Jedes Labor, das eine glaubwürdige Charakterisierung von LED-Produkten ermöglicht, ist abhängig von BeleuchtungsprüfgeräteDie erste Frage bei der Konzeption eines LED-Testprogramms lautet: Was soll mit den Messungen nachgewiesen werden? Viele Projekte erfordern, dass Leistung, Farbqualität, zeitliche Stabilität und elektrische Effizienz reproduzierbar und dokumentierbar nachgewiesen werden. Dies setzt voraus, dass das Labor optische Instrumente, elektrische Messtechnik und Umweltvorschriften in denselben Arbeitsablauf integriert, sodass jede gemessene Lumen-, Spektralkurven- oder Flimmermessung mit einer Gerätekalibrierung und einer dokumentierten Testbedingung verknüpft werden kann.

Auswahl der optischen Messkette und des Instruments

Die beiden Säulen der photometrischen und kolorimetrischen Untersuchung sind der Gesamtlichtstrom und die spektrale Leistungsverteilung. Ulbricht-Kugeln sind nach wie vor die erste Wahl, wenn der Gesamtlichtstrom unabhängig von der Strahlform bestimmt werden muss. Die Kugel selbst ist ein radiometrischer Integrator, daher bestimmen ihre Größe, die Geometrie des Inneren und der Öffnungen sowie die Reflexionseigenschaften der Beschichtung die Messkette. Die Kugel muss mit einem Spektroradiometer kombiniert werden, dessen Wellenlängengenauigkeit bekannt ist und das Streulicht kompensieren kann, da der spektrale Fehler direkt proportional zum kolorimetrischen Fehler ist.
Für richtungs- und ortsaufgelöste Daten empfiehlt sich ein Goniophotometer oder ein abbildendes Photometer. Das Goniophotometer liefert Daten zur Lichtstärke in Abhängigkeit vom Einfallswinkel, die zur Unterstützung der IES- und Strahlformungsanalyse sowie zur Erstellung von EULUMDAT-Dateien verwendet werden. Ein Photometer oder ein abbildendes Kolorimeter erfasst sowohl die Leuchtdichte als auch die Farbart der Leuchte zweidimensional. Diese Daten sind besonders wertvoll, wenn die Leuchte eine räumliche Ungleichmäßigkeit aufweist oder Mischfarbenquellen verwendet werden. Leuchtdichtemessgeräte mit engem Sichtfeld ermöglichen eine präzise Messung kleinerer Hotspots wie COB-Strahler.
Die optische Kette weist ein zeitliches Verhalten auf. Die Amplitude zahlreicher LED-Treiber variiert oder driftet beim Einschalten. Anstiegszeit, Flimmern und stroboskopische Effekte lassen sich am besten mit einer schnellen Fotodiode und einem Digitalisierer mit ausreichender Bandbreite erfassen. Flimmerindex und Frequenzspektren, prozentuales Flimmern, Zeitbereich und alle weiteren relevanten Kennzahlen werden berechnet und zur Beurteilung von Ergonomie und Sicherheit sowie zur Einhaltung gesetzlicher Vorschriften herangezogen.
Besondere Sorgfalt ist bei Linsen, Diffusoren und Sekundäroptiken geboten. Beim Testen einer Leuchte ist das System bei der Montage als Ganzes zu behandeln. Die Montageoptiken sind so anzubringen, wie sie später im Einsatz sein werden. Modulare Testsysteme werden von zahlreichen Anbietern mit Kits angeboten, die die Montage und die thermische Verbindung zertifizieren. Laborhersteller (LISUN) bieten eine Reihe von Zubehörteilen, die es ermöglichen, die Bedingungen der Produktionsmontage im Labor nachzubilden und die Unterschiede in den Aufbauten zu verringern.

Elektrische, thermische und umweltbezogene Aspekte

LED-Tests lassen sich ohne Berücksichtigung elektrischer und thermischer Parameter nicht präzise durchführen. Leistungsanalysatoren zur Messung von Spannung, Stromstärke, Wirkleistung und Oberschwingungsverzerrung sind erforderlich, um die Lichtausbeute zu berechnen und durch den Treiber verursachte Anomalien zu erkennen. Die elektrische Datenerfassung und optische Datenaufzeichnung müssen mit der Datenerfassung synchronisiert werden, um sicherzustellen, dass alle Lumenmesswerte die aktuellen Betriebsbedingungen des Treibers widerspiegeln.
Auch die Temperatur spielt eine Rolle. Spektrale Leistung und Lichtausbeute variieren mit der Sperrschichttemperatur der LED. Ein zuverlässiges Verfahren platziert einen Temperatursensor am Gehäuse oder an einem definierten Tc-Punkt, erfasst den stationären Zustand und gibt anschließend die optischen Werte aus. Bei verpackten LEDs und Modulen simulieren thermische Vorrichtungen die Wärmeabfuhr während der Produktion, während bei kompletten Leuchten thermische Kammern die Umgebungsbedingungen nachbilden. Die Luftfeuchtigkeit ist, sofern relevant, ein wichtiger Faktor für die Klimatisierung, da der kombinierte Einfluss von Feuchtigkeit und Temperatur den Lichtstromverlust erhöht und zu korrosionsbedingten Ausfällen führen kann.
Schattenwurf und Wärmeableitung entlang der Kabelwege sind häufige Fehlerquellen, die bisher nicht ausreichend berücksichtigt wurden. Die Kabelführung sollte so verlegt werden, dass die Optik nicht beeinträchtigt wird. Durchführungen sollten installiert werden, die die Kammerintegrität nicht beeinträchtigen und die Leitfähigkeit minimieren. Bei Messungen mit Netzanschluss sind geeignete LISN-Zubehörteile zu verwenden, um eine definierte Impedanz zu erzeugen und das Prüfobjekt vor Gebäudegeräuschen zu schützen.

Abbildung: Beleuchtungsprüfgeräte

Rückverfolgbarkeit der Kalibrierung und Datenworkflow

Jedes Messgerät trägt zum Messfehler bei. Kalibrierung: Ein Kalibrierungsprogramm ist ein systematisches Verfahren, das Spektroradiometer, Photometer, Leistungsanalysatoren und Temperatursensoren mit nationalen oder akkreditierten Laboren verbindet. Kalibrierzertifikate sollten die Messunsicherheiten angeben, damit das Labor eine Unsicherheitsbilanz erstellen und die Zuverlässigkeit der angegebenen Lumen-, Farbkoordinaten- und Wirkungsgradwerte bestimmen kann.
Führen Sie nach jeder Messkampagne einen Funktionstest durch. Drift lässt sich mit einer stabilen Referenzquelle schnell erkennen und kann bereits vor Beginn eines formalen Tests durch eine kurze Überprüfung mit einer stabilen Referenzquelle, Detektorsättigung oder Softwarefehlkonfiguration festgestellt werden. Überprüfen Sie die Ergebnisse und dokumentieren Sie die Verifizierung und die Rohdaten des Messgeräts. Die Rohspektrenaufzeichnung ermöglicht die Nachbearbeitung von Spektren, sobald neue Messungen oder Korrekturprozesse hinzugefügt werden, ohne dass die physikalischen Proben erneut verarbeitet werden müssen.
Die Lichtprüfgeräte bilden das Bindeglied für einen konsistenten Arbeitsablauf, der mithilfe von Software gesteuert wird. Wählen Sie synchronisierte Messreihen für Winkelposition, Spektralabtastung und Leistungsmessung. Die Exportformate müssen gängige photometrische Dateien akzeptieren und Metadaten wie Geräteseriennummern, Kalibrierungsdaten, Umgebungsbedingungen und Position der Leuchten enthalten. Prüfsummenvalidierung und Versionskontrolle der Testskripte verhindern unbeabsichtigte, stille Änderungen, die die langfristige Datenhistorie beschädigen könnten. Sichere Datensicherungen gewährleisten dies.
Die Einhaltung von Berichtsstandards ist wichtig. Geben Sie in jedem Bericht die relevanten Prüfnormen mit allen Prüfbedingungen an. Beispielsweise sollten Sie die Ansteuerwellenform, die Umgebungstemperatur, die kritische Temperatur (Tc), die Aufwärmzeit und die Rückführbarkeit der Kalibrierung angeben. Farbmessungen sollten sowohl die spektrale Leistungsverteilung als auch abgeleitete Werte enthalten. Dies erleichtert die unabhängige Überprüfung sowie nachfolgende Berechnungen wie die der TM-30-Indizes auf Basis derselben Daten.

Praktische Laborplanung und Investitionsprioritäten

Konzentrieren Sie sich auf die Konstruktion, nicht auf die technischen Daten. Bessere Vorrichtungen und eine stabile Montage führen zu einer höheren Wiederholgenauigkeit als ein Spektroradiometer mit etwas höherer Auflösung. Verwenden Sie rückführbare Referenzquellen, eine stabile thermische Befestigung und hochwertige Kabel. Planen Sie die Ersatzteilbeschaffung und Kalibrierungsintervalle entsprechend der Nutzungsintensität des Instruments.
Der Methodentransfer gestaltet sich einfacher, wenn man mit bekannten Anbietern zusammenarbeitet. Anbieter wie LISUN Die angebotenen Messgeräte, Hardware, Software und Zubehörsysteme erleichtern die Integration und bieten in vielen Fällen auch Unterstützung bei der Kalibrierung. Bei der Geräteauswahl sollten Sie neben der Lagerhaltung auch die Dokumentation und die Serviceleistungen der Anbieter berücksichtigen.
Beleuchtungsprüfgeräte Sie bildet die Infrastruktur, die die physikalischen Eigenschaften der Geräte in nutzbare Produktspezifikationen umsetzt. Die Auswahl von Messgeräten mit Messzielen, die den elektrischen und thermischen Kontext kontrollieren und eine rückführbare Kalibrierung sowie ein effizientes Datenmanagement gewährleisten, trägt dazu bei, dass das Labor LED-Tests in einen Vorteil für Design und Konformität verwandelt, anstatt sie als Unsicherheitsfaktor zu betrachten.