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現在、赤外LED(SFH4546)を使用してある装置を製作しようと考えております。
その際LED光による放射照度[W/m^2]の値が必要になりました。
当方照度計等の計測器を所持しておらず、計算によって求めたいと思っております。
LED光による放射照度[W/m^2]の計算方法を教えていただけないでしょうか。
よろしくおねがいします。
※以下LEDのスペックです
放射強度 130[mW/sr]
全放射束 50[mW]
Half Angle 20[°]
照射距離は1m、受光面はLEDと正対しているものを想定しています。
No.2ベストアンサー
- 回答日時:
正面での放射照度だけでいいのなら、放射強度だけで簡単に計算できます。
放射強度というのは、データシート(http://catalog.osram-os.com/catalogue/catalogue. …)の4ページの一番上に(ドイツ語と英語の併記になっています)、Radiant Intensity Ie in Axial Direction と書いてあるように、正面方向の、微小立体角あたりの放射強度 Ie [W/sr] ですから、正面方向の微小立体角dΩ[sr] に放射れる放射束dP [W] は
dP = Ie dΩ --- (1)
になります。光源の正面方向から距離 L [m] 離れたところにある微笑面積 dS [m^2] を、光源から見たときの微小立体角 dΩ[sr] は
dΩ = dS/L^2 --- (2)
ですから、式(1), (2) より
dP = ( Ie/L^2 ) dS
→ dP/dS = Ie/L^2 --- (2)
dP/dS は放射照度[W/m^2]ですから、放射照度は放射光度を距離の2乗で割った数値になります。
データシートの4ページの表に書かれているように、放射強度はSFH4546のランク(U, V, AW)によって大きく異なりますし、同じランクでも、Iemin と Iemax でかかれているように、2倍くらいのバラツキがあります(130mW/sr というのは AWランクの典型値のようです)。概略値でいいのなら式(2)で計算するといいでしょう。
正面方向以外の放射照度は、データシートの4ページの下にある Radiation Characteristics(放射角特性)から計算できます(実際の放射角特性がこれと同じならば)。正面から角度θだけ離れた点での放射照度は
dP/dS = Ie/L^2*cosθ*f(θ)
になります。f(θ) は放射角特性のグラフです。θ = 0 のときはf(θ) = 1、cosθ = 1 なので、式(2)と一致します。
No.1
- 回答日時:
うーん、どれくらいの精度で欲しいんですかね。
素子って結構ばらつきがあるので、定格で動作させても必ずしもその値になるとは限りません。
スペックシートに載ってる値はTyp.かmin.と思います。
放射特性が出てるようですから、例えば受光面の半径(円形の方が簡単)をr0、LEDとの距離をLとします。
放射特性をf(theta)を距離Lにおけるf(r)に書き直してあげて(r=L tan(theta)、thetaは[rad])、
I = ∫[0~r0] f(r) 2πr dr
がディテクタに入るパワーになるでしょう。
ただし、fが規格化されているので、係数が省略されていますから、
I0 = ∫[0~∞] f(r) 2πr dr が全放射パワー50 mWとなる(∞まで積分しなくても20°相当以上であれば良いですが)ことを利用して、Iを実際のパワーに変換してあげれば良いでしょう。
もし電力密度に直したい場合は、I を πr0^2で割れば、ディテクタ上での平均的な電力密度になります。
ただし、あくまでも目安程度であって、ディテクタを選定する際の参考情報程度にしかならず、絶対値が必要なデータとしては使えません。
絶対値が必要な場合は、何とかして較正することが必要と思います。
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