Photodiode Messschaltung

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

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:
> 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.