Farbtemperatur einer LED bestimmen

[Richie R. (lagomr)]

Hallo,

bin recht neu hier im Forum, obwohl ich schon öfters hier bei einigen 
Problemen mit Microcontrollern vorbeigeschaut habe. Diesmal habe ich 
jedoch eine andere Frage an die Gemeinde ...

Ich schreibe zur Zeit meine Diplomarbeit im Bereich LCD-Backlight. Um es 
kurz zu machen, ich versuche analytisch (mit Näherungen) mir die 
Farbtemperatur einer weißen LED (siehe Anhang) zu bestimmen. Die 
Farbtemperatur der LED liegt laut Datenblatt bei 5600K.
Mit dem Wienschen Verschiebungsgesetz für das größte Maximum komme ich 
auf ein anderes Ergebnis ca. 6500K. Meine Vermutung an der Stelle, dass 
die LED kein idealer Schwarzer Körper ist und deshalb lässt sich das WG 
nicht auf ihr Spektrum anwenden.

Weiß vielleicht jemand wie ich analytisch (mit Näherungen) auf die im 
Datenblatt angegebene Farbtemperatur kommen kann?


Richard

[Michael F. (Gast)]

2. Treffer bei Google:

Um die ähnlichste Farbtemperatur einer Lichtquelle zu bestimmen, sind 
folgende Schritte durchzuführen:

- Zuerst ist das relative Spektrum der Quelle zu bestimmen. (hast du 
schon)
- Berechnung des Farbortes (x, y) nach DIN5033
- Transformation des Farbortes (x, y) in die CIE UCS 1960 Farbtafel (u, 
v) nach:
u=4x/(-2x+12y+3)
v=6y/(-2x+12y+3).
- Linie der kürzesten Entfernung von (u, v) zum Kurvenzug des 
Planckschen Strahlers suchen und Schnittpunkt festlegen.
- Die Temperatur des Planckschen Strahlers im Schnittpunkt ist die 
gesuchte ähnlichste Farbtemperatur.


Oder kurzgefasst: Warum verwendest du nicht einfach den Wert, der im 
Datenblatt bereits angegeben wurde?

[Uwe R. (aisnmann)]

Richie Rich schrieb:
> Hallo,

Hallo,

> kurz zu machen, ich versuche analytisch (mit Näherungen) mir die
> Farbtemperatur einer weißen LED (siehe Anhang) zu bestimmen. Die
> Farbtemperatur der LED liegt laut Datenblatt bei 5600K.
> Mit dem Wienschen Verschiebungsgesetz für das größte Maximum komme ich
> auf ein anderes Ergebnis ca. 6500K. Meine Vermutung an der Stelle, dass

In einem Ausfuehrlichen Datenblatt findet man oft eine Tabelle in der 
die Zuordnungen der Bin-Codes zu den Chargennummern bzw 
Bestellbezeichnungen angegeben sind. In Anbetracht der dortigen 
Toleranzen koennte ich mir vorstellen das die gezeigte spektrale 
Verteilungskurve mehr Symbolisch zu sehen ist. Also das sie weniger 
einen tatsaechlichen Wert wiederspiegelt, sondern mehr das Prinzip.
Ich denke die Kurve zeigt die ungefaehre, durchschnittliche 
Strahlungsverteilung des LED-Typs, und das Datenblatt mit der 
Farbtemperaturangabe bezieht sich auf einen bestimmten bestellbaren 
Bin-Code oder Bereich.

Alles AFAIK, AFAIR, IIRC und IMHO, ;o))
bye uwe

PS: nein, ich kanns garnicht ausrechnen :o(

[Richie R. (lagomr)]

@Michael Förtsch:

Danke für den Hinweis, allerdings gestaltet sich die Berechnung des 
Farbortes (x,y) nicht so einfach, um den Farbort zu bestimmen muss über 
jedem Farbkanal integriert werden mit zusätzlicher Berücksichtigung der 
spektralen Leistungsverteilung:

http://en.wikipedia.org/wiki/CIE_1931_color_space#Color_matching_functions

mir ist jedoch schleierhaft wie die spektrale Leistungsverteilung [W/m3] 
vom Spektrometer ermittelt wird, da man dafür die absolute 
Bestahlungsstärke (Absolute Irradiance) Kalibrierung braucht.

Für meine Diplomarbeit brauche ich einen Theorieteil und dort will ich 
genau angeben wie Messungen eines Spektrometers überhaupt zustande 
kommen.

@Uwe R.:
Laut dem Spektrometer sieht die spektrale Verteilung tatsächlich etwas 
anders aus (grüner und roter Bereich sind intensiver als blauer 
Bereich).

Übrigens heute beim Messen ist mir aufgefallen, dass die Farbtemperatur 
erheblich mit der Leuchtintensität der Quelle zusammenhängt, kann das 
sein?
Leider haben wir nur den Spektrometer ohne weitere Leuchtquellen mit 
bekannter Farbtemperatur, deshalb musste ich die oben genannte Diode als 
Referenz nehmen ...

[Uwe R. (aisnmann)]

Richie Rich schrieb:

> @Uwe R.:
> Laut dem Spektrometer sieht die spektrale Verteilung tatsächlich etwas
> anders aus (grüner und roter Bereich sind intensiver als blauer
> Bereich).
>
> Übrigens heute beim Messen ist mir aufgefallen, dass die Farbtemperatur
> erheblich mit der Leuchtintensität der Quelle zusammenhängt, kann das
> sein?

Ja, die Farbtemperatur aendert sich mit dem Strom etwas. Deswegen wird 
idR. durch Pulsweitenmodulation gedimmt. Das sind aber 
Sekundaerinformationen, hab das nicht nachgemessen. (wuerde ich aber 
gerne mal...)

Von tiefgreifender Seite wuerde ich mich hier ausklinken, meine 
praktische Erfahrung bei der Messung der Spektren erstreckt sich auf das 
angucken der Messgeraete bei Fuehrungen auf Lehrgaengen. Ein paar mal 
wurde aber tatsaechlich eine Messung live durchgefuehrt ;o))

> Leider haben wir nur den Spektrometer ohne weitere Leuchtquellen mit
> bekannter Farbtemperatur, deshalb musste ich die oben genannte Diode als
> Referenz nehmen ...

Da wuerde ich eine Leuchtstofflampe verwenden. Das ist zwar keine 
Kalibrierung, aber wenn die LEDs ebenso konstant gefertigt und 
selektiert wuerden wie Leuchtstofflampen, dann haette man das 
binning-Problem bei verschiedenen Chargen eliminiert. Von daher duerfte 
es zu Schulungszwecken als Kalibrierung (bzw. Pruefung des Rechenwegs) 
ausreichen.
Leuchtstofflampe muss eingebrannt (insg. 100 Std.) nicht zu alt, und 
warmgelaufen (Betriebstemperatur), und am besten mit EVG betrieben sein. 
Dann haste bestimmt ne brauchbare Grundlage.

bye uwe