LED 照明を製造する場合、LED ビニングは不可欠です。 このプロセスは、LED ライトの品質と性能を決定します。 しかし、LED ビニングとは正確には何であり、日常的に使用する LED ライトにどのような影響を与えるのでしょうか?

LED ビニングは、LED 照明製品の均一性と等級付けを保証するために使用される方法です。 これには、個々の LED チップの明るさ、温度、およびその他の要因を調べることが含まれます。 したがって、それらを同様の機能を持つグループに編成します。

この記事では、LED ビニングの概念について説明します。 また、さまざまな種類のビニングについても学習します。 また、LED ライトの性能と効率にどのように影響するか。 それでは、始めましょう-

LEDビニングとは？

LED ビニングとは、色や明るさなどのパフォーマンス特性に基づいて LED を分類およびグループ化することです。 さらに、これにより、バッチ内の各 LED が特定の基準を満たしていることが保証されます。 そのため、特定のアプリケーションで使用できます。 

このプロセスは、製造業者と顧客が受け取った LED が要件を満たしていることを確認するのに役立ちます。 さらに、LED ビニングにより、生産効率と品質を向上させることができます。 

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LED ビニングの利点

LED ビニングは、LED 照明の品質を維持するために不可欠です。 そして、それには多くの利点があります。これらは次のとおりです- 

色の一貫性の向上

LED ビニングにより、メーカーは LED を色と明るさで並べ替えることができます。 これにより、特定のビン内のすべての LED が同様の特性を持つことが保証されます。 したがって、最終製品の一貫性が向上します。

効率の向上 

メーカーは、LED をその性能に基づいてビンに分類します。 たとえば、すべてのチップは、LED ストリップの製造中に同等の出力または明るさを持つようにテストされます。 すべてのチップの効率が等しくない場合、出力は生産的ではありません。 すべての器具は、品質を維持するために LED ビニング プロセスでテストされます。 これにより、最終製品の全体的な効率が向上します。

品質管理の向上

すべてのフィクスチャ機能は LED ビニングでテストされ、非標準コンポーネントは排除されています。 また、製造業者は製造プロセスの問題を特定して対処することもできます。 したがって、LED ビニングは最終製品の全体的な品質を向上させます。

LED ビニングの種類

LEDの選別は、さまざまな考慮事項に基づいて行われます。 この要因に応じて、LED ビニングを XNUMX つの主要なタイプにグループ化できます。 これらは次のとおりです- 

カラービニング

カラー ビニングは、LED をその色特性によって分類するプロセスです。 これにより、バッチ内のすべての LED の色出力と強度が同じになります。 これは、高度な測定機器または目視検査を使用して行うことができます。 また、カラー ビニングは、一貫したライティング パフォーマンスを保証するのに役立ちます。 

• カラービニングの重要性

特定の製品の LED が同じであることを保証します。 色温度 (CCT). また、カラービニングは正確な 演色評価数 (CRI). これにより、すべてのユニットで LED の光が均一になります。 また、オブジェクトの色が正確に表現されます。 

• カラービニングの基準

LED カラー ビニングは、 CIE 1931 色度図 （国際照明委員会より）。 この図には、光スペクトルの違いを識別する一連の四角形があります。

この CIE 規格では、LED の色温度を XNUMX つのカテゴリに分類しています。 これらは;

色の種類	色温度（CCT）
暖かい	2700Kから3500K
普通	3500Kから5000K
クール	5000Kから7000K
超クール	7000Kから10000K

演色評価数 (CRI) と 色品質スケール (CQS) は、LED カラー ビニングに使用されるその他の標準です。 CRI は、光源が自然光の下でどれだけ正確に色をレンダリングするかを測定します。 同時に、CQS は、光源が微妙な色の違いをどの程度正確に表示するかを計算します。 高品質の LED の CRI は 80 以上、CQS は 70 以上である必要があります。 

• 一貫したカラー ビニングを実現する方法

LED で一貫したカラー ビニングを実現できる方法がいくつかあります。

分光光度法: この方法では、分光光度計を使用して各 LED のスペクトル特性を測定します。 収集されたデータは、LED を異なるビンに分類できます。 これは、色と明るさのプロパティに基づいています。

比色計: 比色計は、LED が発する光を分析して LED の色を測定するデバイスです。 この情報により、色の特性に基づいて LED を異なるビンに分類できます。

外観検査： この方法では、各 LED を目視で検査します。 色と明るさのプロパティを決定します。 さらに、この方法は他の方法よりも精度が低くなる可能性があります。 これは、LED を異なるビンに分類するための迅速かつ簡単な方法としてよく使用されます。

自動ビニング: これは、マシン ビジョンとロボット工学を使用して、LED をさまざまなビンに分類するプロセスです。 この方法は高速で効率的です。 ただし、高度な精度が必要です。 また、一貫した結果を得るには精度も必要です。

光束ビニング

光束ビニングは、LED を光出力に基づいて異なるビンに分類します。 この手順では、各 LED の光出力をカウントする必要があります。 その後、明るさに基づいてそれらをビンにグループ化します。

• 光束ビニングの重要性

光束のビニングには、ライトの明るさまたは出力に基づいた LED の並べ替えが含まれます。 したがって、バッチ内のすべてのフィクスチャが均等に明るくなります。 また、一貫した均一な照明を生成します。 そのほか、 光束 ビニングにより、必要以上に高出力の LED を使用する可能性がなくなります。 そして、明るさと効率に基づいて LED を分類します。 したがって、コストが削減され、収益性が向上します。

• 光束ビニングの基準

光束測定により、LED の効率と性能が決まります。 LED のバッチごとに、メーカーは許容可能な光束レベルの基準を設定します。 これらの規格はメーカーによって異なります。 ただし、一般的には、「A」、「B グレード」、「C」などのカテゴリが含まれます。 「A」が最高品質、「C」が最低品質です。 たとえば、A グレードの LED は、90 ワットあたり 70 ルーメン (lm/W) 以上の優れた光出力を期待できます。 さらに、C グレードの LED は XNUMX lm/W 未満であると予想される場合があります。

• 一貫した光束ビニングを達成する方法

いくつかの方法で、一貫した光束ビニングを実現できます。

統計ビニング: この方法では、大量の LED サンプルの光束を測定します。 フラックス レベルに基づいてそれらをグループに分けます。 この方法は最も正確で、業界で一般的に使用されています。

分光光度計ビニング: この方法では、分光光度計を使用して各 LED の光束を測定します。 ただし、この並べ替えプロセスは、統計的ビニングよりも精度が低くなります。 それにもかかわらず、それはまだ広く使用されています。

ビジュアル ビニング: この方法では、LED の明るさを視覚的に検査します。 この方法は最も精度が低くなります。 ただし、一部のアプリケーションではまだ一般的に使用されています。

相関によるビニング: この方法は、統計ビニングと分光光度計ビニングを組み合わせたものです。 XNUMX つの方法の相関関係により、ビニングの一貫性が保証されます。

電圧ビニング

電圧ビニングは、電圧レベルに基づいて LED コンポーネントを分類します。 これにより、障害のリスクなしに同じ回路で使用できることが確認されます。 電圧が高いほど、LED コンポーネントの品質と性能が向上します。

• 電圧ビニングの重要性

電圧ビニングは、LED が安全に使用できるかどうかを示します。 また、必要なパフォーマンス基準を確実に満たします。 電圧ビニングには、LED をそれぞれの「ビン」に分類することが含まれます。 順方向電圧. そのため、順方向電圧が予想よりも高いまたは低い LED を識別することができます。 また、基準を満たさない照明器具を選別することもできます。 したがって、エラーが減少し、製品の品質が向上します。 

• 電圧ビニングの基準

順方向電圧に基づいて、LED ビンは通常、高電圧、低電圧、標準電圧、および超低電圧の XNUMX つのカテゴリに分類されます。

順電圧規格	レンジ
高電圧	4.0 - 4.2 V
標準電圧	3.3 - 3.6 V
低い電圧	2.7 - 3.2 V
超低圧	2.7 V

• 一貫した電圧ビニングを達成する方法

マルチソーティング方法: このプロセスでは、複数の基準を使用して LED を並べ替えます。 電圧、電流、光束など。 これにより、各ビンの LED の電圧が一定になります。 他の特性によっても、互換性のある電圧ビニングが得られます。

逆バイアス法: この方法では、LED に逆バイアス電圧を印加します。 そして、そこを流れる電流を測定します。 同様の逆バイアス電流特性を持つ LED は、同じビンにグループ化されます。 これにより、一貫した電圧ビニングが保証されます。

温度制御ビニング: この手法では、特定の温度での電圧特性を考慮して LED をグループ化します。 このような並べ替えにより、さまざまな温度範囲で一貫した電圧ビニングが保証されます。

機械学習ベースのビニング: この方法では、機械学習アルゴリズムを使用します。 電圧特性に基づいて LED をビンにグループ化します。 また、これにより一貫した電圧ビニングが保証されます。 また、他の方法では見逃す可能性のある電圧のわずかな偏差も識別できます。

温度ビニング

温度ビニングは、LED チップを最も動作温度が高い順に並べ替えます。 通常、LED ビニングは 25°C で行われます。 しかし最近では、ホットビニングと呼ばれる新しいシステムが実装されています。 このプロセスでは、ビニングは従来の 85°C 標準よりも高い温度 (通常は 25°C) で行われます。 このようなビニングにより、色度の選択と LED の一貫性が向上します。 ただし、ホットビニング温度は LED 器具の動作温度によって異なります。 

• 温度ビニングの重要性

LED の性能は、動作温度によって異なります。 一部の LED は、凍結した氷結環境で生き残る必要があり、他の LED はより高い温度で動作する必要があります。 そのため、LED ビンが目的の雰囲気で確実に伝導できるようにするには、温度ビニングが不可欠です。 そのため、ホットビニングは LED の温度耐性を向上させる優れた方法です。 このプロセスでは、不利な条件下で高品質のパフォーマンスを確保するために、LED ビニングに高い温度を使用する必要があります。 

• 温度ビニングの基準

LED ビニングでは、動作温度は器具の寿命に直接的または間接的に影響する重要な要素です。 そのため、LED ビニング中に温度が考慮されます。 以下は、さまざまな状況でのライトの動作温度を示すチャートです。

さまざまな照明ケース	動作温度
屋外ルミネア	60°から65°C
フリーザーケース	20°から25°C
断熱天井/レトロフィット電球のダウンライト	しばしば100℃を超える

そのため、LED ビニング プロセスを計画する際は、動作温度を考慮してください。 また、LED チップをテストして最大のパフォーマンスを保証する温度を計算します。 

• 一貫した温度ビニングを達成する方法

温度センサーの校正: 温度センサーは校正する必要があります。 正しい温度で読み取っていることを確認します。 メーカーは、センサーの読み取り値を熱電対などの既知の温度源と比較し、出力を調整できます。

温度監視ソフトウェア: 温度監視ソフトウェアは、温度の読み取り値を追跡し、必要に応じて調整を行うことができます。 このソフトウェアは、レポートを生成することもできます。 また、温度測定値が範囲外になったときにユーザーに警告します。

温度補償技術: 温度補償技術により、温度変動を補正できます。 これらの変動は、周囲温度の変化によって発生します。 また、サーミスタは周囲温度を測定できます。 また、それに応じて LED への電力を調整することもできます。

熱管理： 適切な熱管理は、一貫した温度ビニングを保証するのに役立ちます。 メーカーは、ヒートシンクを使用してこれを行うことができます。 または、他の冷却方法を使用して、LED によって生成された熱を放散することもできます。

マカダム楕円とは？

Macadam Ellipse は、LED のグループのカラー バリエーションを定義するために LED ビニングで使用される方法です。 これは、CIE 1931 色空間における LED グループの色座標 (x, y) をグラフィカルに表したものです。 これは、LED グループ全体の色の一貫性を測定します。 また、各 LED の色座標間の距離を計算します。 また、楕円の中心を表します。 楕円が小さいほど、グループ内の LED の色の一貫性が高くなります。 この方法は、LED照明製品の製造に一般的に使用されています。 これにより、LED の色と品質が一定になります。

LED ビニングのプロセス

LED ビニングにはいくつかの重要な手順が必要です。 以下でそれらを調べてみましょう。

ステップ 1: 電圧と明るさで LED を並べ替える

まず、目的の電圧と輝度レベルに基づいて整理された並べ替えシステムを作成します。 たとえば、1V ～ 5V の範囲の電圧と 0 ルーメン ～ 500 ルーメンの輝度レベルを使用できます。 仕分けシステムが整ったら、各 LED のテストを個別に開始します。 これを行うには、マルチメータまたはその他のテスト デバイスを使用して現在の電圧を測定します。 また、各 LED の光度を測定します。 その後、それらをそれぞれのビンに入れることができます。

ステップ 2: 半導体をダイにスライスする

このステップでは、先端がダイヤモンドのこぎりで半導体をスライスする必要があります。 次に、サイコロを色と明るさでビンに分類します。 仕分け作業は自動化された設備で行われます。 各ダイの光出力を測定し、必要な基準に従って分類できます。

ステップ 3: ワイヤ ボンドと電気接続

ワイヤ ボンドは、ケーブルの周りに金属ストランドを巻き付けることで、緊密な電気接続を作成します。 このプロセスにより、接続の安全性と信頼性が保証されます。 ワイヤ ボンドが完了したら、はんだまたは圧着コネクタを使用して LED コンポーネントを電源に取り付ける必要があります。 これで、LED を並べ替える準備が整いました。

ステップ 4: LED ビニング

適切なワイヤ ボンドを確認した後、特定の基準に従って LED を分類します。 サイズ、色、電圧、およびその他の要因を考慮し、それに応じてグループ化します。 まず、照度計を使用して LED の光出力を測定します。 これにより、輝度レベルが必要な仕様を満たすことが保証されます。 次に、分光計を使用して、各バッチの色の正確さと一貫性を測定します。 また、チップのサイズとその電圧を確認してください。 このプロセスでは、自動化された機械が大いに役立ちます。 さらに、これらは手動でも実行できますが、信頼性は高くありません。 

ステップ 5: LED の品質管理

LED ビニングの後、品質テストを行います。 ここで、QC チームは潜在的な欠陥、耐久性、およびその他のテストを探します。 したがって、これらのテストで各バッチがその品質基準を満たしていることを確認してください。 

したがって、これらの簡単な手順に従って、LED ビニング プロセスを正常に実行できます。

カラービニングとフラックスビニングの違いは何ですか?

カラー ビニングとフラックス ビニングは XNUMX つの方法です。 色と明るさに基づいてライトを分類および分類します。 

カラー ビニングには、光のカラー プロパティに基づいた並べ替えと分類が含まれます。 の範囲になり得ます。 波長 彼らが最も敏感な光の。 これは通常、デバイスのスペクトル応答を測定することによって行われます。 そして、それらの特性に基づいて、それらを異なる「ビン」にグループ化します。

一方、フラックス ビニングでは、ルーメン定格に基づいて LED を分類します。 このプロセスでは、LED は明るさによってグループ化されます。 ルーメン定格が高いほど、光が明るくなります。

要約すると、カラーバインディングは光の色の特性を扱います。 一方、フラックスバインディングは、LED選別のための光の明るさを考慮しています。 

LED ビニング中に考慮すべき要素

LED ビニングの成功には、いくつかの要因が影響する可能性があります。

ビン基準

LED ビニングでは、次のビン基準を考慮する必要があります。

• 光束： LED から放出される光は、ルーメンで測定されます。 LED は、光束に基づいてビンにグループ化されます。 ビンが高いほどフラックスレベルが高くなります。

• 色温度： LED が発する光の色で、ケルビンで測定されます。 LED は、色温度 (CCT 定格) に基づいてビンにグループ化されます。 高い CCT ビンは寒色 (青) になり、低い CCT ビンは暖色 (赤) になります。

• 順方向電圧： LED を駆動するために必要な電圧で、ボルト単位で測定されます。 LED は、順方向電圧に基づいてビンにグループ化されます。 より高いビンには、より高い電圧要件があります。

テクノロジーに関する考慮事項

LED ビニングに関する技術的な考慮事項には、次のようなものがあります。

• 測定装置： テストには正確な測定機器が必要です。 性能特性に基づいて LED を分類することも重要です。

• ビニング アルゴリズム: LED を並べ替えてグループ化するアルゴリズムは、一貫性があり、再現可能である必要があります。

• 温度： これは、LED の性能に大きな影響を与える可能性があります。 そのため、一定の温度で LED を測定して分類します。

• ビニング基準: アプリケーションが異なれば、異なるビニング基準が必要になる場合があります。 特定のアプリケーションに適したビニング基準を理解し、遵守します。

• オートメーション： 自動ビニング システムは、効率を高め、人的ミスを減らすことができます。

• トレーサビリティ： ビニング プロセスを追跡できることが重要です。 また、ビニングされた各 LED の特性をトレースします。 

LED ビニングの業界標準

LED ビニングの業界標準は、アプリケーションによって異なります。 一般的な標準には次のものがあります。

• ANSI C78.377-2017: 米国規格協会 (ANSI) は、LED ランプおよび照明器具に関するこれらの基準を開発しました。 一般的な照明サービスの色と彩度の仕様を定義します。  

• IES LM-80-08: Illuminating Engineering Society (IES) がこの規格を開発しました。 これらは、LED 光源のルーメン維持を測定および報告するためのガイドラインを提供します。

• JEDEC JS709A: Joint Electron Device Engineering Council (JEDEC) がこの規格を開発しました。 これらは、高輝度 LED のビニングとソートのニーズを定義します。

• CIE S025/E:2017: 国際照明委員会 (CIE) がこの基準を設定しました。 これらは、LED 光源の色座標のガイドラインを提供します。

• IEC 60081： この規格は蛍光灯用です。 これは、5 つの公称 CCT に対して XNUMX ステップの MacAdam 楕円を定義します。

LED ビニングの環境規制

LED ビニングの環境規制は、地域や用途によって異なります。 ただし、標準的な条件には次のものが含まれます。

• RoHS (有害物質の制限) 指令への準拠: この EU 指令は、電子製品における特定の有害物質の使用を禁止しています。 鉛、カドミウム、水銀が含まれています。 したがって、LED ビニング中は、この事実を考慮する必要があります。 

• エネルギー効率基準: 多くの国では、LED 製品を含む照明製品のエネルギー効率基準があります。 これらの基準は、マイナーなエネルギー効率レベルを指定する場合があります。 また、他のタイプの製品の最大消費電力レベルになることもあります。

• 安全基準： LED 製品は、関連する安全基準に従う必要があります。 ULやCEなど。 これにより、火災や電気的危険を引き起こさないことが保証されます。

これらの一般的なガイドラインと規制は、国や地域によって異なる場合があります。 製造業者は、LED ビニング中の規則に注意する必要があります。

LED ビニングの熱効果

LED への熱の影響は、順方向電圧 VF に反比例します。 温度が上昇すると順方向電圧が低下し、LED に流れる電流が増加します。 また、過剰な電流が流れると、フィクスチャのパフォーマンスに悪影響を及ぼす可能性があります。

LED ビニングのもう XNUMX つの熱効果は、LED の光束への影響です。 LED の光束は、LED の温度の影響を受けます。 温度が上昇すると、光束は減少します。 したがって、照明の明るさに直接影響します。

さらに、熱管理も LED の全体的な寿命に影響を与える可能性があります。 LED の温度が上昇すると、LED の劣化率も増加します。 寿命の短縮につながります。 適切な熱管理は、この影響を軽減するのに役立ちます。 

LED ビニングに関する一般的な問題または課題

LED ビニング中に、次のような一般的な問題に直面する可能性があります。

• カラーバリエーション： LED ビニング プロセスでは、すべてのビンのカラーリング機能を一定に保ちながら、LED の分類とグループ化が行われます。 ただし、一部の LED は色がわずかに異なる場合があります。 それらは、照明システムの外観に影響を与える可能性があります。

• ルーメン減価償却： LED ビニングは、光束と明るさによっても LED を分類します。 しかし、時間が経つにつれて、LED の輝度が低下することがあります。これは、ルーメンの減価償却として知られています。 これにより、照明が不均一になり、システムのパフォーマンスに影響を与える可能性があります。

• 誤ったビニング: ビニング プロセス中に LED が正しくソートまたはグループ化されていない場合。 性能と色の不一致につながる可能性があります。 これにより、照明システムに問題が発生する可能性があります。

• 費用： LED のビニングは、コストのかかるプロセスになる可能性があります。 専門の設備と熟練した人員が必要です。 したがって、これは照明システムの全体的なコストに影響を与える可能性があります。

ビニングされた LED をテストする方法は?

ビニングされた LED をテストするには、次の手順に従う必要があります。

ステップ 1: LED を電源に接続します。 LED のプラス リードを電源のプラス端子に接続します。 次に、マイナス端子にマイナス電荷を接触させます。 したがって、LED が点灯するかどうかを調べます。 

ステップ 2: 電圧と電流を測定します。 マルチメーターを使用して、LED の両端の電圧と LED を流れる電流を測定します。

ステップ 3: 抵抗器の値を計算します。 オームの法則を使用して、抵抗の値を計算します。 公式は R = (Vsource – Vf) / If

ステップ 4: 読み取り値を仕様と比較します。 LED のデータシートをチェックして、そのビニングされた LED の予想される電圧と電流を確認してください。 マルチメータの測定値を仕様と比較します。

ステップ 5: 光出力を観察します。 電圧と電流の読み取り値が仕様と一致する場合は、LED の光出力を観察します。 期待どおりでない場合は、LED に問題がある可能性があります。

ステップ 6: 異なる電源でテストを繰り返します。 LED が正しく機能することを確認するために、さまざまな電源でテストを繰り返します。

注： ビニングされた LED は、順方向電圧と電流に基づいて分類されます。 これらの値をテストして、LED が正しく機能していることを確認することが不可欠です。

LED ビニング プロセスを最適化するためのヒント

• 目的の LED ビニング パラメータを明確に定義します。 ビニングに使用するパラメーターを特定します。 色温度、光束、順方向電圧など。 これにより、すべての LED が同じ基準で評価されるようになります。

• 一貫したテスト方法を使用します。 ビニング プロセス全体で一貫したテスト方法を使用します。 これには、同じツールと測定技術の使用、および各 LED の条件のテストが含まれる場合があります。

• 自動ビニング ソフトウェアを使用します。 自動化されたビニング ソフトウェアは、ビニング プロセスを合理化できます。 また、人的エラーの可能性を減らすことができます。 これらのプログラムは、LED を異なるビンに自動的に分類できます。

• 詳細な記録を保持する: 詳細な記録を保持しておくと、発生する可能性のある問題のトラブルシューティングに役立ちます。 こちらも今後の参考に。 これには、使用された試験装置に関する情報が含まれる場合があります。 また、ビニング パラメータと各テストの結果。

• ビニング プロセスを定期的に見直して調整します。 ビニング プロセスを見直して更新することで、常に最良の結果を得ることができます。 そして、これまでの問題を解決します。

最終的なアプリケーションを考えてみましょう: これは、重要なビニング パラメータを特定するのに役立ちます。 特定のアプリケーションに最適な LED を確実に選択できます。

よくあるご質問

まとめ

結論として、LED ビニングは LED のソート プロセスです。 光学的および電気的特性に基づいて LED を整理します。 このプロセスにより、製造業者は類似の機能を備えた LED をパッケージ化することを確認できます。 したがって、LED ビニングは、LED ベースの製品の性能と特性を向上させます。 LED技術の発展と進歩において、今後も大きな役割を果たし続けるでしょう。

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