고체 조명의 빠른 발전 속도는 정밀하고 신뢰할 수 있는 광속 측정에 대한 수요를 창출해 왔습니다. 에너지 절약형 LED 시스템을 개발하기 위해서는 광 출력, 색 안정성, 발열 영향 및 실제 루멘 감소율을 정확하게 평가해야 합니다. 이러한 측정에 가장 일반적으로 사용되는 방법은 광속계(LMP)를 이용하는 것입니다. 적분 구 이는 램프 또는 반도체 발광체에서 방출되는 빛의 방향에 관계없이 방출되는 전체 빛을 수신하도록 특별히 설계된 광학 인클로저입니다.
확산 반사벽을 이용한 점 기반 측정 방식과 달리, 적분구는 복사 에너지의 평균값을 계산합니다. 이러한 평균화 과정을 통해 각도에 따른 영향을 제거하고 실제 총 광출력 값을 얻을 수 있습니다. 이 기술은 LED 테스트 장비와 관련하여 추적 가능한 측정 정확도가 요구되는 제조업체, 인증 연구소 및 광도 측정 연구 개발 센터에서 매우 중요합니다.

적분구 내부의 물리적 거동

공간 평균화는 적분구 측정 시스템의 핵심 원리입니다. LED에서 방출된 빛 중 극히 일부만이 검출기에 직접 도달합니다. 대부분의 빛은 적분구의 내부 표면에 부딪혀 모든 방향으로 산란된 후 센서에 도달합니다. 이러한 다중 산란체는 균일한 광학적 내부 표면을 생성합니다.
품질 측정은 코팅 재료에 크게 좌우됩니다. 고성능 적분구는 95% 이상의 반사율과 극히 낮은 형광성을 갖는 코팅을 사용합니다. LED의 높은 피크 파장으로 인해 코팅의 스펙트럼 중립성은 매우 중요합니다.

구형 기하학과 측정에 미치는 영향

구체의 직경을 선택하는 것은 매우 중요합니다. 구체가 너무 작으면 LED와 홀더가 내부 반사를 차단하여 자체 흡수가 커질 수 있습니다. 반대로 구체가 너무 크면 광 감쇠가 커져 검출기 응답이 약해집니다.
LED 측정 도구를 사용할 때 일반적인 구체의 직경은 제품 크기와 생성되는 광량에 따라 0.3미터에서 2미터까지입니다. 램프, 조명기구 또는 멀티칩 모듈에는 큰 구체가 적합하고, 단일 LED 칩 평가에는 작은 구체가 적합합니다.
공간적 균일성은 내부 기하학적 구조에도 영향을 받습니다. 직사광선이 검출기에 직접 입사하면 검출기의 진폭이 인위적으로 변하기 때문에 직사광선을 차단해야 합니다. 적분구는 여러 개의 차광판으로 구성되어 있어 검출기에 도달하는 빛이 여러 번의 반사 과정을 거치도록 설계되어 평균화 정확도가 향상됩니다.

그림: 통합 구

측정 전 안정화 요구 사항

LED 광속 측정 시 온도 안정화는 필수적입니다. LED의 광속 변화는 접합부의 발열로 인해 발생하므로, 출력은 일정한 전기적 및 열적 조건 하에서 측정해야 합니다.
전문 실험실에서 확인하는 사항은 다음과 같습니다.
• 특정 안정화 기간.
• 균일한 현행법 준수.
• 조절된 열 방출.
• 플럭스의 안정화 임계값에 도달했을 때 측정을 시작합니다.
접합부 온도의 작은 변화에도 불구하고 루멘 차이를 측정할 수 있으며, 특히 시제품, 생산 로트 또는 기타 열화 조건에서의 측정이 가능합니다. LM-80 노화 테스트.

구형 기반 측정 프로세스

적분구는 정확한 광속 측정을 위한 측정 장비로, 체계적인 방법론을 사용합니다. 먼저 주변광을 기준으로 시스템 기준선을 교정한 후 표준화된 테스트를 수행합니다. 교정 단계에서는 이미 추적 가능한 광학적 값을 가진 실험실 품질의 기준 램프를 사용합니다. 이러한 램프를 적분구 내에서 측정하여 광다이오드 측정값과 절대 광속 측정값 간의 변환 계수를 설정합니다.
제조사 LISUN 자동화된 시퀀스, 광도 선형성 보정, 스펙트럼 오류 보정 및 디지털 보정 불러오기 기능을 사용하여 이러한 교정 주기를 결합하는 고품질 시스템을 생산합니다.
시스템 교정 후 LED 샘플에 빛을 조사합니다. 검출기는 방출된 광속을 수집하고 적분구와 검출기를 각각 이용하여 이를 광도 단위로 변환합니다.
표: 구형 센서를 이용한 발광 측정에 사용되는 일반적인 교정값

플럭스 측정 중 열적 특성

LED의 발광량은 온도에 따라 크게 달라집니다. 순방향 전류가 증가하면 접합부 온도는 비선형적으로 감소합니다. 이러한 열화는 고온 환경에서 일반적으로 10~20% 정도 발생합니다. 구형 시스템을 통합하기 위해서는 이러한 열화 현상을 상쇄하기 위한 열 안정화 메커니즘을 반드시 포함해야 합니다.
전문적인 설정에서는 다음을 사용합니다.
• 방열판 장착 브래킷
• 정밀 전류 드라이버
• 저저항 배선 연결 저저항 배선.
• 온도 변화를 이용한 데이터 기록.
접합부 발열만이 환경에 미치는 영향은 아닙니다. 출력 일관성은 주변 챔버 온도, 예열 시간 및 파형의 리플에 의해 영향을 받습니다.

스펙트럼 불일치 오류 해결

LED를 사용하여 날카로운 피크를 갖는 스펙트럼 분포를 생성하는 경우, 기존의 광도 센서는 측정에 오차를 유발할 수 있습니다. 검출기의 감도가 인체와 같은 물체의 발광 효율 곡선에 부합하지 않으면 스펙트럼 불일치가 발생합니다. 적분구는 단순한 광다이오드 대신 보정된 분광복사계 센서를 사용하여 이러한 문제를 해결합니다.
새로운 LED 테스트 장비에는 스펙트럼 보정 기능이 내장된 분광기가 탑재되어 있습니다. 보정 알고리즘은 램프 스펙트럼 가중치 저장소를 사용하여 수동 보정 과정 없이 정확한 광속을 계산합니다.

구체 내부의 빛 흡수 처리

방열판, LED 패키지, 배선 고정 장치 및 장착 액세서리는 광속의 일부를 흡수합니다. 이를 자체 흡수라고 합니다. 그렇지 않으면 효율이 떨어지고 루멘 계산값이 부정확해집니다.
전문적인 측정 절차는 다음과 같은 방식으로 보완합니다:
1. DUT(테스트 대상 장치)가 없는 상태에서 구체 기준선 측정.
2. DUT 전원이 꺼진 상태에서의 측정
3. DUT 전원이 켜진 상태에서 측정하기
4. 보정 계수 적용.
이는 최종 측정 결과가 지지 구조물에 의한 빛 흡수로 인해 왜곡되지 않도록 보장합니다.

고출력 LED 측정 중 검출기 선형성

박물관급 LED 모듈의 개발로 인해 검출기 포화 현상이 발생할 수 있습니다. 센서 선형 영역을 초과하는 노출은 오판독을 유발할 수 있습니다. 연구실에서는 감쇠 필터를 사용하거나 감도가 낮은 고플럭스 검출기 채널을 선택함으로써 이러한 문제를 방지할 수 있습니다.
적절하게 설계된 적분구 측정 시스템에는 다음이 포함됩니다.
• 이중 검출기 채널
• 자동 범위 조정 탐지 회로.
• 저잡음 증폭
• 불필요한 중복 보정 계수
이는 사용 중 저강도 및 고강도 환경 모두에서 적절한 플럭스 포착을 보장합니다.

구형 측정이 엔지니어링 의사 결정에 도움이 되는 응용 분야

LED 형광체 혼합물을 평가하는 연구 센터에서는 형광체 변환 효율을 확인하기 위해 구형 시스템을 사용합니다. 드라이버 열 부하 프로파일을 측정하는 제조업체는 다양한 온도에서 광속 변화를 테스트합니다. 고휘도 모듈 제작자는 가속 노화 시험에서 광도 감소를 측정합니다. 배치 생산 팀은 공급업체를 인증하는 데 사용됩니다. 이러한 그룹은 보정된 적분구를 사용하여 객관적인 방식으로 성능 지표를 측정할 수 있습니다.

맺음말

적분구 이 구형 광학계는 LED의 전체 광속 평가 분야에 적용되는 가장 정확한 광학 측정 장비 중 하나입니다. 안정적인 장착과 복잡한 센서 보정 로직 덕분에 매우 신뢰할 수 있는 측정을 제공합니다. 최신 LED 테스트 장비에 내장된 시스템의 스펙트럼 안정성 정확도 및 반복성은 기존의 방향성 측정 방식으로는 재현할 수 없습니다. 체계적인 프로세스를 갖춘 연구소는 재료 배합부터 시장 출시까지 제품 개발의 각 단계에서 LED 성능을 정량화하는 데 상당한 진전을 이루었으며, 이를 통해 엔지니어링 결정이 계산상의 변동성이 아닌 실제 광도에 따라 이루어지도록 합니다.