การวัดและตรวจสอบปริมาณแสงที่เหมาะสมเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการรับประกันว่าประสิทธิภาพของ LED ในภาคสนามนั้นสอดคล้องกับข้อกล่าวอ้างบนผลิตภัณฑ์ อีกวิธีหนึ่งที่นิยมใช้ในการวัดค่าลูเมนของ LED คือ... ลูเมนทรงกลม (มักเรียกว่าทรงกลมรวมแสง) ซึ่งเป็นวิธีแก้ปัญหาที่กำหนดโดยมาตรฐานอุตสาหกรรม บทความนี้อธิบายวิธีการใช้ทรงกลมวัดแสงเพื่อวัดฟลักซ์แสงรวมในแพ็คเกจ LED ต่างๆ ระบุถึงการตั้งค่าและการแก้ไขที่เหมาะสม และระบุถึงข้อผิดพลาดบางประการในการวัด SMD, COB และ LED กำลังสูง มีการกล่าวถึงตัวอย่างผู้ผลิตอุปกรณ์ทดสอบและทรงกลมรวมแสงและอุปกรณ์เสริมทางโฟโตเมตริกที่ผู้ผลิตรายนี้จัดจำหน่ายด้วย LISUN.

ลูเมนสเฟียร์คืออะไรและใช้เพื่ออะไร

ทรงกลมกลวงที่มีพื้นผิวภายในหุ้มด้วยวัสดุสะท้อนแสงแบบกระจายตัวสูง เรียกว่า ทรงกลมลูเมน จากนั้นแหล่งกำเนิดแสงทดสอบจะถูกกระจายแสงเข้าไปในทรงกลมหลายครั้ง จนกระทั่งความสว่างบนพื้นผิวด้านในมีความสม่ำเสมอเกือบเท่ากัน ค่าความสว่างเฉลี่ยที่วัดได้ด้วยโฟโตดีเทคเตอร์หรือสเปกโตรเรดิโอมิเตอร์ผ่านพอร์ตการสุ่มตัวอย่าง จะถูกแปลงเป็นฟลักซ์ส่องสว่างรวม (ลูเมน) โดยการคูณด้วยค่าสัมประสิทธิ์การสอบเทียบของทรงกลม
ประโยชน์ที่สำคัญ:
• สามารถวัดปริมาณแสงทั้งหมดได้โดยไม่ขึ้นอยู่กับมุมลำแสงหรือการกระจายตัวของตำแหน่ง
• แหล่งกำเนิดแสงแบบจุด, แผงไฟขนาดเล็ก และชุดไฟ LED จำนวนมาก
• ช่วยลดความไวในการปรับแนวได้อย่างมาก เมื่อเทียบกับเครื่องวัดมุมแบบโกนิโอโฟโตมิเตอร์

หลักการวัดพื้นฐาน — วิธีที่ทรงกลมลูเมนวัดค่าลูเมน

1. ใส่ LED เข้าไปในทรงกลม (หรือป้อนแสงผ่านพอร์ตอินพุต)
2. แสงกระจายไปทั่วทั้งส่วนล่างของทรงกลม
3. ตัวตรวจจับจะวัดค่าการแผ่รังสีแบบกระจาย และด้วยความช่วยเหลือของรูปทรงทรงกลมและการสอบเทียบ จะให้ค่าฟลักซ์การแผ่รังสีรวมทั้งหมด
4. หน่วยวัดรังสีจะถูกแปลงเป็นหน่วยวัดแสง (ลูเมน) โดยอาศัยการตอบสนองเชิงสเปกตรัมของตัวตรวจจับและการตอบสนองทางแสงของมนุษย์ (V(λ))
กล่าวโดยสรุป: ทรงกลมเป็นการรวมกันของการกระจายเชิงมุมของแสงที่ปล่อยออกมาในลักษณะที่สมบัติเชิงทิศทางของ LED ส่วนใหญ่ไม่เกี่ยวข้องกับการวัดค่าลูเมนอย่างถูกต้อง โดยมีเงื่อนไขว่าการทดสอบได้รับการกำหนดค่าอย่างเหมาะสม

การติดตั้งใช้งานจริง: ช่องรับอากาศ แผ่นกั้น และตำแหน่งการติดตั้งตัวตรวจจับ

การวัดค่าลูเมนซ้ำนั้นขึ้นอยู่กับการตั้งค่าฮาร์ดแวร์ที่ถูกต้อง:
• ช่องรับแสง: ตำแหน่งของ LED หรืออุปกรณ์ติดตั้ง LED พื้นที่ต้องมีขนาดใหญ่พอสมควร เพื่อไม่ให้ LED ส่องตรงไปยังตัวตรวจจับ
• ช่องต่อตัวตรวจจับ: ช่องนี้ใช้สำหรับติดตั้งโฟโตมิเตอร์หรือสเปกโตรเรดิโอมิเตอร์ ตัวตรวจจับควรได้รับการสอบเทียบและทราบค่าการตอบสนองต่อสเปกตรัมแล้ว
• แผ่นกั้น: เป็นแผ่นป้องกันทางกายภาพที่ทำให้ไม่สามารถมองเห็นแสงจาก LED ไปยังตัวตรวจจับได้โดยตรง การติดตั้งแผ่นกั้นจะช่วยให้ตัวตรวจจับอ่านค่าเฉพาะแสงที่กระจัดกระจายเท่านั้น
• หลอดไฟอ้างอิง / การสอบเทียบ: สามารถทำได้โดยใช้หลอดไฟมาตรฐานที่ผ่านการสอบเทียบแล้ว ซึ่งสามารถตรวจสอบย้อนกลับไปยังห้องปฏิบัติการระดับชาติเพื่อวัดค่าสัมประสิทธิ์การสอบเทียบฟลักซ์ของทรงกลมได้
• การควบคุมอุณหภูมิ: ปริมาณแสงที่ปล่อยออกมาจาก LED มีความไวต่ออุณหภูมิของจุดเชื่อมต่อสูงมาก ควรใช้ชุดควบคุมกระแสขับ หรือการทดสอบความร้อน เพื่อให้กระแสขับและอุณหภูมิเป็นไปตามสภาวะการใช้งานจริง

ความไม่ตรงกันของสเปกตรัมและการพิจารณาสี

การวัดค่าทางโฟโตเมตริกเกี่ยวข้องกับการแปลงกำลังสเปกตรัมเป็นฟลักซ์ส่องสว่างโดยการถ่วงน้ำหนักด้วยเส้นโค้ง V(λ) การแปลงนี้จะดำเนินการโดยอัตโนมัติโดยเครื่องวัดสเปกตรัม แต่ในเครื่องวัดแสงหรือตัวตรวจจับการตอบสนองสเปกตรัมที่ไม่สมบูรณ์ จะเกิดความไม่ตรงกันของสเปกตรัม การแก้ไขสามารถทำได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการแก้ไขในด้านต่างๆ ดังนี้:
• LED แถบความถี่แคบ (เช่น สีน้ำเงินเข้ม หรือสีเดียว)
• LED ที่มีสเปกตรัมผิดปกติ เช่น LED RGB แบบหลายชิป หรือ LED ที่แปลงด้วยสารเรืองแสง
ข้อผิดพลาดเหล่านี้จะลดลงได้ด้วยการใช้เครื่องวัดสเปกตรัมที่มีความแม่นยำสูงในเรื่องความยาวคลื่น ในกรณีที่ใช้เครื่องตรวจจับแสงแบบพื้นฐาน ควรใช้ปัจจัยแก้ไข (คำนวณจากค่า SPD ที่วัดได้) เพื่อชดเชย

ภาพ: ทรงกลมลูเมน

ความแปรปรวนของการวัดในแพ็คเกจ LED ประเภทต่างๆ

แพ็คเกจ LED แต่ละแบบมีข้อท้าทายในการวัดที่แตกต่างกัน ตารางต่อไปนี้แสดงให้เห็นถึงข้อพิจารณาทั่วไป

แหล่งที่มาของข้อผิดพลาดที่พบบ่อยและวิธีแก้ไข

• การมองเห็นโดยตรงจากตัวตรวจจับ: การระบุตัวตนในการประมาณค่า ควรติดตั้งแผ่นกั้นที่มีขนาดใหญ่พอที่จะป้องกันการมองเห็นโดยตรงได้
• การเบี่ยงเบนของการสอบเทียบ: การสอบเทียบใหม่ตามข้อกำหนดโดยใช้หลอดไฟมาตรฐานที่ตรวจสอบย้อนกลับได้ และบันทึกวันที่สอบเทียบ
• การสูญเสียเนื่องจากการเคลือบที่ไม่สม่ำเสมอที่พอร์ตหรือทรงกลม: ปัจจัยการแก้ไขตามผู้ผลิตทรงกลมและดูแลรักษาทรงกลมให้อยู่ในสภาพดี
• การรั่วไหลของแสงในอากาศโดยรอบ: ทดสอบในที่มืด (หรือตรวจสอบการปิดผนึกของทรงกลม)
• ความไม่ตรงกันของสเปกตรัม: วัดค่า SPD และแก้ไข หรือใช้เครื่องวัดสเปกตรัม (spectroradiometer)

มาตรฐานและการตรวจสอบย้อนกลับ

ปฏิบัติตามมาตรฐานสากล (เช่น เอกสาร CIE และ IES) เกี่ยวกับคำจำกัดความของรูปทรงเรขาคณิตของการวัด แนวทางการสอบเทียบ และการรายงาน ต้องรายงานข้อมูลต่อไปนี้เสมอ:
• ทดสอบกระแสและรูปคลื่น
• อุณหภูมิเคส (Tc) อุณหภูมิแวดล้อม (Ta)
• ข้อมูลอ้างอิงและวันที่ทำการสอบเทียบ
• แบบจำลองเครื่องมือและความไม่แน่นอน
การรายงานผลลัพธ์และความไม่แน่นอน
รายงานการวัดที่เหมาะสมต้องประกอบด้วยค่าฟลักซ์แสงรวม (ลูเมน) อุณหภูมิสีสัมพันธ์ (CCT) พิกัดสี (เช่น x,y) และความไม่แน่นอนของการวัด บันทึกเงื่อนไขการทดสอบทั้งหมดเพื่อให้สามารถทำซ้ำผลลัพธ์ได้

เหตุใดห้องปฏิบัติการและผู้ผลิตจึงเลือกใช้ทรงกลมรวมแสง (รวมถึง) LISUN สินค้า)

ทรงกลมรวมแสงมักถูกใช้ในกรณีที่ต้องการวัดฟลักซ์รวมโดยไม่ต้องทำแผนที่การกระจายตัวเชิงพื้นที่ ผู้จำหน่ายอุปกรณ์เช่น LISUN พัฒนาทรงกลมหรือระบบวัดแบบบูรณาการที่มุ่งเน้นความแม่นยำทางโฟโตเมตริก อุปกรณ์จับยึดความร้อน และซอฟต์แวร์ที่ใช้งานง่าย รูปแบบบรรจุภัณฑ์ LED ที่มีระบบที่ได้รับการบันทึกอย่างดี พร้อมการสอบเทียบที่ตรวจสอบย้อนกลับได้ และขนาดที่ตรงตามมาตรฐานแสงสว่าง จะรับประกันได้ว่าการผลิต LED ของคุณได้รับการทดสอบอย่างดี
การใช้อย่างเหมาะสม ลูเมนทรงกลม ทำให้วิธีการวัดค่าลูเมนของแพ็คเกจ LED ต่างๆ สามารถทำซ้ำได้และตรวจสอบย้อนกลับได้ โดยคำนึงถึงการติดตั้ง การควบคุมอุณหภูมิ การสอบเทียบ การควบคุมสเปกตรัม และการเลือกอุปกรณ์ทดสอบที่เหมาะสม (เช่น ระบบทรงกลมรวมแสงจากผู้จำหน่ายที่มีคุณภาพเทียบเท่า) LISUNด้วยข้อมูลดังกล่าว วิศวกรและผู้เชี่ยวชาญด้านควบคุมคุณภาพจะสามารถวัดค่าฟลักซ์แสงได้อย่างแม่นยำและทำซ้ำได้ ซึ่งสามารถนำไปใช้ในการกำหนดคุณสมบัติของผลิตภัณฑ์ เปรียบเทียบกับผลิตภัณฑ์อื่นๆ และผ่านการตรวจสอบตามข้อกำหนดทางกฎหมายได้