nazionale per misurare il fattore di calibrazione del flusso della sfera.
• Controllo della temperatura: il flusso LED è altamente sensibile alla temperatura della giunzione. Montaggio controllato da Drive-A o test termico in modo che la corrente e la temperatura di pilotaggio siano conformi alle condizioni reali.

Disallineamento spettrale e considerazioni sul colore

Le misure fotometriche comportano la conversione della potenza spettrale in flusso luminoso mediante ponderazione con la curva V(λ). Questa conversione viene eseguita automaticamente dagli spettroradiometri, ma nei fotometri o nei rivelatori a risposta spettrale non ideale si verifica un disadattamento spettrale. Sono possibili correzioni, in particolare quelle relative a:
• LED a banda stretta (ad esempio blu intenso o monocromatici)
• LED con spettri anomali LED RGB multi-chip o convertiti al fosforo
Questi errori vengono ridotti al minimo utilizzando uno spettroradiometro con un buon livello di accuratezza per quanto riguarda la lunghezza d'onda. Nei casi in cui si utilizzi un fotodiodo di base, è necessario applicare un fattore di correzione (calcolato in base alla SPD misurata) per compensare.

Figura: Sfera del lume

Variabilità delle misurazioni tra i tipi di pacchetti LED

I diversi pacchetti LED presentano diverse problematiche di misurazione. La tabella seguente evidenzia le considerazioni più comuni.

Fonti comuni di errore e come affrontarle

• Vista diretta del rilevatore: identità nella stima. Vale la pena posizionare un deflettore sufficientemente grande da impedire la LOS diretta.
• Deriva di calibrazione: ricalibrazione normativa con lampade standard tracciabili e registrazione delle date di calibrazione.
• Perdite dovute a rivestimento non uniforme della porta o della sfera: fattori di correzione in base alla fabbricazione della sfera e al mantenimento della sfera in buone condizioni.
• Perdita di luce nell'aria ambiente: testare al buio (o verificare la tenuta della sfera).
• Disallineamento spettrale: misurare l'SPD e correggerlo oppure utilizzare uno spettroradiometro.

Standard e tracciabilità

Rispettare gli standard internazionali (come i documenti CIE e IES) sulla definizione della geometria delle misurazioni, sulle pratiche di calibrazione e sulla rendicontazione. Riportare sempre:
• Prova di corrente e forma d'onda
• Temperatura della custodia (Tc) Temperatura ambiente (Ta).
• Riferimento e data di calibrazione.
• Modello strumentale e incertezza
Risultati e incertezza della comunicazione
Il rapporto di misura appropriato deve contenere il flusso luminoso totale (lumen), la temperatura di colore correlata (CCT), le coordinate di cromaticità (ad esempio x, y) e l'incertezza di misura. Registrare tutte le condizioni di prova per replicare i risultati.

Perché laboratori e produttori scelgono di integrare le sfere (incluse LISUN prodotti)

Le sfere integratrici sono le più probabili da utilizzare nei casi in cui è necessario il flusso totale senza mappatura della distribuzione spaziale. Fornitori di apparecchiature come LISUN Sviluppare sfere o sistemi di misura integrati orientati all'accuratezza fotometrica, dispositivi termici e software di facile utilizzo. Un package LED con un sistema ben documentato, con calibrazione tracciabile e dimensioni in linea con gli standard di illuminazione garantirà che la vostra produzione LED sia ben testata.
Uso corretto del sfera del lume Rende il metodo di misurazione dei lumen di vari pacchetti LED ripetibile e tracciabile. Prestando la dovuta attenzione al montaggio, alla regolazione termica, alla calibrazione, al controllo spettrale e garantendo una scelta oculata delle apparecchiature di prova (come l'integrazione di sistemi a sfera su fornitori di qualità equa come LISUN), ingegneri ed esperti di controllo qualità potrebbero ottenere misurazioni ripetibili del flusso luminoso che potrebbero essere utilizzate per specificare i prodotti, confrontarli con altri prodotti e anche superare l'esame normativo.