A emissão de luz adequada é necessária para medir e validar a saída do LED e garantir que o desempenho dos LEDs em campo esteja de acordo com as especificações do produto. Outra solução comum para a questão da medição dos lúmens de um LED é... esfera lumínica (frequentemente chamada de esfera integradora) que é uma solução para o problema estabelecido pelos padrões da indústria. Este artigo descreve como uma esfera integradora pode ser usada para medir o fluxo luminoso total em diversos encapsulamentos de LEDs, apresenta considerações úteis de configuração e correção e identifica algumas das dificuldades na medição de SMDs, COBs e LEDs de alta potência. Um exemplo de fabricante de equipamentos de teste e as esferas integradoras e acessórios fotométricos fornecidos por este fabricante são mencionados como LISUN.

O que é uma esfera de lúmen e por que ela é usada.

Uma esfera oca com o interior revestido por um material altamente refletor difuso é uma esfera de lúmen. A fonte de teste é então dispersa difusamente a luz diversas vezes dentro da esfera até que o brilho na superfície interna se torne praticamente uniforme. A radiância média medida por um fotodetector ou espectrorradiômetro através de uma porta de amostragem é convertida em fluxo luminoso total (lúmens) multiplicando-se pelo fator de calibração da esfera.
Principais benefícios:
• Captura todo o fluxo luminoso, independentemente do ângulo do feixe ou da distribuição espacial.
• As fontes pontuais, os miniarranjos e os inúmeros pacotes de LEDs.
• Reduz significativamente a sensibilidade do alinhamento, em comparação com os goniofotômetros.

Princípio básico de medição — como a esfera de lúmen mede lúmens

1. Insira o LED na esfera (ou direcione a luz através de uma porta de entrada).
2. A luz se espalha mesmo na parte inferior da esfera.
3. O detector mede a radiância difusa e, com o auxílio da geometria da esfera e da calibração, fornece o fluxo radiante total.
4. As unidades radiométricas são convertidas em unidades fotométricas (lúmens) com a ajuda da resposta espectral do detector e da resposta fotópica humana (V(λ)).
Em resumo: A esfera é uma combinação da distribuição angular da luz emitida de tal forma que as propriedades direcionais do LED são praticamente irrelevantes para a medição correta de lúmens, desde que o teste esteja configurado adequadamente.

Configuração prática: portas, defletores e posicionamento do detector

A repetição da medição de lúmens depende da configuração adequada do hardware:
• Porta de entrada: Localização do LED ou do encaixe do LED. A área deve ser considerável para que o LED não fique voltado diretamente para o detector.
• Porta do detector: O fotômetro ou espectrorradiômetro é conectado aqui. O detector deve ser calibrado e ter sua responsividade espectral conhecida.
• Defletor: É uma proteção física que impede a visão direta do LED pelo detector. Um defletor garante que o detector capte apenas a luz difusa.
• Lâmpada de referência / calibração: Isso pode ser feito com uma lâmpada padrão calibrada, cuja origem pode ser rastreada até um laboratório nacional para medir o fator de calibração do fluxo da esfera.
• Controle de temperatura: O fluxo luminoso do LED é altamente sensível à temperatura da junção. A corrente de acionamento deve ser controlada por um adaptador ou por um sistema de teste térmico para garantir que a corrente e a temperatura de acionamento estejam em conformidade com as condições reais de operação.

Incompatibilidade espectral e considerações de cor

As medições fotométricas envolvem a conversão da potência espectral em fluxo luminoso por ponderação pela curva V(λ). Essa conversão é realizada automaticamente por espectrorradiômetros, mas em fotômetros ou detectores com resposta espectral não ideal, ocorre uma discrepância espectral. Correções são possíveis, em particular, as de:
• LEDs de banda estreita (por exemplo, azul profundo ou monocromático)
• LEDs com espectros anormais: LEDs RGB multichip ou LEDs com conversão de fósforo
Esses erros são minimizados com o uso de um espectrorradiômetro que possua um bom nível de precisão em relação ao comprimento de onda. Nos casos em que um fotodetector básico é empregado, um fator de correção (calculado a partir da SPD medida) deve ser utilizado para compensar.

Figura: Esfera de lúmen

Variabilidade de medição entre diferentes tipos de encapsulamento de LEDs

Os diferentes encapsulamentos de LEDs apresentam desafios de medição distintos. A tabela a seguir destaca as considerações comuns.

Causas comuns de erros e como resolvê-los

• Visão direta do detector: Identidade na estimativa. Vale a pena colocar um defletor que seja grande o suficiente para impedir a linha de visada direta.
• Desvio de calibração: Recalibração regulamentar com lâmpadas padrão rastreáveis ​​e registro das datas de calibração.
• Perdas devido ao revestimento não uniforme da porta ou esfera: Fatores de correção de acordo com o fabricante da esfera e para mantê-la em boas condições.
• Vazamento de luz no ar ambiente: Teste no escuro (ou verifique a vedação da esfera).
• Desajuste espectral: Meça a SPD e corrija ou use um espectrorradiômetro.

Padrões e rastreabilidade

Respeite as normas internacionais (como os documentos da CIE e da IES) sobre a definição da geometria das medições, práticas de calibração e elaboração de relatórios. Sempre relate:
• Teste a corrente e a forma de onda
• Temperatura da carcaça (Tc) Temperatura ambiente (Ta).
• Referência e data da calibração.
• Modelo do instrumento e incerteza
Relatório de resultados e incerteza
O relatório de medição apropriado deve conter o fluxo luminoso total (lúmens), a temperatura de cor correlacionada (CCT), as coordenadas cromáticas (por exemplo, x, y) e a incerteza da medição. Registre todas as condições de teste para replicar os resultados.

Por que laboratórios e fabricantes escolhem esferas integradoras (incluindo LISUN produtos)

Esferas integradoras são as mais utilizadas em casos onde o fluxo total é necessário sem o mapeamento da distribuição espacial. Fornecedores de equipamentos como LISUN Desenvolver esferas ou sistemas de medição integrados orientados para a precisão fotométrica, dispositivos térmicos e software de fácil utilização. Um encapsulamento de LED com sistema bem documentado, calibração rastreável e dimensões compatíveis com padrões de iluminação garantirá que sua produção de LEDs seja rigorosamente testada.
Uso adequado do esfera lumínica torna o método de medição de lúmens de vários encapsulamentos de LEDs repetível e rastreável. Isso é feito considerando-se a montagem, a regulação térmica, a calibração, o controle espectral e garantindo a escolha adequada de equipamentos de teste (como sistemas de esfera integradora de fornecedores de qualidade equivalente). LISUN), engenheiros e especialistas em controle de qualidade poderiam obter medições repetíveis de fluxo luminoso que poderiam ser usadas para especificar produtos, comparar com outros produtos e também passar por exames regulatórios.