Genel olarak, ışık akısı ve ışıma gücü, LED'lerin en önemli optik parametreleridir, ancak bazen ışık yoğunluğunun mekansal dağılımı anlamına da gelir. Daha küçük cihazlar için ortalama önderlik kuvveti hala çok yaygındır. Gerçekte, bazı led ışık akısı sadece artan bir sayı ancak yaygın şekilde ölçülmedi. Katı hal aydınlatma kaynakları için fotometrik ve kolorimetrik özellikler önemlidir.
Toplam ışıma enerjisini ve ışık akısını ölçmenin iki ana yöntemi, integral küre veya yan açılı fotometre / Spektroradyometre kullanmaktır. Sonraki iki bölümde hem ölçüm yöntemleri hem de ölçüm zorlukları anlatılmaktadır.
İntegral küre yöntemi ve ölçme geometrik boyutları
Işık akısına bazen toplam ışık akısı denir ve bu da tüm yönlerin toplamı olduğunu vurgular. 4π akı olarak da adlandırılır, çünkü tam bir küre 4π stereo açıya sahiptir. Tüm ışığı 4π stereo açıdan toplamak için, ışık kaynağı kürenin merkezinde olmalıdır. Şekil 1a, ışık akısını ölçmek için geleneksel 4π geometrik bir yapıdır. Her yönde yayılan radyasyon yakalanır ve toplam ışık akısı ölçülür.
Şekil 1. Uluslararası Aydınlatma Komisyonu Tüm ışık kaynakları (a) için önerilen küresel geometri ve (b) bir arka radyasyona sahip olmayan ışık kaynağı için
İhmal edilebilir veya radyasyonsuz ışık kaynakları için, toplam akı, daha uygun bir ileri akı veya 2π geometri alanında ölçülebilir. Şekil 1b'de ışık kaynağı, bilyeli duvarın bağlantı noktasında bulunur. Ölçüm için ön yarımkürede yayılan ışık ışınları kullanılır. Bu ön radyasyon çoğu LED ürününün tipik bir özelliğidir. Bütün top ölçüm geometrisine ve ikame ilkesine göre kalibre edilmelidir. Değiştirme ilkesi, test lambasının benzer alan ve spektral dağılımın standart kaynağı ile karşılaştırılarak ölçülmesi gerektiğini gösterir.
Doğru boyutu seçin
Test numuneleri her zaman kürenin çapından daha az olmalıdır, amaç, numunenin girişim faktöründen kaynaklanan olabildiğince düşük olmasına izin vermektir. Bununla birlikte, alanlar büyüdükçe, dedektör üzerindeki ışığın yoğunluğu azalır. Deneyime göre, bütünleyen kürenin ışık akısı kürenin kare yarıçapıyla ters orantılıdır. Bu nedenle, test nesnesinin boyutunu ve kürenin boyutunu seçmek, yüksek hassasiyetli ölçümler ile iyi trafik arasındaki etkin denge için kritik önem taşır (bkz. Şekil 2).
Şekil 2. 1m küre çapı (solda), 4π ve 2π geometri yapılarındaki LED'lerin ve modüllerin çoğunun ölçülmesi için idealdir. 2m çaplı küre (sağda), büyük ölçekli lambalar ve katı hal aydınlatma ürünleri için uygundur.
Belirli bir boyut test örneği için, kürenin doğru boyutunu seçmek için bazı ölçütler vardır. 4π geometrisi kullanarak, numunenin toplam yüzeyi kürenin yüzeyinin% 2'sinden daha az olmamalıdır. Doğrusal lambanın uzunluğu küre çapının 2 / 3'ünden daha az olmalıdır. 2π geometrisi kullanıldığında, ölçüm noktasının çapı ve test örneğinin maksimum uzaması küre çapının 1 / 3'ünü aşmamalıdır.
Kendinden emişli üretim hatası ve düzeltme yöntemi
Algılama nesnesinin kendisi, entegrasyon küresindeki ışık radyasyonunu absorbe eder. Kendini emme olarak bilinen bu girişim biçimi, ışık radyasyonunun önemli derecede zayıflamasına ve ölçüm sapmalarına neden olabilir. Örnek daha büyük ve daha koyu, zayıflama daha belirgin. Şekil 3, iki numuneyi ve elde edilen iletim ve dalga boyunu göstermektedir. Kendini emme,% 10'a kadar hata ile sonuçlanabilir.
Şekil 3. Test edilecek iki ünitenin kendi absorpsiyon spektrumu
Bu nedenle, kendini emme modifikasyonu, doğru ölçümü sürdürmek için uygun yardımcı ışık kaynağına ihtiyaç duyar. Tam Spektrumlu Halojen Lambalar bu gereksinimi karşılamaktadır. Yardımcı ışık kaynağı, numuneye doğrudan maruz kalmamak için çerçevenin arkasına yerleştirilmelidir ve kararlı bir güç kaynağı ile çalıştırılmalıdır. Işık kaynağı, test edilen ekipmanın, örnek çerçevesinin ve bağlantı kablosunun spektral absorpsiyon özelliklerini belirlemek ve daha sonra gerçek ölçülen değerlerle ofset yapmak için kullanılır. Kaplamanın yansıtma oranı arttıkça, küre alanının numune yüzdesine oranı azalır ve kendine emme etkisi artar.
Yakın alan absorpsiyonu
Işık kaynağı yakınındaki bir nesne (örneğin bir çıkış) önemli ölçüde ışığı emer ve daha büyük hataya neden olabilir. Yakın-alan absorpsiyonu adı verilen bu emilim, kendi kendine emme ölçümü ile düzeltilemez. Bu nedenle bu etki önlenmelidir. Boşlukların oluşmasını önlemek için nesne lambadan mümkün olduğunca uzak olmalıdır. Buna ek olarak, nesnenin yüzeyini örtmek için yüksek bir yansıtma malzemesi önerilir. Şekil 4, doğrusal bir boru rafı için iyi bir çözümü göstermektedir.
Şekil 4. Yakın alan emilim etkilerinden kaçınma örneği. Doğrusal borunun stenti, mümkün olduğunda ışık kaynağından uzakta ve yüksek yansıtma özellikli malzeme ile kaplanmıştır.
Yanma konumu
Pasif soğutmalı katı hal aydınlatma kaynakları için ölçümler imalatçının tanımlanmış yanma pozisyonunda yapılmalıdır. 4 pi geometrileri ile ölçüldüğünde, ışık kaynağının yanma pozisyonunu elde etmek için yukarı ve aşağı monte edilebilen dahili bir lamba direği kullanmak uygundur. 2π geometrileri durumunda dönebilen bir küre tercih edilir (örneğin Şekil 5'e bakın). Tüm küre montaj çerçevesinde döndürülebilir. Bu nedenle ölçüm noktası yan, üst veya alt taraftadır.
Şekil 5. dönebilen 1 metre küre. Konuma duyarlı bir ışık kaynağı tasarımlanmış çalışma konumunda ölçülebilir.
Ölçüm hatasını düşünün
Ölçü hatasına neden olan faktörler çok çeşitlidir. LED'in geniş radyasyon özelliği, ışık akısını ölçerken kalibrasyon hatasına kolayca neden olabilir. Dağıtılmış ejeksiyonlu parçalar için% 5'lik bir değişiklik olacak, ancak dar açılı açılıyorsa,% 10'dan fazla sapma meydana gelebilir.
Yukarıda belirtildiği gibi, yakın alan emilimini önlemek ve yüksek hassasiyetteki bir ölçümün tasarımında ışık kaynağının konumunu ölçmek için, kendi kendini absorpsiyon düzeltmeyi gerçekleştirmek için doğru küre boyutunu seçmek önemlidir.
Hata büyük bir kısmı, ışık kaynağı termal olarak stabilize edilmeden önce ölçülür. Buna ek olarak, CIE S 025 veya en 13032-4 temelinde test edildiğinde 25 ° c ortam sıcaklığı önerilir. Ortam sıcaklığı (küredeki sıcaklık) yükselir ve entegrasyon bilyesine bir ısı kaynağı yerleştirerek "normal" çalışma sıcaklığından farklı olur. 4 pi konfigürasyonla ölçüm yaparken, ısı kaynağını stabilize etmek için kürenin yarı küresinin açılması önerilir. Ölçmeden önce, hava hareketini önlemek için küreyi dikkatlice kapatmalısınız. Bu sayede, normal çalışmada çevre koşulları en iyi şekilde karşılanabilir.
Ölçme yöntemi Açı fotometresi
Ölçüm açısı fotometresi kullanarak ışık akısı veya ışıma gücünü ölçmek, ayrılmaz bir top kullanmaktan daha zaman alıcı olsa da, daha doğrudur. Ölçüm işlemi, referans değer olarak ışık akısı standart lambasını gerektirmez. Lambanın farklı ışık yoğunluğu dağılımını ölçmeniz gerekiyorsa, referans değeri sağlamak için diğer test prosedürleri için ışık akısı standart lamba referansını kalibre etmek, tercih edilen yöntemdir. Fotometrik yöntemin diğer bir önemli özelliği, ışık akısının bir kısmını ve yarı yoğunluk açısını ölçebilmesidir. Bu değerlerin, enerji verimliliği ile ilgili özellikleri ölçerken veya Zhaga spesifikasyonuna uymaları durumunda belirlenmesi gerekir.
Yöntem LED etrafında hayali bir küre ile tanımlanabilir. Bir kosinüs düzeltme dedektörleri, alan yüzeyinde R (Küre yarıçapı) mesafesinde belirli bir yoldan hareket eder. Dedektörün işlevi, E'nin ışınım şiddetini belirlemektir. Hesaplama formülü aşağıda gösterilmiştir: (Da, dedektör alanını, dφ, radyasyon akışının bir bölümünü temsil eder)
Toplam ışıma gücünü belirlemek için, dedektör açı θ ile aşamalı olarak hareket eder. Açı φ 0 ° ila 360 ° arasında değişir, karşılık gelen kayıt açısı θ değeri, kürenin sabit enlemine göre her alanı tarar. Toplam ışıma gücü φ:
Alternatif olarak, LED'in ucunu taramak için sabit dedektör de kullanabilirsiniz. Bununla birlikte, bu konveksiyon soğutmalı modüller ve armatürler için geçerli olmayabilir.
Şekil 6. Kompakt koruyucu odalı ölçme açısı fotometresi. LED hareket eder ve dedektör hareket etmez. Açı φ, LED'nin mekanik ekseni döndürülerek ayarlanır ve açı teta, sonuna kadar döndürülerek ayarlanır. Dedektör, foto iletken ray üzerinde bulunur ve farklı mesafelerde ölçülebilir.
Uzaklık, uzak alan koşulunu karşılamak için ışık yoğunluğu dağılımının gerekliliğidir. Bir ölçüm açısı fotometresi kullanarak toplam akı ölçümü, uzun mesafe gerektirmez. Dedektörün iyi bir kosinüs cevabı olduğu varsayılarak, ışıma oranı tüm açılarda doğru olarak ölçülebilir. Işınım lamba özelliğidir, ancak yüzeye düşen ışıktır. Sanal topun çevresindeki ışıma değerini uygun konumda ölçerek, toplam akı integral ile hesaplanabilir. Işık kaynağı ile dedektör arasında hiçbir etkileşimin gerçekleşmediğini varsayarsak, ışık kaynağının büyüklüğü neredeyse sanal kürenin boyutudur.
