Cuando se fabrican chips de LED blancos para iluminación, son similares entre sí en lo que respecta a la potencia luminosa (brillo) y el color de la luz, pero cualquier lote rara vez será igual. Es simplemente la naturaleza del proceso de producción.
Estas variaciones en las virutas obligan a someterlas a pruebas y a clasificarlas para agrupar las virutas similares y garantizar la coherencia de las características lumínicas. Este proceso de clasificación se denomina binning y se realiza con equipos especializados. Las virutas se colocan en contenedores separados en función de los resultados de las pruebas. El objetivo es reducir las grandes desviaciones de rendimiento y color en los chips utilizados para un determinado producto de iluminación. Una vez que se ha completado la clasificación de un lote de chips, se empaquetan juntos y quedan listos para su uso en bombillas o luminarias. Las luminarias de mayor calidad, como los focos de gran altura, las cajas de zapatos, los focos de inundación y los focos para estadios, utilizan chips y forman parte de este proceso de agrupación.
En Fabricantes de LED A la hora de desarrollar su proceso de agrupación, pueden optar por utilizar contenedores más grandes (y menos) o más pequeños (y más). Utilizar contenedores más grandes es menos costoso, pero produce mayores variaciones en Luz LED características. El uso de contenedores más pequeños produce variaciones menores, pero cuesta más y, por tanto, el coste del producto final será mayor.
Los dos criterios más importantes (entre otros, como el voltaje del LED) que se tienen en cuenta al probar los chips de LED son temperatura de color y luminosidad.
David MacAdam, científico del color, introdujo su investigación sobre la percepción humana del color a mediados del siglo XX. Examinó las diferencias de color en las observaciones visuales y las asignó a un espacio de color. El más utilizado es el espacio de color CIE de 1931 (como se muestra en la imagen de la izquierda).
El gráfico muestra el espacio de color como un gráfico X-Y, los valores de x e y definen la cromaticidad de una fuente de luz.
Los observadores de MacAdam tendían a agrupar colores similares como “casi iguales”. Cuando MacAdam midió la cromaticidad de la agrupación, formaron elipses en el diagrama de colores. Las elipses de MacAdam (también conocidas como coincidencia de colores con desviación estándar) representan el área que es lo suficientemente notable como para ser diferente de la fuente de luz original, indicada como un punto negro (como se muestra en la imagen de la derecha).
El LED Binning se basa en elipses MacAdam que se colocan alrededor del centro de un punto de cromaticidad de referencia. Muestra áreas en el diagrama de cromaticidad que tienen todos los colores que son indistinguibles por el ojo humano del color en el centro. Se garantiza que los LED que se agrupan según estas áreas tienen colores de luz uniformes.
El color temperatura de una luz se define en comparación con un radiador de cuerpo negro idealizado. El cuerpo negro emite luz visible cuando se calienta. Cuanto más se calienta, más fría es la temperatura de color. Cuanto menor sea la temperatura, más cálido será el color de la luz del radiador. El rango de temperatura de un radiador de cuerpo negro se denomina línea de cuerpo negro. Los valores ideales de cromaticidad del color blanco se sitúan en esa línea.
Debido a los procesos de producción y al material, la temperatura de color de una fuente luminosa no se sitúa en la curva del cuerpo negro. El color de la luz se define como temperatura de color correlacionada y es una aproximación de la temperatura de color que no está situada en la curva de cuerpo negro, sino que corresponde a líneas que cruzan la curva de cuerpo negro.
Los sistemas de binning gestionan las variaciones de rendimiento de los LED, como la cromaticidad y el flujo luminoso, durante la producción en serie. Los fabricantes tienden a desarrollar un sistema de binning que se ajuste a los resultados de producción. Por este motivo, NEMA publicó el documento SSL 3-2010 “High Power White LED Binning for General Illumination”. El documento estandariza las áreas y rangos mínimos de binning (ver imagen inferior).
Elegir un binning pequeño no es la solución global. El proceso de fabricación está relacionado con las variaciones. La decisión de un binning pequeño acarreará costes extraordinarios, ya que todos los demás LED de la misma muestra de fabricación son difíciles de vender a otras clientes. El enfoque correcto o incorrecto del binning no es un hecho. Primero debe determinar qué variaciones de color son aceptables para su producto o proyecto especial.
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Bajo el titular “Nueva estrategia de binning para LED blancos” de la Universidad Técnica de Darmstadt (Alemania) tiene un nuevo enfoque sobre este tema. Los investigadores quieren relacionar el binning de LED con diferencias de cromaticidad visualmente aceptables.
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