Реклама: Спектр светодиодов

 

Хочешь стать куратором любимой темы?

* Комментарии к новостям

1. Помогите начинающему электрифицировать велосипед (Электровелосипеды) от DF (24.11.2020 в 18:36)2. E-TWOW S2 разбираем, собираем, затягиваем болты , делаем апгрейд. (Электросамокаты E-twow и аналоги) от Magic76 (24.11.2020 в 18:35)3. Обсуждаем способы дополнительного охлаждения моторколеса (Электровелосипеды) от Aquinax (24.11.2020 в 18:31)4. Kugoo M4 Pro 2020 (Электросамокаты Kugoo M и G серии и аналоги ) от Зла на всех (24.11.2020 в 18:29)5. Взаимодействие с другими участниками движения (пешеходы, коляски, собаки, авто...) (Моноколеса (электроунициклы)) от AlexS4 (24.11.2020 в 18:28)6. Мощные мотор-колёса для автомобиля. Какие есть варианты? (Электродвигатели и генераторы) от Mike 372 (24.11.2020 в 18:26)
7. Нужен ли полный привод для езды зимой? (Электросамокаты) от Jones (24.11.2020 в 18:22)8. Клуб 2х2 (Электровелосипеды) от Шмель (24.11.2020 в 18:17)9. Геркон на ручку тормоза (Электровелосипеды) от А.Д. (24.11.2020 в 18:14)10. Резина, покрышки, камеры для электроколеса (Электровелосипеды) от dengor2 (24.11.2020 в 18:11)11. Восстановление АКБ малыми токами по версии Branimir (Свинцовые аккумуляторы) от MurzVV (24.11.2020 в 18:08)12. Ядреная электроника для байка! [Открытое Бета Тестирование] (Наши изделия) от tmiaer (24.11.2020 в 18:06)
Не нравится реклама? Пройдите простую регистрацию на форуме и не будете видеть рекламу.

Прочитано 48737 раз

0 Пользователи и 1 Гость просматривают эту тему.

12 Фев 2013 в 12:36
Прочитано 48737 раз
Оффлайн

zap

Санкт-Петербург Сообщений: 11939
Недавно на работе коллега притащил свой фотоспектрометр, и мы устроили тесты разнообразных источников освещения. Результаты для меня оказались интересными и неожиданными, поэтому хочу поделиться.

Для затравки посмотрим на спектр "традиционных" источников света.

Вот дневной свет, малооблачный зимний день, в тени.

* 01.png (24.18 кБ. 640x479 - просмотрено 6108 раз.)

Числа внизу - длина волны в нанометрах. Вертикальная шкала - в условных попугаях, не обращайте внимания на надпись, она неправильная :-D
Как видим, спектр хорошо заполнен излучениями с разной длиной волны, с некоторым уклоном в синюю часть спектра.

А вот спектр обычной лампы накаливания:

* 02.png (25.88 кБ. 639x549 - просмотрено 2393 раз.)

Так вот ты какой, тёплый ламповый звук свет! Излучение преимущественно в инфракрасной части спектра, ну и чуть-чуть достаётся более коротковолновой (холодной) части. Теперь понятно, почему КПД ламп накаливания такой аховый? Большая часть излучения приходится на инфракрасную часть спектра, бесполезную для глаз, но полезную для шкуры, особенно зимой :)

Кстати, мне попутно рассказали анекдот - после запрета лам накаливания мощностью >=100Вт в Краснодаре лампы на 200, 300, 500Вт продаются по-прежнему, только теперь называются "нагревательный прибор 500Вт" :laugh:. Главное, не подкопаешься!

А вот спектр т.н. "лампы дневного света":

* 03.png (21.66 кБ. 636x549 - просмотрено 3760 раз.)

Как видим, с дневным светом весьма мало общего :) Но глаз таки обманывается, и нам такой "полосатый" спектр кажется всё равно белым. Но выглядит всё равно довольно-таки :eek:



Теперь перейдём к предмету основного интереса :)

В даташитах на светодиоды часто можно увидеть подобные картинки:

* cree-xml-specter.png (60.2 кБ. 834x388 - просмотрено 21653 раз.)

Давайте проверим :)

Вот как выглядит свет от древнющего белого светодиода (такие знаете прозрачные куполообразные, диаметром 5мм, их использовали в первых светодиодных фонариках):

* 04.png (21.83 кБ. 638x549 - просмотрено 2075 раз.)

Фактически, мы видим, что фонарик-то синий! :-D Но специальный люминофор, слегка намазанный на линзу изнутри, часть синего света преобразует в зелёный, причём с довольно большим разбросом относительно "центральной" точки излучения (около 570нм).

Теперь посмотрим на чуть более современный Cree XP-G:

* 05.png (21.26 кБ. 638x548 - просмотрено 1969 раз.)

Ну что можно сказать... люминофора нанесли чуть больше, на этом, собственно, "прогресс" закончился.

Теперь посмотрим почти-венец-творения, современный Cree XM-L (не помню точно, но позиционировался что-то типа 6000К т.е. довольно "тёплый" по светодиодным меркам):

* 06.png (24.08 кБ. 637x547 - просмотрено 2239 раз.)

Как говорится, те же яйца, вид в профиль. За 15 лет с момента появления белых светодиодах ничего существенного в технологиях изготовления не изменилось. Конструкция их осталась прежней - синий светодиод и люминофор, причём его состав, судя по спектру, за 15 лет не изменился. Просто он подешевел, и его стали класть больше :-D

Теперь давайте посмотрим глазами, чем отличается тёплый ламповый светодиодный звук свет от холодного? Нет, глаза действительно реально отмечают разницу, "тёплые" светодиоды действительно дают более жёлтый свет. Причём нами было отмечено (ещё до замеров) что "совсем тёплые" (3500К и меньше) светодиоды ощутимо "зеленят".

Светодиодная лампочка, температура где-то 4000К:

* 07.png (20.23 кБ. 638x549 - просмотрено 1911 раз.)

Как видим, люминофора здесь совсем не пожалели, и синий свет почти весь "сконвертировали" в зелёный. Также теперь понятно, почему КПД у тёплых светодиодов ниже - "конверсия" длины волны происходит не за просто так, но с потерями. Однако также наблюдается небольшое, но заметное, смещение спектра в более красную область - теперь пик находится в районе длины 590нм! Значит "тёплые" диоды имеют другой состав люминофора (возможно, другое соотношение компонентов смеси, а может и принципиально другой состав).

А вот совсем "тёплая" лампа - 3500К:

* 08.png (25.48 кБ. 638x549 - просмотрено 2597 раз.)

Тут синий вообще задавили "вусмерть". Вот эта лампочка даёт слегка зеленоватый жёлтый свет, очевидно, за счёт практически отсутствия синей компоненты в спектре глаз начинает различать "горб" графика с пиком в области зелёно-жёлтого цвета.



Потом мы рассмотрели предметы нашего ежедневного рассматривания - мониторы.

Вот спектр светодиодной подсветки от сломанного 8" экрана для планшета (с экрана сняли все слои, оставили только заднюю подсветку):

* 09.png (21.56 кБ. 638x549 - просмотрено 1738 раз.)

Как видим, ничего особенного, обычные холодные светодиоды. Честно говоря, я наивно надеялся увидеть что-то более супер-пуперское, всё-таки экран а не фигля-мигля :kidding:

А вот как аналогичный спектр выглядит после пропускания через светофильтры LCD экрана (экран залит сплошь белым цветом):

* 10.png (23.95 кБ. 638x548 - просмотрено 1598 раз.)

Очевидно, что зелёная компонента "давится" светофильтрами, чтобы получить "горб" в области красного цвета (экран, напомню, излучает три цвета - красный, зелёный и синий).

А вот экран от iPad Mini (IPS матрица):

* 11.png (18.62 кБ. 639x549 - просмотрено 1092 раз.)

В общем, те же яйца, вид сбоку, только красной компоненты меньше, синий и зелёный светодиоды меньше "давят" свою длину волны.

AMOLED экран от Samsung Galaxy:

* 15.png (21.78 кБ. 638x550 - просмотрено 3519 раз.)

Вот здесь уже интересно, каждый "пиксель" экрана представлен тремя разноцветными светодиодами, и разница в спектре очень заметна по сравнению с "традиционными" LCD экранами. Впрочем, сложно сказать, плохо это или хорошо.



Ну и для интереса мы "засняли" разные монохромные светодиоды.

Вот фиолетовый светодиод (для "детектирования фальшивых денег"):

* 12.png (19.36 кБ. 639x549 - просмотрено 1426 раз.)


А вот так выглядит красный лазер:

* 13.png (21.75 кБ. 638x550 - просмотрено 1434 раз.)

(на "мусор" в других частях света не обращаем внимание - тестирование проводилось под столом, а там всё-таки не идеальная темнота, дневной свет чутка пробивался).

Ну и, наконец, зелёный лазер:

* 14.png (19.02 кБ. 639x549 - просмотрено 1398 раз.)




Выводы про белые светодиоды (дилетантские).

  • Принципиальная конструкция белых светодиодов с момента их появления практически не изменилась. Те же синие светодиоды (450 нм) с люминофором, преобразующими синий в более длинноволновое излучение
  • Имеется как минимум два разных состава люминофора - "старый" (светодиоды, которые "синят") и более новый (который "зеленит" в больших дозах). Впрочем, не исключаю что на смещение центра "горба" в более длинноволновую часть спектра влияет не состав, а просто толщина слоя люминофора.
  • Понятно, почему холодные светодиоды не годятся для езды по лесу/парку - листья видны гораздо хуже. В синем цвете (преобладающем в спектре холодных светодиодов) зелёные листья выглядят чёрными.



Кому интересно более подробно порассматривать спектры, их выложили сюда: http://i6k.ru/lamp-testing/
Там есть ещё источники, я уж не стал всё подряд сюда приводить :)


P.S. Цвета на графиках рисовала программа условно, фотоспектрометр выдаёт лишь цифры.
Программа могла кое-где наврать, на всякий случай вот нашёл таблицу, если кому интересно.

Цвет - спектральный диапазон
согласно "Справочнику конструктора оптико-механических приборов" под ред. Панова
Название цветаГраницы спектрального диапазона в нм
Красный620-780
Оранжевый   585-620
Желтый575-585
Желто-Зеленый550-575
Зеленый510-550
Голубой480-510
Синий450-480
Фиолетовый380-450
« Последнее редактирование: 12 Фев 2013 в 13:44 от zap »


12 Фев 2013 в 20:18
Ответ #1
Оффлайн

edw123

ПодМосква Сообщений: 14992
Как говорится, те же яйца, вид в профиль. За 15 лет с момента появления белых светодиодах ничего существенного в технологиях изготовления не изменилось. Конструкция их осталась прежней - синий светодиод и люминофор, причём его состав, судя по спектру, за 15 лет не изменился. Просто он подешевел, и его стали класть больше
Изменилось-то много чего: квантовый выход по синему подняли, эффективность люминофора подняли, деградацию люминофора понизили и в итоге есть "древние" и "новые" - древние-то никто теперь не ставит в фары себе? :) А по соотношению спектров действительно изменений не много видимо потому, что и "древние" достигли вполне сносного уровня цветопередачи. Разные оттенки - это просто "на любителя" - вот цвета люминофора Сонивского Тринитрона здорово отличались от других и некоторым здорово не нравились. :eureka:


12 Фев 2013 в 21:57
Ответ #2
Оффлайн

алабам

Kiev Сообщений: 2114
Спасибо за опыты, познавательно.
Когда то занимался теплицами и оранжереями, вот тогда бы иметь такой приборчик, для повышения выхода.А то ставят обычные лампы накаливания , в лучшем случае натриевые, а они не подходят .
К слову а что за прибор - марку хотяб.


12 Фев 2013 в 22:32
Ответ #3
Оффлайн

rastamanidze

Украина, г. Новомосковск Сообщений: 84
Занятное исследование, вот бы таким приборчиком проверить на спектр специальные светодиоды, красные что позиционируются как 660нм, ато покупаю у китайцев для растений и сам не знаю что беру :bw:


13 Фев 2013 в 01:58
Ответ #4
Оффлайн

zap

Санкт-Петербург Сообщений: 11939
Занятное исследование, вот бы таким приборчиком проверить на спектр специальные светодиоды, красные что позиционируются как 660нм, ато покупаю у китайцев для растений и сам не знаю что беру :bw:
Любой красный светодиод - 660нм.
Посмотрите график красного лазера - те самые 660нм и есть.
Длина волны безлюминофорных светодиодов очень жёстко завязана на химию кристалла.
А химий кристалла не так много.
Так что даже захочешь, а 640нм не сделаешь - надо другой полупроводник изобретать.


13 Фев 2013 в 09:19
Ответ #5
Оффлайн

vat2b2

г. Видное М.О. Сообщений: 50
На самом деле вы не совсем правы. Есть коммерчески доступные светодиоды покрывающие весь видимый и ближний инфракрасный диапазон излучения с шагом около 20нм (сравнимо с шириной полосы излучения диода). Более того, существуют даже светодиоды излучающие в дальней УФ области (254 нм). Используются обычно в разных спектральных анализотрах (например в ВЭЖХ). Цена баслословная, купить практически невозможно.
Кстати у лазеров полоса излучения существенно уже (~1нм для диодных лазеров, ~0.1нм для газовых лазеров), чем у светодиодов ~20нм, просто, по всей видимости, прибор, который вы используете сам имеет низкую дисперсию и существенно уширяет спектры.

P.S. А что за прибор, кстати? Не OceanOptics случайно?


13 Фев 2013 в 15:18
Ответ #6
Оффлайн

zap

Санкт-Петербург Сообщений: 11939
Сегодня узнал название, "Eye one pro".
Вот такой: http://www.publish.ru/articles/200108_4044430

Цитата
Есть коммерчески доступные светодиоды покрывающие весь видимый и ближний инфракрасный диапазон излучения с шагом около 20нм (сравнимо с шириной полосы излучения диода).
Не буду спорить, все знания о светодиодах у меня на уровне научпопа. Я думал, длина излучаемой волны зависит от химического состава полпроводника, но, возможно, я неправ.

Цитата
Кстати у лазеров полоса излучения существенно уже (~1нм для диодных лазеров, ~0.1нм для газовых лазеров), чем у светодиодов ~20нм, просто, по всей видимости, прибор, который вы используете сам имеет низкую дисперсию и существенно уширяет спектры.
Ну, если посмотреть на спектр фиолетового светодиода то видно, что он гораздо шире чем 20нм (где-то 60нм), так что это не объяснишь дисперсией прибора. Свет лазера гораздо более узкий (как раз примерно 20нм шириной).


13 Фев 2013 в 15:49
Ответ #7
Оффлайн

vat2b2

г. Видное М.О. Сообщений: 50
Длина волны безусловно от состава полупроводника зависит(точнее зависит от ширины запрещенной зоны этого полупроводника, если очень грубо выражаться). А так как в светодиодах применяются полупроводники типа A(III)B(V), и часто ещё допированные чем нибудь, то возможностей повлиять на параметры перехода меняя только состав материала у производителей более чем достаточно.

А лазер с шириной спектра(точнее полушириной на полувысоте) 20нм - это уже не лазер, а .... Типичная величина 1нм и меньше. Потому и говорю про дисперсию.


13 Фев 2013 в 15:52
Ответ #8
Оффлайн

zap

Санкт-Петербург Сообщений: 11939
Дык это и есть "..."  :-D а именно - лазерная указка.
На ширину спектра излучения, думаю, при их производстве обращают внимание в последнюю очередь :)
Да и многомодовые они, скорее всего.

Надо принЕсть ещё разноцветных "простых" светодиодиков (в прозрачном куполе диаметром 5мм) и померять их, интересно. А также посмотреть сквозь призму на экран ЭЛТ монитора, тоже интересно.


15 Фев 2013 в 14:42
Ответ #9
Оффлайн

Wector

Винница, Украина Сообщений: 764
zap отличная темка, спасибо.
Для полного раскрыва тематики хотелось бы ксеноновую фару (лампу) посмотреть еще.  :-)


06 Ноя 2013 в 23:23
Ответ #10
Оффлайн

djbob2000

Феодосия Сообщений: 864
Вот глядите.

* 4c970cu-960.jpg (42.68 кБ. 694x521 - просмотрено 2127 раз.)


09 Ноя 2013 в 12:38
Ответ #11
Оффлайн

cepera_ang

Москва Сообщений: 99
Вот еще есть отличная статья про спектры разных источников, их CRI и тд, осторожно - матан и английский -- http://physics.ucsd.edu/do-the-math/2012/05/spectral-extravaganza-the-ultimate-light/


10 Ноя 2013 в 04:01
Ответ #12
Оффлайн

_claw

Купец Б. Камень Сообщений: 7543
чайниковский вопрос. те если я применю 2 led источника, один теплый, другой холодный, то результатом будет практически идеальный солнечный свет?


10 Ноя 2013 в 12:14
Ответ #13
Оффлайн

FAS_r7

ЭЧ, электротранспорт в крови Москва_Хамовники Сообщений: 4517
он очень далек будет от идеала, но будет все равно интереснее чем с диодами одного типа.
У меня в фаре как раз так сделано, половина теплых и половина холодных.


18 Сен 2019 в 03:35
Ответ #14
Оффлайн

Марина007

Сообщений: 3
Добрый день! Подскажите, пожалуйста!
Я занимаюсь маникюром и покрытием ногтей гель-лаками. Все эти материалы полимеризуются под дейстием УФ-ламп и/либо LED-ламп (светодиодные). Все зависит от гель-лака. В последнее время стали выпускать в основном такие гель-лаки, которые полимеризуются в LED-лампах. Процесс выглядит так: мастер наносит на ноготь гель-лак, и клиент засовывает руку в такую, например, лампу: ссылка на 30 секунд. Эта лампа мощностью 48 Вт, в ней 45 светодиодов. Но полимеризуют гель-лаки так же и светильники на меньшее количество светодиодов.
А теперь вопрос. Я захотела себе выбрать настольную лампу-лупу типа такой: ссылка
Будет ли мне такая настольная лампа полимеризовать материал? Чтобы вы понимали, хотелось бы, чтобы настольная лампа лишь освещала стол и не полимеризовала несанкционированно гель-лак. Иначе все затвердеет еще до того, как сделан дизайн ногтя, или же несанкционированно высохнет палитра гель-красок, хотя должна быть рассчитана на мноооогоразовое использование.

По-видимому, чтобы ответить на этот вопрос, нужно знать спектр излучения светодиодов в маникюрных лампах и спектр излучения обычных светодиодов в обычных лампочках.. Я тут нашла спектр в котором затвердевают гель-лаки: ссылка
Там указано, что Лед-лампы имеют выраженный пик на 405 нм. В сравнении с вашими спектрами различных источников света, ни один из них не имеет такой пик. Так значит в маникюрных полимеризующих LED-лампах стоят не те же самые светодиоды, что и в настольных светодиодных лампах? Вот померить бы их спектры.. и сравнить. А то не хочется ошибиться с покупкой, уж слишком дорогие эти настольные лампы-лупы... (около 4-6 тыс. руб.). Они еще тоже разные бывают:
ссылка вот лампа-лупа на 22 Вт, и неизвестно сколько светодиодов, но стоит меньше (3990 руб.), чем такая:
ссылка лампа-лупа на 6 Вт и 60 светодиодов (5600 руб.). По-видимому, эту лампу завезли из Китая на пару лет позже и поэтому цена у нее выше, но лучше ли характеристики, не понятно..


18 Сен 2019 в 09:54
Ответ #15
Оффлайн

scezary

Россия, Ижевск Сообщений: 401
, все гель-лаки полимеризуются только под воздействием УФ, ни какие светильники, для освещения, на них не воздействуют, кроме солнца.


18 Сен 2019 в 09:56
Ответ #16
Оффлайн

i

Администратор Иваново Сообщений: 3979
Насколько я знаю, "белые" светодиоды делаются из синих, просто кристалл заливается люминофором. Синим LED, далеко до ультрафиолетовых и Ваши опасения мне кажутся надуманными... скорее уж Вам солнце будет больше мешать.
Кстати, обычное оконное стекло прекрасно отсекает ультрафиолетовую часть спектра, да и прозрачные пластики тоже в основном непрозрачны для УФ.


18 Сен 2019 в 11:25
Ответ #17
Оффлайн

edw123

ПодМосква Сообщений: 14992
Вот померить бы их спектры.. и сравнить.
Можно, будет результат от конкретного светильника. А можно почитать даташиты (инструкции) на уф-диоды и "свет-диоды".