LEDs - Dominating Lighting Technology
Yog tias muaj qee lo lus nug uas LEDs yuav yog lub teeb pom kev zoo tshaj plaws tsuas yog saib ib ncig. Lawv nyob txhua qhov chaw. Los ntawm cov qauv ntsuas ntawm cov khoom siv lub tso suab, lub laptops thiab cov khoom ua si rau lub teeb tsheb, cov lus qhia sib txawv thiab teeb pom kev tsheb, LEDs tau nyiam qhov kev loj hlob tawg ntau xyoo dhau los uas tsis muaj qhov kawg ntawm qhov pom. Ntau qhov no yog vim qhov nce zuj zus ntawm qhov ci ntsa iab tau ua tiav nrog cov ntaub ntawv tshiab thiab cov txheej txheem wafer fabrication nrog rau qhov tshwm sim ntawm xiav thiab dawb LEDs rau RGB (Full Color) thiab kev siv teeb pom kev zoo. Raws li qib ntawm sophistication rau kev siv LEDs nce, yog li xav tau kev ntsuas kom raug ntawm LEDs optical zog. Kuv tau nyob hauv Optoelectronics kev lag luam rau ze li ntawm 25 xyoo tam sim no thiab los ntawm qhov deb ntawm cov lus nug uas kuv ib txwm nug yog cuam tshuam nrog kev ntsuas ntawm LED. (Lub lumen yog dab tsi? Kuv yuav hloov los ntawm lumens mus rau candela li cas? Kuv yuav ntsuas qhov ci li cas? Vim li cas kuv qhov ntsuas tsis zoo ib yam li koj li?) Kuv vam tias yuav daws cov teeb meem zoo sib xws hauv tsab xov xwm tom ntej. Cov ntsiab lus ntawm kev ntsuas kho qhov muag hauv qhov discfstaussion no yuav raug muab faib ua plaub yam sib txawv tab sis muaj feem cuam tshuam. Cov no yog: Photometric ntau, Radiometric ntau, Wavelength los yog Chromaticity ntau thiab thaum kawg Angular los yog Goniometric ntau. Txawm hais tias tag nrho phau ntawv tuaj yeem sau tau yooj yim ntawm cov chav nyob, cov qauv thiab cov txheej txheem kev sim ntawm cov saum toj no, kuv yuav sim sau cov ntsiab lus ntau dua thiab yooj yim ntawm kev txaus siab.
Photometry
Photometry tsuas yog qhov ntsuas ntawm lub teeb nyob rau hauv qhov pom spectrum (kwv yees li 380nm-770nm). Qhov no yog lub teeb pom los ntawm qhov muag liab qab ntawm qhov nruab nrab tib neeg soj ntsuam. Muaj ntau ntau hom photometric units xws li nits (cd / m2), lux (lumen / m2), footcandles (lumen / ft2), stilb (cd / cm2) thiab lwm yam. Tag nrho cov no yog raws li ob qho tib si photometric qauv, lub LUMEN thiab CANDELA. Lub Candela yog chav tsev ntawm luminous siv, uas txhais tau hais tias tus nqi ntawm luminous flux (tag nrho cov luminous zog tawm los ntawm ib qhov chaw thiab qhia raws li lumens) ib chav tsev khoom lub kaum sab xis nyob rau hauv ib tug muab kev taw qhia. Lub Lumen tuaj yeem txhais tau tias yog lub luminous flux tawm hauv ib chav tsev lub kaum ntse ntse los ntawm qhov chaw tsis sib xws uas nws qhov kev siv lub teeb ci yog 1 candela. (1 candela=1 lumen / steradian) Nws tseem ceeb heev kom nkag siab txog lub ntsiab lus ntawm steradian, uas yog lub kaum sab xis (lub khob hliav qab) nyob rau hauv nruab nrab ntawm ib tug kheej kheej ntawm lub vojvoog "r" uas subtends ib cheeb tsam "r2" nyob rau saum npoo ntawm tus kheej. (Saib daim duab 1) Qhov chaw saum npoo ntawm ib tug kheej kheej yog 4π r2; Yog li ntawd, ib tug kheej kheej muaj 4π steradians. Feem ntau cov qauv LEDs muab hnub no yog ntsuas hauv candelas, txawm li cas los xij, vim qhov kev thov nce ntxiv rau LEDs hloov pauv rau cov teeb pom kev zoo hauv kev lag luam teeb pom kev zoo, Lumen tam sim no feem ntau siv los ua ib chav ntsuas rau lub teeb tso zis. Ib txoj hauv kev yooj yim rau kev hloov ntawm Candela rau Lumens yog qhia hauv daim duab 2 (hauv qab). Kauj ruam 1.) Tau lub kaum sab xis ntawm lub LED w=π * (θ1/2)2 w=π (25)2, piv txwv li lub kaum sab xis ntawm lub LED yog 25 ° w=π ((.43633)2, hloov degrees rau radians .598 Kauj Ruam 2.) Xam Lumens f=Iv * wf=2.00 * .598, piv txwv li qhov ci ntsa iab LED yog 2000mcd f=1.196 Lumens Txawm hais tias kev suav empirical muaj peev xwm hloov tau ntau hom photometric units, qhov tseeb ntsuas tus nqi yuav txawv. Tus nqi suav vim qhov sib txawv ntawm qhov sib txawv ntawm qhov hluav taws xob ntawm LED. Feem ntau, qhov kev suav empirical yog qhov tseeb txaus. Ntxiv cov kev hloov pauv photometric ntxiv tau pom hauv daim duab 3. Txawm hais tias muaj ntau yam kev hloov pauv uas ua tau, piv txwv li candela rau nit lossis lambert rau candela, tsis muaj qhov yooj yim ncaj qha sib npaug uas tuaj yeem siv tau. Cov ntaub ntawv xws li thaj tsam ntawm qhov chaw thiab / lossis lub tshuab ntes, lossis qhov ntsuas qhov deb thiab cov yam ntxwv angular yuav xav tau. Kev ntsuas photometric ntawm LEDs tuaj yeem ua ntau yam txuj ci ntau dua li kev tshawb fawb tseeb. Muaj ntau yam geometry, hluav taws xob thiab cov teeb meem sib dhos uas tuaj yeem cuam tshuam rau cov khoom kho qhov muag ntawm LEDs. Vim tias tsis muaj ob lub LEDs zoo ib yam li muaj cov kauj ruam uas yuav txhim kho qhov tseeb ntawm koj qhov ntsuas. Cov no suav nrog tab sis tsis txwv rau:
Paub txog LEDs lub teeb emission optical center vs. mechanical center. Thaum muab cov LEDs rau hauv ib qho kev sim teeb pom kev zoo, nws feem ntau yog muab tso rau hauv txoj hauv kev xws li xav tias lub teeb tawm los ntawm lub cuab yeej lub tshuab ua haujlwm. Qhov no feem ntau tsis yog li ntawd. (Saib daim duab 4) Lub chaw kho qhov muag feem ntau deviates 5 ° los yog ntau dua los ntawm LED mechanical center. Txawm hais tias qhov no yuav tsis nthuav tawm ntau qhov teeb meem thaum ntsuas cov khoom siv nrog lub ntsej muag dav xws li 40 ° lossis ntau dua, rau cov cuab yeej nqaim, qhov sib txawv ntawm kev nyeem ntawv tuaj yeem ua rau muaj txiaj ntsig. (Nws yuav tsum tau muab sau tseg tias CIE (Commission Internationale de l'Eclairage) kev pom zoo yog siv lub tshuab axis ntawm LED es tsis yog optical axis raws li kev ntsuas ntsuas)
Ntsuas cov zis ntawm lub sijhawm tshwj xeeb ib ntus lossis thaum nyob ruaj khov. Thaum lub LED yog thawj zaug energized, qhov kub ntawm qhov sib txuas nce vim qhov hluav taws xob siv hluav taws xob. (Qhov ntsuas kub ntawm LED yog txiav txim los ntawm Tj=Ta+(Vf * Yog) * Rth (ja)) Nws yuav siv sij hawm ob peb feeb los yog ob peb feeb ua ntej lub teeb tso zis tau mus txog thermal equilibrium thiab tus nqi stabilized. Kev txo qis hauv cov zis ntawm 5-20% lossis ntau dua yog tsis tshua muaj. Qhov no tsis yog degradation mus tas li thiab yuav rov qab los thaum de-energizing. Nws feem ntau tsis yog qhov ua tau zoo los tos ncua sij hawm thaum muaj ntau lub LEDs xav tau kev sim, yog li ntawd, lub sijhawm teem sijhawm xws li 5 vib nas this feem ntau tsim txawm tias cov zis yuav tsis ruaj khov.
Insuring qhov kub ntawm ambient yog zoo ib yam thaum kuaj. LEDs feem ntau hloov hauv qhov ci thiab xim nrog qhov kub thiab txias. Raws li qhov kub thiab txias nce, cov zis txo qis thiab cov xim hloov mus rau qhov siab dua qhov kawg ntawm spectrum. Qhov no yuav piav qhia meej nyob rau hauv kev sib tham Colorimetry.
Ib txwm siv qhov chaw tam sim no tsis tu ncua.Qhov hluav taws xob rau pem hauv ntej (Vf) ntawm LED tuaj yeem hloov pauv ntawm lub cuab yeej mus rau lub cuab yeej, yog li ntawd, yog siv cov khoom siv hluav taws xob lossis qhov hluav taws xob, txhua lub LED yuav tsis tau txais tib yam tam sim no.
Siv ib qho yooj yim reproduceable sim teeb. Cov kev teeb tsa dav dav tuaj yeem ua tau zoo rau kev ntsuas hom kev ntsuas, txawm li cas los xij, thaum muaj ntau lub LEDs xav tau kev sim, txhua tus muaj cov qauv sib txawv, saib cov ces kaum, xim thiab lwm yam., lub kaw lus uas tuaj yeem hloov kho sai sai thaum muaj kev pov hwm zoo ib yam ntawm cov tshuab axis thiab lav lub ntsuas ntsuas. ib txwm pom tib seem ntawm lub emission cone yog yuav tsum tau.
Xyuas kom tag nrho cov cuab yeej siv tau zoo thiab ntsuas tau zoo
Xov tooj cua
Radiometry hais txog tag nrho cov hluav taws xob lossis kev ntsuas ntawm txhua lub teeb txawm nyob rau hauv qhov pom, infrared, lossis ultraviolet spectrum. Chav tsev tseem ceeb ntawm lub zog hluav taws xob hluav taws xob hluav taws xob (Radiant Power) yog watt (W). Lub watt yog ib chav tsev kiag vim nws tsis muaj kev ywj pheej ntawm wavelength. Ib watt ntawm lub teeb infrared muaj lub zog ntau npaum li ib watt ntawm pom lub teeb. Lwm cov ntsiab lus radiometric uas feem ntau ntsuas yog radiant siv (Watts / Steadian), Irradiance (W / m2) thiab Radiance (W / m2 sr). Thawj txoj hauv kev los ntsuas tag nrho cov hluav taws xob radiant / luminous flux yog los ntawm kev siv ib qho kev sib koom ua ke.(Saib daim duab 5) Kev sib koom ua ke ntsuas lub teeb tawm ntawm LED hauv txhua qhov kev qhia. Feem ntau cov kev ntsuas no yog ywj siab ntawm kev saib lub kaum ntse ntse thiab tsis raug rau qhov ntsuas qhov tsis raug pom thaum kuaj photometrically, txawm li cas los xij, qhov yuam kev tseem tuaj yeem ua tau. Sphere diameters ntawm kwv yees li 3 thiab 6 ntiv tes yog dav siv. Yog tias qhov tseeb yog qhov tseem ceeb, cov hom kab loj dua yog qhov nyiam vim qhov zoo ntawm qhov sib piv ntawm qhov chaw mus rau qhov loj ntawm LED thiab cov chaw nres nkoj, txawm li cas los xij, qhov no kuj ua rau poob ntawm kev siv. Lub hauv paus loj ntawm kev ntsuas qhov yuam kev tau nyob qhov twg los tso lub LED hauv qhov sib xyaw ua ke. Qhov tseeb tshwj xeeb tau txais los ntawm CIE, Tshaj Tawm 127, hais tias tag nrho cov pob ntawm LED yuav tsum nyob rau hauv qhov chaw uas yog hu ua 2 luminous flux ntsuas. Tib yam kev ceev faj siv rau kev ntsuas LEDs photometrically yuav tsum tau ua raws li thaum ua cov ntsuas hluav taws xob. Raws li nrog photometric hloov dua siab tshiab, muaj ntau ntau ntawm radiometric hloov dua siab tshiab uas tau muab cov ntaub ntawv tsim nyog. Cov nqi hluav taws xob ib txwm xav tau rau cov ntawv thov siv ua ke nrog lub tshuab ntsuas duab xws li hauv fiber ntau optics, scanning lossis sensing.
Colorimetry
Kev ntsuas kev tshawb fawb thiab kev ntsuas ntawm LED xim hu ua Colorimetry. Nws cov units feem ntau muab raws li chromaticity coordinates los yog nyob rau hauv wavelength. Xim kev nkag siab yog qhov nyuaj heev vim nws tsis tsuas yog nyob ntawm ntau yam khoom ntawm lub cev ntawm lub teeb tab sis kuj ntawm cov khoom xws li cov khoom nyob ib puag ncig, cov cuab yeej siv tshuab, cov neeg saib lub qhov muag thiab lawv lub siab lub ntsws. CIE tau tsim cov qauv rau kev ntsuas qhov pom lub teeb raws li nws hais txog "tus qauv tib neeg qhov muag teb." Qhov no thiaj li hu ua standard observer curve yog thawj zaug tsim nyob rau hauv 1931 (saib daim duab 6a). Los ntawm qhov nkhaus no, tristimulus qhov tseem ceeb rau kev txhais cov xim kom raug. X, Y, Z tristimulus system yog raws li qhov kev xav tias txhua xim yog kev sib xyaw ntawm peb lub ntsiab xim; liab, ntsuab thiab xiav. Xyoo 1931 CIE Chromaticity Diagram (saib daim duab 6b) yog muab los ntawm cov txiaj ntsig tristimulus los ntawm cov hauv qab no: x=X/(X+Y+Z) lossis x=Red/(Red {{6}) } Ntsuab + Xiav) y=Y / (X+Y+Z) lossis y=Ntsuab / (Red + Ntsuab + Xiav) Txij li ( x + y + z)=1, axis thib peb, z=1 – (x + y)
Lub chromaticity coordinates yog ib txwm teev los ntawm x thiab y axis nkaus xwb. Feem ntau, feem ntau specifications muab los ntawm LED manufacturers tsis sau cov chromaticity coordinates, tab sis theej lub ncov thiab dominant wavelength (tshwj tsis yog lub LED yog dawb). Qhov tseem ceeb wavelength, teev nyob rau hauv nanometers, yog tau los ntawm cov xim coordinates tham saum toj no. Nws yog qhov tseem ceeb ntawm cov xim uas tau pom los ntawm tib neeg lub qhov muag. Lub ncov wavelength yog lub wavelength ntawm qhov siab tshaj plaws spectral siv. Lub ncov tus nqi yog ib qho yooj yim kom tau txais thiab yog li ntawd tus nqi feem ntau teev los ntawm LED manufacturers, txawm li cas los xij, nws tsis tshua muaj txiaj ntsig rau cov ntawv thov uas tau pom nrog tib neeg lub qhov muag txij li ob lub LEDs yuav muaj tib lub ncov wavelength tab sis tuaj yeem pom tau tias txawv. xim. Tam sim no, txoj kev raug tshaj plaws rau kev ntsuas xim yog siv lub Spectroradiometer. Cov cuab yeej no ua tiav kev faib hluav taws xob ua tiav ntawm lub hauv paus raug ntsuas los ntawm qhov uas txhua qhov photometric, radiometric thiab colorimetric tsis tuaj yeem suav ua lej. Qhov tseeb wavelength ntawm cov cuab yeej yuav tsum zoo dua 0.5nm nrog 0.1nm nyiam. Raws li tau hais dhau los, muaj ntau yam uas tuaj yeem cuam tshuam tus nqi tau txais. Ib qho ntawm cov no yog qhov kub thiab txias. Raws li ambient kub nce, yog li ua rau LED wavelength. Qhov kev nce no feem ntau yog los ntawm 0.1nm / ° C-0.2nm / ° C nyob ntawm seb hom LED siv.
Goniometric / Angular Characterization
Lub ntsiab lus kawg rau kev sib tham yog goniometric lossis angular characterization. Lub Goniometer yog ib qho khoom siv uas ntsuas qhov chaw faib khoom lossis cov qauv hluav taws xob ntawm LED (saib daim duab 8). Qhov no tuaj yeem ua tiav los ntawm kev txav lub ntsuas ntsuas nyob ib puag ncig LED lossis los ntawm tilting lub LED thaum lub ntsuas ntsuas tseem nyob ruaj khov. Nyob rau hauv ob qho tib si, ntau qhov kev ntsuas ntsuas tau raug coj los rau txhua lub kaum sab xis raws li kev sib hloov ntawm 0 °-180 ° yog ua. Thaum ua tiav, ib qho profile ntawm lub teeb hluav taws xob hauv ib lub dav hlau tau txais. Nws yog feem ntau xav tias txij li feem ntau LEDs yog puag ncig, cov qauv hluav taws xob yog qhov sib luag. Qhov no txawm zoo li tau qhia los ntawm cov duab sawv cev ntawm kev saib lub kaum sab xis muab los ntawm ntau lub tuam txhab LED. Qhov no feem ntau tsis yog li ntawd. Raws li tau hais yav dhau los, geometric thiab sib dhos sib txawv uas tshwm sim thaum tsim cov LEDs tuaj yeem cuam tshuam rau nws cov khoom kho qhov muag. Tej zaum nws yuav tsim nyog ua ib qho scan ntxiv thiab sau ntau lub dav hlau saib. Tsis tas li ntawd, qee qhov tshwj xeeb zoo li LEDs xws li oval lossis elliptical hom, qhov tseem ceeb muaj ob lub qauv hluav taws xob (30 ° x 70 ° piv txwv), yog li, ob qho tib si 0 ° thiab 90 ° scan ntawm lub cuab yeej yog tsim nyog. Yog tias lub goniometer tsis tau yooj yim, nws muaj peev xwm tau txais cov qauv hluav taws xob tsis zoo los ntawm kev siv lub ntsuas duab thaij duab thiab tig lub teeb pom kev ntawm LEDor, kaw cov zis theem thiab teeb tsa cov ntaub ntawv cov ntsiab lus, txawm li cas los xij, qhov no tuaj yeem ua rau nkees heev thiab siv sijhawm ntev. . Nws yuav tsum paub meej los ntawm qhov tau tham txog tias qhov ntsuas ntawm lub teeb tuaj yeem ua qhov tsis raug zoo piv rau lwm cov khoom siv hluav taws xob tshwj xeeb xws li voltage, tam sim no lossis tsis kam. Muaj ntau yam xws li xim, cov cuab yeej geometry, kev sib dhos ntawm LED rau hauv qhov kev sim ntsuas, ntsuas kub thiab lwm yam uas tuaj yeem ua rau kev ntsuas qhov yuam kev. Nws yog feem ntau cais raws li kev kos duab ntau dua li kev tshawb fawb. Txawm hais tias qhov ntsuas qhov tseeb ntawm ± 5% tseem suav tias yog tus qauv thiab dav siv tau hauv kev lag luam, nrog kev ua tib zoo saib xyuas, qhov tseeb ntawm qhov zoo dua ± 2.5% yog ua tau.
