Фотометричните (светлината) характеристики на светодиоди
Фотометрия - е измерване на светлина във видимия спектър. Това е част от светлинния спектър, който се доближава до дължина на вълната 380-770 пМ, и се вижда с невъоръжено око "средно" наблюдател. Има множество фотометричните стойности като яркост (1 NIT = 1 CD / m 2 или 1 stilb = 1 CD / ст2) осветление (1 лукс = 1 LM / m 2), и т.н. Всичко се основава на два основни стандарти фотометрични: светлинния поток и светлинен интензитет.
Светлинен поток се измерва в лумена. 1 лумен определени като светлинен поток се излъчва от източник на излъчване точка 1 кандела в пространствен ъгъл един стерадиан (1 LM = 1 CD х ср). Важно е да се разбере определяне Стеридиан, която е пространствен ъгъл (конус), центриран в областта на радиус R, който премахва от сфера повърхност R 2 (вж. Фиг.1). Повърхностната площ на сферата е равно на 4 π г 2. така че общата светлинния поток, генериран от точков източник излъчващ един кандела е 4 π лумена.
Фиг.1 - пространствения ъгъл Ω
Интензитетът на светлината се измерва в кандели. Candela научно определение е доста трудно за възприемане на изображението "единица точка сила източник на светлина в предварително определена посока, излъчващ монохроматично лъчение с честота 540 х 10 12 Hz, интензитетът на енергия от които в тази посока е 1/683 W / SR". Честотата на радиация е 540 х 12 октомври Hz отговаря на дължина на вълната 555 нм (зелен емисии).
За по-голяма яснота, можете да се обърнете към произхода на името "кандела". Така че, една кандела (в превод от латински - "Свещ") е интензивността на светлината обикновен восък свещ.
Възниква Много разумен въпрос: защо интензивността на светлината се измерва в кандели някои, а не във ватове на стерадиан? Да, това е възможно да се измери интензивността на светлината в W / SR, и експерти понякога правят това, но има един недостатък. Ако сме включили сини, зелени и червени светодиоди с един и същ светлинен интензитет в W / SR, зеленият светодиод светлина ще озарява. Работата е там, че човешкото око има различна чувствителност към различни дължини на вълните на радиация. Но по-късно по този въпрос. Сега, нека да преминем от теорията към практиката, това е, за да светодиодите.
За очакваната кандела превръщане в лумена, използвайте следния метод:
1. Знаейки равнинен ъгъл θ на LED емисия (яркост половин двойна ъгъл), определена от производителя определи пространствен ъгъл: со = 2 π (1 - COS (θ / 2)).
2. Изчисляване на светлинния поток: F = Ив х ю, където Ив - силата на светлината на LED.
Въпреки това, действителното измерената стойност може да се различава от изчислената стойност, поради вариации в пространственото разпределение на LED емисията. Това е особено забележимо при преизчисляване на асиметричен радиация модел (например, с овални оптика светодиоди) и indicatrix разделни отделения светодиоди. Фактът, че не е определен метод на превръщане на интензивността на светлината, за да се определи точната светлинен поток. Само пряко измерване на това количество може да бъде точно се получи стойността си в лумена.
Фотометрично измерване на светодиоди може да бъде по-голямо изкуство от просто изчисление, използвайки строги физически формули. Има много фактори (геометрични и електрически нюанси различни грешки в етап без спестяване на производствените LED), чиито вариации могат значително да повлияят оптичните свойства на светодиодите. Има няма две еднакви по целия светодиодите, така че мерките, необходими, които значително увеличават точността на измерванията. Те включват, но не се ограничават до следното:
▪ Помислете за смяна на оптичния център на LED емисиите по отношение на механичното центъра.
При определяне на планината LED в теста, се приема, че светлината идва от неговата механична център. Но това не винаги е така (виж. Фиг. 2). Оптичният центъра често се отклонява от 5 градуса или повече от механично. Може би това не е особен проблем, когато измервателният уред има широк ъгъл на видимост, като 40 градуса или повече. Но за светодиоди с тесен ъгъл светлинен резултат могат да се различават от значително количество. Трябва да се отбележи, че Международната комисия по осветление (CIE на) препоръчва да се използва механична (не оптичен) LED ос по време на измерванията.
▪ чрез измерване на излъчената светлина с определен интервал от време.
След като LED е под напрежение, температурата се увеличава преход поради консумацията на енергия (LED температура възел могат да бъдат определени като Tj = Ta + (Vf х Ако) х Rth (J-а)). Този процес може да отнеме няколко секунди или няколко минути преди началото на топлинно равновесие, когато изход светлина достига постоянна стойност. По този начин намаляването на излъчената светлина от 5-20% или по-голяма величина - много често явление. Тази деградация не е необратим, а първоначалната мощност на светлината се възстановява след спиране на тока. На практика, по време на измерването на голям брой светодиоди избор дълъг интервал от време между показанията не е приемливо. Най-често тя се дава интервал от около 5 секунди, независимо от факта, че производителността на светлината не разполага с време за достигане на стабилна стойност.
▪ Уверете се, че температурата на околната среда е постоянна по време на изпитването.
Светодиодите променят температурните промени на яркост и цвят. Ако температурата се увеличава, излъчената светлина намалява, и цвета обикновено се измества към по-дълги дължини на вълната на спектъра.
▪ Винаги използвайте стабилизиран източник на захранване.
спад на напрежението (Vf) индикаторът може да варира от инструмент за инструмент, ако е така, като се използва референтен мощност източник на напрежение, светодиодите не получават същата ток.
▪ Използване лесно възпроизводими условия на изпитване.
Трудните условия (специализирано оборудване) са напълно подходящи за лабораторни измервания. Въпреки това, когато трябва да се тества голям брой светодиоди с различни видове жилища, ъгъл луминесценция, цвят и т.н. има нужда от система за измерване, които могат бързо да се преконфигурира да се осигури еднаква подравняване на механичната ос и се гарантира, че детекторът винаги вижда същия сектор на конуса на емисиите.
▪ Уверете се, че цялото оборудване е правилно поддържа и калибрира.
Фиг. 2 - отклонение на ъгъл на емисиите
Радиометричните (захранване) характеристики на светодиоди
Радиометрия е измерване на общата светлина емисията във всички (видими, инфрачервени и ултравиолетови) оптични диапазони. Основната единица на радиометричен оптична мощност - вата (W). W - абсолютната стойност на която не зависи от дължината на вълната. Един w инфрачервена светлина носи същата мощност като един w видима светлина. Друг радиометрични измерената количество - радиация мощност (W / со), осветяването енергия (W / m 2) и блясъка (W / SR m х 2). Основният метод за измерване на общата оптична мощност въз основа на използването на сферичен интегратор (вж. Фиг. 3).
Фиг. 3 - сферична интегратор
Сферични интегратор измерва светлината, излъчвана от светодиода във всички посоки. Като цяло, тези измервания са независими от ъгъла на осветяване и не са обект на ъглови отклонения, типични за фотометрично изпитване. Най-широко приет диаметър сфера от 75 до 150 mm. Ако точността на измерване е от решаващо значение, за предпочитане е по-голям диаметър е важно, тъй като съотношението на размера на площ от сферата на LED. Въпреки това, когато измервателните светодиоди с различен пространствено разпределение на интензитета на грешките са неизбежни. Основният фактор, който направи грешка в измерването, е местоположението на светодиода в областта. Най-новата спецификация, приета от МКО, подсказва, че LED корпуса трябва да лежи изцяло в сферата - така наречената "2 π» измерване на светлинен поток.
В хода на радиометрични измервания на светодиоди трябва да се спазва същите предпазни мерки, както при фотометрично.
Колориметричните (спектрални) характеристики на светодиоди
Колориметрия - научно измерване и определяне на цветовите характеристики на светодиоди. Цветът на светодиодите обикновено се изразява в цветовите координати или дължини на вълните. Човешкото възприятие на цветовете е много трудно, защото това зависи не само от различните физични свойства на светлината, но и на околните предмети, механичните свойства на източника на звук, физиологичната реакция на окото на наблюдателя и психологическа му състояние. През 1931 г. Международната комисия по осветление (CIE) са измерени отговор на тона на няколко хиляди души и въвежда понятието "стандартен наблюдател". Реакцията на абстрактно наблюдателя в различни цветове на спектъра е описано от тристимулусен - три криви се наричат X, Y и Z (виж фигура 4 ..).
тристимулусен система се основава на предположението, че всеки цвят - комбинация от трите основни цвята: червено, зелено и синьо. цветна диаграма на CIE (.. виж фигура 5), получен от стойностите на тримерните както следва:
X = X / (X + Y + Z) или X = червено / (червено + зелено + син)
Y = Y / (X + Y + Z) или Y = Green / (червен + Green + син)
Защото, (X + Y + Z) = 1, третата ос Z = 1 - (X + Y)
Фиг. 4 - добавяне на ординатите на кривите
(CIE спектрален тристимулусни стойности)
Фиг. 5 - схема на хроматичност CIE (1931)
Обикновено, координатите на цветовете се определят само от оси X и Y. на Но ако индикаторът не е "бяла" светлина, по-голямата част от спецификациите, предоставени от производителя, не съдържат Координатите на цветността, а по-скоро на върха и преобладаваща дължина на вълната. Доминиращата дължина на вълната се използва за обозначаване на цветовете в CIE координати, както е измерено в нанометри (нм). Това по същество, цветът е действително възприема от човешкото око. Peak Дължина на вълната - дължина на вълната максимална спектрална интензитет. Пиковата стойност е лесно да се определи, и затова е най-често срещаната параметър, определена от производителя на светодиоди. Въпреки това, дължината на вълната на връх има практическа стойност за минимална площ от порядъка на възприеманите от страна на хората със зрението: два светодиода, могат да имат една и съща дължина на вълната връх, но това ще бъде оценено от лице, като има различни цветове.
В момента най-точен метод за измерване на цветовете - използване на спектрорадиометър. Това устройство открива и измерва спектралното разпределение на източник силата на светлината, и след това може да бъде математически изчислява всички фотометрично, радиометрични и колориметрични параметри. Точността на определяне на дължината на вълната на оборудване трябва да бъде не по-малко от 0.5 пМ (за предпочитане 0.1 пМ).
Както казахме, има различни фактори, които влияят на резултата. Един от тях е температурата. С повишаване на температурата се повишава на околната среда и температурата на активната област на LED, дължина на вълната на емисиите от LED увеличава съответно. Това увеличение обикновено има стойност в диапазона 0,1-0,2 нм / ° С в зависимост от вида на кристал. Някои светодиоди, например, червен светлина, и могат да имат отрицателно температура зависимост от дължината на вълната.
Гониометрично (ъглови) характеристики на светодиоди
Гониометрия е измерване на ъглови характеристики на светодиодите. Гониометър - устройство за измерване на пространствено разпределение на мощност на светлината на LED (виж фигура 6 ..). Същността на този метод се основава на частичното запис на LED стойности интензитет на светлината по време на въртенето си за определен ъгъл, който може да се реализира чрез преместване на сензора около светодиоди или LED наклон спрямо неподвижната сензора. Множество светлинни измервания изход са направени за всеки ъгъл, когато въртенето от 0º до 180º. В резултат на това ние се профилът на емисиите в една и съща равнина. Тъй като повечето от светодиодите има кръгла форма на лещата, толкова по-често схемата радиация (indicatrix) е симетрична.
Фиг. 6 - диаграма на пространствения
светлинен интензитет разпределение
Много производители на светодиоди предлага точно такава диаграма като графично представяне на LED ъгъла на луминесценция. Но, както казахме, промени в геометрията и допустимите отклонения направени в хода на производството на светодиоди, може значително да повлияят на техните оптични свойства. В добро, трябва да извършите допълнително сканиране и да направи измервания в различни равнини. Освен това, някои специфични форми светодиоди (овална или елипсовидна) имат две посоки схема (30 ° х 70º, например), така и необходимостта 0 ° и 90 ° сканиране. Ако гониомерна не е на разположение, да получите модел груб лъч възможно с използването на фото-сензор, ръчно въртящ LED или сензор, и записване на изходното ниво с данните за фиксиране точка. Въпреки това, този метод може да бъде доста досадно и отнема много време.
Експлоатационните характеристики на светодиоди или теста за разграждане
Крайният тема за обсъждане - основните качествени характеристики на светодиоди, а именно техния живот. Операция - това е сериозно, защото крушките изгарят ... В допълнение, светлинен поток намалява по време на работа. Експлоатационен живот - ключов оперативен параметър на източници на светлина - отразява както на тези неприятни факти: разграничаване на пълен (до устройството ще изгори) и полезен (до светлинен поток спадне под определена граница) живот. При проектирането на решение осветление, ние не трябва да забравяме за по-нататъшното функциониране на системата за осветление, по-специално, за подмяна на лампи. Честа смяна на крушки в труднодостъпни места могат да се превърнат в кошмар за експлоатация. Още по най-лошия случай сценарий - дългосрочна работа на централата на крушката, унищожаване на образа на светлината, което е много важно за външни архитектурни осветителни инсталации. Съвременните източници на светлина се различават силно по експлоатационен живот. Ако смятате, че съобщенията в медиите, абсолютен лидер тук са светодиоди: крушката ще трябва да се променя с повече от 100 пъти, а светодиодите горят и да изгори ...
Но в действителност това не е вярно. По-голямата част от търговската закупени днес светодиоди разгражда в рамките на няколко месеца (повече в нашата статия по LED деградацията). За да тествате светодиодите на скоростта на разграждане, трябва да следвате определени критерии:
- поддържане на стабилност на режима на работа на светодиодите. На първо място, е стабилизирането на захранващия ток, постоянството на ценности, които трябва да се проведат през целия период на тест;
- съответствие с температура. През времетраенето на температурата на изпитването субстрат в инсталацията места на светодиоди трябва да бъдат постоянни и не надвишава максималната температура е посочено от производителя или изчислява въз основа на термичните свойства на LED;
- спазване на всички необходими предпазни мерки при приема на измервания.
От изложеното по-горе е очевидно, че светлината на измерване може да бъде много неточно в сравнение с измерване на специфични електрически параметри (напрежение, ток, устойчивост). Има много фактори, като цвят, геометрия на устройството, точността на изравняване на LED монтиране на измервателното устройство, температура и т.н. което може да доведе до грешки при измерванията. Такива измервания са все още по-подходящи за изкуството, отколкото наука. Точността на измерване от ± 5% в момента се считат за стандартни и широко приложим за индустрията, но в зависимост от грижите и се обръща необходимото внимание е напълно възможно да се получи ± 2,5%.
Свързани статии