Eu fiz uma pesquisa por LEDs Kingbright de alto brilho e tamanho 0603 no element14, os resultados estão aqui .
Por que existe uma gama de intensidade luminosa, mesmo na mesma cor, apesar da tensão direta, corrente direta, tamanho e ângulo de visão serem os mesmos?
Estou usando os LEDs como indicadores em um dispositivo alimentado por bateria com pouca energia. Os LEDs serão pulsados às vezes para fornecer feedback ao usuário. O LED que produz a saída mais brilhante é aquele que fornece a intensidade luminosa mais alta ou há outra consideração?
Respostas:
Isso vai ser muito longo, então pule para a frase de resumo no final para evitar TL; DR.
Existem vários fatores que contribuem para diferentes classificações de milicandelas de LEDs e, mais importante, a relevância da classificação mcd para o objetivo pretendido:
Ângulo de dispersão / ângulo do feixe :
Este é o mais óbvio e bastante intuitivo, como foi apontado na resposta do usuário20264. Quanto mais estreito o ângulo do feixe (a que distância do eixo a luz do LED é visível), maior a intensidade luminosa de um determinado fluxo luminoso: Basicamente, a mesma quantidade de energia é empurrada através de um ângulo sólido maior ou menor.
Parafraseando a Wikipedia , uma fonte de luz emite um candela em uma determinada direção se emite luz verde monocromática com uma frequência de 540 THz (comprimento de onda 555 nm, verde-amarelo), com uma intensidade radiante de 1/683 watts por esteradiano na referida direção .
É por isso que os LEDs de grau de iluminação geralmente são classificados em lúmens em vez de mCd, pois o MCD pode ser bastante enganador, dependendo dos elementos adicionados (lentes, difusores, refletores) que alterariam o ângulo efetivo do feixe, por definição.
Medição prática do " pico de intensidade luminosa ":
Enquanto a intensidade luminosa de pico deve ser medida como um ponto único , no valor do eixo, não existe um padrão global para a geometria e o tamanho desse sensor de "ponto":
É de 1 grau ao redor do eixo, fotossensor quadrado de bolacha nua / fotodiodo PIN de 0,01 m², sensor circular de lentes (se sim, qual o diâmetro da lente?), Ângulo de meia teta (sim, alguns trabalhos científicos usam isso como uma medida área), ou algo completamente diferente? A distância do sensor é medida a partir da superfície da embalagem do LED, da superfície da bolacha ou da superfície interna ou externa da lente LED?
Você encontrará quase tantas respostas quanto os fabricantes e, claramente, manter essa flexibilidade permite alguma "contabilidade criativa", a favor de um tipo de LED contra outro.
Geometria da lente :
O arranjo óptico específico usado para a lente LED alterará a distribuição da intensidade da luz no ângulo do feixe de iluminação - É possível obter uma luz muito intensa no centro do feixe e uma longa cauda de queda, ou uma distribuição bastante uniforme da intensidade entre o eixo e o ângulo máximo visível, assim como na óptica da câmera.
Isso afeta o ângulo " meia teta ", o ângulo em que a intensidade cai para metade do que no eixo. Dependendo da lente e, portanto, da curva de distribuição de intensidade, os meio ângulos teta podem ser uma pequena fração do ângulo do feixe (feixes centro-intensos) ou seguir em direção a metade do ângulo do feixe ou mais.
Um ângulo menor de meia teta, isto é, uma curva de sino alta e fina com caudas longas, traduz-se em altos valores de mcd no eixo, mas acentuada diminuição da visibilidade do eixo. Para maior alcance, como nos controles remotos por infravermelho, é interessante uma meia-teta menor, enquanto que para as necessidades visuais de indicador / iluminação, uma meia-teta maior funciona melhor, mesmo para um ângulo de feixe fixo.
Ângulo de visão :
Isso está intimamente relacionado aos dois pontos anteriores:
se os ângulos de meia-teta ou de feixe forem estreitos, os números de mcd podem parecer muito altos, mas a usabilidade prática do LED como indicador por si só é questionável. No entanto, se um tubo de luz for usado, como em algumas placas indicadoras ou para fibras ópticas, uma meia-teta estreita é uma coisa boa .
Coeficiente de transmissão da lente
Isso se refere ao comprimento de onda de luz específico emitido por um LED:
Os fabricantes normalmente padronizam um ou um número muito pequeno de materiais para o design do elemento de lente de seus LEDs. Evidentemente, qualquer material transparente fornecido terá características de transmissão diferentes para diferentes comprimentos de onda de luz.
Portanto, o que pode ser o melhor material de lente possível para um LED verde provavelmente seria abaixo do ideal para o vermelho.
Para o branco, isso é ainda mais complexo, porque os LEDs "brancos" comuns têm uma camada de fósforo de granada de alumínio de ítrio em um chip de nitreto de gálio que emite uma linha espectral azul profunda. A combinação das linhas espectrais natural e da fosforescência requer comprometimentos na transmissão e na fase; portanto, a combinação é tudo menos ideal na transmissão para cada linha espectral, pela natureza do design óptico.
LEDs transparentes v / s transparentes :
Os LEDs leitosos tornam as classificações mcd praticamente irrelevantes, uma vez que são projetadas para dispersar a luz gerada o mais uniformemente possível pela superfície do LED - ângulos sólidos de quase 180 graus ( ou deveria ser, perto de 90 graus? ) E meio- valores teta quase iguais, são comuns e desejáveis.
Assim, um LED leitoso normalmente terá valores mcd baixos para a mesma química e construção que um LED "claro" e os LEDs coloridos coloridos estarão em algum lugar no meio. No entanto, para fins de indicação, um LED translúcido é talvez o mais ideal!
Comprimento de onda da luz emitida Como pode ser visto nas definições de intensidade luminosa, isso difere da intensidade radiante ao levar em consideração a intensidade percebida pela visão humana da luz em questão. Caracteristicamente, os seres humanos são mais sensíveis à parte verde-amarela do espectro, em torno de 555 nanômetros de comprimento de onda:
( Fonte é Wikipedia, imagem em alta resolução aqui )
Assim, para uma determinada quantidade de energia elétrica através de um LED, a intensidade luminosa varia muito com a cor do LED e, é claro, cai para zero no ultravioleta e no infravermelho, que a visão humana não pode perceber.
Química da junção de LED :
Já foi escrito o suficiente sobre isso, em outras respostas e em outras partes da Web, portanto, apenas uma breve menção: A química determina o espectro de cores emitido ( consulte o ponto anterior ), bem como a eficiência de conversão da lâmpada "Light" de um LED. Emitindo "aspecto. Além disso, variações menores causam mudanças espectrais, portanto, duas químicas nominalmente idênticas não precisam ser . Afirma, portanto, o óbvio que isso determina tanto o fluxo luminoso quanto a intensidade.
Eficiência da bolacha / lote:
Apesar dos melhores controles do processo de fabricação, a fabricação de LED é notória por sua variação nas características de eficiência e produção entre lotes de bolachas e mesmo dentro de um lote ou de uma única bolacha. Os fabricantes lidam com isso com um processo de " escaneamento " - enquanto os LEDs brancos são escaneados por um processo complexo, tanto por cor quanto por saída de luz, os LEDs coloridos passam por um processo de escaneamento essencialmente linear para saída de luz. Diferentes níveis de saída de luz são embalados como produtos com classificação diferente.
Embora os fabricantes respeitáveis normalmente façam um trabalho sincero de classificação e classificação publicada para seus LEDs, os LEDs sem nome são famosos por uma grande variação de intensidade dentro de uma classificação de folha de dados declarada, com proporções de 1: 3 em casos extremos.
Nota: Alguns fabricantes, como a Philips (linha Luxeon), estão começando a reivindicar um processo sem descarte , devido a melhorias modernas na técnica de fabricação.
Encapsulamento de LED:
Embora isso seja amplamente abordado na discussão sobre o design da lente alguns pontos anteriormente, fatores adicionais, como posição da barra de contato / fio / fio, causam um impacto significativo na emissão de luz do LED. A ligação do fio cria oclusão da fonte de luz, cuja natureza varia entre os projetos.
Uma resposta óbvia a isso seria: por que nem sempre projetar as ligações dos arames para ocluir o mínimo possível? Isso não é feito porque o posicionamento, o material e a espessura da ligação do fio não se referem apenas à condução elétrica, mas também à dissipação térmica.
Alguns projetos precisam de um melhor resfriamento, portanto, um bigode preso ao meio aproximado do chip, ou mesmo várias ligações de fio de um quadro de chumbo, são escolhidos. Outros projetos realmente não se importam com isso, a energia envolvida é muito baixa ou o substrato é melhor projetado para decolagens térmicas.
Essas compensações determinam os compromissos de oclusão e, portanto, a intensidade luminosa real medida no eixo do feixe do LED.
Orientação do substrato LED dentro do pacote
Esse fator tem pouca relevância para a maioria dos LEDs modernos, especialmente peças SMD. No entanto, projetos mais antigos de LED, e possivelmente alguns ainda em produção, às vezes apresentavam problemas de tolerância à orientação na superfície de emissão de LED. Em termos simples, o chip de LED real pode ou não ser perfeitamente perpendicular ao eixo do pacote de LEDs.
Portanto, é intuitivo que a intensidade luminosa medida ao longo do eixo varie de peça para peça, ou entre as execuções de produção, para esses LEDs.
Potência real do LED:
Enquanto a corrente nominal de um LED é normalmente controlada pelo seu circuito para atender às especificações da folha de dados, as tensões de junção nominal e real nessa corrente definida diferem invariavelmente, devido às tolerâncias de fabricação e devido aos atalhos obtidos nas especificações da folha de dados. Isso significa que a potência real convertida da eletricidade em luz variará de acordo
P = V x Icom cada projeto de LED, cada variação menor no doping de semicondutores e uma variedade de outros fatores. Parte disso é abordada pelo processo de binning e, em parte, as folhas de dados para "diferentes modelos de LED", que por acaso são diferentes lotes de bolachas, refletem a mudança resultante na intensidade medida.Mais importante, marketing mumbo-jumbo :
Embora esse fator de falsificação seja talvez o menos reconhecido pela comunidade de engenharia, vários anos de uso e recomendação de LEDs para vários produtos mostraram que há uma influência muito forte que o departamento de marketing de um fabricante exerce sobre os dados mostrados em materiais promocionais e folhas de dados para um determinado produto LED. Isso é provavelmente mais pronunciado na indústria de LED do que na maioria dos outros negócios de semicondutores.
Se houver várias maneiras diferentes de medir ou representar dados de LED, como intensidade luminosa, e existirem vários padrões ou diretrizes no mercado para esse parâmetro, você pode ter certeza de que os fatores de marketing garantirão que diferentes linhas de produtos ou os modelos usarão diferentes medidas e metodologias de medição, mesmo dentro de um único fabricante, para dar o melhor giro possível a cada LED.
Enquanto os fabricantes mais respeitáveis podem simplesmente usar equipamentos de medição de intensidade diferente, conforme conveniente, os menos escrupulosos não evitam a prevaricação total para as publicações de seus produtos.
O que torna isso mais divertido é que alguns dos fabricantes mais conceituados também são revendedores, ou seja, eles adquirem suas linhas de produtos não premium das mesmas fábricas que os vendedores a granel, então a única diferença é a marca na caixa ou rolo e, é claro, a marcação de 100% a 300% do valor da marca. Quantos desses revendedores realmente se preocupam em revalidar as medições e parâmetros, é uma incógnita.
Resumo TL; DR:
Não confie nas classificações de milicandelas em nenhum LED , teste você mesmo se precisar de dados reais.
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Os LEDs variam muito. Este é um componente que você realmente precisa procurar, se precisar especificar um modelo específico.
Lembre-se de que as fichas técnicas de empresas das quais você nunca ouviu falar antes podem ser "bastante otimistas". Os que você mostra são todos do mesmo fabricante, portanto devem se relacionar razoavelmente bem. Os processos de fabricação mudam o tempo todo e pode haver muito estoque de produtos antigos por aí. Não é incomum para o que parece ser um LED melhor ao redor custar metade do que outro listado pelo mesmo distribuidor e pelos mesmos custos do fabricante.
Além disso, candella não é a história toda. Dependendo da sua aplicação, o ângulo pode ser importante. Você não pode caracterizar a saída de luz de um LED com um único número de brilho.
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