Binning LED: Garantia de padrões de iluminação

Quando os chips de LED branco são fabricados para iluminação, são semelhantes entre si no que respeita à saída de luz (brilho) e à cor da luz, mas raramente um lote será igual ao outro. Esta é simplesmente a natureza do processo de produção.

Estas variações nas pastilhas significam que têm de ser testadas e depois selecionadas de modo a que pastilhas semelhantes sejam agrupadas para garantir a consistência nas caraterísticas da luz. Este processo de seleção é designado por binning e é realizado com equipamento especializado. As pastilhas são essencialmente colocadas em contentores separados de acordo com os resultados dos testes. O objetivo é reduzir os grandes desvios na saída e na cor das pastilhas utilizadas para um determinado produto de iluminação. Uma vez concluída a separação de um lote de chips, estes são embalados em conjunto e estão prontos para serem utilizados em lâmpadas ou luminárias. As luminárias de qualidade superior, como as high bays, as caixas de sapatos, os holofotes e as luzes de estádio, utilizam todos chips e fazem parte deste processo de separação.

Quando Fabricantes de LED desenvolver o seu processo de classificação, podem optar por utilizar caixas maiores (e menos) ou caixas mais pequenas (e mais). O uso de compartimentos maiores é menos dispendioso, mas produz maiores variações em Luz LED caraterísticas. A utilização de contentores mais pequenos produz variações menores, mas custa mais e, por conseguinte, o custo do produto final será mais elevado.

Os dois critérios mais importantes (entre outros, como a tensão do LED) que são considerados ao testar os chips de LED são temperatura da cor e luminosidade.

Testar a luminosidade de um chip é bastante simples. Antes do teste, é determinado um conjunto de intervalos para a saída de lúmen e, em seguida, os chips com saída semelhante são agrupados.
O teste de variações na temperatura da cor é muito mais complexo.

David MacAdam, um cientista da cor, apresentou a sua investigação sobre a perceção humana da cor em meados do século XX. Examinou as diferenças de cor em observações visuais e mapeou-as num espaço de cor. O espaço de cor mais comummente utilizado é o espaço de cor CIE de 1931 (como mostra a imagem à esquerda).

O gráfico mostra o espaço de cor como um gráfico X-Y, os valores para x e y definem a cromaticidade de uma fonte de luz.

Os observadores de MacAdam tendiam a agrupar cores semelhantes como “quase as mesmas”. Quando MacAdam mediu a cromaticidade do grupo, formaram elipses no diagrama de cores. As elipses de MacAdam (também conhecidas como Correspondência de Cores de Desvio Padrão) representam a área que é suficientemente percetível para ser diferente da fonte de luz original, indicada como um ponto preto (como mostra a figura à direita).

O LED Binning baseia-se nas elipses de MacAdam que são colocadas à volta do centro de um ponto de cromaticidade de referência. Apresenta áreas no diagrama de cromaticidade que têm todas as cores que são indistinguíveis pelo olho humano da cor no centro. Os LEDs que são agrupados de acordo com estas áreas têm a garantia de ter cores de luz uniformes.

Temperatura de cor e temperatura de cor correlacionada

A cor temperatura de uma luz é definida em comparação com um radiador de corpo negro idealizado. O corpo negro emite luz visível quando aquecido. Quanto mais aquecido, mais fria é a temperatura da cor. Quanto mais baixa a temperatura, mais quente é a cor da luz do radiador. A gama de temperaturas de um radiador de corpo negro é designada por linha de corpo negro. Os valores ideais de cromaticidade da cor branca estão localizados nessa linha.

Devido aos processos de produção e ao material, a temperatura de cor de uma fonte de luz não se encontra na curva de corpo negro. A cor da luz é definida como temperatura de cor correlacionada e é uma aproximação da temperatura de cor que não está localizada na curva de corpo negro, mas corresponde a linhas que atravessam a curva de corpo negro.

Aplicação

Os sistemas de binning gerem as variações de desempenho dos LED, como a cromaticidade e o fluxo luminoso, durante a produção em massa. Os fabricantes tendem a desenvolver o seu sistema de binning de acordo com os resultados da produção. Por este motivo, a NEMA publicou o documento SSL 3-2010 “Binning de LEDs brancos de alta potência para iluminação geral”. O documento padroniza as áreas e intervalos mínimos de binning (ver imagem abaixo).

A escolha de uma pequena quantidade de unidades não é a solução global. O processo de fabrico está ligado a variações. A decisão de optar por uma pequena série de LEDs conduzirá a custos extraordinários, uma vez que todos os outros LEDs da mesma amostra de fabrico são difíceis de vender a outros fabricantes. clientes. A abordagem correta e incorrecta do binning não é um dado adquirido. Em primeiro lugar, é necessário determinar que variações de cor são aceitáveis para o seu produto ou projeto especial.

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Perspectivas futuras

Sob o título “Nova estratégia de binning para LEDs brancos” A Universidade Técnica de Darmstadt, na Alemanha, tem uma nova abordagem a este tema. Os investigadores pretendem associar o binning de LEDs a diferenças de cromaticidade visualmente aceitáveis.