Katı hal aydınlatma teknolojisinin yüksek gelişim hızı, hassas ve güvenilir ışık akısı ölçümlerine olan talebi doğurmuştur. Enerji tasarruflu LED sistemleri geliştirmek için optik çıkış, renk kararlılığı, ısı etkileri ve gerçek lümen azalması doğru bir şekilde değerlendirilmelidir. Bu ölçümün en yaygın yöntemi, bir entegre küre Bu, bir lamba veya yarı iletken yayıcının yaydığı ışığın yönünden bağımsız olarak, yayılan ışığın tamamını alacak şekilde özel olarak tasarlanmış optik bir muhafazadır.
Noktasal ölçüm tekniklerinin aksine, entegre küre, dağınık yansıtıcı duvarlar aracılığıyla yayılan enerjinin ortalamasını alır. Bu ortalama alma işlemi, açıdan kaynaklanan etkileri ortadan kaldırır ve toplam ışık çıkışının gerçek bir değerini elde eder. Bu teknik, LED test cihazlarıyla ilgili olarak izlenebilir ölçüm doğruluğunun gerekli olduğu üreticiler, sertifikasyon laboratuvarları ve fotometrik Ar-Ge merkezleri için son derece önemlidir.

Bütünleştirici bir küre içindeki fiziksel davranış

Uzamsal ortalama alma, entegre küre ölçüm sisteminin temelindeki prensiptir. LED'den yayılan ışığın sadece küçük bir kısmı dedektöre doğrudan çarpar. Işığın büyük kısmı kürenin iç yüzeyine çarpar ve sensöre ulaşmadan önce her yöne dağılır. Bu çoklu saçılmalar, homojen bir fotometrik iç yüzey oluşturur.
Kalite ölçümü büyük ölçüde kaplama malzemesine bağlıdır. Yüksek performanslı entegre küreler, kaplamalarında 95'in üzerinde yansıma değerleri ve son derece düşük floresans kullanır. LED'lerin yüksek tepe dalga boyları nedeniyle, kaplamanın spektral nötrlüğü son derece önemlidir.

Küre geometrisi ve ölçüme etkisi

Küre çapı seçimi çok önemlidir. Küre çok küçük olursa, LED ve tutucusu iç yansımaları engelleyeceği için öz soğurma yüksek olabilir. Küre çok büyük olduğunda ise optik zayıflama büyük olur ve bu da zayıf dedektör tepkisine yol açar.
LED ölçüm aletleriyle çalışırken normal küre çapları, ürünün boyutuna ve üretilen ışık şiddetine bağlı olarak 0.3 metre ile 2 metre arasındadır. Lambalar, aydınlatma armatürleri veya çoklu çip modülleri için daha büyük küreler tercih edilirken, tek LED çip değerlendirme faaliyetleri için daha küçük küreler idealdir.
Uzamsal homojenlik aynı zamanda iç geometriye de bağlıdır. Doğrudan ışığın dedektöre düşmesi engellenmelidir çünkü doğrudan gelen ışık dedektör genliğini yapay olarak ayarlar. Bir entegre küre, dedektöre ulaşan ışığın bir dizi yansıtıcı etkileşimden geçmesini sağlayacak ve ortalama alma doğruluğunu artıracak şekilde birçok bölme setiyle tasarlanmıştır.

Şekil: Sphere'i Entegre Etme

Ölçümden önce stabilizasyon gereksinimleri

Işık akısı ölçümünde, LED'in sıcaklık açısından stabilize edilmesi zorunludur. LED'lerin ışık akısı değişimi, bağlantı noktalarının ısınmasından kaynaklanır ve bu nedenle çıkışın sabit elektriksel ve termal koşullar altında ölçülmesi gerekir.
Profesyonel laboratuvarlar şunları tespit eder:
• Belirli bir istikrar dönemi.
• Mevcut duruma ilişkin tek tip uyumluluk.
• Kontrollü ısı dağılımı.
• Akı stabilizasyon eşiğine ulaşıldığında ölçüme başlanır.
Bağlantı sıcaklığındaki küçük değişikliklerde bile lümen farkı, özellikle prototipler, üretim partileri veya kullanılan diğer termal bozulma koşulları arasında ölçülebilir. LM-80 Yaşlanma testleri.

Küre tabanlı ölçüm süreci

Entegre küre, metodolojik bir yaklaşım benimseyen, doğru ışık akısı ölçümü yapan bir cihazdır. Bu yaklaşım, öncelikle ortam referansı alınarak, sistem temel kalibrasyonu yapılarak ve ardından standartlaştırılmış testlerle gerçekleştirilir. Kalibrasyon adımı, izlenebilir optik değerler içeren laboratuvar kalitesinde referans lambaların kullanımını içerir. Bu lambaların ölçümü, fotodiyot ölçümleri ile mutlak ışık akısı ölçümleri arasındaki dönüşüm katsayılarını belirlemek için küre içinde yapılır.
Üreticiler LISUN Otomatik sıralamalar, fotometrik doğrusallık düzeltmesi, spektral hata telafisi ve dijital kalibrasyon geri çağırma yöntemlerini bir araya getiren yüksek kaliteli sistemler üretiyoruz.
Sistemin kalibrasyonundan sonra LED numuneleri uyarılır. Dedektörler yayılan akıyı toplar ve sırasıyla entegre küre ve dedektörü kullanarak fotometrik birimlere dönüştürür.
Tablo: Küre tabanlı ışık ölçümlerinde kullanılan tipik kalibrasyon değerleri

Akı ölçümü sırasında termal özellikler

LED'lerin ışık çıkışı sıcaklıkla oldukça değişkendir. İleri akım arttırıldığında, bağlantı sıcaklığı doğrusal olmayan bir şekilde azalır. Bu bozulma, yüksek sıcaklık stresi durumlarında genellikle %10-20 oranında bir karaktere sahiptir. Küresel sistemlere entegre edilecek bu etkiyi dengelemek için termal stabilizasyon mekanizmalarının dahil edilmesi gerekmektedir.
Profesyonel kurulumlarda kullanılanlar:
• Isı dağıtıcı montaj braketleri
• Hassas akım sürücüleri
• Düşük dirençli kablo bağlantıları.
• Sıcaklık değişimini kullanarak veri kaydı tutma.
Bağlantı noktasındaki ısı, çevresel etkilerin tek nedeni değildir. Çıkış tutarlılığı, ortam oda sıcaklığından, ön yakma süresinden ve dalga formundaki dalgalanmalardan etkilenir.

Spektral uyumsuzluk hatalarının giderilmesi

LED'lerin keskin tepe noktalarına sahip spektral dağılımlar oluşturmak için kullanıldığı durumlarda, geleneksel fotometrik sensörler ölçümde sapmaya neden olabilir. Dedektör hassasiyeti, insan vücudunun ışık verimliliği eğrisine uymadığında, spektral tutarsızlık meydana gelir. Entegre küre, bu durumu basit fotodiyotlar yerine kalibre edilmiş spektro radyometrik sensörlerle değiştirerek önler.
Yeni LED test cihazlarında dahili spektral düzeltme özelliğine sahip spektrometreler bulunur. Düzeltme algoritmaları, manuel dengeleme işlemine gerek kalmadan doğru ışık akısını elde etmek için lamba spektrum ağırlıklandırma deposunu kullanır.

Kürenin içindeki ışık emiliminin kontrolü

Isı dağıtıcılar, LED paketleri, kablo bağlantı elemanları ve montaj aksesuarları, ışık akısının bir kısmını emer. Buna öz emilim denir. Aksi takdirde, verimli olmaz ve lümen değerleri yanlış hesaplanır.
Profesyonel ölçüm yöntemleri şu şekillerde telafi sağlar:
1. DUT'nin yokluğunda küre taban çizgisinin ölçümü.
2. DUT kapalıyken yapılan ölçüm
3. Cihaz açıkken ölçüm yapma
4. Düzeltme katsayılarının uygulanması.
Bu, nihai ölçümlerin sonuçlarının destekleyici yapılar tarafından ışık emilimi nedeniyle bozulmamasını sağlar.

Yüksek çıkışlı LED ölçümü sırasında dedektör doğrusallığı

Müze kalitesinde LED modüllerinin gelişmesiyle birlikte dedektörde doygunluk oluşabilir. Sensörün doğrusal alanlarının üzerindeki pozlama yanlış okumalara neden olur. Laboratuvarlar bunu ya zayıflatma filtreleri kullanarak ya da düşük hassasiyetli yüksek akılı dedektör kanalları seçerek önleyebilirler.
Doğru tasarlanmış entegre küre ölçüm sistemleri şunları içerir:
• Çift dedektör kanalı
• Otomatik menzil belirleme özellikli algılama devreleri.
• Düşük gürültülü yükseltme
• Gereksiz tekrarlanan kalibrasyon katsayıları
Bu, kullanımda hem düşük hem de yüksek yoğunlukta doğru akı yakalamayı garanti eder.

Küre ölçümünün mühendislik karar verme süreçlerini iyileştirdiği uygulamalar

LED fosfor karışımlarını değerlendiren araştırma merkezleri, fosfor dönüşüm verimliliğini kontrol etmek için kullanılan küre sistemlerini kullanır. Sürücü termal yük profili ölçümü yapan üreticiler, farklı sıcaklıklarda akı değişimini test eder. Yüksek parlaklık modüllerinin üreticileri, hızlandırılmış yaşlandırmada ışık azalmasını ölçer. Tedarikçileri sertifikalandırmak için seri üretim ekipleri kullanılır. Bu gruplar, kalibre edilmiş bir entegre küre kullanarak performans ölçütlerini objektif bir şekilde ölçebilir.

Sonuç

Küre entegrasyonu LED'lerde tam ışık akısının değerlendirilmesi alanında kullanılan en doğru optik çalışma cihazlarından biridir. Montajda termal kararlılık ve karmaşık sensör kompanzasyon mantığı sayesinde, küre çok güvenilir ölçümler yapabilmektedir. LED test cihazlarına entegre edilmiş modern sistemlerde bulunan spektral kararlılığın doğruluğu veya tekrarlanabilirliği, geleneksel yönlü ölçüm yöntemleri kullanılarak tekrarlanamaz. Sistematik süreçlerle donatılmış laboratuvarlar, malzeme formülasyonundan pazar üretimine kadar ürün gelişiminin her aşamasında LED performansının nicelleştirilmesinde önemli ölçüde ilerleme kaydetmiştir; böylece mühendislik kararları, hesaplama değişkenliğinin aksine, gerçek ışık kapasitesine uygun olarak alınır.