Wie kann ich die Helligkeit einer LED messen?

Ich möchte die LED-Helligkeit mit einem kostengünstigen Instrument messen können.

Welche Instrumente stehen zur Messung der LED-Helligkeit und der entsprechenden kostengünstigen Techniken zur Verfügung?

Hintergrund: Ich bin daran interessiert, das, was der Kunde für akzeptable Helligkeit hält, in die tatsächliche LED-Helligkeitsspezifikation umzuwandeln.

Referenz:

• Wie kann ich die Helligkeit einer LED messen?

Vom Kunden angegebene "akzeptable Helligkeit" wird eine subjektive Angelegenheit sein, es sei denn, Sie haben etwas, gegen das Sie ihre Antworten kalibrieren können.

Locker müssen Sie das verfügbare Licht in einem bestimmten Bereich messen und diese Messung dann mit Kundenumfragen korrelieren. Mit einer ausreichend großen Stichprobe von Antworten sollten Sie in der Lage sein, zu bestimmen, was für Ihre Kunden ein akzeptables Beleuchtungsniveau darstellt.

Ich würde erwarten, dass die Kundenreaktionen in irgendeiner Form sinken und Sie schließlich in der Lage sind, die Standardabweichungen für "akzeptabel" zu bestimmen.

Ein Grund zur Sorge ist, dass unterschiedliche Räume unterschiedliche Reflexionsgrade aufweisen. Obwohl zwei Räume von ähnlicher Größe und Ausstattung sind, reflektiert der dunkler gestrichene Raum weniger Licht und wird subjektiv als "dunkler" angesehen. Um dies zu umgehen, können Sie einen speziellen "Testraum" einrichten und potenzielle Kunden ansprechen und ihr Feedback geben. Dies ist zwar ein teurerer Ansatz, aber eine sehr gute Möglichkeit, Variablen herauszufiltern, gegen die Sie sonst keine Kontrolle haben.

Um mit der Messung des verfügbaren Lichts beginnen zu können, benötigen Sie wahrscheinlich eine Art Belichtungsmesser. Dies und das sind nur zwei Beispiele dafür, was Sie mit einigem Suchen sicher leicht finden können.

Sobald Sie eine Lux-Messung für die Fläche haben, können Sie diese mit einem Standardrechner in Lumen umrechnen. Durch die Suche werden eine Reihe von Websites angezeigt, z. B. diese . Ich habe die Gleichungen hier nicht angegeben, da einige Schritte erforderlich sind, einschließlich der Bestimmung des Raumbereichs.

Mit einer Silizium- (Si) oder Indiumgalliumarsenid- (InGaAs) Fotodiode können Sie problemlos die Helligkeit einer beliebigen Lichtquelle im sichtbaren Bereich messen . Beide können zu relativ geringen Kosten abgeholt werden, insbesondere wenn sie in großen Mengen gekauft werden. Eine Fotodiode arbeitet umgekehrt wie eine LED. Wenn eine LED durch das Gerät fließt, sendet sie Licht aus. Wenn eine Fotodiode auf das Gerät fällt, wird es zu einer Stromquelle. Die Empfindlichkeit eines Siliziumdetektors ist unten gezeigt.

Sobald Sie Ihre Fotodiode haben, müssen Sie eine einfache Schaltung um sie herum aufbauen, die Strom in Spannung umwandelt, und die Spannungsanzeige gibt Ihnen ein Maß für die auf das Gerät einfallende Lichtintensität. Diese Art von Schaltung wird typischerweise als Transimpedanzverstärker bezeichnet . Ein Transimpedanzverstärker mit hohem SNR kann mit einem einzelnen Operationsverstärker gebaut werden, so dass die Kosten wiederum relativ gering sind.

Mit dieser Einstellung werden relative Helligkeitsmessungen sehr genau durchgeführt, solange Sie die Fotodiode oder die Schaltung nicht mit zu viel Licht sättigen. Die Umrechnung der gemessenen Spannung in eine absolute Intensität des Lichts ist ebenfalls möglich, obwohl Fehler in den Parametern als Fehler in der abgeleiteten Intensität auftauchen. Verwenden Sie dazu die Schaltungsparameter, um die von der Fotodiode erzeugte Strommenge zu berechnen. Die Photodiode Ansprechempfindlichkeit wird dann verwendet , um einfallende Intensität zu konvertieren.

Wenn Sie ein DMM mit einem uA-Strombereich haben, ist eine Fotodiode der einfachste Detektor. Ich habe in meinem Labor einen Strom von ca. 15 uA (PD-Bereich ist 44 mm ^ 2). Eine nah gehaltene LED kann mehr als 1 mA Strom liefern.

Die Helligkeit einer Leuchtdiode (oder eines anderen Elements) wird durch den Lichtstrom gemessen , der die Auswirkung des Lichts auf ein Auge darstellt und für verschiedene Wellenlängen eingestellt ist.

Der Lichtstrom wird in Lumen gemessen, die den Candela des Lichts oder der Lichtstärke entsprechen, die über einen Raumwinkel ausgestrahlt werden.

Es gibt zwei Aspekte, die Sie hier berücksichtigen müssen: Zum einen die physikalische Messung der Luminanz, des Lichtstroms oder der Beleuchtungsstärke (ich komme gleich zu den Unterschieden) und zum anderen das viel weniger eindeutige Problem des Menschen Wahrnehmung.

Beschäftigen wir uns zuerst mit der Physik. Es gibt drei Konzepte zu erklären, die alle miteinander zusammenhängen:

Der Lichtstrom ist die Gesamtmenge an Licht, die von einer Lichtquelle in alle Richtungen ausgestrahlt wird. Seine SI-Einheit ist Lumen. Dies ist ohne teure Ausrüstung (eine integrierende Kugel ) schwer zu messen . Der Lichtstrom ist relevant, da er ein Maß für die Gesamtlichtmenge angibt, die eine Quelle in einen Raum einbringt, und in der Regel in den Spezifikationen einer Lichtquelle angegeben wird.

Die Beleuchtungsstärke ist die Lichtmenge, die auf eine Fläche der Einheit fällt. Seine SI-Einheit ist Lux, wobei 1 Lux = 1 lm / m ². Mit handelsüblichen "Belichtungsmessern" und Fotodioden ist es einfach zu messen. Die Beleuchtungsstärke ist der wichtigste Wert, wenn Sie zum Beispiel fragen, "ob genug Licht auf diesen Schreibtisch fällt, damit jemand damit arbeiten kann". Bauvorschriften oder -normen geben häufig die Beleuchtungsstärke an, die auf Böden, Wänden oder Arbeitsflächen für bestimmte Aufgaben erforderlich ist. Dies ist eine Funktion der Gesamtgestaltung der Beleuchtung im Raum und nicht nur der Lichtquelle - Art der Leuchte, Menge und Abstand, Farbe der Wände usw. sind alle wichtig -, aber Marketingmaterialien für einige LED - Lichtquellen in insbesondere wird behauptet, "äquivalent zu xxx Watt Glühlampe" durch Vergleichen der Beleuchtungsstärke auf einer kleinen Fläche der Arbeitsfläche von einer omnidirektionalen Glühlampe mit einer engstrahlenden LED,

Die Leuchtdichte ist ein Maß für die Lichtmenge, die von einer Oberfläche in einer bestimmten Richtung pro Flächeneinheit abgegeben wird. Handelt es sich bei dieser Oberfläche um die Oberfläche einer Lichtquelle - z. B. wenn Sie eine Glühbirne betrachten -, hängt dies davon ab, wie hell die Quelle erscheint. Diese Messung ist relevant, da ein Kunde, wenn er direkt auf eine Reihe von Lichtquellen schaut, um zu vergleichen, "wie hell sie sind", Unterschiede in der Leuchtdichte erkennt. Leuchtdichtemesser sind viel teurer als Leuchtdichtemesser.

Also zusammenfassend

• Der Lichtstrom ist die Gesamtmenge an Licht, die von einer Quelle abgegeben wird
• Die Beleuchtungsstärke gibt an, wie hell eine Oberfläche beleuchtet ist
• Die Leuchtdichte gibt an, wie hell die Lichtquelle für das Auge erscheint

Welche Sie messen müssen, hängt davon ab, was Sie erreichen möchten.

Die menschliche Wahrnehmung ist hier der schwierige Teil. Ein Gefühl von "Helligkeit" ist mehr als eine der oben genannten Maßnahmen. Beispielsweise neigen Menschen dazu, Licht mit einer höheren Farbtemperatur als heller als Licht mit einer niedrigeren Farbtemperatur wahrzunehmen - ein häufiges Problem beim Vergleich von LEDs mit anderen Quellen. Die Menschen sind auch stark vom Kontrast beeinflusst; Wir sehen meist eher relative als absolute Helligkeit, daher kann ein Lichtfleck auf einem kleinen Bereich des Arbeitsbereichs in einem ansonsten dunklen Raum heller erscheinen als die gleiche Beleuchtungsstärke im gesamten Raum, insbesondere wenn sich die Augen des Betrachters an die Dunkelheit angepasst haben. So sehr vorsichtig sein ,Wenn Sie praktische Vorführungen geben oder feststellen, dass die Wahrnehmung des Kunden nicht mit Ihren Berechnungen übereinstimmt. (Es ist natürlich auch erwähnenswert, dass für manche Zwecke die Wahrnehmung entscheidend ist ...)