UV에서 근적외선까지 LED의 스펙트럼, 복사조도 및 광속을 교정된 장비로 측정합니다.
LED 측정 기술 – 복사조도, 스펙트럼 및 광속 측정
LED 측정기는 측정 과제에 따라 LED의 복사조도, 스펙트럼, 복사속 또는 광속을 측정합니다. 재현성 있는 결과를 얻으려면 측정량, 분광 범위, 측정 기하 조건 및 교정을 용도에 맞춰야 합니다.
Opsytec은 UV, 가시광 및 근적외선 LED를 위한 교정된 LED 측정 기술을 제공합니다. SR900 분광복사계, RMD Pro 및 RMD Touch 복사계와 교정된 복사계 센서, 그리고 맞춤형 적분구입니다. 이 장비들은 단일 LED는 물론 LED 모듈과 LED 시스템의 특성도 평가합니다.
LED에서 중요한 물리량은 무엇입니까?
필요한 물리량은 용도에 따라 달라집니다. 아래 표는 각 물리량에 적합한 측정기와 대표적인 용도를 정리한 것입니다.
| 물리량 | 단위 | 측정기 | 대표적인 용도 |
|---|---|---|---|
| 분광 복사조도 | W/(m²·nm) | SR900(코사인 확산기 또는 복사 측정 헤드 장착) | LED 특성 평가, 광생물학적 평가 |
| 복사조도 | W/m², mW/cm² | RMD Pro 또는 RMD Touch와 센서; SR900 | 자외선(UV) 경화, UV 접착, 소독 |
| UV 조사량 | J/m², mJ/cm² | RMD Pro 또는 RMD Touch와 센서 | 공정 모니터링, 노광 |
| 조도 | lx | RMD Pro 또는 RMD Touch와 LUX 센서; SR900 | 조명, 시험 스테이션 |
| 복사속(복사 파워) | W | SR900과 적분구 | UV 및 근적외선 LED, 효율 |
| 분광 복사속 | W/nm | SR900과 적분구 | 개발, 비닝 |
| 광속 | lm | SR900과 적분구 | 가시광 LED 및 LED 모듈 |
| 피크 파장, 주파장, 반치전폭 | nm | SR900 | 품질 검사 및 입고 검사 |
| 색도, 상관 색온도 | x, y; K | SR900 | 조명 기술, 색 일관성 |
| 가중량(예: 홍반 또는 PPFD) | W/m², µmol/(m²·s) | SR900과 SRpro의 작용 스펙트럼 | 식물 조명, UV 노출 |
단순한 공정 관리에는 교정된 복사계로 충분한 경우가 많습니다. 완전한 분광 특성 평가에는 분광복사계가 필요합니다. 어떤 경우에 어떤 방법이 적합한지는 분광복사계 또는 광대역 복사계 문서에서 비교합니다.
LED 스펙트럼 측정
LED의 방출 스펙트럼은 방출되는 복사의 분광 분포를 나타냅니다. 분광복사계는 이로부터 피크 파장, 스펙트럼 대역폭 및 분광 복사조도를 산출합니다.
SR900 분광복사계는 200~1100 nm의 광복사를 측정하므로 UV LED, 가시광 LED 및 다양한 근적외선 광원에 적합합니다. 방출 파장이 변하거나 여러 스펙트럼 성분이 존재하는 경우, 분광 측정은 광대역 센서보다 훨씬 정확하게 LED를 평가합니다. 스펙트럼 변화, 피크 파장 이동 및 LED 배치 간 차이를 바로 확인할 수 있습니다.
가시광 LED의 경우 SRpro 소프트웨어가 스펙트럼으로부터 색도, 주파장, 상관 색온도 등의 측광량과 측색량도 계산합니다.
대표적인 용도는 다음과 같습니다.
LED 복사조도 측정
복사조도는 표면에 입사하는 광복사 파워를 나타내며 W/m² 또는 mW/cm²로 표시합니다. 많은 산업 응용 분야에서는 전체 스펙트럼이 아니라 이 절대량이 중요합니다.
예를 들어 자외선(UV) 경화, UV 접착, 노광, 소독 및 광화학 공정이 이에 해당합니다. 공정 중 측정과 정기적인 관리 측정에는 분광적으로 적합한 센서와 함께 RMD Pro 및 RMD Touch 복사계를 사용합니다. 두 장비 모두 2개의 센서 입력으로 복사조도와 조사량을 측정합니다. 재현성 있는 결과를 얻으려면 측정 거리, 입사각 및 센서 위치를 일정하게 유지해야 합니다.
복사계 센서는 7가지 분광 범위로 제공됩니다: UVC(200~280 nm), UVB(280~315 nm), UVA(315~400 nm), UVA+(330~455 nm), UVBB(230~400 nm), VISB(400~480 nm) 및 LUX(380~780 nm, V(λ) 가중). 교정된 측정 헤드로 실험실과 생산 환경에서 재현성 있는 측정이 가능합니다.
LED의 광속 및 복사속 측정
LED는 공간적 방사 패턴이 뚜렷한 경우가 많습니다. 따라서 한 방향에서만 측정해서는 방출되는 전체 광출력을 완전히 파악할 수 없습니다.
적분구는 LED의 전체 광학적 선속을 포착합니다. 가시광 LED의 경우 루멘 단위의 광속으로 표시하며, UV 및 근적외선 LED의 경우 와트 단위의 복사속이 관련 물리량입니다. 분광복사계와 조합하면 적분구는 각도 적분 방식으로, 즉 방사 패턴과 무관하게 측정하므로 지향성이 강하거나 공간 방출이 복잡한 LED도 서로 비교할 수 있습니다.
이를 위해 SR900을 Opsytec 적분구와 조합할 수 있습니다. LED와 디스플레이에서 광속, 휘도 및 색도가 어떻게 연관되는지는 조명 기술, LED 및 디스플레이 기술 페이지에서 자세히 설명합니다.
365, 385, 395 및 405 nm UV LED 측정
UV LED의 경우 센서의 분광 범위가 실제 방출과 일치해야 합니다. 단파장 영역에서는 광대역 복사계의 분광 불일치가, UVA와 가시광 사이의 전이 영역에서는 센서의 필터 에지가 결과를 눈에 띄게 왜곡할 수 있습니다.
산업 현장에서 일반적으로 사용되는 UVA LED는 365, 385, 395 및 405 nm에서 방출하며 반치전폭은 약 10~16 nm입니다. UVA 센서는 400 nm에서 끝납니다. Opsytec 스펙트럼 데이터베이스의 측정 스펙트럼에서 385 nm LED는 복사 파워의 약 95%가 400 nm 미만에 있지만, 395 nm LED는 약 70%, 405 nm LED는 30% 미만에 불과합니다. 따라서 온도나 전류로 인한 피크 파장의 작은 이동만으로도 측정값이 크게 달라집니다. 이 때문에 Opsytec은 365~405 nm의 UV LED에 대해 전체 방출을 포착하는 330~455 nm의 UVA+ 센서를 권장합니다.
또는 SR900을 사용하면 필터 특성과 무관하게 200 nm부터 LED를 분광적으로 평가할 수 있습니다. 이는 LED 배치, 노화 효과 또는 온도에 따른 파장 이동을 조사할 때 특히 유리합니다. 생산 및 관리 측정용으로는 교정된 UVC, UVB, UVA 및 UVA+ 센서가 제공됩니다.
적분구에서 UV LED의 복사속을 측정하는 경우 코팅은 파장에 따라 결정됩니다. 300 nm 미만에서는 황산바륨의 반사율이 떨어지며, 이 영역에서 사용 가능한 반사율을 가진 코팅은 PTFE뿐입니다. UV LED의 기술, 효율 및 수명은 UVA, UVB 및 UVC용 UV LED 문서에서 설명합니다.
가시광 LED 측정
가시광 LED의 경우 복사량 외에도 측광 및 측색 파라미터가 중요한 경우가 많습니다.
측정 구성에 따라 분광 측정으로 색좌표, 색온도 및 측광량 등을 산출합니다. EN 62471에 따른 청색광 위해성 평가 등 광생물학적 평가도 측정된 스펙트럼을 기반으로 합니다. 자세한 내용은 산업 안전 및 광생물학적 안전을 참조하십시오. 백색 LED의 조도 측정에는 V(λ) 가중 센서를 갖춘 조도계로 충분한 경우가 많습니다.
적분구와 조합하면 LED, LED 모듈 또는 소형 조명기구의 전체 광출력을 측정할 수 있습니다.
광원 비교: 할로겐 램프, 형광 램프 및 LED
램프가 전력 1와트로 얼마나 많은 빛을 내는지는 데이터시트에 발광 효율(lm/W)로 표시됩니다. 이 비교에서는 동일한 전력에서 할로겐 램프, 형광 램프 및 LED 램프의 대표적인 데이터시트 값을 사용하며, 값은 직접 덮어쓸 수 있습니다. Opsytec 스펙트럼 데이터베이스의 측정 스펙트럼으로부터 색도, 상관 색온도, 연색 지수 Ra 및 전력 중 가시 복사로 방출되는 비율을 산출합니다. 선택 항목에는 CIE 015:2018에 따른 대표적인 형광 램프 및 LED의 기준 스펙트럼도 포함되어 있습니다. 각 램프 유형별로 RoHS 지침상의 상태를 표시합니다.
SR900
200~1100 nm 대역용 어레이 분광복사계로, 적분구, 코사인 디퓨저 및 프로브를 액세서리로 제공합니다.
복사계 RMD Pro
두 개의 센서 입력과 8 GB 메모리를 갖춘, 복사조도와 조사량 측정을 위한 완전 디지털 휴대형 복사계입니다.
RMD Touch
두 개의 센서 입력으로 복사조도와 조사량을 측정하는 터치 디스플레이 탑재 디지털 실험실용 복사계입니다.
복사계 센서
RMD Pro, RMD Touch, RM-12용 7가지 분광 범위의 교체 가능한 Ø 40 mm UV 및 광 센서입니다.
실험실 및 산업용 LED 측정 시스템
LED 측정 과제는 간단한 강도 확인부터 완전한 분광 및 공간 적분 특성 평가까지 다양합니다. 복사계, 분광복사계, 광 가이드, 측정 헤드 및 적분구를 조합하여 측정 시스템을 특정 LED, 기하 조건 및 측정량에 맞춥니다.
측정 시스템은 정해진 분광 범위에 대해 PTB에 소급하여 교정되며, DAkkS 인정 교정은 Opsytec 교정기관에서 수행합니다. 소급성 있는 교정과 문서화된 측정 조건은 개발, 품질 보증 및 산업 공정 관리에서 비교 가능한 결과를 얻기 위한 기반입니다.
LED 측정에 관한 자주 묻는 질문
어떤 LED 측정에 어떤 측정기가 적합합니까?
자외선(UV) 경화나 소독 등에서 측정면의 복사조도를 측정할 때는 RMD Pro 또는 RMD Touch와 같은 교정된 복사계에 해당 분광 범위의 센서를 조합하면 충분합니다. 스펙트럼, 피크 파장, 주파장, 색도 및 색온도를 측정하려면 SR900과 같은 분광복사계가 필요합니다. LED의 전체 광속 또는 복사속은 SR900과 적분구를 조합하여 측정합니다. 모든 방출 방향의 복사를 포착할 수 있는 것은 적분구뿐이기 때문입니다.
LED를 조도계로 측정할 수 있습니까?
네, 조도가 필요하고 LED가 백색광 또는 광대역 빛을 방출하는 경우에는 가능합니다. 조도계는 표준 비시감도 곡선 V(λ)를 모사한 센서로 빛에 가중치를 부여합니다. 유색 협대역 LED의 경우 방출 파장에서 센서와 V(λ) 사이의 편차가 측정값에 그대로 반영되므로, 이때는 SR900을 이용한 분광 측정이 더 정확합니다. V(λ)는 380 nm 미만에서 0이므로 조도계는 UV LED 측정에 적합하지 않으며, UV 복사는 복사계 또는 분광복사계로 측정합니다. 조도계로는 루멘 단위의 광속을 측정할 수 없으며, 이를 위해서는 적분구가 필요합니다.
365~405 nm의 자외선(UV) LED에는 어떤 분광 범위가 적합합니까?
자외선(UV) LED의 경우 Opsytec은 330–455 nm의 UVA+ 범위를 권장합니다. 기존 UVA 센서는 400 nm에서 끝나므로 395 또는 405 nm LED는 방출 스펙트럼의 일부가 필터 경계에 걸리게 되며, 온도나 전류 변화로 인한 피크 파장의 작은 이동도 측정값에 눈에 띄게 영향을 줍니다. UVA+ 범위는 LED의 전체 방출 스펙트럼을 포괄하여 이러한 이동에 대해 측정값이 영향을 받지 않도록 합니다.
LED의 파워는 어떻게 측정합니까?
LED의 경우 전기적 파워와 광학적 파워를 구분해야 합니다. 전기적 파워는 전류와 전압의 곱입니다. 광학적 파워는 모든 방출 방향의 복사를 포착하는 적분구를 사용하여 와트 단위의 복사속으로 측정하며, 가시광 LED의 경우 루멘 단위의 광속으로도 측정합니다. 전기적 파워에 대한 복사속의 비율이 LED의 효율입니다. 다양한 램프가 전력 1와트로 얼마나 많은 빛을 내는지는 이 페이지의 램프 비교에서 확인할 수 있습니다.
LED 측정기의 교정이 중요한 이유는 무엇입니까?
교정은 센서 신호와 물리량 사이의 관계를 확립합니다. 협대역 방출은 센서의 분광 감응도 편차에 민감하게 반응하므로, LED의 경우 교정이 광원과 분광적으로 일치해야 합니다. Opsytec은 PTB에 소급하여 교정하며, 요청 시 ISO/IEC 17025 인정 교정기관에서 교정을 수행합니다.
저자: Dr. Mark Paravia
Dr.-Ing. Mark Paravia는 에틀링겐 소재 Opsytec Dr. Gröbel GmbH의 대표이사이며 공인 교정기관을 총괄하고 있습니다. KIT 조명공학연구소에서 펄스 크세논 엑시머 방전에 관한 연구를 수행한 이후, 현재는 광학 복사 측정 분야에 주력하고 있습니다. 그는 DIN 표준위원회 FNL 7 "광학 복사" 부위원장이며 DVGW의 UV 소독 프로젝트 그룹의 회원입니다.
