Un flux lumineux précis est nécessaire pour mesurer et valider le rendement lumineux d'une LED et garantir que ses performances sur le terrain correspondent aux spécifications du produit. Une autre solution courante pour mesurer le flux lumineux d'une LED consiste à… sphère lumineuse (Souvent appelée sphère d'intégration) est une solution au problème posé par les normes industrielles. Cet article explique comment utiliser une sphère de flux lumineux pour mesurer le flux lumineux total de différents types de LED, présente des conseils utiles pour la configuration et la correction, et identifie certains écueils liés à la mesure des LED CMS, COB et haute puissance. Un exemple de fabricant d'équipements de test, ainsi que les sphères d'intégration et les accessoires photométriques qu'il fournit, sont cités. LISUN.

Qu'est-ce qu'une sphère lumenique et pourquoi est-elle utilisée ?

Une sphère creuse dont l'intérieur est recouvert d'un matériau hautement réfléchissant est appelée sphère lumineuse. La source de test est diffusée plusieurs fois à l'intérieur de la sphère jusqu'à ce que la luminosité de sa surface interne devienne pratiquement uniforme. La luminance moyenne mesurée par un photodétecteur ou un spectroradiomètre à travers un port d'échantillonnage est convertie en flux lumineux total (lumens) en la multipliant par le facteur d'étalonnage de la sphère.
Principaux avantages:
• Capture la totalité du flux lumineux, indépendamment de l'angle du faisceau ou de sa répartition spatiale.
• Les sources ponctuelles, les mini-réseaux et les nombreux modules LED.
• Réduit considérablement la sensibilité d'alignement, par rapport aux goniophotomètres.

Principe de mesure de base — comment la sphère lumineuse mesure les lumens

1. Insérez la LED dans la sphère (ou faites passer sa lumière par un port d'entrée).
2. La lumière se diffuse même sur la partie inférieure de la sphère.
3. Le détecteur mesure la luminance diffuse et, à l'aide de la géométrie sphérique et de l'étalonnage, donne le flux radiant total.
4. Les unités radiométriques sont converties en unités photométriques (lumens) à l'aide de la réponse spectrale du détecteur et de la réponse photopique humaine (V(λ)).
En bref : la sphère est une combinaison de la distribution angulaire de la lumière émise de telle sorte que les propriétés directionnelles de la LED sont en grande partie sans importance pour mesurer correctement les lumens, à condition que le test soit correctement configuré.

Configuration pratique : emplacements des ports, des déflecteurs et du détecteur

La mesure répétée du flux lumineux dépend d'une configuration matérielle appropriée :
• Port d'entrée : emplacement de la LED ou de son support. La zone doit être suffisamment large pour éviter que la LED ne soit directement dirigée vers le détecteur.
• Port du détecteur : Le photomètre ou le spectroradiomètre y est installé. Le détecteur doit être étalonné et sa sensibilité spectrale doit être connue.
• Déflecteur : Il s’agit d’un écran physique empêchant le détecteur de voir directement la LED. Un déflecteur en place garantit que le détecteur ne capte que la lumière diffusée.
• Lampe de référence / étalonnage : Ceci peut être réalisé avec une lampe standard étalonnée, rattachée à un laboratoire national, afin de mesurer le facteur d'étalonnage du flux de la sphère.
• Contrôle de la température : le flux lumineux des LED est très sensible à la température de la jonction. Le courant de commande est contrôlé par un montage ou un test thermique afin de garantir que le courant et la température correspondent aux conditions réelles d’utilisation.

Considérations relatives aux inadéquations spectrales et aux couleurs

Les mesures photométriques impliquent la conversion de la puissance spectrale en flux lumineux par pondération selon la courbe V(λ). Cette conversion est effectuée automatiquement par les spectroradiomètres, mais dans les photomètres ou les détecteurs à réponse spectrale non idéale, un décalage spectral se produit. Des corrections sont possibles, notamment celles de :
• LED à bande étroite (par exemple bleu foncé ou monochromes)
• LED à spectre anormal : LED RVB multipuces ou LED à conversion de phosphore
Ces erreurs sont minimisées grâce à l'utilisation d'un spectroradiomètre présentant une bonne précision en termes de longueur d'onde. Lorsqu'un photodétecteur classique est utilisé, un facteur de correction (calculé à partir de la distribution spectrale de puissance mesurée) doit être appliqué.

Figure : Sphère luminale

Variabilité des mesures selon les types de boîtiers LED

Les différents types de boîtiers LED présentent des défis de mesure spécifiques. Le tableau suivant met en évidence les considérations communes.

Sources d'erreurs courantes et comment les corriger

• Vue directe du détecteur : identification lors de l’estimation. Il est judicieux de placer un déflecteur suffisamment grand pour empêcher la vue directe.
• Dérive d'étalonnage : Réétalonnage réglementaire avec des lampes étalons traçables et enregistrement des dates d'étalonnage.
• Pertes dues à un revêtement non uniforme du port ou de la sphère : Facteurs de correction selon le fabricant de la sphère et maintenir la sphère en bon état.
• Fuite de lumière dans l’air ambiant : tester dans l’obscurité (ou vérifier l’étanchéité de la sphère).
• Inadéquation spectrale : Mesurer le SPD et le corriger ou utiliser un spectroradiomètre.

Normes et traçabilité

Respectez les normes internationales (telles que les documents CIE et IES) relatives à la définition de la géométrie des mesures, aux pratiques d'étalonnage et à la rédaction des rapports. Signalez systématiquement :
• Tester le courant et la forme d'onde
• Température du boîtier (Tc) Température ambiante (Ta).
• Référence et date d'étalonnage.
• Modèle instrumental et incertitude
Communication des résultats et incertitude
Le rapport de mesure approprié doit comporter le flux lumineux total (lumens), la température de couleur corrélée (TCC), les coordonnées chromatiques (par exemple x, y) et l'incertitude de mesure. Il convient de consigner toutes les conditions de test afin de reproduire les résultats.

Pourquoi les laboratoires et les fabricants choisissent-ils les sphères d'intégration (y compris LISUN produits)

Les sphères d'intégration sont généralement privilégiées lorsque le flux total est requis sans cartographie de la distribution spatiale. Les fournisseurs d'équipements tels que LISUN Développer des sphères ou des systèmes de mesure intégrés axés sur la précision photométrique, des dispositifs thermiques et un logiciel convivial. Un type de boîtier LED doté d'un système bien documenté, avec un étalonnage traçable et des dimensions conformes aux normes d'éclairage, garantira la qualité des tests effectués sur votre production de LED.
Utilisation appropriée de la sphère lumineuse rend la méthode de mesure du flux lumineux de différents modules LED reproductible et traçable. En tenant compte du montage, de la régulation thermique, de l'étalonnage, du contrôle spectral et en assurant un choix judicieux d'équipements de test (tels que des systèmes à sphère d'intégration) auprès de fournisseurs de qualité équivalente, LISUN), les ingénieurs et les experts en contrôle qualité pourraient obtenir des mesures de flux lumineux reproductibles qui pourraient être utilisées pour spécifier les produits, les comparer à d'autres produits et également réussir les examens réglementaires.