Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik LED als Photodiode Empfindlichkeit


von mimi m. (Firma: mumu) (ysp)


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Liebe Alle,

ich suche derzeit nach einem Vergleich bezüglich der Empfindlichkeit 
zwischen einer "echten" Photodiode und einer LED als Photodiode. Ich 
weiss, dass die Wellenlänge bei der LED stark eingeschränkt ist. Jedoch 
erfüllt dies die Anforderungen an mein Projekt. Bsp.: Wellenlänge 
635nm+-20nm.

Hat jemand diesbezüglich Erfahrungen? Ich habe im Internet leider 
keinerlei Infos gefunden.

Gruss

von Suchender (Gast)


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Normalerweise sollte die Sensitivität nur für kürzere Wellenlängen da 
sein, direkt bei der Emissionswellenlänge sollte es eigentlich nicht so 
gut gehen. Insgesamt ist die Sensitivität aber katastrophal schlecht, 
meist schon aufgrund des kleineren dies.

von Jens G. (jensig)


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Als ich damals mal Versuche in der Richtung gemacht habe, war die 
Empfindlichkeiten je nach Typ sehr unterschiedlich, und grundsätzlich 
weit unter denen der echten PD's. Lohnt sich also eigentlich nicht.

Wenn Du genaueres wissen willst, dann mache doch paar Versuche mit'nem 
Oszillosokop.

: Bearbeitet durch User
von Karl (Gast)


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Bei der Verwendung von LED als Lichtdetektoren geht man allgemein anders 
vor als bei Photodioden:

Man nutzt die veränderliche Kapazität. Sprich man "lädt" die Photodiode 
über einen Pin auf die Versorgungsspannung und misst die Zeit mit dem 
Analogkomparator, bis sich die Photodiode wieder unter die 
Komparatorschwelle entladen hat. Diese ist vom Lichteinfall abhängig.

Außerdem hat das die Vorteile, dass man das auch mit ATtinys ohne ADC 
machen kann und dass man einen großen Helligkeitsbereich abdecken kann.

von mimi m. (Firma: mumu) (ysp)


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Danke für die Antwort, wenn jemand noch etwas konkretes weiss, wäre ich 
froh.

Ich möchte LEDs als Photodioden anstatt einer CMOS Kamera verwenden. 
Evenutell finde ich noch ein Datenblatt um die Empfindlichkeiten 
vergleichen zu können.

von mimi m. (Firma: mumu) (ysp)


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Danke Karl auch für Deine Antwort, die Messung über die Kapazität ist 
mir bekannt. Ich brauche einfach eine grobe Einschätzung ob ich 
überhaupt nahe genug an die Empfindlichkeit komme, die ich benötige 
(CMOS Kamera).

von Jens G. (jensig)


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>Evenutell finde ich noch ein Datenblatt um die Empfindlichkeiten
>vergleichen zu können.

Bei LED's wird kein DB irgendetwas zu Detektor-Empfindlichkeiten sagen. 
Schließlich sind die zum Leuchten gemacht, nicht zum Detektieren von 
Licht.
Und auch die angesprochene Sperrschichtkapazität ist eher selten in 
einem DB einer LED zu finden.

von mimi m. (Firma: mumu) (ysp)


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Jens G. schrieb:
> Bei LED's wird kein DB irgendetwas zu Detektor-Empfindlichkeiten sagen.
> Schließlich sind die zum Leuchten gemacht, nicht zum Detektieren von
> Licht.
> Und auch die angesprochene Sperrschichtkapazität ist eher selten in
> einem DB einer LED zu finden.

Sorry, ich habe mich ungenau ausgedrückt. Ich schaue ins DB der Kamera 
und ziehe den Vergleich zu echten Photodioden.

Wie Du sagst, leider gibt es für LEDs keine Infos darüber. Wenn zufällig 
jemand einmal die Linse einer LED abgeschliffen und Vergleichsmessungen 
gemacht hat, diese wären ein Anhaltspunkt. Zum Anfang mal ohne Variation 
zwischen den LEDs.

Ich habe soweit nur relative Empfindlichkeiten gefunden. Die bringen 
leider nichts.

Super wie schnell man hier Antworten bekommt!

von Flachbandtroll (Gast)


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Vergiss es einfach. Es bringt nichts.

von Dieter (Gast)


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"Wer suchet der findet" sagt ein Spruch und findet promt ein paar Links 
in der großen weiten Welt. Aus diesen Experimenten läßt sich ungefähr 
abschätzen, was die LED schaffen könnte.

http://www.b-kainka.de/Weblog/Logbuch070324.html

http://www.elektronik-labor.de/Labortagebuch/Tagebuch0511.html#solar

von nachtmix (Gast)


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mimi m. schrieb:
> Jedoch
> erfüllt dies die Anforderungen an mein Projekt. Bsp.: Wellenlänge
> 635nm+-20nm.

Wenn du dich da mal nicht täuscht.
Wenn  die LED nur Licht mit dieser Wellenlämnge emittiert, heisst das 
noch lange nicht, dass sie auch nur dort empfindlich ist.
Genau wie andere Photodetektoren reagiert sie nämlich auch auf 
kurzwelligeres Licht.
Der mögliche Vorteil ist lediglich, dass sie für langwelligeres Licht 
blind ist.
Ich habe das mal benutzt um mit einer blauen LED die Intensität einer 
UV-A Lichtquelle zu bestimmen, ohne dass das normale Umgebungslicht 
dabei stört.

von Karl (Gast)


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Naja, nur wozu?

Im Geocaching wird das verwendet, um mit minimalster Beschaltung ein 
Reaktivlicht zu bauen: Wird es nachts mit einer Taschenlampe 
angeleuchtet, blinkt es zurück und übermittelt dabei vielleicht einen 
Code.

Aber wieso sollte man damit eine CMOS-Kamera ersetzen wollen? Oder 
überhaupt eine Photodiode?

von mimi m. (Firma: mumu) (ysp)


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Also,
ich führe mein Vorhaben noch genauer aus. Ich habe gelesen, dass eine 
LED unter ihrer emittierenden Wellenlänge am Empfindlichsten ist.

https://makezine.com/projects/make-36-boards/how-to-use-leds-to-detect-light/
https://www.researchgate.net/figure/221908479_fig1_Fig-3-Spectral-responsivity-of-LED-E5AMB-C-The-largest-response-proving-LEDs-of
http://www.academicos.ccadet.unam.mx/martha.rosete/Leds.htm

Dies ist natürlich nicht ganz richtig, weil wie nachtmix sagt, auch für 
kurzwelligeres Licht ist diese leicht empfindlich. Dies müsste man 
charakterisieren.

Ich gehe nun davon aus, dass eine RGB LED jeweils pro LED im Bereich 
unter der emittierten Wellenlänge empfindlich ist. Gehen wir nun davon 
aus ich möchte nur Rot und Grün detektieren.

Ich habe 2 Lichtquellen, die sich genau mit diesen beiden maximalen 
Empfindlichkeiten überschneiden und nicht in die jeweils andere 
Empfindlichkeit(übermässig) einlaufen. Somit könnte ich also eine RGB 
LED zur Detektion nutzen und somit einen einzelnen Pixel einer CMOS 
Kamera ersetzen.

Natürlich müsste man dafür die Charakteristik von diversen RGB LEDs 
mittels Monochromator bestimmen.

Meine Frage wäre einfach wie gross der Unterschied zwischen Photodiode 
und einer LED wäre. Für die Detektion von Rot und Grün bräuchte ich 2 
Photodioden und 2 Filter. Ich hätte also in jedem Fall die 
Ein-/Austrittsverluste des optischen Filters(~80%). Für die LED bräuchte 
ich also keinen Filter.

Wenn ich mit meinem Aufbau irgendwo in der Nähe der Empfindlichkeit 
eines CMOS Pixels oder einer Photodiode wäre, klingt meine Idee 
interessant.

Leider konnte ich keinen einzigen Vergleich finden, natürlich bin ich 
mir dessen bewusst, dass ich hier etwas nicht alltägliches machen 
möchte.

von Axel S. (a-za-z0-9)


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mimi m. schrieb:
> Ich gehe nun davon aus, dass eine RGB LED jeweils pro LED im Bereich
> unter der emittierten Wellenlänge empfindlich ist.

Ach, der Unsinn schon wieder. Das funktioniert nicht.

Beitrag "Farbige LEDs als selektive Photodioden?"

Es gibt preiswerte Farbsensoren zu kaufen. Man muß nicht alles selber 
bauen. Wenn es dir hauptsächlich um das experimentieren gehen sollte, 
dann mach einfach. Dann wirst du schon sehen, was geht und was nicht.

PS: dito Beitrag "Farberkennung mit Fototransistor (oder doch nicht?)"
und aus diesem Thread: 
https://www.conrad.de/de/farbsensor-kingbright-kps-5130pd7c-smd-1-st-l-x-b-x-h-512-x-3-x-11-mm-180381.html 
KPS5130 für €1,53. Das ist ein Spottpreis.

: Bearbeitet durch User
von mimi m. (Firma: mumu) (ysp)


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Axel S. schrieb:
> Ach, der Unsinn schon wieder. Das funktioniert nicht.

Ich habe gerade dieses Dokument gefunden. Laut einer Grafik wurde 
gezeigt, dass die Empfindlichkeit nahe ums Maximum der Empfindlichkeit 
der LED um weniger als Faktor 10 von einer Standard Photodiode abweicht. 
Eine selektive Photodiode ist laut diesem Vergleich sogar ebenbürtig.

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0924424711003207

Das geht für meine Idee in die richtige Richtung finde ich.

Bitte bleibt bei euren Argumenten bei der Materie und geht nicht in 
Richtung des Preises. Ich habe meine Gründe weshalb ich 3 Sensoren in 
einem Abstand <0.8mm benötige. 2 der Sensoren dienen als Sensoren, der 
dritte als Lichtquelle.

Wenn jemand selektive Photodioden kennt, von denen ich 2 Stück in einem 
Abstand von <0.8mm anbringen kann UND gleichzeitig einen dritten Sensor 
als Lichtquelle nutzen kann, dann bin ich für Preisargumente offen.

: Bearbeitet durch User
von Harald W. (wilhelms)


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mimi m. schrieb:

> Wenn jemand selektive Photodioden kennt, von denen ich 2 Stück in einem
> Abstand von <0.8mm anbringen kann UND gleichzeitig einen dritten Sensor
> als Lichtquelle nutzen kann, dann bin ich für Preisargumente offen.

Derart kleine Abstände wirst Du m.E. nur mit Lichtleitern bekommen.

von mimi m. (Firma: mumu) (ysp)


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Harald W. schrieb:
> Derart kleine Abstände wirst Du m.E. nur mit Lichtleitern bekommen.

Richtig, in Kombination mit RGB LEDs.

von Harald W. (wilhelms)


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mimi m. schrieb:

> Richtig, in Kombination mit RGB LEDs.

...oder mit sicherlich deutlich besseren Ergebnissen:
Kingbright Farbsensoren. :-)

von Axel S. (a-za-z0-9)


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mimi m. schrieb:
> Bitte bleibt bei euren Argumenten bei der Materie und geht nicht in
> Richtung des Preises. Ich habe meine Gründe weshalb ich 3 Sensoren in
> einem Abstand <0.8mm benötige.

Und wieder ein Thread für die Tonne.

Bist du vielleicht der gleiche ... Mensch, der den vorgenannten Thread 
angezettelt hat? Du klingst genauso beratungsresistent.

von Karl (Gast)


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In der Zeit in der Du hier rumdiskutierst, hättest Du es schon längst 
ausprobieren können. Anders bist Du eh nicht davon zu überzeugen, dass 
es eine scheiss Idee ist.

Also, mach halt.

von Purzel H. (hacky)


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Ein CMOS Pixel ist nicht wirklich mit einer Photodiode in der Flaeche 
vergleichbar. Mit mal mit den ultraschnellen GHz Photodioden...


Nimm eine BPW32, BPW34 oder aehnlich.

: Bearbeitet durch User
von mimi m. (Firma: mumu) (ysp)


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Axel S. schrieb:
> Und wieder ein Thread für die Tonne.
>
> Bist du vielleicht der gleiche ... Mensch, der den vorgenannten Thread
> angezettelt hat? Du klingst genauso beratungsresistent.

Nein bin ich nicht, der einzige der hier, wenn ich mir diese Bemerkung 
überhaupt erlauben dürfte, beratungsresistent ist, bist du. Du erlaubst 
dir diese Bemerkung natürlich, auch nachdem ich versuche hier 
konstruktiv Veröffentlichungen zu zeigen, welche deine Meinung 
widerlegen.

Was ist aus diesem Forum geworden. Diskussionen werden von Aussagen wie 
deinen direkt zerstört.

von Harald W. (wilhelms)


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mimi m. schrieb:

> Was ist aus diesem Forum geworden. Diskussionen werden von Aussagen wie
> deinen direkt zerstört.

Nein, sondern von Fragern wie Dir, die unbedingt eine schlechte Lösung 
wollen, obwohl es besseres gibt. EOD.

von mimi m. (Firma: mumu) (ysp)


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Vielen Dank.

Gut, dann eine Frage, also keine Diskussion. Ist erlaubt oder?

Ich möchte an einem Ende einer 0.5mm optischen Faser folgendes machen:
Licht mit 500nm einspeisen.
Licht mit einem Bandpass, 630nm+-20nm messen.
Licht mit einem Bandpass, 700nm+-20nm messen.

Wie würden ihr dies machen?

von Harald W. (wilhelms)


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mimi m. schrieb:

> Wie würden ihr dies machen?

Es gibt entsprechende Bauelemente von speziellen Optikfirmen.
Das ganze wird dann aber preislich eher drei- bis vierstellig.

von mimi m. (Firma: mumu) (ysp)


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Harald W. schrieb:
> Es gibt entsprechende Bauelemente von speziellen Optikfirmen.
> Das ganze wird dann aber preislich eher drei- bis vierstellig.

Ich weiss, man könnte an der Faser side pump betreiben und so weiter. 
Ich weiss, das Firmen dies anbieten. Wenn ich 1Mio(ich benötige diesen 
Aufbau mehrere 100x) ausgeben möchte hätte ich aber nicht in dieses 
Forum geschrieben.

Aber ich habe jetzt von euch gehört meine Idee funktioniert nicht und 
gebe mich damit zufrieden.

: Bearbeitet durch User
von Äxl (geloescht) (Gast)


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Den Kingbright-RGB Sensor, zusammen mit einem Kreis grüner LEDs, auf ein 
Board löten und vor den 0.5er Lichtleiter kleben? Wo ist denn da das 
Problem?
Den Sensor in die Mitte und aussenrum 8 oder 10 0402er LEDs in grün.
Da drüber einen kleinen Trichter passenden Durchmessers gedruckt, der in 
der mitte für den Sensor offen ist und mit seiner Wandstärke das grüne 
Licht der umlaufenden LEDs mit vor auf die Lichtaustrittsfläche leitet, 
wo es dann auf die Faser eingekoppelt werden kann.

von Walter T. (nicolas)


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mimi m. schrieb:
> Wie würden ihr dies machen?

Ich würde an meine LED-Schublade gehen, ein paar Widerstände, eine 
Batterie, und mein Oszilloskop bereitlegen und dann die Vorhänge 
schließen.

von ZF (Gast)


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mimi m. schrieb:
> Licht mit einem Bandpass, 630nm+-20nm messen.
> Licht mit einem Bandpass, 700nm+-20nm messen.
> Wie würden ihr dies machen?

Habe noch nie die spectral response von LEDs gemessen, obwohl das 
eigentlich interessant wäre. Trotzdem wage ich, wie oben schon von 
anderen geschrieben, die Prognose, dass sie ihre Emissionswellenlänge 
und einen nennenswerten Bereich kürzer (=energiereicher) wandeln können. 
Bei der geforderten schmalen Bandbreite (+-20nm) wird man um optische 
Filter nicht herumkommen. Wenn es billig sein muss und 
Transmissionsverluste akzeptabel sind, dann findet man mit viel Glück 
passende Scheinwerferfolien. Aber Achtung, die meisten machen oberhalb 
von 780nm wieder auf.

von Dieter (Gast)


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Das macht man mit Liniensensoren und einem Prisma, siehe Grundlagen der 
Physik (5. Klasse Hauptschule in Bayern nach Lehrplan vor 1990).

von Äxl (geloescht) (Gast)


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Prisma ginge auch: die Photodiode(n) an jene Stellen platzieren, wo die 
zu zu Messen gewünschte Wellenlänge erwartet wird.

von Purzel H. (hacky)


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Wenn's guenstiger und kleiner wie ein Prisma sein soll : CD-Abschnitt.

Als interface zur Faser eine Mikroskoplinse um einen parallelen 
Strahlverlauf zu bekommen. Dann die CD, und dann die Detektoren, resp 
die gruene Quelle

von butsu (Gast)


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mimi m. schrieb:
> Ich möchte an einem Ende einer 0.5mm optischen Faser folgendes machen:
> Licht mit 500nm einspeisen.
> Licht mit einem Bandpass, 630nm+-20nm messen.
> Licht mit einem Bandpass, 700nm+-20nm messen.
>
> Wie würden ihr dies machen?

Ich würde jedenfalls nicht auf den Gedanken kommen, LEDs als Photodioden 
zu misbrauchen...

Zunächst würde ich die Spezifikationen überprüfen. Wenn du wirklich so 
steile Bandpassfilter benötigst, kommen deine RGB-LEDs sowieso nicht in 
Frage, deren spektrale Sensitivität ist sehr sicher viel breiter (selbst 
wenn sie zufällig auf den richtigen Zentralwellenlängen wären...).

Auch Farbglasfilter mit so steilen Flanken kenne ich nicht. Du brauchst 
wohl Interferenzfilter. Es wäre Glück, wenn jemand genau diese auf Lager 
hat. Wahrscheinlicher ist, dass die Filter eigens für dich entwickelt 
und beschichtet werden. Das hat den Vorteil, dass du das Format selbst 
wählen kannst.

Die Ein- und Auskopplung in die 0.5mm Faser ist nochmal eine ganz andere 
Frage.

In dem Zusammenghang ist wichtig: Welche Lichtleistung möchtest du in 
deine Faser einkoppeln? Wieviel kommt (im entsprechenden 
Wellenlängenbereich) heraus? Welche Numerische Apertur hat die Faser? 
Welche Bandbreite brauchst du? Welches Rauschen kannst du ertragen?

Möchtest du eigentlich die 500nm gleichzeitig einspeisen, und auf den 
anderen Wellenlängen messen? Das wird niemal gehen, allein aufgrund von 
optischem Übersprechen.

Wenn du wirklich 100te Geräte bauen willst, solltest du auf diese Fragen 
antworten geben können...

Vielleicht beschreibst du mal, was eigentlich das Ziel der Sache sein 
soll.

von butsu (Gast)


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Nachtrag: Natürlich kann man gleichzeitig Einkoppeln und Messen, aber 
nicht mit einem Aufbau aus einer RGB-LED...

von mimi m. (Firma: mumu) (ysp)


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butsu schrieb:
> In dem Zusammenghang ist wichtig: Welche Lichtleistung möchtest du in
> deine Faser einkoppeln? Wieviel kommt (im entsprechenden
> Wellenlängenbereich) heraus? Welche Numerische Apertur hat die Faser?
> Welche Bandbreite brauchst du? Welches Rauschen kannst du ertragen?

NA der Faser liegt bei ca. 0.5
Einkoppeln möchte ich so viel, dass am anderen Ende 5mW auf die gegebene 
Fläche heraus kommt (hier muss ich mir noch ein paar Gedanken machen, 
ich denke die Detektion ist zunächst ein weitaus grösseres Problem).
Zurück kommen ca. 5% der 5mW.

Die Bandbässe können jeweils ca. +-55nm aufweisen. Die Rauschfrage ist 
schwer zu beantworten, ich muss die 5% Gegensignal relativ zum 
emittierten Licht erkennen können.

Die 500nm sollen also gleichzeitig eingespiessen werden.

Die 500nm erregen auf der anderen Seite der optischen Faser einen Stoff, 
der dann in einer anderen Wellenlänge fluoresziert.

von mimi m. (Firma: mumu) (ysp)


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butsu schrieb:
> Nachtrag: Natürlich kann man gleichzeitig Einkoppeln und Messen,
> aber
> nicht mit einem Aufbau aus einer RGB-LED...

Ich denke dies könnte doch gehen, wenn ich mit der blauen Diode 
einspeisen würde, wäre diese ausserhalb der Maxima der beiden anderen 
Dioden (Ja, es muss leider blau sein und nicht rot). Die grüne LED würde 
sicher davon betroffen, aber die relative Änderung sollte erkennbar 
sein. So zumindest in meiner Vorstellung.

Für mich ist der erste limitierende Faktor die Empfindlichkeit einer LED 
als Photodiode.

Die Messung von Fluoreszenz mittels Photodiode ist ja sehr gut möglich.

Ein Beispiel wäre: Bestrahle den Zeiger einer Uhr mit 500nm und 
registriere die zurückfallende Fluoresezenz in einer Wellenlänge >600 
bzw 600-700nm. Mittels optischer Faser.

Nagelt mich bitte nicht auf blaue LED und 500nm fest, das ganze ist erst 
ein Konzept. Wenn man es überhaupt bereits so nennen kann.

: Bearbeitet durch User
von Purzel H. (hacky)


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> Für mich ist der erste limitierende Faktor die Empfindlichkeit einer LED
als Photodiode.

Ja, das ist ein Limit. Wie gesagt, die Empfindlichkeit ist 
Groessenordnungen zu tief, vergiss sie einfach. Es gibt guenstige 
Interferenzfilter bei Edmund Scientific. Ein paar Dollar.

von mimi m. (Firma: mumu) (ysp)


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Zwölf M. schrieb:
> Ja, das ist ein Limit. Wie gesagt, die Empfindlichkeit ist
> Groessenordnungen zu tief, vergiss sie einfach. Es gibt guenstige
> Interferenzfilter bei Edmund Scientific. Ein paar Dollar.

Sobald ich Filter verwende, benötige ich eine Optik. eine RGB LED wäre 
da perfekt...

In dieser Veröffentlichung (Fig3) kann eine grüne LED mit einer 
Photodiode nach Filterung mithalten.

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0924424711003207


Wenn ich normale Photodioden, benötige ich zusätzlich noch ein Prisma 
und eine Linse. Eine Linse für eine 0.5mm optische Faser. Dann wird es 
langsam so kompliziert, dass ich auch eine Kamera mit Interferenzfilter 
verwenden könnte.

: Bearbeitet durch User
von Jan (Gast)


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Edmund stellt solche Filter her:

https://www.edmundoptics.com/optics/optical-filters/bandpass-filters/625nm-cwl-12.5mm-dia.-hard-coated-od-4-50nm-bandpass-filter/
kosten pro Filter ca 130$. Alternativ Thorlabs.

Die Optik ist da schon viel günstiger:
https://www.thorlabs.de/thorproduct.cfm?partnumber=355151-A
oder
https://www.thorlabs.de/thorproduct.cfm?partnumber=LA1116

>> Sobald ich Filter verwende, benötige ich eine Optik.
>> eine RGB LED wäre da perfekt.
Du solltest dir mal überlegen, wie schwach Floureszenz ist. Da würde ich 
eher PMTs nehmen, selbst als große PDs mit Verstärker.

von Karl (Gast)


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mimi m. schrieb:
> Ich möchte an einem Ende einer 0.5mm optischen Faser folgendes machen:

Dann kannste das mit der Mehrfarb-LED eh knicken, weil Du schon beim 
Einkoppeln so viel Übersprechen bekommst, dass Deine "Detektoren" blind 
sind.

Und ja, auch blaue LED emittieren sprektral bis in den roten Bereich. 
Selbst gemessen.

> Wie würden ihr dies machen?

Faserbündel 7x200µ oder entsprechend viele als 100µ. Einkoppeln aus 
grüner LED mit Bandpass in 1/3 der Fasern, detektieren auf jeweils 1/3 
der Fasern mit 2 "richtigen" Fotodioden und passenden Filtern.

Bündel gut mischen. Du kannst auch das Bündel auf eine Faser 0.5mm 
koppeln, bekommst aber wieder Übersprechen.

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Das Thema klingt nach sowas wie Sauerstoffsâttigung im Blut messen. Mit 
dem Buzzword kommste vielleicht auf weitere Quellen. Es gibt auch PD mit 
integriertem Filter.

von Wolfgang (Gast)


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Dieter schrieb:
> Das macht man mit Liniensensoren und einem Prisma, siehe Grundlagen der
> Physik (5. Klasse Hauptschule in Bayern nach Lehrplan vor 1990).

Ein Dispersionsprisma hat einen ganz entscheidenden Nachteil, den die 
Physikbücher der unteren Klassen gerne erstmal unter den Tisch fallen 
lassen. Man muss die Dispersionsfunktion kennen oder anhand etlicher 
bekannter Linienspektren kalibrieren. Den Zirkus hat man mit einem 
Gitter nicht. Da reicht schon eine Laserdiode zum kalibrieren.

von Dieter Stotz (Gast)


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Also so ganz uninteressant und daneben finde ich die Idee mit der LED 
als Fotodiode nicht. Sehr wahrscheinlich gibt es Methoden, die exakter 
sind als das, aber das heißt ja nicht, dass man die vorgeschlagene 
Richtung nicht auch sachlich diskutieren und vielleicht sogar diverse 
Vorteile finden kann.

Ich habe selbst mal Versuche angestellt mit einer IR-LED als Fotosensor 
und habe festgestellt, dass sie jedenfalls ohne zusätzliche Filter 
bereits eine recht gute spektrale Selektivität aufweist. Ein zweiter 
Vorteil kommt hinzu, nämlich der, dass es LEDs mit wesentlich besserer 
Strahlbündelung gibt als es bei Fotodioden ohne spezielle Zusatzlinse 
der Fall ist.

Dann gibt es auch noch Spezialanwendungen, bei denen man gezwungen ist, 
als Sender und als Empfänger dasselbe Bauteil zu verwenden. Mit LEDs 
wäre es möglich, bei Fotodioden habe ich meine Zweifel.

Gruß

Dieter

von nachtmix (Gast)


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mimi m. schrieb:
> Ich möchte an einem Ende einer 0.5mm optischen Faser folgendes machen:
> Licht mit 500nm einspeisen.
> Licht mit einem Bandpass, 630nm+-20nm messen.
> Licht mit einem Bandpass, 700nm+-20nm messen.

Na endlich kommen mal Zahlen.
Mit LEDs als Empfänger wird das nichts, denn die sehen das viel stärkere 
Anregungslicht.

Du wirst ein dispersives Element, -Gitter oder/und Prisma-, brauchen und 
ein bischen Optik für die Fokussierung.
Damit kannst du das Anregungslicht in die Faser einspeisen, indem du die 
500nm Lichtquelle (für 5mW wird das wohl ein Laser sein?), dort 
anordnest, wohin die Optik von der Faser ankommendes 500nm Licht 
abbilden würde.

Als Sensor würde ich vorab eine billige Webcam versuchen.
Die meisten davon haben allerdings ein IR-Sperrfilter eingebaut, der das 
700nm-Licht evtl. schon schwächt.
Für den Raspberry Pi gibt es auch eine hochauflösende Kamera ohne diesen 
Filter , nennt sich "NoIR".
Bei anderen Kameras könnt es helfen das Fenster über dem Chip zu 
entfernen, denn m.W. befindet sich das IR-Filter darauf.

0,5mm Faserdurchmesser mag dir klein erscheinen, aber für Spektrometer 
ist das viel.
Die Spaltbreiten dort sind gewöhnlich kleiner z.B. 0,1mm oder 0,05mm.
Wenn eine 5 Euro Webcam auf einem Chip mit 3mm Kantenlänge 480 Pixel pro 
Zeile abbildet, kannst du dir leicht ausrechnen, dass ein Pixel nur 6µm 
groß ist.

Für den Anfang würde ich als dispersives Element eines dieser in Folie 
geprägten Kreuzgitter versuchen, wie sie in manchen Spielzeugen oder 
Dekorationsfolien verwendet werden.
So etwas: 
https://www.ebay.de/itm/Netz-beugung-1000-zeilen-mm-Filter-Diapositive-gitter-slide-reihe/112001957757 
ist natürlich schöner, aber evtl haben diese Folien eine geringere 
Beugungseffizienz und sind von der Dispersion her wahrscheinlich schon 
zu gut.
CDs sind schlecht geeignet, weil das keine gleichmäßigen Linien sind, 
sondern lauter Pünktchen, und die gekrümmte Form der Linien macht das 
auch nicht einfacher.

Ein mit einem Bürolocher ausgestanztes Plattchen solcher Folie sollte 
genügen. Dicker ist das Lichtbündel der kurzbrennweitigen Optik sowieso 
nicht. Unter einem so kurzen Gitter leidet zwar die Auflösung, aber bei 
Werten von immer noch 5µm oder weniger sollte das für deine Zwecke 
reichen.

Das von der Faser kommende Licht wird mit einer kurzbrennweitigen Linse, 
wie man sie aus Laserpointern oder defekten CD-Playern ausschlachten 
kann, parallelisiert, dann durch das Gitter geschickt, und anschliessend 
mit einer zweiten solchen Linse auf den Kamerachip abgebildet.

Den Kamerachip wird man etwas aussermittig anordnen, damit nicht die 0. 
Ordnung darauf fällt, und man wird die Entfernung zum Gitter so wählen, 
dass auch das Anregungslicht (aus der -1. Ordnung reflektiert) nicht auf 
den Chip abgebildet wird.

Achtung: Es ist nicht egal, wie herum man solche Linsen einbaut. Die 
stark gekrümmten Flächen sollten zur Faser bzw. zum Chip hin zeigen.

Evtl. brauchst du vor der Kamera aber trotzdem noch einen Sperrfilter 
für 500nm, weil die sehr starke Anregungslichtquelle einiges Streulicht 
erzeugen wird.



Was fluoresziert denn da?

von nachtmix (Gast)


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P.S.:
Für dein langwelliges Fluoreszenzlicht ist vermutlich das 500er Gitter 
vom gleichen Verkäufer geeigneter: 
https://www.ebay.de/itm/Netz-beugung-500-zeilen-mm-Diapositive-filter-schutzkappe-ufo-ufo/112001958004

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