Introduction

¿Alguna vez te has encontrado en una situación en la que, dentro del mismo lote de luminarias, diferentes unidades muestreadas exhiben diferencias significativas en parámetros como la eficacia luminosa, la temperatura de color y la potencia? Aunque estas diferencias existen objetivamente, debemos controlarlas dentro de límites estrictos; de lo contrario, el producto se considera de calidad inferior. Por ejemplo, si la temperatura de color de las lámparas UFO highbay instaladas en la misma fábrica varía excesivamente, los usuarios percibirán estas diferencias, lo que llevará a una mala experiencia de usuario. De manera similar, si la eficacia luminosa y la potencia de las farolas difieren significativamente, el flujo luminoso total emitido inevitablemente variará considerablemente, resultando en una iluminación desigual (¿Cómo mejorar la iluminación desigual?) de la superficie de la carretera y afectando la seguridad vial. Como profesionales de la industria, necesitamos entender los orígenes de estas diferencias, y la clasificación de LED es una causa principal. Por lo tanto, la clasificación precisa de LED es un paso crucial para reducir las diferencias originadas en la fuente de luz. Este artículo se centrará en qué es el clasificación de LED, sus beneficios, los parámetros clave en los que se basa el clasificación de LED y cómo realizar pruebas efectivas. Profundicemos en el texto principal para aprender más.

¿Qué es el Clasificación de LED?

La clasificación de LED es un método para gestionar y clasificar chips LED según parámetros clave como la temperatura de color, el flujo luminoso y la tensión directa. Este método implica medir con precisión los LED y dividirlos en múltiples subniveles (clasificaciones). Por ejemplo, la clasificación de LED de la CCT de los chips LED puede reducir significativamente las diferencias de color entre diferentes chips LED o lámparas terminadas, garantizando la consistencia del color. En la clasificación de color, la industria generalmente se basa en la norma ANSI C78.377 para detectar y analizar las coordenadas de color de los LED. Esta norma se basa en la teoría de la elipse de MacAdam, y sus requisitos comunes incluyen el control de las diferencias de color en 4 o 7 pasos para garantizar que las diferencias de color entre los chips LED sean imperceptibles para el ojo humano. Por supuesto, además de las normas de la industria, los fabricantes de LED pueden desarrollar sus propios estándares de clasificación internos según las especificaciones de sus productos. Además de la clasificación de color, la clasificación de LED también considera el flujo luminoso, la tensión y el IRC (IRC vs. eficacia luminosa), que se analizarán en detalle en la siguiente sección.

Parámetros clave para el clasificación de LED

Además de la unión de matrices, la unión de cables y el encapsulado, la fabricación de LED implica un paso crucial: la clasificación de LED. Esta clasificación se basa principalmente en parámetros fotoeléctricos, con estándares comunes que incluyen la tolerancia de coordenadas de color (p. ej., ±0,003), la clasificación del flujo luminoso (p. ej., ±5 %) y la clasificación de voltaje directo (p. ej., ±0,1 V). Tras la clasificación, los LED se clasifican y empaquetan según su zona de color, flujo luminoso y códigos de voltaje para garantizar una alta consistencia dentro del mismo lote. Por ejemplo, las especificaciones de LED de Lumileds clasifican los LED principalmente por flujo luminoso, CCT, voltaje, tolerancia de color e índice de reproducción cromática.

Clasificación del flujo luminoso: El flujo luminoso es un indicador clave para los usuarios de LED. La clasificación garantiza la uniformidad y consistencia del brillo en los productos LED, cumpliendo con los requisitos específicos de brillo.

Clasificación de temperatura de color correlacionada: Para los LED blancos (solución de iluminación blanca modulable), la temperatura de color es un parámetro crucial que determina si el tono del LED es cálido, frío o blanco puro. La clasificación de temperatura de color correlacionada permite clasificar los productos LED según rangos de temperatura de color para satisfacer las necesidades de diferentes escenarios de aplicación.

Binning de coordenadas de cromaticidad (x, y): Las coordenadas de cromaticidad (x, y) definen la posición específica del LED en el diagrama de cromaticidad y son un indicador cuantitativo del color. El binning de coordenadas de cromaticidad garantiza la precisión y consistencia de los colores del producto LED desde la fuente.

Binning del índice de reproducción cromática (IRC): El índice de reproducción cromática (IRC) está directamente relacionado con el grado de cambio de color de un objeto iluminado por la luz. Para los productos de iluminación LED, el IRC es un parámetro muy importante. El binning del IRC garantiza la capacidad del producto LED para reproducir los colores del objeto en diferentes escenarios de aplicación.

¿Cuáles son los beneficios del clasificación de LED?

Paso central de la producción de LED

Los diodos emisores de luz blanca (LED) producen luz blanca emitiendo primero luz desde un LED azul y luego dirigiendo esa energía hacia un fósforo amarillo para crear otros colores de luz, que luego se mezclan para formar luz blanca (¿Cómo obtener LED blancos?). Es fácil ver que las variaciones en el LED azul y el fósforo afectan la luz blanca emitida. Por ejemplo, si la luz azul es ligeramente más cercana al ultravioleta o al cian, el LED emitirá colores diferentes. Pequeñas diferencias en la proporción de mezcla o el grosor del fósforo también afectarán la luz emitida. Por lo tanto, la clasificación de chips LED es esencial. De esta manera, los chips LED se clasifican meticulosamente utilizando computadoras altamente avanzadas que realizan rápidamente mediciones fotométricas y electrónicas. De lo contrario, los LED de diferentes fabricantes o incluso de diferentes lotes del mismo fabricante presentarían diferencias, lo que obviamente dificultaría que los fabricantes vendan sus productos, ya que las empresas posteriores no estarían seguras de haber seleccionado el producto correcto.

Control de tolerancia de color y eficiencia

La temperatura de color (CCT), la tolerancia de color y la eficacia luminosa son parámetros clave en los que se centran los fabricantes de iluminación LED. La eficacia luminosa es relativamente fácil de entender; seleccionar LED con el mismo clasificación de LED garantiza que la rentabilidad de la eficacia luminosa esté dentro del rango de diseño, evitando situaciones en las que algunas lámparas tienen una eficacia luminosa baja mientras que otras tienen una eficacia luminosa excepcionalmente alta (¿Qué es la eficacia luminosa?). La CCT y la tolerancia de color deben considerarse conjuntamente. Muchos compradores necesitan confirmar la temperatura de color al seleccionar productos; simplemente necesitamos elegir una temperatura de color adecuada, y el vendedor proporcionará productos con los parámetros correspondientes. La tolerancia de color es un parámetro más granular, ya que incluso entre LED de 3000K, sus colores (es decir, coordenadas de color) pueden presentar ligeras diferencias. El clasificación de LED garantiza que la temperatura de color (coordenadas de color) esté estrictamente controlada dentro del rango de desviación permitido, evitando así que estas diferencias de color sean perceptibles para el ojo humano.

Adaptación de voltaje para confiabilidad

Los LED son dispositivos accionados por corriente, y su brillo se determina principalmente por la cantidad de corriente que fluye a través de ellos. Por ejemplo, en las farolas H y Hevo (circuitos en paralelo), la corriente fluye automáticamente al módulo con menor impedancia (representada por la menor tensión directa). Sin la clasificación por caída de tensión, el/los chip(s) con menor tensión directa del módulo soportarán una corriente excesiva (a mayor diferencia, mayor diferencia de corriente), lo que resulta en temperaturas más altas y una degradación luminosa acelerada (¿Qué es la degradación luminosa?). En casos graves, puede incluso provocar que los chips LED se quemen por sobrecarga.

¿Cómo funciona el Clasificación de LED?

Tradicionalmente, los diodos emisores de luz (LED) se prueban y clasifican a una temperatura de unión o pad de 25 °C. Sin embargo, las luminarias LED funcionan a temperaturas mucho más altas en aplicaciones reales (temperatura de unión del LED: más información sobre la temperatura de trabajo de los LED y el controlador LED). Si se prueba a 25 °C, el rendimiento real de un LED en una aplicación real suele diferir del rendimiento nominal anunciado en la hoja de datos. Entonces, ¿cómo se puede reducir el impacto de la temperatura en el rendimiento? Lumileds lleva varios años realizando la clasificación de LED a altas temperaturas. Por ejemplo, su serie LUXEON 3030 2D se somete a pruebas de temperatura de color con objetivo en caliente a Ta=85 °C para determinar si la temperatura de color del LED se encuentra dentro del rango objetivo. La clasificación a una temperatura de aplicación típica de 85 °C (objetivo de temperatura de color de alta temperatura) garantiza que no se produzcan cambios de color después de la instalación. Además, su proceso de encapsulado con compuesto de moldeo epoxi (EMC) hace que el Luxeon 3030 2D sea más fiable en entornos hostiles. Por supuesto, además de CCT, Lumileds también realiza Clasificación de LED para voltaje, flujo luminoso y CRI a 25 °C.

Tomando como ejemplo las coordenadas de color (CCT), el método más utilizado en la clasificación de LED es el método de la elipse de MacAdam. Propuesto por MacAdam en la década de 1940, este método se basa en un descubrimiento clave: la capacidad del ojo humano para distinguir diferentes colores no es uniforme. La elipse de MacAdam divide el espacio de color en una serie de regiones elípticas, cada una de las cuales representa una gama de colores que el ojo humano no puede distinguir. Cuanto mayor sea la elipse, menor será la sensibilidad del ojo humano a los cambios en esa región de color y mayor la desviación de color admisible; por el contrario, cuanto menor sea la elipse, mayor será la sensibilidad del ojo humano y menor la desviación admisible. Para la iluminación con luz blanca, la elipse de MacAdam describe el rango de tolerancia de color alrededor de cualquier punto de temperatura de color. Por ejemplo, las elipses de 3, 5 y 7 pasos definen diferentes rangos de tolerancia de color. Por ejemplo, si el requisito del proyecto está dentro de los 5 pasos, debemos seleccionar chips LED cuyas coordenadas de color se encuentren dentro de esta elipse después del agrupamiento de los LED. Los siguientes son los pasos del binning de elipse de MacAdam.

Se miden las coordenadas de cromaticidad de un LED; estas coordenadas describen el color de la luz y suelen representarse en un diagrama bidimensional conocido como diagrama de cromaticidad CIE. Se determina la región de la elipse de McAdam donde se encuentra el LED y este se asigna al contenedor correspondiente según su tamaño. Los LED dentro de elipses más pequeñas se consideran de mayor calidad (menor tolerancia de color), mientras que aquellos que no cumplen los requisitos se colocan en contenedores de menor calidad (tolerancia de color) hasta que se descartan. El flujo luminoso, el IRC y el voltaje (voltaje y corriente de salida del controlador LED) también se pueden clasificar mediante un método similar, pero en lugar de basarse en elipses de McAdam, se utilizan diversos estándares.

Control de calidad y pruebas de luces LED de ZGSM

Prueba de chips LED

Para producir luminarias LED de calidad, es fundamental realizar una rigurosa selección de las fuentes de luz LED. En primer lugar, debemos seleccionar chips LED que cumplan con los requisitos del cliente. Por ejemplo, si un cliente especifica una temperatura de color de 4000 K en 5 pasos, un índice de reproducción cromática (IRC) no inferior a 80 y un voltaje de 5,9 V (±0,1 V), podemos adquirir los chips LED correspondientes. Una vez recibidos los chips, inspeccionamos y probamos los productos. Las pruebas de la fuente de luz se realizan principalmente con una esfera integradora. La prueba con esfera integradora es un método estandarizado que utiliza un dispositivo llamado “esfera integradora” en condiciones de laboratorio para medir de forma precisa y exhaustiva los parámetros ópticos clave de las fuentes de luz LED o luminarias, como el flujo luminoso total, la eficacia luminosa, la temperatura de color y el IRC. Los integradores se clasifican en pequeños y grandes según su tamaño; en este caso, nos referimos principalmente a las esferas integradoras pequeñas. Además, las pruebas de los parámetros de voltaje también son indispensables. Por ejemplo, en la producción de la farola de la serie H (haga clic en las fotos a continuación para obtener más detalles de los productos LED de ZGSM), necesitamos examinar los módulos LED ensamblados para confirmar que la desviación de voltaje esté dentro del rango operativo para evitar que el dispositivo de iluminación experimente una rápida disminución de la luz o incluso un mal funcionamiento debido a una sobrecarga.

Inspección de muestreo

Tras el montaje de las lámparas, realizamos comprobaciones aleatorias para garantizar que los parámetros fotoeléctricos del producto LED terminado (productos LED ZGSM) cumplan las especificaciones. A diferencia de la pequeña esfera integradora utilizada para probar LED individuales, se utiliza una esfera integradora de gran tamaño para probar la lámpara completa. Cuando el LED a prueba se enciende dentro de la esfera, la luz que emite ilumina la pared interior de esta. El revestimiento difuso altamente reflectante de la pared interior provoca que la luz se refleje y disperse innumerables veces. Tras múltiples reflexiones, se forma un campo de iluminación uniformemente distribuido en toda la pared interior de la esfera. Al detectar la intensidad de la luz con un espectrorradiómetro montado en la pared de la esfera y analizar su espectro, podemos calcular todos los parámetros de color. En este proceso, no es necesario preocuparse de que la forma de la lámpara afecte a los datos de prueba, ya que la esfera integradora de gran tamaño utiliza la calibración de autoabsorción o la calibración de lámpara auxiliar para eliminar interferencias. Mediante controles aleatorios, podemos verificar si el brillo (flujo luminoso) y el color (temperatura de color, índice de reproducción cromática) de los LED producidos en diferentes lotes cumplen con las especificaciones.

Pruebas de terceros

Si es necesario, también podemos realizar pruebas de terceros en la lámpara blanca. Las normas comunes incluyen LM79, EN13032-4 y ENEC+ (IEC62717). Por ejemplo, LM79 proporciona datos sobre la eficacia luminosa, CRI y CCT. Sin embargo, en cuanto a la tolerancia de color, solo proporciona resultados para interiores 7 Quad 4000K o exteriores 7 Quad 4000K, sin especificar un valor numérico. Por el contrario, EN13032-4 y ENEC+ (productos con certificación ZGSM ENEC+) proporcionan valores precisos de tolerancia de color, cruciales para proyectos con altos requisitos de consistencia de color, pero sus costos de prueba también son más elevados. Es importante tener en cuenta que las pruebas de terceros solo se pueden utilizar para la inspección de muestreo. Si se realizan pruebas en productos de producción en masa, debe garantizar la aleatoriedad al enviar las muestras; de lo contrario, los resultados de las pruebas podrían no indicar que todo el lote de productos cumple con las especificaciones correspondientes. A continuación, se muestran los resultados de tolerancia de color de las pruebas EN13032-4 y ENEC+. Si su proyecto requiere estos informes, comuníquese con ZGSM para obtener más información.

Resumen

La clasificación de LED es fundamental para la fabricación de iluminación LED de alta calidad. Su objetivo principal es abordar los problemas de dispersión de parámetros causados ​​por las diferencias inherentes en los procesos de fabricación de chips LED azules y fósforos. Como revela este artículo, sin una selección precisa mediante clasificación, estas diferencias se traducen directamente en inconsistencias en el color, el brillo y el rendimiento eléctrico de las luminarias finales, lo que genera una serie de problemas, como un color y un brillo insuficientes, visibles a simple vista, o problemas de calidad del producto (decaimiento rápido de la luz). Tomando como ejemplos la temperatura de color (CCT) y las coordenadas de color, el proceso de clasificación de LED mide y clasifica las coordenadas de color de los LED según la norma ANSI C78.377 y la teoría de la elipse de McAdam. Por supuesto, también podemos utilizar métodos similares para clasificar parámetros clave como el flujo luminoso, la tensión directa y el IRC. Los beneficios de este proceso incluyen la consistencia del color y la eficacia luminosa, así como la mejora de la fiabilidad eléctrica del sistema (clasificación de tensión). El valor de la clasificación permea toda la cadena de calidad. Desde las pruebas iniciales de los chips LED (Más información sobre chips LED) mediante la integración de esferas, hasta la inspección de muestras de las luminarias terminadas, y posteriormente hasta las certificaciones de terceros acreditadas, como LM-79 y ENEC+, todas las etapas posteriores de control de calidad verifican y refuerzan los resultados de la clasificación. Por lo tanto, adoptar e implementar una estricta estrategia de clasificación de LED es fundamental para que los fabricantes controlen la calidad desde el origen y produzcan productos de iluminación duraderos y de alto rendimiento.

Preguntas Frecuentes

Introducción del autor