Lichtstrom- und Farbmessung von auf Platinen assemblierten LEDs

LED-Hersteller bieten ihre LEDs mit eingeengten Parametern für die Farbtemperatur (CCT), den Lichtstrom und die Vorwärtsspannung an. Dieses sortieren in Gruppen ist auch als "Binning" bekannt. In Standards wie ANSI C78.377-2017 [1] sind beispielsweise Farbquadrate entlang der Black-Body-Kurve im CIE-Normvalenzsystem (CIE 1931 oder CIE 1976) für das Sortieren von LEDs der Allgemeinbeleuchtung definiert.

Notwendigkeit der Qualitätskontrolle von LEDs

Die Vorsortierung durch den Hersteller begrenzt zwar Toleranzbereiche, entbindet den Anwender jedoch nicht von der messtechnischen Qualitätskontrolle.

Dies ist hauptsächlich darauf zurückzuführen, dass die für das Binning der LED verwendeten Betriebsparameter der Hersteller nicht mit denen des Endanwenders übereinstimmen müssen. Hersteller geben die Bins für ihre Geräte klassischerweise auf der Grundlage von Messungen mit einem Stromimpuls von ~20 ms und einer Sperrschichttemperatur von 25 °C an. Diese und weitere Methoden werden in LM-92-22 "Optical and Electrical Measurement of Ultraviolet LEDs" [2] beschrieben

• Kontinuierliche Puls-Messtechnik für LED-Messungen
• Differenzielle Dauerimpuls-Methode für die LED-Messung
• Mean Differential Continuous Pulse (M-DCP)-Methode für die LED-Messung
• DC-Methode für die LED-Messung
• Continuous Pulse Time Resolved (CPT)-Methode für die LED-Messung

In der Anwendung werden die Wärmeabfuhr durch die LED-Trägerplatine und der Betriebsstrom die LED-Performance signifikant beeinflussen und müssen betrachtet werden. Sie sind unter anderem von der Messmethode abhängig und entscheidend für die Messgenauigkeit die erreicht werden kann. Auch Themen wie jitter, zeitliche Steuerung sind hier entscheidend da je höher und kürzer der Strompuls desto wichtiger ist das exakte Timing, Anstiegszeiten, etc.

Optische Messtechnik zur LED Qualitätskontrolle

Die zwei möglichen Messgrößen für die Lichtintensität von LEDs sind der Lichtstrom (lm) und die Lichtstärke (cd). Die Messung des Lichtstroms ist wenn möglich der Messung der Lichtstärke vorzuziehen, da die nicht unkritische Ausrichtung des Messgerätes zum Lichtstrahl der LED entfällt. Der BTS256-LED-Tester verfügt über eine Ulbrichtkugel und einen BiTecSensor zur gleichzeitigen Messung von Lichtstrom, Lichtspektrum, Farbtemperatur und Farbwiedergabe (CIE CRI und IES TM-30-15) von LEDs. Die kegelförmige Messöffnung der Ulbrichtkugel des Handmessgerätes wird zur Messung einfach über die LED gestülpt.

Die Messung von UV-LEDs, VIS-LEDs und NIR-LEDs direkt auf der Platine zur Qualitätskontrolle kann mit unseren Messgeräten perfekt durchgeführt werden. Diese sind selbstverständlich ISO 17025 rückführbar kalibriert.

Referenzen

[1] ANSI C78.377-2017, Specifications for the Chromaticity of Solid State Lighting Products

[2] LM-92-22: Optical and Electrical Measurement of Ultraviolet LEDs