Umfassende photometrische, kolorimetrische und elektrische Testplattform auf Basis eines LED-Messsystems

Abstract
LED-Lichtquellen haben herkömmliche Energiesparlampen, Leuchtstofflampen, HID-Hochdruckgasentladungslampen und Kaltkathoden-Leuchtstofflampen nach und nach verdrängt und sind zu Standardprodukten für die Allgemeinbeleuchtung, die Gewerbebeleuchtung und die Fahrzeugbeleuchtung geworden. Die zentrale Methode zur Qualitätskontrolle von Lichtquellen ist die integrierte Prüfung aller photometrischen, kolorimetrischen und elektrischen Parameter. Ein spezielles LED-Messsystem dient dabei als zentrale Hardware, um standardisierte und hochpräzise Prüfungen zu ermöglichen. LISUN LPCE-2 Anhand des LED-CCD-Schnellprüfsystems (LMS-9000) zur umfassenden photometrischen, kolorimetrischen und elektrischen Messung analysiert diese Arbeit die Eignung des Systems für verschiedene Lichtquellenkategorien. Die technischen Vorteile des Systems beim Testen von Energiesparlampen, Leuchtstofflampen, HID-Hochdruck-Natriumdampflampen/Quecksilberdampflampen, Kaltkathoden-Leuchtstofflampen und LED-Lichtquellen werden erläutert. Der kooperative Arbeitsmechanismus des Spektralradiometers, der integrierten Ulbricht-Kugel und des Mehrkanal-Elektromessmoduls des Systems wird detailliert erklärt. Unterschiede in den technischen Parametern zwischen zwei Konfigurationen sowie die hohe Präzision werden aufgezeigt. LMS-9000C und wissenschaftlicher Qualität LMS-9500CDie Ergebnisse werden verglichen. In Kombination mit nationalen GB/T-Standards sowie internationalen Standards der CIE- und IES-LM-Reihe wird die Aussagekraft der Testdaten bestätigt. Diese Arbeit demonstriert die Vorteile eines professionellen LED-Messsystems hinsichtlich Datenzuverlässigkeit und Testeffizienz für die LED-Produktentwicklung, die Wareneingangskontrolle und Zertifizierungsprüfungen durch Dritte und bietet Beleuchtungsunternehmen, optoelektronischen Laboren und Prüfinstituten technische Anhaltspunkte für die Auswahl standardisierter LED-Messsysteme. 

Einführung

Bei der Produktentwicklung in der Beleuchtungsindustrie existieren traditionelle und LED-Lichtquellen seit Langem parallel. Die Qualitätsprüfungsabteilungen der Unternehmen und externe Labore müssen Leistungstests an verschiedenen Lichtquellen gleichzeitig durchführen, wobei Einzelfunktions-Prüfgeräte den Testanforderungen aller Lichtquellentypen nicht gerecht werden. Im Gegensatz zu traditionellen Lichtquellen werden Lichtqualität, Lebensdauer und Energieeffizienz von LED-Produkten durch umfassende photometrische, kolorimetrische und elektrische Parameter wie Lichtstrom, Farbtemperatur, Farbwiedergabeindex, Ansteuerleistung und Lichtstromerhaltung bestimmt. Ein einzelnes Photometer oder ein einfaches Spektralmessgerät kann die Gesamtqualität von LED-Produkten nicht vollständig erfassen. Daher ist ein integriertes LED-Messsystem erforderlich, um alle relevanten Parameter zu erfassen.

Aktuelle Industriestandards wie GB/T 24824, CIE 177, ANSI-C78.377, IES LM-79 und LM-80 Es wurden strenge Indikatoren für Prüfgeräte für Lichtquellen festgelegt, mit klaren Grenzwerten für die spektrale Wellenlängengenauigkeit, den Farbortfehler, die photometrische Linearität, die Streulichtunterdrückung und die Langzeitüberwachung des Lichtabfalls. Einfache Prüfgeräte, bestehend aus zusammengesetzten Ulbricht-Kugeln und herkömmlichen Spektrometern, verursachen Lichtreflexionsverluste an den Verbindungsstellen und eine unzureichende Streulichtunterdrückung. Dies führt zu einer hohen Streuung der Farbort- und Lichtstromdaten und erfüllt somit nicht die Anforderungen für die Ausstellung internationaler Zertifizierungsberichte gemäß den Normen der LM-Serie.

LISUN startet die LPCE-2 Serie LED-MesssystemDas Gerät integriert ein hochpräzises CCD-Spektralradiometer, eine integrierte Ulbricht-Kugel, einen digitalen elektrischen Parameteranalysator und ein AC/DC-Netzteil mit variabler Frequenz. Mit diesem Gerät lassen sich alle Arten von Lichtquellen prüfen, darunter Energiesparlampen, Leuchtstofflampen, HID-Hochdruckgaslampen, Kaltkathodenlampen und LED-Module/-Leuchten. Es eignet sich außerdem für routinemäßige photometrische, kolorimetrische und elektrische Prüfungen von LEDs sowie für die Langzeitüberwachung der Lichtstromerhaltung im Alterungsprozess. LM-80Die Software und Hardware entsprechen vollständig den nationalen und internationalen Normen für Beleuchtungsprüfungen und lösen damit die Probleme unzureichender Gerätekompatibilität und Präzision bei Prüfungen mit mehreren Lichtquellen sowie bei standardisierten LED-Zertifizierungsprüfungen.

LPCE 2 (LMS 9000) Spektralphotometer und integrierendes Kugeltestsystem

Anwendungsbereich und zugehörige Prüfnormen für anpassungsfähige Lichtquellen LPCE-2 LED-Messsystem

Einführung in die Kategorien testbarer Lichtquellen
Als integrierte, umfassende Testplattform LPCE-2 Das LED-Messsystem unterstützt gängige Lichtquellen in der gesamten Branche:
1. Traditionelle Gasentladungslampen: Kompakte Energiesparlampen, lineare Leuchtstofflampen, Kaltkathoden-Leuchtstofflampen (CCFL), HID-Hochdruck-Natriumdampflampen und Hochdruck-Quecksilberdampflampen;

2. Festkörperlichtquellen: LED-Chips, LED-Module, LED-Lampen, LED-Panelleuchten, LEDs für das Pflanzenwachstum und LED-Lichtquellen für Kraftfahrzeuge.

Das System unterstützt das Umschalten zwischen drei Testmodi: Spektrophotometrie, Photometrie und Spektrophotometrie-Photometrie. Es passt sich der Testlogik für Lichtquellen mit unterschiedlichen Lumineszenzprinzipien an und kann synchron vier Kategorien vollständiger Parameter ausgeben, darunter Farbart, Photometrie, elektrische Leistung und Erhaltung des Lichtabfalls.

Vom LED-Messsystem befolgte maßgebliche nationale und internationale Prüfstandards
Marktzugang, Energieeffizienzzertifizierung und Qualitätsbewertung von LED-Produkten erfordern Prüfberichte, die gemäß einheitlichen Standards erstellt werden. Die vollständige Software- und Hardwareentwicklung von LPCE-2 Erfüllt alle gängigen photometrischen und kolorimetrischen Spezifikationen. Die anwendbaren Normen sind in Tabelle 1 aufgeführt.

Vergleich der wichtigsten technischen Parameter zweier Hardwarekonfigurationen LPCE-2 LED-Messsystem

Das LPCE-2 Das LED-Messsystem umfasst zwei Hardware-Varianten: hochpräzise LMS-9000C und wissenschaftlicher Qualität LMS-9500CSie eignen sich für die Qualitätskontrolle in der Produktion kleiner und mittlerer Unternehmen sowie für Zertifizierungsprüfungen großer und mittlerer Unternehmen und externer Prüflaboratorien. Die wichtigsten Präzisionsindikatoren der beiden Systeme sind in Tabelle 2 dargestellt und erfüllen die hohen Anforderungen an die Präzisionsprüfung photometrischer, kolorimetrischer und elektrischer Parameter von LEDs.

Beide Versionen des LED-Messsystems sind mit integral geformten Ulbricht-Kugeln ausgestattet. Im Vergleich zu herkömmlichen, gespleißten Ulbricht-Kugeln weist die integral geformte Kugeloberfläche keine Spleißnähte auf und verfügt über eine gleichmäßige diffuse Reflexionsbeschichtung an der Innenwand. Dadurch werden Lichtverluste an den Nähten und ungleichmäßige lokale Reflexion vermieden, was systematische Fehler bei der Lichtstrom- und Farbmessung deutlich reduziert. Auch nach wiederholten Langzeittests bei hohen Temperaturen treten keine strukturellen Verformungen auf, und die Präzision des Geräts bleibt über zehn Jahre stabil. Das System ist mit Hilfslampen und einem Algorithmus zur Selbstabsorptionskorrektur ausgestattet, um den Lichtabsorptionsverlust von LED-Lichtquellen und Hochleistungsleuchten innerhalb der Ulbricht-Kugel automatisch zu kompensieren und so die Aussagekraft der Messdaten weiter zu verbessern.

Vollständige Testparameter und intelligente Funktionen von LPCE-2 LED-Messsystem

All-in-One-Testparameter für Photometrie, Kolorimetrie und elektrische Anwendungen
Als professionelles LED-Messsystem LPCE-2 kann drei Kategorien von Kernparametern in einem einzigen Test erfassen und damit alle Indikatoren für die LED-Qualitätsbewertung vollständig abdecken:

• Farbmetrische Parameter: Farbkoordinaten x/y, korrelierte Farbtemperatur (CCT), Peakwellenlänge, dominante Wellenlänge, FWHM, Farbreinheit, CRI, CQS, TM-30-24 (Rf-Farbtreueindex, Rg-Farbraumindex) und vollständige spektrale Leistungsverteilungskurve;

• Photometrische Parameter: Gesamtlichtstrom, Lichtausbeute (lm/W), Strahlungsleistung, Wandstecker-Wirkungsgrad (WPE), externe Quanteneffizienz (EQE), Energieeffizienzindex (EEI), photosynthetisch aktive Strahlung (PAR) für Pflanzenlicht und photosynthetischer Photonenfluss (PPF);

• Elektrische Parameter: Eingangsspannung, Eingangsstrom, Wirkleistung, Leistungsfaktor, Oberwellenverzerrung und Verschiebungsfaktor (DF);

• Langzeit-Zuverlässigkeitsparameter (LM-80 Modus): Kurve des Lichtstromabfalls über die Zeit, Farbtemperaturdriftkurve, Dämpfung des Farbwiedergabeindex und Langzeitvariationsdaten von Leistung, Stromstärke und Lichtausbeute.

Intelligentes Design des LED-Messsystems zur Vermeidung von Fehlern bei manuellen Tests
• Kooperative Mehrstromversorgung: Das System integriert ein Wechselstromnetzteil mit variabler Frequenz und ein stabilisiertes Gleichstromnetzteil. Der Wechsel-/Gleichstromausgang lässt sich per Mausklick umschalten und ist somit für wechselstrombetriebene LED-Leuchten, Gleichstrom-LED-Chips und herkömmliche Wechselstrom-Leuchtstofflampen geeignet, ohne dass ein manueller Austausch des Netzteils erforderlich ist.

• Vollautomatische Datenerfassung: Die Software führt Spektralscans und synchrone Messungen elektrischer Parameter automatisch durch, ohne dass eine manuelle Datenaufzeichnung erforderlich ist. Integrierte Module zur Selbstabsorptionskorrektur und Temperaturüberwachung der Ulbricht-Kugel ermöglichen die Echtzeitkompensation temperaturbedingter photometrischer Abweichungen.

• Automatischer Export standardisierter Berichte: Die Software unterstützt chinesische und englische Benutzeroberflächen und ist mit Windows-Systemen von Win7 bis Win11 kompatibel. LM-79 Zertifizierungsberichte im PDF-Format und LM-80 Prüfberichte zur Lichtstromerhaltung im PDF-/Excel-Format lassen sich mit einem Klick erstellen. Die fälschungssicheren Berichte können direkt für Zertifizierungen durch Drittinstitutionen wie CQC, SGS und UL verwendet werden.

• Erweiterbare Upgrade-Möglichkeit: Es kann mit IS-1.5MT Ulbrichtkugel mit konstanter Temperatur und TMP-8 Mehrkanal-Temperaturscanner zur Erfüllung der Anforderungen der IES LM-82-Norm für Lichtabfallprüfungen bei konstanter Temperatur. Ein LED-Messsystem deckt sowohl Routineprüfungen als auch die Langzeitüberwachung der Zuverlässigkeit und Alterung ab.

Industrieller Anwendungswert LPCE-2 LED-Messsystem

Qualitätsprüfung der Produktionslinie für Hersteller von LED-Verpackungen und Leuchten
LED-Chip-Fabriken, Verpackungsfabriken und Leuchtenhersteller benötigen Chargenprüfungen der eingehenden Materialien und Fertigprodukte auf photometrische und kolorimetrische Konsistenz. LPCE-2 Das LED-Messsystem scannt innerhalb weniger Sekunden und ermöglicht so die Stichprobenprüfung von Produktionslinien. Es filtert schnell fehlerhafte Produkte mit Farbtemperaturverschiebungen, unzureichender Lichtausbeute und unzulässigem Farbwiedergabeindex heraus und verhindert so, dass diese in den Markt gelangen. Darüber hinaus kann es bei der Entwicklung neuer Produkte Spektralanalysen durchführen und das Phosphorverhältnis optimieren. Präzise Spektraldaten dienen als Grundlage für die Farbanpassung der LEDs und die Verbesserung der Lichtausbeute.

Gleichzeitige Prüfung mehrerer Kategorien für Hersteller traditioneller Lichtquellen
Für Hersteller von Energiesparlampen und HID-Gasentladungslampen, die neue und herkömmliche Lichtquellen auf derselben Produktionslinie herstellen, besteht keine Notwendigkeit, mehrere Testgeräte mit jeweils nur einer Funktion anzuschaffen. LPCE-2 Das LED-Messsystem ermöglicht die gleichzeitige Prüfung von herkömmlichen Leuchtstofflampen und neuen LED-Produkten, wodurch die Kosten für die Anschaffung von Laborgeräten gesenkt und Laborfläche gespart werden.

Unabhängige Prüf- und Zertifizierungslabore
Unabhängige Prüfinstitute, die Zertifizierungsberichte für Energieeffizienz und Beleuchtungssicherheit ausstellen, stellen extrem hohe Anforderungen an die Prüfgenauigkeit, die Normenkonformität und die Datenrückverfolgbarkeit des LED-Messsystems. Das Spektrometer, die Ulbricht-Kugel und die Standardlichtquelle von LPCE-2 kann metrologische Kalibrierungszertifikate bereitstellen. Die Prüfdaten erfüllen vollständig die Anforderungen der GB/T-, CIE- und IES-Normen. LM-79 und LM-80 Die Berichte werden von Zertifizierungsstellen weltweit anerkannt, wodurch wiederholte Nachprüfungen reduziert und die Testkapazität der Labore verbessert werden.

Universitätslabore für Optoelektronik und Forschungs- und Entwicklungseinrichtungen für Pflanzenbeleuchtung
Für die optoelektronische Lehre an Universitäten und für LED-Forschungs- und Entwicklungsszenarien im Bereich Pflanzenwachstum kann dieses LED-Messsystem pflanzenspezifische optische Parameter wie PAR und PPF testen und vollständige Spektralkurven ausgeben. Damit wird der Bedarf an hochpräzisen Daten in Lehrversuchen und der Entwicklung spezieller Beleuchtungsprodukte gedeckt.

Fazit

Die Qualitätskontrolle von LED-Produkten basiert auf vollständigen und präzisen integrierten photometrischen, kolorimetrischen und elektrischen Prüfungen. Ein professionelles integriertes LED-Messsystem Dient als Kernausrüstung zur Durchführung standardisierter Prüfungen. Als ausgereiftes kommerzielles LED-Messsystem, LISUN LPCE-2 Das LED-CCD-Schnellprüfsystem (LMS-9000) für Photometrie, Kolorimetrie und elektrische Messungen verfügt über eine integrierte, hochpräzise Ulbricht-Kugel und ein hochauflösendes CCD-Spektralradiometer. Die Software unterstützt die Beleuchtungsprüfnormen GB/T, CIE und IES. Das Gerät ermöglicht die Prüfung aller Lichtquellenkategorien, darunter Energiesparlampen, Leuchtstofflampen, HID-Hochdruckgaslampen, Kaltkathoden-Leuchtstofflampen und LEDs.

Zwei Konfigurationen (hochpräzise und wissenschaftlich) erfüllen die unterschiedlichen Anforderungen von Produktionslinieninspektionen in kleinen und mittelständischen Unternehmen sowie von High-End-Zertifizierungslaboren. Das System erfasst automatisch vier Parameterkategorien: Farbmessung, Photometrie, elektrische Leistung und Langzeit-Lichtabfall. Es verfügt über Funktionen wie den standardisierten Berichtsexport, die Selbstabsorptionskorrektur und erweiterbare Lichtabfallprüfungen bei konstanter Temperatur. Es behebt die Schwächen herkömmlicher, einfunktionaler Prüfgeräte wie unzureichende Präzision, mangelnde Kompatibilität mit Lichtquellen und die fehlende Fähigkeit, internationale Zertifizierungsberichte zu erstellen. Dabei berücksichtigt es Hardwarepräzision, Automatisierungsgrad und Standardanpassungsfähigkeit. Angesichts der Qualitätsverbesserung in der LED-Beleuchtungsindustrie und der standardisierten globalen Energieeffizienzzertifizierung bietet das System eine optimale Lösung. LPCE-2 Das LED-Messsystem verbessert effektiv die Genauigkeit und Effizienz von Lichtquellentests und bietet eine vollständige standardisierte Testlösung für die LED-Produktentwicklung, die Produktionsqualitätskontrolle und die Marktzulassungszertifizierung.