Sfere integrative per la misura del flusso radiante o luminoso di sorgenti luminose

La norma specifica che la dimensione della sfera integratrice è basata sulla dimensione della lampada in prova. Ma gli esperti spiegano che per molti scopi di sviluppo e test del prodotto, sfere più piccole possono fornire un'accuratezza di misurazione accettabile.

1. Qual è la funzione della sfera integratrice e cos'è la sfera integratrice?
1.1 Integrazione dell'istruzione della sfera:
I sfera di integrazione è uno strumento rapido e conveniente per misurare la radiazione o il flusso luminoso di una sorgente luminosa. Tali sfere sono spesso utilizzate per caratterizzare sorgenti luminose, come componenti LED confezionati e apparecchi finiti di varie dimensioni. Chiaramente, i team di sviluppo prodotto e misurazione dei test volevano registrare risultati accurati dai test sferici. Ma le pratiche di misurazione specificate in alcuni standard portano a costi elevati associati alla necessità di sfere molto grandi. Consideriamo una serie di prove di laboratorio, cercando di determinare quanta accuratezza è influenzata quando una sfera più piccola dell'intervallo specificato viene utilizzata nei test di routine, non allo scopo di riportare risultati di laboratorio accreditati.

1.2 Integrazione del sistema di misura del sistema di spettroradiometro a sfera
L'ottimizzazione dell'accuratezza di un sistema di misurazione richiede la considerazione di più variabili durante la selezione e l'uso dell'hardware e del software del sistema, soprattutto quando si aderisce rigorosamente agli standard CIE. A causa dell'enorme scala e dei requisiti di costo che tale conformità comporta, molte aziende vogliono capire in che modo i compromessi influiscono sull'accuratezza della misurazione. I compromessi possono ridurre al minimo i costi di instradamento associati ai test, purché sia ​​possibile dimostrare che l'accuratezza soddisfa i requisiti dell'attività in questione.

2. Come scegliere la sfera integratrice della misura giusta?
2.1 Il principio di prova della sfera integratrice
Le misurazioni conformi alla norma di misurazione dei prodotti LED CIE S 025/2015 devono soddisfare specifici requisiti dimensionali. Esistono due geometrie di misurazione della sfera comuni: 2π e 4π. La configurazione 4π è la configurazione più comunemente utilizzata e richiede il montaggio del DUT (dispositivo in prova) al centro della sfera. Nei test in cui la sorgente luminosa non si irradia all'indietro, è possibile misurare più convenientemente il flusso totale del DUT montato all'esterno della sfera e irradiare la radiazione verso una porta sul lato della sfera, chiamata geometria 2π.

Nella geometria di misura 4π, ​​l'area del DUT deve essere inferiore al 2% del diametro interno della sfera. Ciò corrisponde a un'area DUT di 1/10 del diametro della sfera. Per misure 2π effettuate esternamente, il diametro della porta deve essere ≤ 1/3 del diametro della sfera.

2.2. Integrazione dell'area di applicazione della sfera
I CIE S025 Lo standard è un documento globale volto ad armonizzare le misurazioni dei LED nei paesi di tutto il mondo. I termini di questo regolamento sono ora disponibili negli standard europei e statunitensi IESNA per la misurazione della luce. Il risultato finale è che solo le lampade di piccolo diametro possono essere misurate nella maggior parte delle sfere integratrici di dimensioni pratiche. Le sorgenti luminose e gli apparecchi di illuminazione più grandi devono essere misurati su sfere integratrici molto grandi o utilizzando goniometri. Le grandi sfere integratrici, ad esempio con un diametro superiore a 3 metri, sono costose e richiedono molto spazio in laboratorio. Goniometri altrettanto costosi richiedono condizioni ambientali costanti e una distanza dagli strumenti di misurazione della luce. Entrambe le soluzioni sono inaccettabili per molte aziende e istituzioni per le attività quotidiane di ingegneria e test.

2.3. Dimensione della sfera integratrice
I sfera di integrazione funziona con uno spettroradiometro per eseguire la misurazione dei parametri di fotometria, colorimetria e radiometria.
· XNUMX€ IS-0.3M/IS-0.5M è per LED, moduli LED, lampadine mini LED e altre piccole lampade. L'intervallo di test del flusso è compreso tra 0.001 e 1,999 lm
· XNUMX€ IS-1.0MA è per lampadine CFL o LED. L'intervallo di test del flusso è compreso tra 0.1 e 199,990 lm
· XNUMX€ IS-1.5MA/IS-1.75MA è per CFL, lampadina e tubo LED, lampada fluorescente, CCFL. L'intervallo di test del flusso è compreso tra 0.1 e 1,999,900 lm
· XNUMX€ IS-2.0MA è per lampade HID o lampade ad alta potenza. L'intervallo di test del flusso è compreso tra 0.1 e 1,999,900 lm

3. Infrangi le regole regolari
3.1. Situazione infranta regole d'oro
Quindi cosa succede quando la "regola d'oro" di sfera di integrazione le misurazioni sono interrotte quando si misurano DUT molto grandi? In pratica, le aziende che utilizzano standard interni per i test hanno adottato misure che consentono apparecchi di illuminazione fino al 30% del diametro della sfera, rispetto a quelle che cercano lo status di laboratorio accreditato. L'incertezza di misura prevista in condizioni di laboratorio è del 3-4%.

3.2. DUT limita le riflessioni sferiche
A causa della sfera relativamente piccola e del DUT più grande, l'errore aumenta poiché il DUT limita le riflessioni sferiche, il che si traduce in una minore precisione di misurazione. Tuttavia, quali compromessi possono essere presi in considerazione pur consentendo agli ingegneri di ottenere risultati significativi per i test interni? In questo articolo, dettagliamo i risultati dei test, che hanno identificato un piccolo aumento dell'incertezza rispetto alla stretta aderenza allo standard CIE.

4. Quale metodo di prova viene utilizzato e quale attrezzatura verrà utilizzata?
4.1. Metodo di prova dell'attrezzatura
Per prima cosa abbiamo progettato un tavolo di misurazione e una serie di DUT in grado di simulare diverse dimensioni di apparecchi di illuminazione. Fondamentalmente, ogni DUT si basa sugli stessi LED montati su alloggiamenti di dimensioni e forme diverse per simulare diverse situazioni di interferenza del test DUT.

Il nostro team di laboratorio mantiene condizioni di misurazione rigorose durante i test per ciascuna configurazione DUT:
• Alimentazione lambda TDK programmabile e stabile
• Tempo di integrazione LED costante e tempo di accensione LED
• Raffreddamento del LED per 3 minuti o più tra le misurazioni
Il test viene ripetuto più volte per ciascuna configurazione DUT. Il DUT è un LED bianco convertito al fosforo con un consumo energetico di 5.6 W con una corrente di azionamento di 0.6 A.

4.2. Configurazione dell'attrezzatura di prova
I nostri test sono stati eseguiti utilizzando Lisun'S LPCE-2 (LMS-9000C) spettrometro ad alta precisione che integra il sistema di sfere. LPCE-2 Il sistema di test LED integrato con spettroradiometro a sfera è destinato alla misurazione della luce di singoli LED e di prodotti di illuminazione a LED. La qualità del LED deve essere testata controllandone i parametri fotometrici, colorimetrici ed elettrici. Secondo CIE 177, CIE84,  CIE-13.3, IES LM-79 all'19 ottobre, Ingegneria ottica-49-3-033602, REGOLAMENTO DELEGATO (UE) 2019/2015 DELLA COMMISSIONE, IESNA LM-63-2 ed ANSI-C78.377, si consiglia di utilizzare uno spettroradiometro ad array con sfera integratrice per testare i prodotti SSL. IL LPCE-2 il sistema è applicato con LMS-9000C Spettroradiometro CCD ad alta precisione o LMS-9500C Spettroradiometro CCD di grado scientifico e sfera integrativa stampata con base di supporto. Questa sfera è più rotonda e il risultato del test è più accurato rispetto alla sfera integrante tradizionale. Tuttavia, per i requisiti di questa serie di misurazioni sperimentali, queste misurazioni utilizzano un test di riferimento o di riferimento per misurare i LED sulla parte superiore dell'asta o del tavolo di misurazione. Il caso base è il più piccolo dei DUT. I risultati per altre configurazioni del DUT sono stati confrontati con il caso di riferimento. La Figura 2 mostra diverse configurazioni del DUT.

5. Qual è stato il risultato del test?
Il risultato è stato migliore del previsto. Anche se le raccomandazioni formulate nello standard superano più volte lo standard, l'errore è solo del 2%.
L'impatto delle dimensioni e della struttura della casa è sorprendente. I nostri DUT 15×25, 15×55, 15×67, 15×80, 50×67 cm sono realizzati in schiuma nera, mentre i DUT rotondi sono realizzati in cartoncino di colore chiaro che riempie la maggior parte del volume della palla. Quest'ultimo produce un errore di misurazione del flusso inferiore rispetto al DUT in schiuma nera più piccolo. I risultati della misurazione sono riportati nella tabella.

6. In conclusione
I test di laboratorio accreditati devono ovviamente soddisfare gli standard applicabili. Ma nei test interni, l'azienda scoprirà che i cambiamenti nelle dimensioni degli apparecchi di illuminazione sono correlati a piccole differenze nel flusso luminoso e nelle misurazioni colorimetriche.
All'aumentare delle dimensioni del dispositivo in prova, la lettura del flusso luminoso diminuisce e la necessaria compensazione dell'autoassorbimento è significativa. Tuttavia, dopo il ricalcolo, le misurazioni sono molto ripetitive. Ciò significa che anche un DUT relativamente grande, un sistema di misurazione ben progettato con un indice di rivestimento riflettente superiore al 97%, produrrà una dozzina di riflessi nella sfera.

Va notato che la sfera, il coefficiente di autoassorbimento del sistema spettroradiometrico deve essere definito per ciascuna lunghezza d'onda, e quindi la sua quantità totale definisce il flusso assorbito dall'oggetto misurato. A seconda delle dimensioni e del colore dell'oggetto, i coefficienti possono variare nell'intero intervallo di misurazione, rendendo necessario l'uso di uno spettroradiometro o uno spettrometro accurati.

Conclusioni più generali sui principi di misurazione definiti nella norma richiedono test aggiuntivi e confronti di diversi sistemi di misurazione. Tuttavia, come risulta quando vengono utilizzati i sistemi e le pratiche corretti, è possibile ottenere misurazioni ripetibili e affidabili per sorgenti luminose significativamente più grandi di quelle specificate nella norma.

Lisun Instruments Limited è stata trovata da LISUN GROUP in 2003. LISUN sistema di qualità è stato rigorosamente certificato da ISO9001:2015. Come Socio CIE, LISUN i prodotti sono progettati sulla base di CIE, IEC e altri standard internazionali o nazionali. Tutti i prodotti hanno superato il certificato CE e sono stati autenticati dal laboratorio di terze parti.

I nostri prodotti principali sono Goniofotometro, Sfera Integrativa, Spettroradiometro, Generatore di sovratensioni, Pistole simulatore ESD, Ricevitore EMI, Apparecchiatura di collaudo EMC, Tester di sicurezza elettrica, Camera ambientale, Camera Temperatura, Camera climatica, Camera Termale, Test di nebbia salina, Camera di prova della polvere, Test impermeabile, Prova RoHS (EDXRF), Test del filo incandescente ed Test della fiamma dell'ago.

Non esitate a contattarci se avete bisogno di supporto.
Dipartimento tecnico: Service@Lisungroup.com, Cella / WhatsApp: +8615317907381
Dipartimento vendite: Sales@Lisungroup.com, Cella / WhatsApp: +8618117273997

tag:IS-*MA , IS-*MA**C , LPCE-2 (LMS-9000) , LPCE-3