我在element14上搜索了0603尺寸的高亮度Kingbright LED,结果在这里。
尽管正向电压,正向电流,大小和视角相同,为什么即使在相同颜色下也有如此大的发光强度?
我将LED用作电量非常低的电池供电设备中的指示器。有时会向LED发出脉冲以提供用户反馈。提供最亮输出的LED是提供最大发光强度的LED,还是需要另外考虑?
我在element14上搜索了0603尺寸的高亮度Kingbright LED,结果在这里。
尽管正向电压,正向电流,大小和视角相同,为什么即使在相同颜色下也有如此大的发光强度?
我将LED用作电量非常低的电池供电设备中的指示器。有时会向LED发出脉冲以提供用户反馈。提供最亮输出的LED是提供最大发光强度的LED,还是需要另外考虑?
Answers:
这将真的很长,因此只需跳过最后的摘要语句即可避免TL; DR。
影响LED的千分之一额定值的因素有很多,更重要的是,MCD额定值与预期目的的相关性:
色散角 / 光束角:
正如user20264的答案中指出的那样,这是最明显且相当直观的。对于给定的光通量,光束角越窄(LED的光在轴上可见的距离越远),发光强度就越大:基本上相同的能量会通过更大或更小的立体角被推动。
解释维基百科,如果光源发出的单色绿光频率为540 THz(波长555 nm,黄绿色),并且在该方向上的辐射强度为1/683瓦特,则它会沿给定的方向发出一个烛光。
(来源)
这就是为什么照明级LED通常以流明而不是mCd来定级的原因,因为MCD可能会误导,具体取决于根据定义会改变有效光束角的附加元素(透镜,漫射器,反射器)。
实际测量“ 峰值发光强度 ”:
峰值发光强度被认为是单点测量(在轴上)的值,但是对于这种“点”传感器的几何形状和尺寸没有统一的标准:
围绕轴是否为1度,0.01平方毫米,方形裸晶片光电传感器/ PIN光电二极管,圆透镜传感器(如果是,是什么直径的透镜?),半θ角(是的,一些科学论文将其用作测量值)区域),还是完全其他?是从LED封装表面,晶片表面还是LED透镜的内表面或外表面测量到传感器的距离?
您会发现几乎和制造商一样多的答案,而且很显然,保持这种灵活性允许进行一些“创造性的考虑”,从而偏爱一种类型的LED而不是另一种类型的LED。
镜片几何:
用于LED透镜的特定光学装置将改变整个照明光束角度的光强度分布-人们可以在光束的中心获得非常强的光,并会出现较长的衰减尾巴,或者强度分布相当均匀轴和最大可视角度之间的距离,就像相机光学元件一样。
这会影响“ 半角 ”角,即强度下降到轴上一半的角度。取决于透镜以及强度分布曲线,半θ角可以是光束角的一小部分(中心强光束),或者朝向一半的光束角或更大。
较小的半theta角,即带有长尾巴的细长的高钟形曲线,可在轴上转化为高mcd值,但在轴上的能见度会急剧下降。对于较大的范围(例如,红外遥控器),较小的半θ是令人感兴趣的,而对于视觉指示器/照明需求,即使对于固定的光束角,较大的半θ也会更好。
视角:
这与前两点密切相关:
如果半角或光束角很窄,则mcd值看起来可能很高,但是LED本身作为指示器的实用性值得怀疑。但是,如果使用光导管(例如在某些指示器板上或用于光纤),则缩小半角是一件好事。
镜片透射系数
这与LED发出的特定光波长有关:
制造商通常在一种或非常少量的材料上标准化其LED透镜元件的设计。显然,任何给定的透明材料对于不同的光波长将具有不同的透射特性。
因此,对于绿色LED而言,可能最好的透镜材料可能不如红色理想。
对于白色,这甚至更加复杂,因为普通的“白色” LED在氮化镓芯片上具有发出深蓝色光谱线的钇铝石榴石荧光粉层。天然和磷光光谱线的组合需要在透射率和相位上进行折衷,因此,根据光学设计的性质,对于每个光谱线,组合都不是理想的透射率。
透明的v / s半透明 LED:
乳白色的LED使得mcd额定值实际上不相关,因为它们被设计为将产生的光尽可能均匀地分散在LED的整个表面上-接近180度(或者应该接近 90 度?)的立体角,一半几乎相同的θ值是常见且理想的。
因此,对于与“水透明” LED相同的化学和结构,乳白色LED通常具有较差的mcd值,而彩色的LED则位于中间。然而,出于指示目的,半透明的LED也许是最理想的!
波长发射的光作为将从发光强度的定义可以看出,这不同于辐射强度在考虑到所讨论的光的帐户人类视觉感知强度。人类特有的对光谱的黄绿色部分最敏感,周围555纳米波长:
(来源是维基百科,高分辨率图像这里)
因此,对于给定数量的通过LED的电功率,发光强度会随LED颜色的不同而有很大差异,对于紫外线和红外光,当然下降到零,这是人类视觉无法感知的。
LED结的化学性质:
够被写了关于这一点,在其他的答案以及其他地方在网络上,所以只是简单地提到:化学特性决定了所发出的颜色光谱(见前面的点),以及转换效率,一个LED的“光发射”方面。同样,微小的变化也会引起光谱偏移,因此不需要两个名义上相同的化学物质。因此,很明显,这决定了光通量和强度。
晶圆/批次的效率:
尽管有最佳的制造工艺控制,LED制造还是因批次之间甚至晶圆或单个晶圆内效率和输出特性的变化而臭名昭著。制造商通过“ 装箱 ” 过程解决了这一问题-虽然白色LED通过复杂的过程装箱,包括颜色和光输出,但彩色LED基本上通过线性装箱过程进行光输出。然后将不同的光输出水平包装为不同等级的产品。
虽然知名的制造商通常会真诚地对LED进行分类和发布评级,但无名的LED在规定的数据表额定值内强度变化很大的情况下臭名昭著,在极端情况下比例高达1:3。
某些飞利浦(Luxeon系列)等制造商由于制造技术的现代改进而开始主张无分档过程。
LED 封装:
尽管之前在透镜设计讨论中已对此进行了广泛讨论,但诸如接触晶须/引线键合的位置等其他因素确实会对LED光输出产生重大影响。引线键合会造成光源的遮挡,其性质在设计之间会有所不同。
一个明显的响应是,为什么不总是将引线键合设计为尽可能少地闭合?之所以没有这样做,是因为引线键合的位置,材料和厚度不仅与导电有关,而且与散热有关。
一些设计需要更好的冷却,因此,选择了连接到芯片大约中间的晶须,甚至选择了来自引线框架的多个引线键合。其他设计并不真正在乎这一点,涉及的功率太低,或者为散热而设计的衬底更好。
这些折衷决定了遮挡折衷,因此决定了在LED光束轴上实际测得的发光强度。
封装内LED基板的方向
这个因素与大多数现代LED无关,尤其是SMD零件。但是,较旧的LED设计(可能还有一些仍在生产中)有时在LED发射表面上存在定向公差问题。简而言之,实际的LED芯片可能垂直于LED封装的轴,也可能不垂直。
因此,直观的是,对于此类LED,沿轴测得的发光强度会因工件而异,或者在生产运行之间会有所不同。
LED的实际功率:
虽然LED的额定电流通常由电路控制以满足数据手册的规格,但由于制造公差和数据手册规格中的捷径,该设定电流下的额定结电压和实际结电压将始终不同。这意味着P = V x I
,对于每种LED设计,半导体掺杂的每个细微变化以及各种其他因素,从电到光转换的实际功率都会发生变化。部分内容通过装箱过程解决,部分“不同LED模型”的数据表恰好是不同批次的晶圆,反映了测量强度的最终变化。
最重要的是,营销巨型单点:
尽管这种模糊因素可能是工程界最不了解的,但多年来在各种产品中使用和推荐LED的事实表明,制造商的市场部门对促销材料和数据表中显示的数据有很大的影响力。给定的LED产品。与大多数其他半导体行业相比,这在LED行业中可能更明显。
如果有多种测量或表示任何LED数据的方式(例如发光强度),并且行业中针对此类参数有多种标准或准则,那么您可以确定营销驱动程序将确保不同的产品系列或模型将使用不同的度量和度量方法,甚至在一个制造商内部也是如此,以便在每个LED上实现最佳旋转。
虽然信誉更好的制造商可能会坚持只使用方便的其他强度测量设备,但谨慎程度较低的制造商却不会回避对其产品出版物的完全推翻。
更有趣的是,一些最有名的制造商也是转售商,即他们的非优质产品线与大宗销售商来自同一家工厂,因此唯一的区别是包装盒或卷轴上的品牌,当然100%到300%的品牌价值加价。任何人都在猜测其中有多少经销商实际上需要重新验证测量值和参数。
不要相信任何LED上的千分等级,如果您绝对需要实际数据,请自己进行测试。
LED变化很多。如果需要指定特定的模型,这是您真正需要查看的组件。
请记住,您从未听说过的公司的数据表可能会“相当乐观”。您显示的都是来自同一制造商的,因此应该相互之间建立合理的联系。制造过程一直在变化,那里可能有很多旧产品库存。看起来似乎更好的LED的成本几乎是同一个制造商的同一个分销商列出的另一个LED成本的一半,这一点也不罕见。
同样,坎德拉并不是全部。根据您的应用,角度可能很重要。您无法用单个亮度数字来表征LED的光输出。