Integrirajuće kugle za mjerenje radijantnog ili svjetlosnog toka izvora svjetlosti

Standard navodi da se veličina integrirajuće kugle temelji na veličini žarulje koja se ispituje. No stručnjaci objašnjavaju da za mnoge svrhe razvoja i testiranja proizvoda, manje kugle mogu pružiti prihvatljivu točnost mjerenja.

1. Koja je funkcija integrirajuće sfere i što je integrirajuća sfera?
1.1 Uputa za integriranje sfere:
Korištenje električnih romobila ističe integrirajuća sfera je brz i praktičan alat za mjerenje zračenja ili svjetlosnog toka izvora svjetlosti. Takve se kugle često koriste za karakterizaciju izvora svjetlosti, kao što su pakirane LED komponente i gotove svjetiljke različitih veličina. Jasno je da su timovi za razvoj proizvoda i mjerenje testiranja željeli zabilježiti točne rezultate testiranja sfera. Ali mjerne prakse navedene u nekim standardima dovode do visokih troškova povezanih s potrebom za vrlo velikim sferama. Razmotrimo niz laboratorijskih testova, pokušavajući utvrditi koliko je točnost pogođena kada se kugla manja od navedenog raspona koristi u rutinskom testiranju, a ne u svrhu izvješćivanja o rezultatima akreditiranih laboratorija.

1.2 Integriranje mjerenja sfernog spektroradiometarskog sustava
Maksimiziranje točnosti mjernog sustava zahtijeva razmatranje više varijabli tijekom odabira i korištenja hardvera i softvera sustava, osobito kada se striktno pridržava CIE standarda. Zbog ogromnog opsega i zahtjeva za troškovima koje takva usklađenost podrazumijeva, mnoge tvrtke žele razumjeti kako kompromisi utječu na točnost mjerenja. Kompromisi mogu minimizirati troškove usmjeravanja povezane s testiranjem, sve dok se može pokazati da točnost zadovoljava zahtjeve zadatka.

2. Kako odabrati pravu veličinu integrirajuće kugle?
2.1 Testni princip integrirajuće sfere
Mjerenja u skladu s standardom za mjerenje LED proizvoda CIE S 025/2015 moraju zadovoljiti posebne zahtjeve u pogledu dimenzija. Postoje dvije uobičajene geometrije mjerenja sfere – 2π i 4π. Konfiguracija 4π je najčešće korištena konfiguracija i zahtijeva da se DUT (uređaj koji se testira) montira u središte kugle. U testovima gdje izvor svjetlosti ne zrači unatrag, možete prikladnije izmjeriti ukupni tok DUT-a postavljenog izvan sfere i ozračiti zračenje do ulaza na strani kugle – što se naziva 2π geometrija.

U 4π mjernoj geometriji, površina DUT-a mora biti manja od 2% unutarnjeg promjera kugle. To odgovara području DUT-a od 1/10 promjera kugle. Za 2π mjerenja izvedena izvana, promjer priključka mora biti ≤ 1/3 promjera kugle.

2.2. Integriranje područja primjene sfere
Korištenje električnih romobila ističe CIE S025 standard je globalni dokument s ciljem usklađivanja LED mjerenja u zemljama diljem svijeta. Uvjeti ove uredbe sada su dostupni u europskim i američkim standardima za mjerenje svjetla IESNA. Krajnji rezultat je da se samo svjetiljke malog promjera mogu mjeriti u većini integrirajućih sfera praktičnih dimenzija. Veći izvori svjetlosti i rasvjetna tijela moraju se mjeriti na vrlo velikim integrirajućim kuglama ili pomoću goniometara. Velike integrirajuće kugle, npr. više od 3 metra u promjeru, skupe su i zahtijevaju mnogo laboratorijskog prostora. Jednako skupi goniometri zahtijevaju stalne uvjete okoline i udaljenost od svjetlosnih mjernih instrumenata. Oba rješenja su neprihvatljiva za mnoge tvrtke i institucije za svakodnevne zadatke inženjeringa i testiranja.

2.3. Veličina integrirajuće sfere
Korištenje električnih romobila ističe integrirajuća sfera radi sa spektroradiometrom za mjerenje parametara fotometrije, kolorimetrije i radiometrije.
• IS-0.3M/IS-0.5M je za LED, LED module, mini LED žarulje i druge male svjetiljke. Raspon ispitivanja fluksa je od 0.001 do 1,999 lm
• IS-1.0MA je za CFL ili LED žarulje. Raspon ispitivanja fluksa je od 0.1 do 199,990 lm
• IS-1.5MA/IS-1.75MA je za CFL, LED žarulje i cijevi, fluorescentne svjetiljke, CCFL. Raspon ispitivanja fluksa je od 0.1 do 1,999,900 lm
• IS-2.0MA je za HID svjetiljke ili svjetiljke velike snage. Raspon ispitivanja fluksa je od 0.1 do 1,999,900 lm

3. Prekršite uobičajena pravila
3.1. Zlatna pravila slomljena situacija
Dakle, što se događa kada "zlatno pravilo" od integrirajuća sfera mjerenja su pokvarena pri mjerenju vrlo velikih DUT-ova? U praksi, tvrtke koje koriste interne standarde za ispitivanje usvojile su mjere koje dopuštaju svjetiljke do 30% promjera kugle, u usporedbi s onima koji traže status akreditiranog laboratorija. Očekivana mjerna nesigurnost u laboratorijskim uvjetima iznosi 3-4%.

3.2. DUT ograničava sferne refleksije
Zbog relativno male kugle i većeg DUT-a, pogreška se povećava kako DUT ograničava sferne refleksije, što znači nižu točnost mjerenja. Ipak, koji se kompromisi mogu uzeti u obzir, a da se inženjerima još uvijek dopušta postizanje značajnih rezultata za interno testiranje? U ovom članku detaljno opisujemo rezultate ispitivanja, koji su utvrdili mali porast nesigurnosti u usporedbi sa striktnim pridržavanjem CIE standarda.

4. Koja metoda ispitivanja se koristi i koja će se oprema koristiti?
4.1. Metoda ispitivanja opreme
Prvo smo dizajnirali mjerni stol i set DUT-ova koji bi mogli simulirati različite veličine svjetiljki. U osnovi, svaki DUT se oslanja na iste LED diode postavljene na kućišta različitih veličina i oblika kako bi simulirali različite situacije smetnji u ispitivanju DUT-a.

Naš laboratorijski tim održava stroge uvjete mjerenja tijekom testiranja za svaku konfiguraciju DUT-a:
• Programabilno i stabilno TDK lambda napajanje
• Konstantno vrijeme integracije LED-a i vrijeme uključenja LED-a
• LED hlađenje 3 minute ili više između mjerenja
Test se ponavlja nekoliko puta za svaku konfiguraciju DUT-a. DUT je bijela LED dioda pretvorena u fosfor s potrošnjom energije od 5.6 W pri pogonskoj struji od 0.6 A.

4.2. Testna konfiguracija opreme
Naši testovi su provedeni korištenjem Lisun'S LPCE-2 (LMS-9000C) visokoprecizni spektrometar koji integrira sustav sfera. LPCE-2 Integrirani Sphere Spectroradiometer LED Testing System služi za mjerenje svjetlosti pojedinačnih LED dioda i LED rasvjetnih proizvoda. Kvalitetu LED-a potrebno je ispitati provjerom fotometrijskih, kolorimetrijskih i električnih parametara. Prema CIE 177, CIE84,  CIE-13.3, IES LM-79-19, Optičko inženjerstvo-49-3-033602, DELEGIRANA UREDBA KOMISIJE (EU) 2019/2015, IESNA LM-63-2 i ANSI-C78.377, preporučuje korištenje niza spektroradiometra s integrirajućom sferom za testiranje SSL proizvoda. The LPCE-2 sustav se primjenjuje sa LMS-9000C CCD spektroradiometar visoke preciznosti ili LMS-9500C CCD spektroradiometar znanstvenog stupnja i oblikovana integrirajuća kugla s bazom držača. Ova kugla je više okrugla i rezultat testa je točniji od tradicionalne integrirajuće kugle. Međutim, za zahtjeve ovog skupa eksperimentalnih mjerenja, ova mjerenja koriste referentni ili referentni test za mjerenje LED dioda na vrhu šipke ili mjernog stola. Osnovni slučaj je najmanji od DUT-ova. Rezultati za druge DUT konfiguracije uspoređeni su s osnovnim slučajem. Slika 2 prikazuje različite konfiguracije DUT-a.

5. Kakav je bio rezultat testa?
Rezultat je bio bolji od očekivanog. Čak i ako preporuke date u standardu nekoliko puta premašuju standard, pogreška je samo 2%.
Utjecaj veličine i strukture kuće je iznenađujući. Naši 15×25, 15×55, 15×67, 15×80, 50×67 cm DUT-ovi izrađeni su od crne pjene, dok su okrugli DUT-ovi izrađeni od kartona svijetle boje koji ispunjava većinu volumena lopte. Potonji proizvodi manju pogrešku mjerenja fluksa od manjeg DUT-a od crne pjene. Rezultati mjerenja prikazani su u tablici.

6. Zaključno
Akreditirana laboratorijska ispitivanja moraju naravno zadovoljiti primjenjive standarde. Ali u internom testiranju, tvrtka će otkriti da promjene u dimenzijama svjetiljke koreliraju s malim razlikama u svjetlosnom toku i kolorimetrijskim mjerenjima.
Kako se veličina uređaja koji se testira povećava, očitanje svjetlosnog toka se smanjuje, a potrebna je kompenzacija samoapsorpcije značajna. Međutim, nakon ponovnog izračuna, mjerenja se vrlo ponavljaju. To znači da će čak i relativno veliki DUT, dobro dizajniran mjerni sustav s indeksom reflektirajuće prevlake većim od 97% proizvesti desetak refleksija u sferi.

Treba napomenuti da za svaku valnu duljinu treba definirati sferu, koeficijent samoapsorpcije spektroradiometarskog sustava, te stoga njezin ukupni iznos definira tok koji apsorbira mjereni objekt. Ovisno o veličini i boji objekta, koeficijenti mogu varirati u cijelom mjernom rasponu, što zahtijeva upotrebu točnog spektroradiometra ili spektrometra.

Općenitiji zaključci o principima mjerenja definiranim u normi zahtijevaju dodatno ispitivanje i usporedbu različitih mjernih sustava. Međutim, kako se ispostavilo kada se koriste ispravni sustavi i prakse, ponovljiva i pouzdana mjerenja mogu se dobiti za izvore svjetlosti znatno veće od onih navedenih u standardu.

Lisun Instruments Limited osnovao je LISUN GROUP u 2003. LISUN sustav kvalitete je strogo certificiran prema ISO9001:2015. Kao član CIE, LISUN proizvodi su dizajnirani na temelju CIE, IEC i drugih međunarodnih ili nacionalnih standarda. Svi proizvodi prošli su CE certifikat i ovjereni od strane laboratorija treće strane.

Naši glavni proizvodi su Goniofotometar, Integrirajući sferu, spektroradiometra, Napredni generator, ESD simulator oružja, EMI prijemnik, EMC test oprema, Električni sigurnosni ispitivač, Komora za zaštitu okoliša, temperatura komore, Klimatska komora, Toplinska komora, Ispitivanje soli, Komora za ispitivanje prašine, Vodootporno ispitivanje, RoHS test (EDXRF), Test žarne žice i Test iglica plamenom.

Slobodno nas kontaktirajte ako vam treba podrška.
Tehnički odjel: Service@Lisungroup.com, Mobitel / WhatsApp: +8615317907381
Odjel prodaje: Sales@Lisungroup.com, Mobitel / WhatsApp: +8618117273997

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