Hallo, ich würde gern mit einer Fotodiode die Beleuchtungsstärke einer LED vermessen. Es gibt bereits einen Ähnlichen Beitrag im Forum, der mir zwar weitergeholfen, aber immer noch ein paar Fragen offen gelassen hat (Beitrag "Photodiode messen".). Zur Vermessung gibt es mehrere Möglichkeiten (zu Nr. 1-3 siehe Anhang, zu Nr. 4 siehe obigen Link): 1. Direkte Messung des Fotostroms 2. Spannungsmessung an einem Widerstand 3. Spannungsmessung an einem Widerstand bei angelegter Sperrspannung 4. Umwandlung in eine messbare Spannung mit einem Transimpedanzverstärker Im Datenblatt der Diode (siehe Anhang) ist auf Seite vier oben rechts ein Diagramm, in welchem man den eigentlichen Messwert, also lux (lx) anhand des gemessenen Fotostroms (0,7-200μA) bei 5V Sperrspannung (also nach Nr. 3) als auch durch Messung des Leerlaufstroms V0 (20-40mV) ablesen kann. Bedeutet Zweiteres nicht, dass eine simple Spannungsmessung mit dem Multimeter (nach Nr. 2) ausreicht um V0 und damit den Messwert in lx zu bekommen? Mir kommt das zu einfach und womöglich zu ungenau vor, daher meine Frage. Was denkt ihr ist in diesem Fall die beste und einfachste Methode um die Beleuchtungsstärke meiner LEDs zu vermessen? LG und Danke im Voraus Patrick
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Meines Erachtens nach ist es unwichtig, wie du misst - Hauptsache du machst es richtig. Eine Fotodiode verhält sich identisch einer Konstantstromquelle mit einer parallelgeschalteten Diode. Der Strom der Konstantstromquelle ist natürlich proportional der Beleuchtungsstärke. Das bedeutet: Solange die Spannung an der Photodiode nicht so groß ist, dass der Diodenstrom relevant wird (also wenige 100 mV), ergeben sich bei allen Messverfahren dieselben Werte. Vorspannung oder Transimpedanzverstärker werden zum Erreichen einer höheren Bandbreite verwendet. Beim Transimpedanzverstärker bleibt die Spannung an der Diode konstant, also muss ihre Kapazität nicht umgeladen werden, bei Vorspannung ist die Diodenkapazität kleiner. Das alles interessiert dich aber nicht.
Patrick schrieb: > Was denkt ihr ist in diesem Fall die beste und einfachste Methode um die > Beleuchtungsstärke meiner LEDs zu vermessen? 1. Geht in dem man direkt ein Multimeter anschließt, die üblichen 200mV sind fast Kurzschluß, aber bei Bereichswechsel kommt nicht derselbe Messwert raus, taugt also nur wenn man in 1 Bereich bleiben kann. Aber noch besser ein Transimpedanzverstarker und dann die Spannung messen, der ist hochlinear. Man braucht halt 1 OpAmp. Kann man aber aus der Voltmeterversorgungsspannung betreiben, weil In- mit COM verbunden ist und GND liefert. 2. ist unlinear, 3. wird gemacht wenn es schnell sein muss.
Patrick schrieb: > ich würde gern mit einer Fotodiode die Beleuchtungsstärke einer LED > vermessen. Und wie willst du deine Messeinrichtung kalibrieren? Ohne das kannst du nur Vergleichsmessungen machen, und das auch nur sehr beschränkt - LEDs unterscheiden sich sehr z.B. im Abstrahlwinkel, ohne den kann man die Leuststärke garnicht sinnvoll definieren. Wenn du LEDs mit 10 Grad Abstrahlwinkel vergleichst mit solchen mit 80 Grad haben deine Messungen keinerlei Aussagekraft. Davon abgesehen, Messung des Kurzschlussstroms ist die beste Methode, der Zusammenhang ist über viele Dekaden linear. Georg
Mit einer Photodiode misst man den Strom proportional zum Licht ueber die Flaeche integriert. Wenn man diese Phototodiode vor eine LED haelt laesst das den Anstrahlwinkel unberuecksichtigt, resp bei verschiedenen Abstrahlcharakteristiken misst man Mist.
Georg schrieb: > Und wie willst du deine Messeinrichtung kalibrieren? Ohne das kannst du > nur Vergleichsmessungen machen, und das auch nur sehr beschränkt - LEDs > unterscheiden sich sehr z.B. im Abstrahlwinkel, ohne den kann man die > Leuststärke garnicht sinnvoll definieren. Wenn du LEDs mit 10 Grad > Abstrahlwinkel vergleichst mit solchen mit 80 Grad haben deine Messungen > keinerlei Aussagekraft. Unsinn, die Photodiode misst die Beleuchtungsstärke an der Stelle im Lichtfeld der LED, wo man sie positioniert. Was hat das mit dem Öffnungswinkel der LED zu tun? Wie die LED ihr Licht verteilt, spielt dabei überhaupt keine Rolle. Du solltest dir dringend die Grundlagen photometrischer Größen vergegenwärtigen.
Georg schrieb: > LEDs unterscheiden sich sehr z.B. im Abstrahlwinkel, ohne den kann man die > Leuststärke garnicht sinnvoll definieren. Ich will lediglich an definierten Punkten mit fixierten Abstand von der Lichtquelle (insg. 64 blaue hochleistungs LEDs mit kombiniert 300W) bei verschiedenen Dimmstufen die lux messen und über das bekannte Emissionsspektrum die Bestrahlungsleistung in W/m^2 bestimmen. Hierbei sollte die Vergleichbarkeit gewährleistet sein. Eigens Kalibrationsmessungen durchzuführen habe ich nicht vorgesehen, da ich mich auf das Datenblatt verlassen hätte. > Davon abgesehen, Messung des Kurzschlussstroms ist die beste Methode, > der Zusammenhang ist über viele Dekaden linear. Das entspräche dann Methode Nr. 1 oder? Kann ich dann nicht auch direkt die Leerlaufspannung messen, die laut Diagramm im Datenblatt ebenfalls linear zu sein scheint?
Patrick schrieb: > Kann ich dann nicht auch direkt die Leerlaufspannung messen, die laut > Diagramm im Datenblatt ebenfalls linear zu sein scheint? Du meinst das Diagramm auf S. 4 rechts oben? Denk daran, dass die Achsen dort doppellogarithmisch skaliert sind. Die Leerlaufspannung ändert sich um einen Faktor 2 wenn die Beleuchtungsstärke um mehrere Größenordnungen wächst. Der Zusammenhang ist schwach und nichtlinear. Und kleine Temperaturschwankungen können die Leerlaufspannung evtl. stärker beeinflussen als deine Beleuchtungsunterschiede. Der Fotostrom ist schon die korrekte Messgröße.
Der Zahn der Zeit (🦷⏳) schrieb: > Das bedeutet: Solange die Spannung an der Photodiode nicht so groß ist, > dass der Diodenstrom relevant wird (also wenige 100 mV), ergeben sich > bei allen Messverfahren dieselben Werte. Laut Datenblatt beläuft sich die Leerlaufspannung sowieso im linearen Messbereich lediglich auf 200-400mV. Wie bestimme ich ab wann der Diodenstrom berücksichtigt werden muss und meine Linearität bei der blanken Spannungsmessung nach Methode Nr. 2 stört? Und habe ich den Begriff Leerlaufspannung aus der Graphik im Datenblatt überhaupt richtig verstanden (direkt an der Diode anliegende Spannung in linearer Abhängigkeit zur Beleuchtungsintensität)?
Patrick schrieb: >> Davon abgesehen, Messung des Kurzschlussstroms ist die beste Methode, >> der Zusammenhang ist über viele Dekaden linear. > > Das entspräche dann Methode Nr. 1 oder? Und Nr. 3. > Kann ich dann nicht auch direkt die Leerlaufspannung messen, die laut > Diagramm im Datenblatt ebenfalls linear zu sein scheint? Lt. welchem Diagramm ist die denn linear?
Patrick schrieb: > ich würde gern mit einer Fotodiode die Beleuchtungsstärke einer LED > vermessen. Ich habe gerade eine gute Seite zu Deinem Thema entdeckt. https://homepages.uni-regensburg.de/~erc24492/Photodioden_TIA/Photodioden_TIA.html mfg klaus
Patrick schrieb: > Laut Datenblatt beläuft sich die Leerlaufspannung sowieso im linearen > Messbereich lediglich auf 200-400mV. Wie bestimme ich ab wann der Nein. Das sieht in dem Diagramm nur so aus, weil logarithmisch. Das ist ganz einfach eine normale Dioden-Charakteristik, und die ist nunmal nichtlinear. > Diodenstrom berücksichtigt werden muss und meine Linearität bei der > blanken Spannungsmessung nach Methode Nr. 2 stört? Du berücksichtigst nur den Strom, nicht die Spannung, denn die hat einen linearen Zusammenhang zw. Strom und eingefangenem Lichtstrom. Die PD ist nur eine Stromquelle. > Und habe ich den Begriff Leerlaufspannung aus der Graphik im Datenblatt > überhaupt richtig verstanden (direkt an der Diode anliegende Spannung in > linearer Abhängigkeit zur Beleuchtungsintensität)? Nochmal - da ist nix linear.
Patrick schrieb: > Kann ich dann nicht auch direkt die Leerlaufspannung messen, die laut > Diagramm im Datenblatt ebenfalls linear zu sein scheint? Keine gute Idee. Sie scheint linear, auf den ersten Blick. Während sich der Strom praktisch linear über mehr als 2 Größenordnungen ändert, ist die Änderung der Spannung vergleichsweise gering. Der Strom ist also die Meßgröße.
Patrick schrieb: > Laut Datenblatt beläuft sich die Leerlaufspannung sowieso im linearen > Messbereich lediglich auf 200-400mV. Wie bestimme ich ab wann der > Diodenstrom berücksichtigt werden muss und meine Linearität bei der > blanken Spannungsmessung nach Methode Nr. 2 stört? Ab sofort. Die Kurve ist exponentiell und stark temperaturabhängig, also zum Messen völlig ungeeignet. Patrick schrieb: > Das entspräche dann Methode Nr. 1 oder? Nein, 4. Transimpedanzverstärker.
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