เหตุใดไฟ LED เหล่านี้จึงมีความสว่างต่างกัน


22

ฉันค้นหา Kingbright LED ความสว่างสูงขนาด 0603 บน element14 ผลลัพธ์อยู่ที่นี่แล้ว

ป้อนคำอธิบายรูปภาพที่นี่

ทำไมถึงมีช่วงของความเข้มการส่องสว่างถึงแม้จะอยู่ในสีเดียวกันแม้จะมีแรงดันไฟฟ้าไปข้างหน้ากระแสไฟฟ้าไปข้างหน้าขนาดและมุมมองที่เท่ากัน

ฉันใช้ LED เป็นตัวชี้วัดในอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานแบตเตอรี่ต่ำมาก ไฟ LED จะกะพริบเป็นบางครั้งเพื่อให้ความคิดเห็นของผู้ใช้ LED ที่ให้ความสว่างมากที่สุดจะเป็นหนึ่งที่ให้ความเข้มการส่องสว่างสูงสุดหรือมีสิ่งอื่นที่ต้องพิจารณาอีกหรือไม่


ดูเหมือนว่าลิงก์จะใช้งานไม่ได้ คุณสามารถโพสต์ภาพหน้าจอได้ไหม
โฟตอน

ลิงก์ที่อัปเดตและภาพหน้าจอที่โพสต์แล้วลิงก์ทำงานในขณะนี้หรือไม่
geometrikal

ลิงค์นี้ใช้งานได้สำหรับฉันตอนนี้
โฟตอน

คำตอบ:


37

นี่จะเป็นเวลานานมากดังนั้นเพียงข้ามไปยังประโยคสรุปท้ายที่สุดเพื่อหลีกเลี่ยง TL; DR


มีปัจจัยหลายประการที่มีผลต่อการจัดอันดับ LED แบบหลายมิลลิวินาทีและที่สำคัญกว่านั้นคือความเกี่ยวข้องของการจัดอันดับ mcd กับวัตถุประสงค์ที่ต้องการ:

  • มุมของการกระจาย / มุมลำแสง :

    อันนี้เป็นสิ่งที่ชัดเจนและเข้าใจได้ง่ายตามที่ได้อธิบายไว้ในคำตอบของผู้ใช้ มุมของลำแสงที่แคบลง (จะมองเห็นแสงของ LED ได้ไกลแค่ไหน) ความเข้มของการส่องสว่างที่มากขึ้นสำหรับฟลักซ์การส่องสว่างที่กำหนด: โดยทั่วไปพลังงานปริมาณเท่ากันจะถูกผลักผ่านมุมแข็งที่มากขึ้นหรือเล็กลง

    ถอดความวิกิพีเดีย , แหล่งกำเนิดแสงที่ปล่อยออกมาอย่างใดอย่างหนึ่งแคนเดลาในทิศทางที่กำหนดถ้ามันเปล่งแสงสีเขียวสีเดียวกับความถี่ 540 THz (555 ความยาวคลื่นนาโนเมตรสีเหลืองสีเขียว) ที่มีความเข้มสดใสของ 1/683 วัตต์ต่อในสเตอเรเดียนกล่าวว่าทิศทาง

    ภาพประกอบของความเข้มการส่องสว่างตามมุมของลำแสง (ที่มา )

    นี่คือเหตุผลที่ว่าทำไมไฟ LED ที่ให้ระดับความสว่างมักจะถูกจัดอันดับเป็น lumens มากกว่า mCd เนื่องจาก MCD สามารถทำให้เข้าใจผิดได้มากขึ้นอยู่กับองค์ประกอบเพิ่มเติม (เลนส์, diffusers, ตัวสะท้อนแสง) ที่จะเปลี่ยนมุมลำแสงที่มีประสิทธิภาพตามคำจำกัดความ

  • การวัดจริงของ " ความเข้มของการส่องสว่างสูงสุด ":

    ในขณะที่ความเข้มการส่องสว่างสูงสุดควรถูกวัดเป็นจุดเดียวค่าบนแกนไม่มีมาตรฐานระดับโลกสำหรับรูปทรงและขนาดของเซ็นเซอร์ "จุด" นี้:

    1 องศารอบแกน 0.01 ตารางเมตร, โฟโตไดโอดรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัส / PIN โฟโตไดโอดแบบสี่เหลี่ยม, เซ็นเซอร์เลนส์ทรงกลม (ถ้าเป็นเช่นนั้น, เลนส์ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเท่าไหร่), มุมครึ่งเธต้า (ใช่กระดาษวิทยาศาสตร์บางอันใช้เป็นหน่วยวัด พื้นที่) หรืออย่างอื่นอย่างสิ้นเชิง? ระยะทางถึงเซ็นเซอร์วัดจากพื้นผิวแพคเกจ LED พื้นผิวเวเฟอร์หรือพื้นผิวเลนส์ด้านในหรือด้านนอก LED

    คุณจะพบคำตอบได้เกือบเท่าที่มีผู้ผลิตและชัดเจนการรักษาความยืดหยุ่นนี้อนุญาตให้ "บัญชีสร้างสรรค์" บางอย่างเพื่อสนับสนุน LED ประเภทหนึ่งกับอีกประเภทหนึ่ง

  • เรขาคณิตของเลนส์ :

    การจัดเรียงทางแสงเฉพาะที่ใช้สำหรับเลนส์ LED จะเปลี่ยนการกระจายของความเข้มของแสงในมุมลำแสงส่องสว่าง - หนึ่งสามารถรับแสงที่รุนแรงมากที่กึ่งกลางของลำแสงและหางยาวตกออกหรือแม้กระทั่งการกระจายของความเข้ม ระหว่างแกนกับมุมที่สามารถดูได้สูงสุดเช่นเดียวกับเลนส์กล้อง

    สิ่งนี้ส่งผลกระทบต่อมุม " half-theta " ซึ่งเป็นมุมที่ความเข้มตกไปถึงครึ่งที่แกน ขึ้นอยู่กับเลนส์และเส้นโค้งการกระจายความเข้มมุมครึ่งทีต้าอาจเป็นมุมลำแสงเล็ก ๆ (ลำแสงที่กึ่งกลางที่รุนแรง) หรือมุ่งไปทางครึ่งมุมลำแสงหรือมากกว่านั้น

    มุม Half-theta ที่เล็กกว่านั่นคือเส้นโค้งระฆังสูงผอมที่มีหางยาวแปลเป็นค่า mcd สูงบนแกน แต่ลดลงอย่างรวดเร็วเมื่อมองออกนอกแกน สำหรับช่วงที่มากขึ้นเช่นสำหรับการควบคุมระยะไกลอินฟราเรดมีขนาดเล็กกว่าครึ่งเธต้าที่น่าสนใจในขณะที่สำหรับความต้องการของตัวบ่งชี้ภาพ / ความสว่างภาพครึ่งทีต้าที่มากขึ้นจะทำงานได้ดีขึ้นแม้สำหรับมุมลำแสงคงที่

  • มุมมอง :

    สิ่งนี้เกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับจุดสองจุดก่อนหน้านี้:
    หากมุมฮาล์ฟหรือมุมลำแสงแคบตัวเลข mcd สามารถดูสูงมาก แต่การใช้งานจริงของ LED เป็นตัวบ่งชี้ด้วยตนเอง แต่ถ้าท่อแสงถูกนำมาใช้เช่นบนโต๊ะตัวบ่งชี้บางอย่างหรือใยแก้วนำแสงแคบครึ่ง theta เป็นสิ่งที่ดี

  • ค่าสัมประสิทธิ์การส่งผ่านของเลนส์

    สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับความยาวคลื่นแสงเฉพาะที่ปล่อยออกมาโดย LED:

    โดยทั่วไปผู้ผลิตจะสร้างมาตรฐานบนวัสดุหนึ่งหรือน้อยมากสำหรับการออกแบบองค์ประกอบเลนส์ของไฟ LED วัสดุโปร่งใสที่ให้มาจะมีลักษณะการส่งผ่านที่แตกต่างกันสำหรับความยาวคลื่นแสงที่แตกต่างกัน

    ดังนั้นสิ่งที่อาจเป็นวัสดุเลนส์ที่ดีที่สุดสำหรับ LED สีเขียวน่าจะน้อยกว่าอุดมคติสำหรับสีแดง

    สำหรับสีขาวนี่เป็นสิ่งที่ซับซ้อนกว่าเพราะ LED "สีขาว" ทั่วไปมีชั้นฟอสเฟอร์ของ Yttrium Aluminium Garnet บนชิป Gallium Nitride ที่เปล่งเส้นสเปกตรัมสีน้ำเงินเข้ม การรวมกันของเส้นสเปกตรัมธรรมชาติและฟอสฟอรัสต้องประนีประนอมในการส่งและระยะดังนั้นการรวมกันเป็นอะไร แต่เหมาะอย่างยิ่งในการส่งสำหรับแต่ละเส้นสเปกตรัมโดยธรรมชาติของการออกแบบแสง

  • ล้างไฟ LED โปร่งแสง v / s :

    มิลค์กี้แอลซีดีทำให้การให้คะแนน mcd นั้นไม่เกี่ยวข้องกันจริงเนื่องจากถูกออกแบบมาเพื่อกระจายแสงที่สร้างขึ้นอย่างสม่ำเสมอเท่าที่เป็นไปได้บนพื้นผิวของ LED - ใกล้ - 180 องศา ( หรือใกล้ 90 องศา? ) ค่าทีต้าของเกือบจะเหมือนกันเป็นเรื่องปกติและเป็นที่ต้องการ

    ดังนั้นโดยทั่วไปแล้วมิลค์กี้ LED จะมีค่า mCD ที่ไม่ดีสำหรับเคมีและการก่อสร้างเดียวกันกับ LED "water-clear" และ LED ที่มีสีใสจะอยู่ตรงกลาง แต่เพื่อจุดประสงค์ในการบ่งชี้ไฟ LED โปร่งแสงอาจจะเหมาะสมที่สุด!

  • ความยาวคลื่นของแสงที่ปล่อยออกมาดังที่เห็นได้จากคำจำกัดความของความเข้มการส่องสว่างสิ่งนี้แตกต่างจากความเข้มของการแผ่รังสีในการคำนึงถึงการมองเห็นของมนุษย์ที่รับรู้ถึงความเข้มของแสงในคำถาม มนุษย์มีความอ่อนไหวมากที่สุดต่อสเปกตรัมสีเหลืองสีเขียวประมาณ 555 นาโนเมตรความยาวคลื่น:
    ความไวต่อการมองเห็นสีของมนุษย์
    ( แหล่งที่มาคือวิกิพีเดียภาพความละเอียดสูงที่นี่ )

    ดังนั้นสำหรับพลังงานไฟฟ้าจำนวนหนึ่งที่กำหนดผ่าน LED ความเข้มของการส่องสว่างจะแตกต่างกันไปตามสีของ LED และแน่นอนว่าลดลงถึงศูนย์สำหรับรังสีอัลตราไวโอเลตและอินฟราเรดซึ่งการมองเห็นของมนุษย์ไม่สามารถรับรู้ได้

  • เคมีของไฟ LED แยก :

    พอมีการเขียนเกี่ยวกับเรื่องนี้ในคำตอบอื่น ๆ เช่นเดียวกับที่อื่น ๆ บนเว็บดังนั้นเพียงกล่าวถึงสั้น ๆ : เคมีกำหนดสเปกตรัมสีที่ปล่อยออกมา ( ดูจุดก่อนหน้า ) เช่นเดียวกับประสิทธิภาพการแปลงของ "ไฟ LED" กว้างยาว "เปล่ง" นอกจากนี้การเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงสเปกตรัมดังนั้นสองเคมีเหมือนกันในนามไม่จำเป็นต้อง ดังนั้นจึงระบุชัดเจนว่าสิ่งนี้กำหนดทั้งฟลักซ์ส่องสว่างและความเข้มแสง

  • ประสิทธิภาพของเวเฟอร์ / ชุด:

    แม้จะมีการควบคุมกระบวนการผลิตที่ดีที่สุดการผลิต LED นั้นมีชื่อเสียงในด้านความหลากหลายของประสิทธิภาพและลักษณะการส่งออกระหว่างกระบวนการของเวเฟอร์และแม้กระทั่งภายในแบตช์หรือเวเฟอร์เดี่ยว ผู้ผลิตจัดการเรื่องนี้โดยกระบวนการ " binning " - ในขณะที่ไฟ LED สีขาวถูก binned โดยกระบวนการที่ซับซ้อนตามสีเช่นเดียวกับการส่งออกแสงไฟ LED สีไปถึงกระบวนการ binning เชิงเส้นเป็นหลักสำหรับการส่งออกแสง ระดับแสงที่แตกต่างกันจะถูกบรรจุเป็นผลิตภัณฑ์ที่ได้รับการจัดอันดับแตกต่างกัน

    ในขณะที่ผู้ผลิตที่มีชื่อเสียงมักจะทำงานอย่างจริงใจของ binning และการจัดอันดับที่ตีพิมพ์สำหรับไฟ LED ของพวกเขา, LEDs ไม่มีชื่อเป็นที่น่าอับอายสำหรับความหลากหลายของความเข้มในการจัดอันดับแผ่นข้อมูลที่ระบุไว้เท่าอัตราส่วน 1: 3 ในกรณีที่รุนแรง

    ผู้ผลิตบางรายเช่นฟิลิปส์ (ช่วง Luxeon) เริ่มเรียกร้องกระบวนการที่ปราศจากการbinningเนื่องจากการปรับปรุงที่ทันสมัยในเทคนิคการผลิต

  • การห่อหุ้มของ LED:

    ในขณะที่สิ่งนี้ถูกกล่าวถึงในการอภิปรายการออกแบบเลนส์เมื่อไม่กี่จุดก่อนหน้านี้ปัจจัยเพิ่มเติมเช่นตำแหน่งของผู้ติดต่อหนวดเครา / ลวดผูกจะส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญในการส่งออกแสง LED พันธะลวดสร้างการบดบังของแหล่งกำเนิดแสงธรรมชาติที่แตกต่างกันระหว่างการออกแบบ

    การตอบสนองที่ชัดเจนในเรื่องนี้คือทำไมไม่ออกแบบพันธบัตรลวดให้ปิดน้อยที่สุดเท่าที่จะทำได้ สิ่งนี้ไม่ได้เกิดขึ้นเนื่องจากการวางตำแหน่งสายไฟวัสดุและความหนาไม่เพียงเกี่ยวกับการนำไฟฟ้า แต่ยังกระจายความร้อน

    การออกแบบบางอย่างต้องการการระบายความร้อนที่ดีกว่าดังนั้นมัสสุที่แนบมากับกึ่งกลางของชิปโดยประมาณหรือแม้กระทั่งการผูกลวดหลายเส้นจากเฟรมตะกั่ว การออกแบบอื่น ๆ ไม่ได้สนใจเรื่องนี้มากนักพลังที่เหลือน้อยเกินไปหรือพื้นผิวถูกออกแบบมาเพื่อระบายความร้อน

    ข้อเสียเหล่านี้เป็นตัวกำหนดการบดเคี้ยวและความเข้มการส่องสว่างที่วัดได้จริงที่แกนของลำแสง LED

  • การวางแนวของสารตั้งต้น LEDภายในแพคเกจ

    ปัจจัยนี้มีความเกี่ยวข้องเล็กน้อยกับ LED ที่ทันสมัยที่สุดโดยเฉพาะชิ้นส่วน SMD อย่างไรก็ตามการออกแบบ LED รุ่นเก่าและอาจยังอยู่ในระหว่างการผลิตบางครั้งก็มีปัญหาเรื่องการวางแนวในพื้นผิวการปล่อยหลอด LED กล่าวง่ายๆว่าชิป LED ที่เกิดขึ้นจริงอาจตั้งฉากกับแกนของแพ็คเกจ LED ได้หรือไม่

    ดังนั้นจึงเป็นเรื่องง่ายที่การวัดความเข้มการส่องสว่างตามแนวแกนจะแตกต่างกันไปในแต่ละชิ้นหรือระหว่างการผลิตสำหรับไฟ LED ดังกล่าว

  • พลังงานที่แท้จริงของ LED:

    ในขณะที่กระแสไฟที่ถูกจัดอันดับของ LED จะถูกควบคุมโดยวงจรของคุณเพื่อให้ตรงตามข้อกำหนดของแผ่นข้อมูลแรงดันไฟฟ้าที่ได้รับการจัดอันดับและที่เกิดขึ้นจริงณ ปัจจุบันนั้นจะแตกต่างกันอย่างสม่ำเสมอทั้งเนื่องจากความคลาดเคลื่อนในการผลิต ซึ่งหมายความว่าพลังงานที่แปลงจากไฟฟ้าเป็นแสงจริงจะแตกต่างกันไปตามP = V x Iแต่ละการออกแบบ LED สำหรับการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในการเติมสารกึ่งตัวนำและปัจจัยอื่น ๆ อีกมากมาย ส่วนนี้ได้รับการแก้ไขด้วยกระบวนการ binning และบางส่วนของเอกสารข้อมูลทางเทคนิคสำหรับ "รุ่น LED ที่แตกต่างกัน" ซึ่งเพิ่งเกิดขึ้นเป็นกลุ่มที่แตกต่างกันของเวเฟอร์สะท้อนให้เห็นถึงการเปลี่ยนแปลงผลลัพธ์ในการวัดความเข้ม

  • สิ่งสำคัญที่สุดคือการตลาด mumbo-jumbo :

    ในขณะที่ปัจจัยเหลวไหลนี้อาจเป็นที่รู้จักน้อยที่สุดในแวดวงวิศวกรรมหลายปีที่ใช้และแนะนำไฟ LED สำหรับผลิตภัณฑ์ต่าง ๆ แสดงให้เห็นว่ามีอิทธิพลอย่างมากต่อฝ่ายการตลาดของผู้ผลิตที่มีต่อข้อมูลที่แสดงในสื่อส่งเสริมการขายและเอกสารข้อมูลทางเทคนิค สำหรับผลิตภัณฑ์ LED ที่กำหนด สิ่งนี้น่าจะเด่นชัดมากขึ้นในอุตสาหกรรม LED มากกว่าการค้าเซมิคอนดักเตอร์อื่น ๆ ส่วนใหญ่

    หากมีหลายวิธีในการวัดหรือแสดงข้อมูล LED ใด ๆ เช่นความเข้มการส่องสว่างและมีหลายมาตรฐานหรือแนวทางปฏิบัติในอุตสาหกรรมสำหรับพารามิเตอร์ดังกล่าวคุณสามารถมั่นใจได้ว่าโปรแกรมควบคุมการตลาดจะรับรองสายผลิตภัณฑ์ที่แตกต่างกัน หรือรุ่นจะใช้มาตรการและวิธีการวัดที่แตกต่างกันแม้จะอยู่ในผู้ผลิตรายเดียวเพื่อให้หมุนได้ดีที่สุดใน LED ทุกตัว

    ในขณะที่ผู้ผลิตที่มีชื่อเสียงมากขึ้นอาจยึดติดกับการใช้อุปกรณ์ตรวจวัดความเข้มที่แตกต่างกันเพียงเพื่อความสะดวกเท่านั้นผู้ผลิตที่มีความระมัดระวังน้อยกว่าก็ไม่ได้อายที่จะพิมพ์ออกมาทันที

สิ่งที่ทำให้สิ่งนี้น่าขบขันมากขึ้นคือผู้ผลิตที่มีชื่อเสียงมากที่สุดบางรายเป็นผู้ค้าปลีกเช่นพวกเขาจัดหาผลิตภัณฑ์ที่ไม่ใช่พรีเมี่ยมจากโรงงานเดียวกันกับผู้ขายจำนวนมากดังนั้นความแตกต่างเพียงอย่างเดียวคือการสร้างแบรนด์บนกล่องหรือม้วนและแน่นอน เครื่องหมายมูลค่าแบรนด์ 100% ถึง 300% ผู้ค้าปลีกเหล่านี้มีจำนวนเท่าใดที่ต้องคอยตรวจสอบการวัดและพารามิเตอร์อีกครั้ง


สรุป TL; DR:

อย่าไว้ใจการให้คะแนนเป็นมิลลิวินาทีสำหรับ LED ใด ๆทดสอบด้วยตัวคุณเองหากคุณต้องการข้อมูลจริง


คำตอบอย่างละเอียดดี!
Brian Drummond

เรื่อง "มุม 180 องศา (หรือประมาณ 90 องศา?) มุมทึบ" ถ้าคุณกำลังพูดถึงมุมทึบคุณควรพูดถึง steradians ไม่ใช่องศา แต่ไม่มีใครเคยทำเช่นนั้นจริง ๆ กำลังคำนวณบางอย่าง
โฟตอน

@ThePhoton ฉันเห็นด้วย ฉันใช้หน่วย steradian ที่ไหนสักแห่งที่นั่นแล้วการตัดสินใจว่าองศาจะง่ายขึ้นสำหรับผู้เรียนในการมองเห็น นอกจากนี้การตรวจสอบการสะกดของฉันยังไม่รู้จักเตียรอยด์ ;-)
Anindo Ghosh

1
ขอบคุณ @AnindoGhosh ที่สละเวลาเขียนคำตอบอย่างละเอียด มันเป็นที่นิยมอย่างมาก
geometrikal

5

ไฟ LED แตกต่างกันมาก นี่เป็นองค์ประกอบหนึ่งที่คุณต้องมองหาหากคุณต้องการระบุรุ่นเฉพาะ

โปรดทราบว่าเอกสารข้อมูลจาก บริษัท ที่คุณไม่เคยได้ยินมาก่อนอาจเป็น "ค่อนข้างดี" รายการที่คุณแสดงนั้นมาจากผู้ผลิตรายเดียวกันดังนั้นควรเกี่ยวข้องกันดีพอสมควร กระบวนการผลิตเปลี่ยนแปลงตลอดเวลาและอาจมีสต็อกจำนวนมากของผลิตภัณฑ์รุ่นเก่าออกมา มันไม่ผิดปกติเลยสำหรับสิ่งที่ดูเหมือนว่าจะเป็น LED ที่ดีกว่าโดยประมาณครึ่งหนึ่งของราคาที่ผู้ผลิตรายเดียวกันรายหนึ่งระบุจากค่าใช้จ่ายของผู้ผลิตรายเดียวกัน

นอกจากนี้แคนเดลลาไม่ใช่เรื่องราวทั้งหมด มุมอาจมีความสำคัญขึ้นอยู่กับแอปพลิเคชันของคุณ คุณไม่สามารถระบุลักษณะแสงส่องสว่างของ LED ที่มีหมายเลขความสว่างเดียว


ขอบคุณ Olin ส่วนแรกของคำถามคืออะไรมากกว่าทำไมไฟ LED บางอันมีความเข้มการส่องสว่างที่แตกต่างกัน (candela) เมื่อรูปร่าง Vf, If, เลนส์และอื่น ๆ เหมือนกัน ฉันคิดว่ามันสามารถอธิบายได้ด้วยวิชาเคมี แต่บางคนก็มีคุณสมบัติทางเคมีเหมือนกันและความเข้มของแสงที่แตกต่างกัน
geometrikal

PS มีวัตถุประสงค์เพื่อเลือก LED ที่จะให้ข้อเสนอแนะที่ 'มองเห็นได้' มากที่สุดในรูปแบบของแฟลชเพื่อพลังงานต่ำสุด บางทีฉันควรตั้งคำถามนั้นอีก
geometrikal
โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.