Wie wird die Intensität von blauem Licht gemessen?

Ich fühle mit dir. Kenne ich schon. Ich entwerfe LED-Zuchtlampen für die Gartenbauforschung an der University of Florida.

LEDs sind so viel komplexer als man denkt. So sehr, dass ich gerade eine Arbeit mit dem Titel „ LEDs verstehen “ schreibe.

Es gibt blaue LEDs und es gibt königsblaue LEDs.
Blau hat typischerweise etwa 475 nm.
Königsblau hat typischerweise etwa 450 nm

Die Bandbreite eines Königsblaus erstreckt sich bis etwa 400 nm in der Nähe von UVA und erreicht die Grenze des menschlichen Empfindens (etwa 400 nm). Blau kommt so nahe, dass es immer noch als leuchtend gilt.

Blau ist sichtbar, also gemessen in Lichteinheiten, typischerweise Lumen.
Ein Teil des Wellenlängenspektrums von Königsblau ist nicht wirklich sichtbar. Das Auge kann auf 400 nm reagieren, wird aber vom Auge viel weniger wahrgenommen. Königsblau wird fast immer in Strahlungseinheiten mWatt Fluss gemessen.

Ich habe Studien über die Photorezeptoren in den retinalen Ganglienzellen mit einer höchsten Empfindlichkeit von 470-490 nm blauem Licht auf die Auswirkungen von kurzwelligem Licht beim Menschen gesehen. Mehrere Studien haben die Wirksamkeit von monochromatischem blauem oder blauangereichertem Licht bei der Behandlung von syndromaler saisonaler affektiver Störung (SAD) und Sub-SAD untersucht.

In einer Studie mit dem Titel „The effects of low-intensity slim-band blue-light treatment im Vergleich zu heller Weißlichtbehandlung bei subsyndromaler saisonaler affektiver Störung“ wurde ein 470 nm, Philips, goLITE HF3320 verwendet. Wir sprechen also wahrscheinlich von Blau, nicht von Königsblau.

Um Ihre Frage zum Vergleich von mWatt mit Lumen zu beantworten, kann sie geschätzt werden.

Die wahrgenommene Helligkeit oder Lichtausbeute von Licht wird von der International Commission on Illumination (CIE) technisch spezifiziert. Jede Wellenlängeneffizienz bezieht sich auf eine Wellenlänge von 555 nm (Limonengrün).

Ich bin nur etwas zuversichtlich, dass diese Zahlen relevant sind. Ich muss jemand anderen überprüfen lassen, ob sie richtig sind, bevor ich veröffentliche.

Ich habe diese Tabelle für gängige LED-Farben erstellt

Was ich hier anstrebe, ist der Faktor, um mWatt in Lumen umzuwandeln. Um andere Farben in den äquivalenten Ausgangsfluss von 555 nm umzuwandeln, multiplizieren Sie die veröffentlichten Lumen der LED mit dem Kehrwert des CIE-Faktors.

CIE legt die spektrale Lichtausbeute des menschlichen Auges für jede Wellenlänge ab 555 nm fest. Die CIE definiert photopisches Sehen als 683 Lumen/Watt bei 555 nm.

Dazu habe ich ein PHP-Skript geschrieben, um ein SVG-Bild aus der Tabelle der CIE- Tabelle der CIE Photopic Luminous Efficacy zu erstellen .

Die Wellenlänge von Königsblau beträgt 450, wobei die CIE-Lichtausbeute 0,038 beträgt.

Unter Verwendung der photopischen CIE-Lichtausbeute für 450 nm von 0,038 können wir Lumen in den ungefähren Strahlungsfluss (mWatt) umrechnen:

(lumens÷683) / 0.038 = mWatts

Umgekehrt

mWatts ×  0.038 × 683 = lumens

ENDEFFEKT

Nichts davon sollte eine Rolle spielen. Wenn Sie Blau (470 nm) und nicht Königsblau (450 nm) verwenden. Blau wird fast immer in Lumen angegeben. Sie sollten in der Lage sein, alle in mWatt gemessenen Werte zu ignorieren.

WAS SIE WOLLEN

Sie möchten wahrscheinlich entweder Cree XPE oder Lumiled Rebel ES Farb-LEDs. Das hängt davon ab, was zum Zeitpunkt der Bestellung verfügbar ist.

Cree
Lumiled

Sie möchten wahrscheinlich die rot eingekreisten. Sie benötigen jedoch jeweils zwischen 6 und 8, um 250 Lumen zu erreichen.

Beachten Sie den blauen Kreis auf dem Lumiled Blue. Auch das müssen Sie beim LED-Vergleich beachten. LEDs sind bei verschiedenen Strömen spezifiziert. Der eingekreiste pumpt doppelt so viel Strom wie alle anderen.

Die Temperatur beeinflusst den Lichtstrom erheblich. Einige sind auf 25 °C spezifiziert, andere auf 85 °C.

Meine andere Antwort berührt nur die Spitze des Eisbergs.

Es beantwortete die Hauptfrage Wie wird die Intensität von blauem Licht gemessen?

Eigentlich war meine vorherige Antwort für eine andere Frage:
Wie wird der Lichtstrom von blauem Licht gemessen?

LEDs werden im Allgemeinen in Lichtstrom angegeben. Lichtstärke ist eine ganz andere Sache.

Aber das ist noch nicht alles, Intensität wird oft mit Beleuchtungsstärke und Leuchtdichte verwechselt.

Wir haben also vier Methoden, um die Lichtmenge zu messen, die von einer LED emittiert wird.

1. Lichtstrom
2. Leuchtstärke
3. Beleuchtungsstärke
4. Leuchtdichte

Niemand hat die Frage gestellt, was der Unterschied zwischen diesen 4 Messungen ist.

Aber das ist nicht alles. Ich habe dies in der vorherigen Antwort angesprochen.

Die obigen 4 Messungen beziehen sich nur auf photometrische Maßeinheiten.
Die drei Grundeinheiten der Lichtmessung sind:

1. Photometrisch (Photometrie)
2. Radiometrisch (Radiometrie)
3. Photonisch (Quanten)

Radiometrie ist die Untersuchung der optischen Strahlung von Licht, ultravioletter Strahlung und infraroter Strahlung. Radiometrisch ist eine Messung des tatsächlichen Lichtstroms, der von der Lichtquelle emittiert wird.

Die Photonik misst Licht als Quantenteilchen, die Photonen genannt werden. Photonen sind Elementarteilchen des Lichts, die die elektromagnetische Kraft des Lichts tragen. Photonen bewegen sich mit Lichtgeschwindigkeit in geraden Linien und tragen eine feste Energiemenge. Photonen haben zwei Unterscheidungsmerkmale, Richtung und Wellenlänge. Photonen sind ein Quantenmaß der Lichtteilchenenergie, gemessen in der Menge von Photonen pro Sekunde. Typischerweise gemessen mit einer Art Photonendetektor, der die Anzahl der Photonen zählt, die innerhalb eines bestimmten Zeitraums auf die Oberfläche des Detektors treffen.

Bei der Photometrie geht es um die optische visuelle Reaktion des Menschen auf Licht (Lichtspektralreaktion). Photometrisch ist eine Messung des Lichtstroms, der von der Lichtquelle emittiert und dann an seine Empfindlichkeit für das menschliche Auge angepasst wird. Photometrische Messungen umfassen nur für den Menschen sichtbares Licht. Das menschliche Auge ist am empfindlichsten für Grün bei einer Wellenlänge von 555 nm (Limonengrün), wie von der CIE (International Commission on Illumination) bestimmt. Diese Wellenlänge von 555 nm ist der internationale photometrische Standard, mit dem alle anderen Wellenlängen verglichen werden.

Das fasst es fast zusammen

Dann gibt es noch die offiziellen SI-Maßeinheiten

Wenn das nicht verwirrend genug ist

Ich habe noch nicht begonnen, die verschiedenen LED-Datenblattparameter anzusprechen, die den Entscheidungsprozess erheblich beeinflussen.

• Licht-, Strahlungs- und Photonenfluss
• Licht- und Strahlkraft
• Leuchtende und strahlende Wirksamkeit
• Thermischer Widerstand
• Gesamter eingeschlossener Winkel
• Blickwinkel
• Strahlungsmuster oder spektrale Verteilung.
• Durchlassspannung
• Vorwärtsstrom max
• Durchlassspannung vs. Strom
• Strom vs. relativer Strahlungs-/Lichtstrom
• Fluss vs. Temperatur
• Design des Wärmemanagements des Gehäuses
• Wärmewiderstand LED-Verbindung zum Wärmeleitpad
• Durchlassspannung vs. Temperatur
• Farbwiedergabeindex (CRI)

Ich bin ziemlich zuversichtlich, dass die meisten Ingenieure den Lichtstrom (Lumen) als Hauptkriterium für die Entscheidungsfindung bei der LED-Auswahl verwenden .

Nur die Lumen-Spezifikation aus dem Datenblatt zu verwenden, ist ein großer, aber sehr häufiger Fehler.

Von den 16 Parametern in der obigen Liste ist einer meiner Meinung nach der beste Parameter, um eine LED schnell zu beurteilen. Es ist nicht Lumen.

Ich würde ziemlich viel Geld darauf wetten, dass niemand, der dies liest, auswählen würde, welcher der 16 Parameter der entscheidende ist.

Ich könnte es dir sagen, aber das sollte eine andere Frage sein.

Eine andere Sammelfrage wäre: Warum und wie werden die meisten weißen und grünen LEDs aus blauen LEDs hergestellt?

Hinweis: Ist Ihnen schon einmal aufgefallen, dass weiße LEDs eine gelbe Beschichtung haben?

Das wirft eine weitere Frage auf: Warum werden diese LED-Glühbirnen so hergestellt?

Dies wird tatsächlich eine sehr wichtige Sache bei der Herstellung eines blauen Schlaflichts sein. Während einige der Schlafstudien ergaben, dass etwa 250-300 Lumen erforderlich waren. Aber würden fünf blaue LEDs mit 50 Lumen die Aufgabe erfüllen? Unwahrscheinlich.

Phillips goLiteBlu Energy Light

Sind 150 Dollar nicht viel für ein blaues LED-Licht? Es gibt einen guten Grund, warum es so viel kostet. Wenn Sie es wüssten, würden Sie es für ein Schnäppchen halten.

Ich entwerfe LED-Wachstumslampen in Forschungsqualität und Phillips auch. Phillips macht einen ziemlich guten Job, einen der besten.

Ich bin kein normaler Ingenieur. Ich betrachte die Dinge aus einer anderen Perspektive als die meisten anderen und verbinde die unverbundenen Punkte. Rat von einem alten Mann, vielleicht sogar Weisheit, Versuchen Sie nicht, normal zu sein, es wird Ihnen die Möglichkeit nehmen, außergewöhnlich zu sein.

UF LED Research Paper Zwei der Autoren, Thomas A. Colquhoun und Kevin M. Folta, sind die Typen, für die ich die LED-Wachstumslampen mache.

Ich brauchte dasselbe (allerdings nur für mein Büro in den dunklen Wintermonaten, da das Licht mich zu fokussieren scheint). Ich verwende 5 12-V-Auto-LEDs in kleinen Lichtdiffusoren, um einen anständigen Effekt zu erzielen. Ich habe auch einen RGB-Pulser neben dem Schreibtisch, der normalerweise nur auf Blau eingestellt ist.

Sie können blaue 12-V-LEDs für ein paar Cent bei ebay bekommen und sie mit MOSFETs ansteuern. Wenn Sie ein Arduino verwenden, können Sie es einfach für maximale Helligkeit verdrahten und PWM verwenden, um es herunterzuregeln.