Tại sao các đèn LED này có độ sáng khác nhau


22

Tôi đã thực hiện tìm kiếm đèn LED Kingbright có độ sáng cao cỡ 0603 trên Element14, kết quả có ở đây .

nhập mô tả hình ảnh ở đây

Tại sao có một phạm vi cường độ sáng như vậy, ngay cả trong cùng một màu, mặc dù điện áp chuyển tiếp, dòng điện phía trước, kích thước và góc nhìn là như nhau?

Tôi đang sử dụng đèn LED làm chỉ báo trong một thiết bị chạy bằng pin năng lượng rất thấp. Các đèn LED sẽ được đập vào các thời điểm để cung cấp cho người dùng phản hồi. Đèn LED cho đầu ra sáng nhất sẽ là đèn LED cho cường độ sáng cao nhất, hay có một sự cân nhắc nào khác?


Liên kết dường như không hoạt động. Bạn có thể đăng một ảnh chụp màn hình?
Photon

cập nhật liên kết và đăng ảnh chụp màn hình, liên kết có hoạt động bây giờ không?
geometrikal

Các liên kết đang làm việc cho tôi bây giờ.
Photon

Câu trả lời:


37

Điều này sẽ thực sự dài, vì vậy chỉ cần bỏ qua câu tóm tắt ở cuối để tránh TL; DR.


Có một số yếu tố góp phần thay đổi xếp hạng millicandela của đèn LED, và quan trọng hơn là sự liên quan của xếp hạng mcd với mục đích dự định:

  • Góc phân tán / góc chùm :

    Đây là điều rõ ràng nhất và khá trực quan như đã được chỉ ra trong câu trả lời của user20264. Góc chùm càng hẹp (ánh sáng của đèn LED càng xa) thì cường độ phát sáng của quang thông phát ra càng lớn: Về cơ bản, cùng một lượng năng lượng được đẩy qua một góc rắn lớn hơn hoặc nhỏ hơn.

    Paraphrasing Wikipedia , một nguồn sáng phát ra một candela theo một hướng nhất định nếu nó phát ra ánh sáng màu xanh lục đơn sắc với tần số 540 THz (bước sóng 555nm, màu xanh lá cây màu vàng), với cường độ bức xạ 1/683 watt mỗi steradian theo hướng nói trên .

    Minh họa cường độ sáng bằng góc chùm ( nguồn )

    Đây là lý do tại sao đèn LED cấp chiếu sáng thường được đánh giá bằng lumens thay vì mCd, vì MCD có thể khá sai lệch tùy thuộc vào các yếu tố được thêm vào (thấu kính, khuếch tán, phản xạ) sẽ thay đổi góc chùm hiệu quả, theo định nghĩa.

  • Đo lường thực tế của " cường độ sáng cực đại ":

    Trong khi đỉnh cường độ sáng là vụ phải được tính bằng đơn điểm , trên trục giá trị, không có tiêu chuẩn toàn cầu cho hình học và kích thước của cảm biến này "điểm":

    Có phải là 1 độ quanh trục, 0,01 sq.mm, bộ cảm biến quang wafer vuông / PIN Photodiode, cảm biến thấu kính tròn (nếu vậy, ống kính đường kính nào?), Góc nửa theta (vâng, một số bài báo khoa học sử dụng điều này như một phép đo khu vực), hoặc cái gì khác hoàn toàn? Là khoảng cách đến cảm biến được đo từ bề mặt gói LED, bề mặt wafer hoặc bề mặt bên trong hoặc bên ngoài của ống kính LED?

    Bạn sẽ tìm thấy gần như nhiều câu trả lời như có các nhà sản xuất, và rõ ràng, việc giữ tính linh hoạt này cho phép một số "kế toán sáng tạo", ưu tiên một loại đèn LED so với loại khác.

  • Hình học của thấu kính :

    Sự sắp xếp quang học cụ thể được sử dụng cho ống kính LED sẽ thay đổi sự phân bố cường độ ánh sáng qua góc chùm sáng - Người ta có thể nhận được ánh sáng rất mạnh ở trung tâm của chùm tia và một đuôi dài rơi, hoặc phân bố cường độ khá đều giữa trục và góc có thể xem tối đa, giống như với ống kính camera.

    Điều này tác động đến góc " nửa theta ", góc mà cường độ giảm xuống còn một nửa so với trục. Tùy thuộc vào ống kính và do đó đường cong phân bố cường độ, một nửa góc theta có thể là một phần nhỏ của góc chùm (chùm cường độ trung tâm), hoặc hướng về một nửa góc chùm hoặc nhiều hơn.

    Một góc nửa theta nhỏ hơn, tức là một đường cong hình chuông cao gầy với đuôi dài, chuyển thành các giá trị mcd cao trên trục, nhưng giảm mạnh tầm nhìn ra khỏi trục. Đối với phạm vi lớn hơn, chẳng hạn như đối với điều khiển từ xa hồng ngoại, một nửa theta nhỏ hơn được quan tâm, trong khi đối với nhu cầu chỉ thị / chiếu sáng trực quan, một nửa theta lớn hơn sẽ hoạt động tốt hơn, ngay cả đối với góc chùm cố định.

  • Góc nhìn :

    Điều này liên quan chặt chẽ đến hai điểm trước:
    Nếu góc của nửa tia hoặc góc chùm hẹp, các hình mcd có thể trông rất cao, nhưng khả năng sử dụng thực tế của đèn LED như một chỉ số là đáng nghi ngờ. Tuy nhiên, nếu một ống ánh sáng được sử dụng, chẳng hạn như trên một số bảng chỉ báo hoặc cho sợi quang, một nửa hẹp theta là một điều tốt .

  • Hệ số truyền của thấu kính

    Điều này liên quan đến bước sóng ánh sáng cụ thể được phát ra bởi một đèn LED:

    Các nhà sản xuất thường chuẩn hóa một hoặc một số lượng rất nhỏ vật liệu để thiết kế thành phần thấu kính cho đèn LED của họ. Rõ ràng, bất kỳ vật liệu trong suốt nhất định sẽ có các đặc tính truyền khác nhau cho các bước sóng ánh sáng khác nhau.

    Do đó, những gì có thể là vật liệu ống kính tốt nhất có thể cho đèn LED màu xanh lá cây có thể ít hơn lý tưởng cho màu đỏ.

    Đối với màu trắng, điều này thậm chí còn phức tạp hơn, bởi vì đèn LED "trắng" thông thường có một lớp photphat Yttri Aluminium trên chip Gallium Nitride phát ra một vạch quang phổ màu xanh đậm. Sự kết hợp giữa các vạch phổ tự nhiên và lân quang đòi hỏi sự thỏa hiệp trong truyền và pha, do đó, sự kết hợp này là bất cứ điều gì ngoài lý tưởng trong việc truyền cho từng vạch quang phổ, theo bản chất của thiết kế quang học.

  • Xóa đèn LED mờ v / s :

    Đèn LED Milky làm cho xếp hạng mcd thực tế không liên quan, vì chúng được thiết kế để phân tán ánh sáng được tạo ra đồng đều nhất có thể trên bề mặt của đèn LED - góc gần 180 độ ( hoặc nên là, gần 90 độ? ), Và một nửa giá trị theta gần như nhau, là phổ biến và mong muốn.

    Do đó, một đèn LED màu trắng thường có giá trị mcd kém cho cùng hóa học và cấu tạo như đèn LED "trong nước" và đèn LED rõ ràng màu sẽ nằm ở đâu đó ở giữa. Tuy nhiên, đối với mục đích chỉ dẫn, một đèn LED mờ có lẽ là lý tưởng nhất!

  • Bước sóng của ánh sáng phát ra Như được thấy từ các định nghĩa về cường độ sáng, điều này khác với cường độ bức xạ trong việc tính đến cường độ cảm nhận của con người về ánh sáng trong câu hỏi. Đặc trưng của con người là nhạy cảm nhất với phần màu xanh lục của quang phổ, bước sóng khoảng 555 nanomet:
    Độ nhạy màu thị giác của con người
    ( Nguồn là Wikipedia, hình ảnh độ phân giải cao ở đây )

    Do đó, đối với một lượng điện năng nhất định thông qua một đèn LED, cường độ sáng sẽ thay đổi rất nhiều với màu LED và dĩ nhiên giảm xuống 0 đối với tia cực tím và hồng ngoại, điều mà tầm nhìn của con người không thể cảm nhận được.

  • Hóa học của ngã ba LED :

    Đã đủ để viết về điều này, trong các câu trả lời khác cũng như các nơi khác trên web, vì vậy chỉ cần đề cập ngắn gọn: Hóa học xác định phổ màu phát ra ( xem điểm trước ), cũng như hiệu quả chuyển đổi của "Ánh sáng" của đèn LED Phát ra "khía cạnh. Ngoài ra, các biến thể nhỏ gây ra sự dịch chuyển quang phổ, do đó, hai hóa chất giống hệt nhau trên danh nghĩa không cần phải có . Do đó, rõ ràng là điều này xác định cả thông lượng và cường độ sáng.

  • Hiệu quả của wafer / đợt:

    Mặc dù kiểm soát quy trình sản xuất tốt nhất, sản xuất LED nổi tiếng với sự thay đổi về hiệu quả và đặc tính đầu ra giữa các lô wafer, và thậm chí trong một lô hoặc một wafer. Các nhà sản xuất giải quyết vấn đề này bằng quy trình "tạo thùng " - Trong khi đèn LED trắng được xử lý theo quy trình phức tạp, bằng màu sắc cũng như đầu ra ánh sáng, đèn LED màu trải qua quá trình tạo thùng tuyến tính cho đầu ra ánh sáng. Các mức sản lượng ánh sáng khác nhau sau đó được đóng gói thành các sản phẩm được xếp hạng khác nhau.

    Mặc dù các nhà sản xuất có uy tín thường làm một công việc chân thành là xếp hạng và công bố xếp hạng cho đèn LED của họ, nhưng đèn LED không tên là nổi tiếng với sự thay đổi cường độ rộng trong xếp hạng biểu dữ liệu đã nêu, tỷ lệ 1: 3 trong các trường hợp cực đoan.

    nb Một số nhà sản xuất như Philips (phạm vi Luxeon) đang bắt đầu yêu cầu quy trình không có thùng , do những cải tiến hiện đại trong kỹ thuật sản xuất.

  • Đóng gói đèn LED:

    Mặc dù điều này phần lớn được đề cập trong cuộc thảo luận về thiết kế ống kính một vài điểm trước đây, các yếu tố bổ sung như vị trí của bộ phận tiếp xúc / liên kết dây có thể tạo ra tác động đáng kể trong đầu ra ánh sáng LED. Liên kết dây tạo ra sự che khuất của nguồn sáng, bản chất của nó khác nhau giữa các thiết kế.

    Một phản ứng rõ ràng cho điều này sẽ là, tại sao không luôn luôn thiết kế các liên kết dây để ít nhất có thể? Điều này không được thực hiện bởi vì định vị liên kết dây, vật liệu và độ dày không chỉ là về dẫn điện, mà còn tản nhiệt.

    Một số thiết kế cần được làm mát tốt hơn, do đó, một bộ râu được gắn vào giữa chip, hoặc thậm chí nhiều liên kết dây từ khung chì, được chọn. Các thiết kế khác không thực sự quan tâm đến điều này, công suất liên quan quá thấp hoặc chất nền được thiết kế tốt hơn để giảm nhiệt.

    Những sự đánh đổi này xác định sự thỏa hiệp tắc và do đó cường độ sáng được đo thực tế tại trục của chùm sáng LED.

  • Định hướng chất nền LED trong gói

    Yếu tố này có ít liên quan đến hầu hết các đèn LED hiện đại, đặc biệt là các bộ phận SMD. Tuy nhiên, các thiết kế LED cũ hơn, và có thể một số vẫn còn trong sản xuất, đôi khi có vấn đề về dung sai định hướng trên bề mặt phát xạ LED. Nói một cách đơn giản, chip LED thực tế có thể hoặc không hoàn toàn vuông góc với trục của gói LED.

    Do đó, trực quan đo được cường độ sáng dọc theo trục sẽ thay đổi từ mảnh này sang mảnh khác, hoặc giữa các lần sản xuất, đối với các đèn LED như vậy.

  • Sức mạnh thực tế của LED:

    Mặc dù dòng điện định mức của đèn LED thường được điều khiển bởi mạch của bạn để đáp ứng các thông số kỹ thuật của bảng dữ liệu, nhưng điện áp tiếp giáp được định mứcthực tế tại dòng điện đặt đó sẽ luôn khác nhau, cả do dung sai sản xuất và do các phím tắt được lấy trong thông số kỹ thuật của bảng dữ liệu. Điều này có nghĩa là công suất thực tế được chuyển đổi từ điện sang ánh sáng sẽ thay đổi theo P = V x Itừng thiết kế LED, cho từng biến thể nhỏ trong pha tạp chất bán dẫn và cho nhiều yếu tố khác. Một phần của vấn đề này được giải quyết bằng quy trình tạo thùng, và một phần dữ liệu cho "các mô hình LED khác nhau" xảy ra là các lô khác nhau, phản ánh sự thay đổi kết quả về cường độ đo được.

  • Quan trọng nhất, tiếp thị mumbo-jumbo :

    Mặc dù yếu tố mờ nhạt này có lẽ ít được cộng đồng kỹ thuật công nhận, nhưng vài năm sử dụng và khuyên dùng đèn LED cho các sản phẩm khác nhau đã cho thấy rằng có một ảnh hưởng rất mạnh mẽ của bộ phận tiếp thị của nhà sản xuất đối với dữ liệu được hiển thị trong tài liệu quảng cáo và bảng dữ liệu cho một sản phẩm LED nhất định. Điều này có lẽ rõ rệt hơn trong ngành công nghiệp LED so với hầu hết các ngành nghề bán dẫn khác.

    Nếu có một số cách đo hoặc biểu thị bất kỳ dữ liệu LED nào khác nhau, chẳng hạn như cường độ sáng và có một số tiêu chuẩn hoặc hướng dẫn trong ngành cho bất kỳ tham số nào như vậy, bạn có thể chắc chắn rằng các trình điều khiển tiếp thị sẽ đảm bảo rằng các dòng sản phẩm khác nhau hoặc các mô hình sẽ sử dụng các biện pháp và phương pháp đo lường khác nhau, ngay cả trong một nhà sản xuất duy nhất, để đặt vòng quay tốt nhất có thể trên mỗi đèn LED.

    Mặc dù các nhà sản xuất có uy tín hơn có thể chỉ sử dụng các thiết bị đo cường độ khác nhau một cách thuận tiện, nhưng các nhà sản xuất ít cẩn trọng hơn không tránh khỏi sự phổ biến hoàn toàn cho các ấn phẩm sản phẩm của họ.

Điều khiến điều này trở nên thú vị hơn là một số nhà sản xuất có uy tín nhất cũng là các đại lý, tức là họ lấy các dòng sản phẩm không cao cấp của họ từ cùng các nhà máy như người bán số lượng lớn, vì vậy, sự khác biệt duy nhất là nhãn hiệu trên hộp hoặc cuộn, và tất nhiên đánh dấu giá trị thương hiệu 100% đến 300%. Có bao nhiêu trong số các đại lý này thực sự bận tâm để xác nhận lại các phép đo và tham số, là phỏng đoán của bất kỳ ai.


Tóm tắt TL; DR:

Đừng tin vào xếp hạng millicandela trên bất kỳ đèn LED nào , hãy tự kiểm tra chúng nếu bạn thực sự cần dữ liệu thực.


Câu trả lời chi tiết đẹp!
Brian Drumond

Re "gần 180 độ (hoặc nên là, gần 90 độ?) Góc rắn" Nếu bạn đang nói về góc rắn, bạn nên nói về Steradian, không phải độ, nhưng không ai thực sự làm điều đó khi họ không thực sự tính toán một cái gì đó
Photon

@ThePhoton Tôi đồng ý. Tôi đã sử dụng đơn vị Steradian ở đâu đó trên đó, sau đó quyết định mức độ dễ dàng hơn cho người học hình dung. Ngoài ra, kiểm tra chính tả của tôi không nhận ra người vô sinh. ;-)
Anindo Ghosh

1
Cảm ơn @AnindoGhosh đã dành thời gian để viết một câu trả lời chi tiết như vậy. Nó được rất nhiều đánh giá cao.
geometrikal

5

Đèn LED khác nhau, rất nhiều. Đây là một thành phần bạn thực sự cần phải tìm xung quanh nếu bạn cần chỉ định một mô hình cụ thể.

Hãy nhớ rằng datasheets từ các công ty bạn chưa từng nghe thấy trước đây có thể "khá lạc quan". Những cái bạn thể hiện là tất cả từ cùng một nhà sản xuất, vì vậy nên liên quan với nhau một cách hợp lý. Quy trình sản xuất thay đổi mọi lúc, và có thể có rất nhiều sản phẩm cũ hơn. Không có gì lạ thường đối với những gì dường như là một đèn LED tốt hơn xung quanh có giá bằng một nửa so với một cái khác được liệt kê bởi cùng một nhà phân phối từ cùng một chi phí nhà sản xuất.

Ngoài ra, candella không phải là toàn bộ câu chuyện. Tùy thuộc vào ứng dụng của bạn, góc có thể quan trọng. Bạn không thể mô tả sản lượng ánh sáng của đèn LED với một số độ sáng duy nhất.


Cảm ơn Olin, phần đầu tiên của câu hỏi liên quan nhiều hơn đến lý do tại sao một số đèn LED có cường độ sáng khác nhau (candela) khi hình dạng, Vf, If, ống kính, v.v ... giống nhau. Tôi đoán nó có thể được giải thích bằng hóa học nhưng một số thậm chí có cùng hóa học và cường độ phát sáng khác nhau.
geometrikal

Mục đích của PS là chọn đèn LED sẽ cho phản hồi 'rõ nhất', dưới dạng đèn flash, cho công suất thấp nhất. Có lẽ tôi nên đặt nó trong một câu hỏi khác mặc dù.
geometrikal
Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.