Os testes fotométricos continuam sendo essenciais para fabricantes de iluminação, fabricantes de módulos de LED, fabricantes de lâmpadas automotivas, fabricantes de displays e fabricantes de iluminação arquitetônica. A possibilidade de definir o fluxo luminoso e até mesmo medir a distribuição espectral de potência não seria possível sem um ambiente onde a luz fosse uniforme em toda a sua extensão, independentemente do padrão de emissão. esfera de integração Foi criada com esse propósito em mente. Em vez de medir a luz apenas na direção em que ela se propaga, a esfera mede a luz em todas as direções, permitindo a análise do fluxo total sem levar em consideração o formato do feixe, a orientação da lente ou a geometria da luminária.
Os sistemas de iluminação contemporâneos apresentam um feixe altamente direcional, formato óptico finito e estruturas com múltiplos chips. Nos casos em que a luz é detectada por meio de um método direto, os resultados variam dependendo da localização do detector.

Por que a distribuição uniforme da luz é essencial

Qualquer fonte de luz possui uma distribuição espacial. Assim como nas lâmpadas tradicionais, a luz é emitida em todas as direções, embora até mesmo a geometria do refletor altere a emissão luminosa. A equalização desses padrões variáveis ​​de emissão resulta em informações que deixam de ser confiáveis. Isso se torna um problema especialmente relevante na comparação entre diferentes tecnologias de iluminação.
A uniformidade também permite que os valores de medição reflitam a luz total emitida e não a intensidade direcional. Cientificamente, a esfera integradora forma uma distribuição Lambertiana, de modo que a radiância que cobre a superfície do detector não depende da localização da fonte sobre a qual está montada. Na ausência de uma distribuição uniforme, a saída do detector variaria, fornecendo valores de fluxo imprecisos.

Estrutura central do interior da esfera integradora

A superfície interna de uma esfera integradora é revestida difusamente com um material altamente refletivo. O revestimento não é simplesmente brilhante; ele precisa refletir os raios diversas vezes para que não haja comportamento direcional. Partículas microestruturadas incorporadas em revestimentos refletivos especiais não absorvem a energia espectral de forma desigual. A reflexão direcional é produzida por qualquer defeito no revestimento ou área opaca e distorce os resultados.
Uma esfera ideal implica que, quando a radiação refletida incide em todas as direções, ela se comporta de maneira estatisticamente igual. Ao entrar na cavidade, a luz se propaga até que as variações de intensidade desapareçam. Quando a luz atinge o detector, a direção da emissão original deixa de ser relevante.

Como a integração elimina matematicamente o erro direcional

A média radiométrica é seguida por uma esfera integradora. Quando a luz entra na parte interna, parte dela se perde por absorção. Isso significa que, ao ser repetida várias vezes, a energia se distribui uniformemente. Matematicamente, essa dispersão repetida é uma sequência de atenuação geométrica. O detector mede uma distribuição enfraquecida, porém completamente suavizada.
É essa média que torna a esfera integradora óptica útil. Um processador de feixe frontal forte com emissão lateral fraca de um LED ainda pode ser contabilizado como tendo potência máxima. Ao contrário da distribuição angular, a esfera integradora acumula a emissão total.

Papel crucial do posicionamento do defletor

A fonte pode não ser capaz de iluminar o detector diretamente, embora uma esfera integradora deva buscar uniformidade. Na ausência dessa proteção, parte da luz atingiria o detector antes de se dispersar, registrando leituras maiores do que as reais.
A posição do defletor depende da dimensão dos detectores, do tamanho da abertura da porta e da geometria da fonte. Uma configuração inadequada do defletor causa o aparecimento de pontos quentes localizados e prejudica a uniformidade. Os sistemas modernos possuem anéis de blindagem ajustáveis ​​para se adequarem a diferentes tamanhos de amostra.

LPCE-2(LMS-9000)Sistema de esfera integrado espectrorradiômetro de alta precisão

Consistência no posicionamento e medição das portas

A localização da inserção da fonte é importante. Aberturas muito grandes produzem alta perda de energia, o que diminui a distribuição uniforme.
A porta do detector e a porta de entrada devem estar alinhadas, mas não frente a frente, pois isso resultaria em transmissão direcional. A dispersão interna só é otimizada quando as portas estão espacialmente separadas. LISUN Constrói esferas com base no princípio das regras de alinhamento polar, de forma que o detector receba apenas a radiação dispersa.

Desempenho do diâmetro e uniformidade das esferas

As esferas devem ser grandes, pois isso gera um maior grau de uniformidade devido às inúmeras reflexões realizadas antes da exposição do detector. Esferas pequenas são suficientes no caso de LEDs de pequeno porte. O tamanho da esfera é um fator importante que afeta a precisão de luminárias grandes, pois as lâmpadas com refletores desenvolvem trajetórias de feixe mais longas.
Com luminosidade entre 3000 e 10000 lúmens, e abaixo de 1000 lúmens, em um conjunto de iluminação, pode-se observar acúmulo de umidade nas paredes e descoloração do revestimento ao usar esferas menores. Projetos com diâmetro maior dissipam melhor o calor, o que significa que preservam o desempenho do revestimento.

Efeito da refletividade do revestimento na medição

A distribuição da exposição é determinada pela refletância do revestimento refletivo. Um aumento na refletância resulta em um aumento nos ciclos de dispersão. Os acabamentos esféricos normais apresentam mais de 95% de refletância nas frequências visíveis. Quando a resposta espectral é alterada pela absorção seletiva de um revestimento, a avaliação da temperatura de cor correlacionada é afetada. Por essa razão, o envelhecimento do revestimento é uma questão de parâmetro de manutenção baseado em calibração.
A integridade do revestimento define o grau em que a esfera integradora simulará o comportamento uniforme do campo a longo prazo. Caso haja deposição de umidade, poeira ou arranhões, a refletância diminui e a uniformidade se deteriora.

Estabilização da resposta por meio de difusão interna

Quando a fonte é ligada, o interior não se estabiliza imediatamente. Esse período de estabilização também é importante durante a medição de LEDs que operam em modo PWM. É necessária uma integração estável para que se meça uma saída luminosa média, e não uma variação pontual.
Esferas circunscritas possuem diversos detectores para acelerar a estabilização e diminuir a dependência da posição. No entanto, a calibração é necessária para correlacionar as saídas dos detectores, a fim de manter a consistência da resposta agregada.

Requisitos de calibração e rastreabilidade

Fontes de luz: A calibração fotométrica requer fontes de luz (que podem ser outros sistemas) com fluxo luminoso rastreável a valores certificados em laboratório. A compensação da degradação da refletividade do revestimento, perdas na porta e na inserção, deriva do detector e alterações na dispersão é realizada por meio da calibração. Diversas regiões espectrais são consideradas durante o processo de calibração, visto que a esfera integradora óptica não é aplicada apenas na medição do fluxo luminoso, mas também na predição da temperatura de cor correlacionada.
Os sistemas utilizados atualmente empregam a calibração espectral automatizada, na qual o detector obtém traços de iluminação de referência. Apesar das variações na distribuição espectral entre os diferentes tipos de LEDs, os testes do produto permanecem confiáveis ​​após a calibração.

Aplicações que dependem do comportamento uniforme de esferas

A classificação do fluxo luminoso é feita com esferas utilizadas pelos fabricantes de encapsulamento de LEDs. Cada unidade de LED é medida pelo sistema e, em seguida, classificada com base no desempenho. Isso é essencial, pois a emissão de luz, a cromaticidade e a assinatura espectral dos LEDs são padronizadas em seus lotes.
Os fabricantes de lâmpadas de grande porte utilizam esferas para testar os resultados da montagem na etapa de integração dos refletores. Difusores, lentes ópticas e coberturas prismáticas podem ser usados ​​em protetores de foco. O teste com esferas garante que a difusão óptica não reduza o fluxo luminoso efetivo.
Na arquitetura, a iluminação utiliza esferas para otimizar o posicionamento de luminárias decorativas, devido à alteração na dispersão da luz proporcionada pelos projetos. Módulos de iluminação automotiva são analisados ​​com base em esferas para medir a emissão luminosa total, e o controle do feixe de luz é avaliado de forma independente.
Os fabricantes de dispositivos médicos medem a iluminação dos sistemas cirúrgicos e dos detectores portáteis. A precisão óptica é uma forma de garantir níveis seguros de iluminação em aplicações médicas.

Conclusão

EQUIPAMENTOS esfera de integração Em uma área integradora moderna, a luz é distribuída uniformemente pela dispersão múltipla de raios através de uma cavidade esférica altamente refletora e bem definida. Os dados resultantes fornecem o fluxo total real, em vez da intensidade direcional, permitindo assim análises de eficiência eficientes, estudos cromáticos, previsões de envelhecimento espectral e a divisão de pacotes e lotes. O viés direcional é uma característica indesejável em esferas integradoras ópticas, tornando-as essenciais para a fabricação de LEDs, laboratórios fotométricos, certificação de produtos regulamentados e em instalações de pesquisa sofisticadas, onde pequenas variações nas medições afetam o processo de tomada de decisão de um engenheiro.

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