Forum: Mechanik, Gehäuse, Werkzeug UV-Intensität bei 405nm vergleichen


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von Der Zahn der Zeit (Gast)


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Hallo zusammen,
ich möchte die Intensität von UV-Licht bei ca. 405 nm vergleichen. 
Natürlich geht es um SLA. Zum Einen, um die Intensität verschiedener 
Quellen zu vergleichen, zum Anderen um die Transparenz verschiedener 
Materialien zu bestimmen. Es geht mir also nicht um die Messung der 
Intensität, sondern nur um den Vergleich. Das ist Hobby, mehr oder 
weniger Neugier, und dazu möchte ich natürlich nicht teure, 
professionelle Geräte kaufen.

Dabei ergibt sich auch die Frage der Bandbreite beim Bestimmen der 
Intensität. Normale Fotodioden sehen bei 405 nm fast gar nichts mehr. 
Eine Suche nach UV-Fotodioden ergab richtig teure Ergebnisse, die auch 
nur im UVA-Bereich etwas empfindlicher waren. Wenn ich z. B. meine alte 
Osram UV-Lampe (300 W) oder das Sonnenlicht mit der Intensität des 
Druckers vergleichen wollte, wären immer noch sehr, sehr steile Filter 
erforderlich.

Dazu kommt die Frage, wie das Resin auf verschiedene Wellenlängen 
reagiert: 405 nm wird immer angegeben - wie effizient wären denn 400 nm 
oder 390 nm (LED-UV-Streifen) oder 450 nm (= blaue LEDs)? Da habe ich 
auch keine Angaben gefunden.

Vielleicht ist hier jemand, der auf diesem Gebiet arbeitet, und es würde 
mich nicht wundern, wenn der mir qualifiziert sagen kann, dass mein 
Unterfangen hoffnungslos ist. Aber die Hoffnung stirbt ja bekanntlich 
zuletzt. Vielleicht gibt es ja doch gute Ideen dazu.

Der perfekte Weg wäre, mit das Ganze mit langen Versuchsreihen über die 
Aushärtezeit des Resins zu bestimmen - aber nein, ich will keine 
Doktorarbeit davon machen.

DZDZ

von Sly_marbo (Gast)


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Probier es doch mal mit UV-Papier.

Gruß

von Hugo H. (hugohurtig1)


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Google mal nach "Spektrometer"

von Gerald K. (geku)


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Vielleicht hilft die Nutzung der Fotoeffekts:

https://www.videoportal.uni-freiburg.de/category/video/-Photoeffekt-mit-Zinkplatte/859a62aecffb3d3cf9e421a0efdba223/81

Der Strom sollte proportional zur Beleuchtungsstärke sein.

von Helmut -. (dc3yc)


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Hast du dir schon mal den ML8511 angeschaut? Das ist ein UV-Sensor, den 
es schon auf einem Breadboard gibt. Hat zwar seine maximale 
Empfindlichkeit bei 365nm; der misst aber bei 405 nm auch noch. BTW: was 
ist SLA?

: Bearbeitet durch User
von Richard B. (r71)


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SLA = Stereolithografie

: Bearbeitet durch User
von Der Zahn der Zeit (Gast)


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Danke für alle Antworten! Dabei ist schon einmal mehr heraus gekommen, 
als ich befürchtet hatte.

Sly_marbo schrieb:
> Probier es doch mal mit UV-Papier.
Ich habe zwar Links zu dem Stichwort gefunden, aber ich sehe nicht, wo 
man das Papier her bekommen kann. Ein Link verwies auf eine französische 
Firma, aber da sehe ich keinen weiteren Hinweis.

Hugo H. schrieb:
> Google mal nach "Spektrometer"
Lieber nicht. Das dürfte eher in 4- als im 3-stelligen €-Bereich liegen. 
Nix für Neugier und Hobby.

Gerald K. schrieb:
> Vielleicht hilft die Nutzung der Fotoeffekts:
Da geht es wohl eher nur um einen Grundlagenversuch zum Fotoeffekt. Ich 
sehe nicht, wie das bei UV- (UVA-)Erkennung helfen soll.

Helmut -. schrieb:
> Hast du dir schon mal den ML8511 angeschaut?
Nein - das ist auch verdammt schwierig. Ich habe etwas länger gebraucht, 
um ein Datenblatt dazu zu finden. Aber das ist definitiv der bisher am 
besten geeignete Sensor, den ich jetzt kenne! Bei 405 nm noch eine 
brauchbare Empfindlichkeit, aber hohe Empfindlichkeit bis herunter zu 
300 nm (im UVB-Bereich). Ist das sogar gut? Oder zu breitbandig? Worauf 
reagiert denn nun diese für 405 nm spezifizierte Harz überhaupt? 405 nm 
ist ja noch nicht einmal echtes UV, das gehört ja schon zum "Visible UV" 
mit einer Wellenlänge > UVA und < Blau. Angeblich (Wikipedia) fängt das 
sichtbare Spektrum bei 380 nm an und 420 nm ist schon blau.

Bei Mouser gibt's ein kleines Modul mit ML8511 und Stabi für 11 €. Das 
ist eine gute Größenordnung. Das werde ich wohl bei Gelegenheit 
bestellen. (Ärgerlich: Vorgestern habe ich gerade bestellt...)

Richard B. schrieb:
> SLA = Stereolithografie
Verdammt - ich ärgere mich immer über die, die mit völlig exotischen 
Abkürzungen um sich werfen, als ob es das normalste der Welt ist, aber 
fast keiner weiß, warum es geht (zumindest ich nicht). Und jetzt mache 
ich das selber... Asche auf mein Haupt.

Es geht um 3D-Drucker, die Harz (genannt "Resin") mit UV-Licht zum 
Aushärten belichten. Na ja - "UV"... 405 nm gehört zum sichtbaren Licht.

von wer (Gast)


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Der Zahn der Zeit schrieb:
> Hugo H. schrieb:
>> Google mal nach "Spektrometer"
> Lieber nicht. Das dürfte eher in 4- als im 3-stelligen €-Bereich liegen.
> Nix für Neugier und Hobby.

Stimmt, such lieber nach "Spektroskop". Die kleinen Röhren zum 
Durchgucken gibt's für <<100€. Ich könnte mir vorstellen man könnte da 
ans Okular irgendwas basteln, um eine Photodiode so zu positionieren, 
dass sie nur den gewünschten Wellenlängen-Bereich abbekommt.

Ja, die Empfindlichkeit ist bei 405nm deutlich geringer als im 
sichtbaren Bereich, aber wenn man alles andere durch die Aufteilung im 
Spektroskop los ist, kann man ja praktisch beliebig verstärken.

von Alex (Gast)


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Der Zahn der Zeit schrieb:
> Dabei ergibt sich auch die Frage der Bandbreite beim Bestimmen der
> Intensität. Normale Fotodioden sehen bei 405 nm fast gar nichts mehr.

Macht doch nix - solange sie noch was messen kannst du doch damit 
arbeiten. Eine PD15 die ich immer gerne für 0815 nutze hat da noch etwa 
10% Empfindlichkeit. Reicht doch?
Wenn du reine UV-Quellen miteinander vergleichen willst sollte das gut 
funktionieren. Wenn die Quellen auch Licht mit anderer Wellenlänge 
aussenden brauchst du noch einen UV-Bandpass, z.B. "UG-11 Glas". Als 
billige Alternative bekommst du im Baumarkt auch 
Schwarzlicht-Glühlampen, die aus ähnlichem Glas bestehen und ebenfalls 
viel Fremdlicht filtern. Geeichte Messung wird das wohl eher nicht, aber 
zum spielen reichts allemal..

schönen Gruß,
Alex

von Hugo H. (hugohurtig1)


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Der Zahn der Zeit schrieb:
> Hugo H. schrieb:
>> Google mal nach "Spektrometer"
> Lieber nicht. Das dürfte eher in 4- als im 3-stelligen €-Bereich liegen.
> Nix für Neugier und Hobby.

Youtube-Video "How to Make DIY Spectrometer | Optical spectrum analyzer | Light analysis"

von Der Zahn der Zeit (Gast)


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wer schrieb:
> Stimmt, such lieber nach "Spektroskop".
Gute Idee. Mal sehen, wie ich weiter mache, das könnte in Frage kommen.

Hugo H. schrieb:
> Youtube-Video "How to Make DIY Spectrometer
Schöne Idee, aber leider spielen die Sensoren schon im etwas 
kurzwelligeren UV-Bereich nicht mehr mit :-(

Alex schrieb:
> Macht doch nix - solange sie noch was messen kannst du doch damit
> arbeiten.
Hmmm - ich sehe das anders. Annahmen:

Entweder: Das Harz ist nur für einen bestimmten, engen 
Wellenlängenbereich für Härtung empfindlich (also eine Art Resonanz), z. 
B. die oft genannten 405 +/- wenige nm

Oder: Das Harz ist nur für einen sehr viel breiteren Wellenlängenbereich 
für Härtung empfindlich (also ab einem Minimum an Photonenenergie), z. 
B. 200 bis 430 nm.

Jetzt möchte ich wissen, wie "effizient" das Sonnenlicht (Sonne, 
Schatten), meine alte UV-Lampe oder eine Schwarzlicht-Lampe im Vergleich 
zu dem Licht, dass mein SLA-Drucker erzeugt, ist. Wenn ich da eine 
falsche Bandbreite wähle, ist das Ergebnis um mindesten einen Faktor 10 
falsch - dann wäre es völlig wertlos und ich könnte es vergessen.

Nun habe ich mittlerweile einen Artikel gefunden, der einen Hinweis 
geben könnte. Er bestätigt meine Vermutung, dass das Harz sehr 
breitbandig empfindlich ist, insbesondere auch in den kurzwelligen 
Bereich. Wenn die Harz-Hersteller von 405 nm reden, wird damit 
wahrscheinlich nur gesagt, dass das Harz auch für diese relativ große 
Wellenlänge empfindlich ist. Das ist wichtig, weil kurzwellige UV-LEDs 
wohl eher nicht existieren oder nicht verwendet werden können.

Ich bin aber kein Chemiker und kann auch nicht sicher beurteilen, ob ich 
das, was ich da gelesen habe, nicht falsch verstanden habe. Es geht um
https://www.nature.com/articles/s41427-018-0021-x
Und dort auch nur um das, was zu Fig. 1a und 1b beschrieben ist. Das ist 
zum Teil auch sehr verwirrend, z. B. wenn man sich die Skalierung der 
Absorption in 1.b ansieht. Absorption > 1?? 2 Skalen - wofür??

Mein Fazit daraus: Mit dem ML8511 ohne weiteren Filter bekomme ich 
(wahrscheinlich) Ergebnisse, die nicht vollkommen daneben liegen.

Ich müsste mich jetzt doch mal aufraffen und einen Harz-Hersteller 
fragen. Der wird vielleicht sagen: "Oh, das ist von Harz zu Harz 
vollkommen verschieden...". Na, dann eben nicht.

von Hugo H. (hugohurtig1)


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Der Zahn der Zeit schrieb:
> Hugo H. schrieb:
>> Youtube-Video "How to Make DIY Spectrometer
> Schöne Idee, aber leider spielen die Sensoren schon im etwas
> kurzwelligeren UV-Bereich nicht mehr mit :-(

Da muss man sich halt mal bei den Liniensensoren umschauen und etwas 
passend(er)es aussuchen.

Alternativ gibt es z.B.
https://www.generationrobots.com/de/401906-uv-sensor-xadow-.html

von Alex (Gast)


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Der Zahn der Zeit schrieb:
> ich möchte die Intensität von UV-Licht bei ca. 405 nm vergleichen.

Der Zahn der Zeit schrieb:
> Nun habe ich mittlerweile einen Artikel gefunden, der einen Hinweis
> geben könnte. Er bestätigt meine Vermutung, dass das Harz sehr
> breitbandig empfindlich ist, insbesondere auch in den kurzwelligen
> Bereich.

Ja was willst du denn nun?
Wenn du die intensitäten bzw. sensitivitäten in Abhängigkeit der 
Wellenlänge mit berücksichtigen willst kommst du um ein Spektrometer 
nicht herum.

schönen Gruß,
Alex

von McRanc (Gast)


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Die spektrale Empfindlichkeit strahlenhärtender Harze wird normalerweise 
über die Zugabe von Photoinitiatoren (PI) eingestellt. Das sind 
Additive, die durch die Strahlung in einen Energiezustand versetzt 
werden, in dem sie die Polyreaktion katalysieren. Die spektrale 
Empfindlichkeit des Harzes wird also in erster Linie durch das 
Absorptionsspektrum des PI bestimmt. Welcher PI in einem bestimmten Harz 
ist, verrät möglicherweise das Sicherheitsdatenblatt (die CAS-Nummer der 
aufgeführten Inhaltsstoffe googlen).
405 nm wird vermutlich deshalb häufig genannt, weil es eine prominente 
Linie von Hg-Strahlern ist, die gerne für Härtungen hergenommen werden. 
Das typische Absorptionsspektrum der Photoinitiatoren ist einigermaßen 
breit, es gibt also gute Chancen auch bei anderen Wellenlängen zu 
härten. Zu kurzwellig mag man nicht, wegen Ozon und anderer 
Unannehmlichkeiten, zu langwellig wäre blöde weil man dann einen 
Dunkelkammerprozess bräuchte. Außerdem gibt es oft noch einen 
Absorptionsfarbstoff im Harz der die Eindringtiefe der Strahlung 
beschränken, sowie Streulicht absorbieren soll. Dessen 
Absorptionsspektrum sollte auch auf die Wellenlänge abgestimmt sein.
Gruß
McRanc

von Jens M. (schuchkleisser)


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Der Zahn der Zeit schrieb:
> Das ist wichtig, weil kurzwellige UV-LEDs
> wohl eher nicht existieren oder nicht verwendet werden können.

Die nehmen wohl eher 405er LEDs, weil die anderen so teuer sind und 
evtl. auch gar nicht so gut durch das LCD-Glas kommen.
Anycubic hat eine Härtemaschine, die 365er und 405er LEDs einsetzt.
Das Harz dürfte also eher auf einen breiten Bereich reagieren.

von M. K. (mkn)


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Der Zahn der Zeit schrieb:
> Eine Suche nach UV-Fotodioden ergab richtig teure Ergebnisse, die auch
> nur im UVA-Bereich etwas empfindlicher waren.

Mir fallen da spontan Hamamatsu, SGlux und Edmund Optics ein.
405nm ist doch pipifax. Die besseren Fotodioden sehen bis 200nm.
Und ja, spezielle Wünsche kosten auch spezielles Geld.

Die SGlux verwenden einen SiC Prozess, der relativ blind für die 
längeren Wellenlängen ist. Könnte Dir Filter sparen.

'günstige' Spektrometer die bis 200nm messen gibt es schon um 1,5K€
z.B. 
Ebay-Artikel Nr. 140568685009

Das sind Leuchtstoffbeschichtete CCD Zeilen.
Musst Du sehen welche absolute Genauigkeit da erzielt wird.

Für die meisten transparenten Materialien liegen aber bereits 
Transmissionskurven vor die man leicht ergooglen kann.
Die Datenblätter der Lichtquellen sind auch im wesentlichen zutreffend, 
also stellt sich die Frage wieviel Geld Du ausgeben willst um das zu 
verifizieren.

Bei unter 400nm sind Kunststoffe blind.
Achte also bei den Leds darauf das der Chip völlig frei unter einer 
Quarzglasscheibe sitzt und nicht so dilletantisch mit Silikonrotze 
verkleistert ist wie bei denen von Luminus Devices.
Die 280nm LEDs waren bei mir unter aller Sau in der abgegebenen UV 
Leistung, Serienstreueung und Zuverlässigkeit.

von Der Zahn der Zeit (Gast)


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Alex schrieb:
> Ja was willst du denn nun?
Keinen groben Mist bei Vergleichen machen. Und dass ich mir auch 
Gedanken darüber gemacht habe, ob nur 405 nm oder eine größere 
Bandbreite erfasst werden müsste, steht nur 2 Absätze weiter. 
Mittlerweile bin ich auch schlauer und weiß, dass letzteres der Fall 
ist.

McRanc schrieb:
... lauter gute und nützliche Informationen, die meine bisherigen 
Vermutungen und Informationen bestätigen und erweitern. Vielen Dank 
dafür!

Jens M. schrieb:
> Die nehmen wohl eher 405er LEDs, weil die anderen so teuer sind und
> evtl. auch gar nicht so gut durch das LCD-Glas kommen.
Genau das hatte ich auch vermutet.
> Anycubic hat eine Härtemaschine, die 365er und 405er LEDs einsetzt.
> Das Harz dürfte also eher auf einen breiten Bereich reagieren.
Kenne ich, und es gibt für 365 nm billige LED-Streifen, aus denen gerne 
solche Geräte wie die Anycubic Washing & Curing Machine gebastelt 
werden. (Das will ich vielleicht auch machen.)

M. K. schrieb:
> Bei unter 400nm sind Kunststoffe blind.
Natürlich, darauf muss ich achten. Deswegen der Vergleich, wie viel von 
dem "nützlichen" UV noch durchgeht. Acrylglas XT (extrudiert) soll gute 
UV-Durchlässigkeit haben, da werde ich mal nach dem Datenblatt sehen. 
Und ob Acrylglas GS (gegossen) ähnlich wäre, auch. Quarzglas wird also 
zumindest nicht zwingend notwendig sein.

von J. S. (pbr85)


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Man kann ja die absolute Strahlungsleistung von LEDs relativ genau 
messen, indem man durch diese ein Peltierelement erwärmt, welches von 
der anderen Seite gekühlt wird.

Vorher klebt man sich da aber auf die Strahlungsseite Widerstände auf 
und macht es mit Ruß so schwarz wie es geht. Mit den Widerständen wird 
es kalibriert, indem man eine bekannte Heizleistung anlegt und dann die 
Gerade der am Peltier entstehenden Spannung aufzeichnet. Die Spannung 
die der Peltier erzeugt ist dabei proportional zur Heizleistung.

Das macht man genauso mit den LEDs die direkt oder in einer anderen 
definierten Entfernungen aufgebracht werden. Den Wert sollte man dann 
aber noch durch ~0,95 teilen, da einige Prozent der Strahlung nicht 
absorbiert sondern reflektiert werden. Idealerweise sollten die 
Messungen auch unter den gleichen Umgebungsbedingungen gemessen werden, 
dass da z.B. nicht zufällig ein Wind durch den Messaufbau durchpfeift 
und so Wärme in undefinierter Weise  abtransportiert. Oder die Sonne auf 
die Messfläche scheint...

: Bearbeitet durch User
von Der Zahn der Zeit (Gast)


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Mit Peltier zur Strahlungsmessung - besser Erkennung - habe ich auch mal 
gespielt. Vergleich der Durchlässigkeit für Wärmestrahlung unserer 
Fenster.

Noch mal der Vollständigkeit halber UV-Durchlässigkeit Acrylglas: Das 
hängt sehr von der Sorte ab, weniger von XT oder GS.

Besonders UV-durchlässig sind z.B.
GS: 
https://www.plexiglas.de/files/plexiglas-content/pdf/technische-informationen/222-6-PLEXIGLAS-GS-UV-durchlaessig_Farblos_2458_und_SC_DE.pdf

XT: 
https://www.plexiglas.de/files/plexiglas-content/pdf/technische-informationen/232-6-PLEXIGLAS-XT-UV-durchlaessig-farblos-0A770.pdf

Sehr viele Spektralkurven und Hintergrundinfos findet man hier:
https://www.plattenzuschnitt24.de/images/content/Lichttechnisches-Verhalten-PLEXIGLAS.pdf
Nur sehr wenige davon sind UV-durchlässig, die meisten, auch die klaren, 
kann man als UV-Sperrfilter mit sehr großer Flankensteilheit verwenden.

von Hp M. (nachtmix)


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Der Zahn der Zeit schrieb:
> Eine Suche nach UV-Fotodioden ergab richtig teure Ergebnisse, die auch
> nur im UVA-Bereich etwas empfindlicher waren.

Nimm eine blaue LED und schau dir ihren Sperrstrom an.
Der Sperrstrom ist ziemlich klein, und deshalb kann es sinnvoll sein 
einen Kondensator damit zu laden, bis die Schaltschwelle eines 
CMOS-Schmitttriggers erreicht ist.

Dann entlädt man den Kondensator für einen kurzen Moment mit einem npn 
oder einem kleinen MOSFET.
Die Frequenz ist ein Maß für die Bestrahlungsstärke und die blaue LED 
ist blind für sichtbares Licht.

Ich habe so etwas vor ca. 25 Jahren mal mit einem PIC-µC in einem 
Platinenbelichter gemacht, weil die verwendeten UV-A Leuchtstofflampen 
ziemlich unterschiedliche Intensität erzeugen, je nach dem wie warm sie 
selbst oder die Drossel schon sind.
Am PIC hat das nur einen PIN gebraucht, der abwechselnd als Input 
(Schmittrigger) oder als Output (Entladeschalter) konfiguriert wurde.

von Mani W. (e-doc)


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J. S. schrieb:
> Man kann ja die absolute Strahlungsleistung von LEDs relativ genau
> messen, indem man durch diese ein Peltierelement erwärmt, welches von
> der anderen Seite gekühlt wird.
>
> Vorher klebt man sich da aber auf die Strahlungsseite Widerstände auf
> und macht es mit Ruß so schwarz wie es geht. Mit den Widerständen wird
> es kalibriert, indem man eine bekannte Heizleistung anlegt und dann die
> Gerade der am Peltier entstehenden Spannung aufzeichnet. Die Spannung
> die der Peltier erzeugt ist dabei proportional zur Heizleistung.
>
> Das macht man genauso mit den LEDs die direkt oder in einer anderen
> definierten Entfernungen aufgebracht werden. Den Wert sollte man dann
> aber noch durch ~0,95 teilen,

Ach! Und das kann Jeder zu Hause einfach so machen?

: Bearbeitet durch User
von Hp M. (nachtmix)


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McRanc schrieb:
> 405 nm wird vermutlich deshalb häufig genannt, weil es eine prominente
> Linie von Hg-Strahlern ist

405nm ist auch die Wellenlänge der Laserdiode in Blu-Ray-Laufwerken.

von was (Gast)


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Mani W. schrieb:
> Ach! Und das kann Jeder zu Hause einfach so machen?

Sarkasmus? Ja, jeder mit Elektronikhobby kann das zuhause einfach so 
machen.

von Der Zahn der Zeit (Gast)


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was schrieb:
> Mani W. schrieb:
>> Ach! Und das kann Jeder zu Hause einfach so machen?
>
> Sarkasmus? Ja, jeder mit Elektronikhobby kann das zuhause einfach so
> machen.

Zustimmung. Natürlich nicht jeder, aber für einen Elektroniker 
realistisch bis einfach. Und in Anfängen hatte ich es zufällig früher 
auch schon mal gemacht. Es gäbe noch einige Dinge zu beachten, einige 
Möglichkeiten zu Optimierung, aber ansonsten absolut sinnvoll. 
Vielleicht würde es auch mit einem schwarzen Blatt Papier und einem 
Strahlungsthermometer klappen, aber die Temperaturunterschiede sind 
wahrscheinlich zu klein.

Hp M. schrieb:
> Nimm eine blaue LED und schau dir ihren Sperrstrom an.
Das erweckt den Eindruck, dass eine blaue LED für kurze Wellenlängen als 
Fotodiode empfindlicher als eine andere ist. Ich hatte so etwas auch 
schon überlegt und dann ausprobiert, aber bei Versuchen mit 
verschiedenfarbigen LEDs, in Kombinationen miteinander verglichen, habe 
ich kein eindeutiges Ergebnis bekommen. Der Versuch war auch zu 
oberflächlich.

Andernfalls, dachte ich mir, würde es naheliegend sein, eine UV-LED zum 
Bestimmen der UV-Intensität zu verwenden.

Frage an die Halbleiter-Technologen: Gibt es einen theoretischen 
Zusammenhang, mit dem man von der Wellenlänge der LED auf deren 
spektrale Empfindlichkeit schließen kann? Natürlich gilt das nur für 
ungefärbte LED-Gehäuse. (Ich muss doch nicht wirklich anmerken, dass ich 
nicht so blöd bin, das nicht zu wissen?)

von N. B. (charlie_russell)


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Nicht wirklich da es Materialabhängig ist.
Nehm eine Lösung und mess im (UV)vis die Änderungen. Gibt da genügend 
low cost aufbauten.
Theoretisch könnte eine farbige Resin Lösung und anschließendes 
Zentrifugieren bereits funktionieren.

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