Messmethode der LED-Helligkeit
Wie bei herkömmlichen Lichtquellen sind die optischen Maßeinheiten von LED-Lichtquellen einheitlich. Um den Lesern das Verständnis und die Verwendung zu erleichtern, werden im Folgenden die relevanten Kenntnisse kurz vorgestellt:
1. Lichtstrom
Unter Lichtstrom versteht man die von der Lichtquelle pro Zeiteinheit abgegebene Lichtmenge, also den Teil der Strahlungsenergie, den das menschliche Auge als Strahlungsleistung wahrnehmen kann. Sie ist gleich dem Produkt aus der Strahlungsenergie eines bestimmten Bandes pro Zeiteinheit und der relativen Betrachtungsrate dieses Bandes. Da das menschliche Auge unterschiedliche relative Betrachtungsraten für Licht verschiedener Wellenlängen hat, ist der Lichtstrom nicht gleich, wenn die Strahlungsleistung von Licht verschiedener Wellenlängen gleich ist. Das Symbol des Lichtstroms ist Φ und die Einheit ist Lumen (Lm).
Aus dem spektralen Strahlungsfluss Φ (λ) lässt sich die Lichtstromformel ableiten:
Φ=Km■Φ(λ)gV(λ)dλ
In der Formel ist V(λ) – relative spektrale Lichtausbeute; Km – der Maximalwert der abgestrahlten spektralen Lichtausbeute in Lm/W. Im Jahr 1977 wurde der Km-Wert vom Internationalen Komitee für Maß und Gewicht auf 683 Lm/W (λm=555 nm) festgelegt.
2. Lichtintensität
Unter Lichtintensität versteht man die Lichtenergie, die in einer Zeiteinheit eine Flächeneinheit durchdringt. Die Energie ist proportional zur Frequenz und die Summe ihrer Intensitäten (also Integral). Es kann auch so verstanden werden, dass die Lichtintensität I der Lichtquelle in einer bestimmten Richtung die Lichtquelle ist. Der Quotient des im Würfeleckenelement in der Richtung übertragenen Lichtstroms d Φ geteilt durch das Würfeleckenelement d Ω
Die Einheit der Lichtstärke ist Candela (cd), 1cd=1Lm/1sr. Die Summe der Lichtintensität in allen Raumrichtungen ist der Lichtstrom.
3. Helligkeit
In unserem Verfahren zum Testen der Helligkeit von LED-Chips und zur Bewertung der Sicherheit der LED-Lichtstrahlung werden im Allgemeinen bildgebende Verfahren verwendet, und mikroskopische Bildgebung kann zur Messung der Chipprüfung verwendet werden. Unter Lichthelligkeit versteht man die Helligkeit L einer bestimmten Stelle auf der lichtemittierenden Fläche der Lichtquelle, die sich aus dem Quotienten der Lichtstärke d S des Flächenelements in einer gegebenen Richtung geteilt durch die Fläche der orthogonalen Projektion des Flächenelements ergibt eine Ebene senkrecht zur gegebenen Richtung
Die Einheit der Helligkeit ist Candela pro Quadratmeter (cd/m2). Wenn die lichtemittierende Oberfläche senkrecht zur Messrichtung steht, ist cosθ=1.
4. Beleuchtung
Unter Beleuchtung versteht man den Grad der Beleuchtung eines Objekts, ausgedrückt durch den pro Flächeneinheit empfangenen Lichtstrom. Die Beleuchtungsstärke hängt von der beleuchtenden Lichtquelle, der beleuchteten Fläche und der Position der Lichtquelle im Raum ab. Die Größe ist proportional zur Intensität der Lichtquelle und zum Einfallswinkel des Lichts und umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstands von der Lichtquelle zur Oberfläche des beleuchteten Objekts. Die Beleuchtungsstärke E eines Punktes auf der Oberfläche ist der Quotient aus dem auf die Tafel, die den Punkt enthält, einfallenden Lichtstrom d Φ geteilt durch die Fläche der Tafel d S.
Die Einheit ist Lux (LX), 1LX=1Lm/m2.