Számítások, adatok

Egy pontszerű fényforrás a tér bár­mely irányában azonos mértékben sugá­roz egy meghatározott teljesítményt, amelyet a fénytanban W-ban mérünk. Nem keverendő össze a sugárzott telje­sítmény a fénykeltésre bevezetett elektromos teljesítmény W-ban kifejezett mér­tékével, hiszen az energiaátalakítás vala­milyen hatásfokkal mehet csak végbe. A sugárzott teljesítmény fotometriai megfelelője a fényáram, amelynek egysé­ge a lumen.

Rendszerint nem a tér minden irányá­ba kisugárzott teljesítmény érdekel bennünket, hanem a fényforrásból egy adott felületre sugárzott teljesítmény. Az egységnyi térszögben kisugárzott teljesít­mény (1 radián térszögű kúp) a sugár­erősség, amelynek egysége a W/sr (sr = szteradián = térszög). A sugárerősség fotometriai megfelelője a fényerősség, amelynek egysége a candela (cd), vagyis a lm/sr.

A gyakorlatban nem mindig gömb­szimmetrikus egy optikai rendszer, ilyenkor célszerűbb a besugárzás erőssé­gével vagy a megvilágítás erősségével számolni. Ennek egysége értelemszerűen a W/m' és a lm/m' (a lux). Ez az adott felületre jutó fényáramot, vagyis a su­gárteljesítményt jelenti.

Sokszor szükség van az egységnyi tér­szögben egységnyi felületre kisugárzott teljesítmény vagy fényáram ismeretére, ezt fejezi ki a sugársűrűség, ill. fénysűrűség. Egysége a cd/m2 vagy W/sr . M2, ill. a Im/sr m2 = I Nit = 1 nt. Ezt az utób­bi mértékegységet az SI-mértékegység­rendszer nem ismeri el, csupán azért kö­zöljük, mert néhány régi szovjet adatla­pon még találkozunk vele.

Ha a fénysugárzással időbeli hatást váltunk ki, munkát végeztetünk vele (pl. fényérzékeny fotópapírt világítunk meg), akkor sugárenergiáról, ill. fénymennyiségről beszélünk. Ezek egységei a jól ismert Ws, Wh, ill. a lms, Imh. amennyiben ezt az egységnyi felületre vonatkoztatjuk, akkor a besugárzás, azaz a megvilágítás mérőszámát kapjuk, amelynek egységei: a Ws/m² és a lm s/m' (=a lx s).

Az elmondottakat az 1. táblázatban foglaljuk össze, ahol a felsorolt SI-mértékegységeken kívül az angol nyelvterü­leten használatos mértékegységek is megtalálhatók.

Az 1. táblázat csak a fizikai és foto­metriai megfelelő mennyiségeket helyezi egymás mellé, átszámítást a kettő között nem ad. Az átszámítás megtehető, azon­ban néhány tényezőt figyelembe kell venni.

1. táblázat Fizikai és fotometriai mennyiségek összehasonlítása és mértékegységei

1. ábra Optoelektronikai eszközök spektrális érzékenysége

1 látható fényspektrum; 2 wolframszálas izzólámpa: 2800 K; 3 szilícium fényérzékelő; 4 germánium fényérzékelő; 5 infravörös GaAs LED; b zöld GaP LED; 7 sárga GaAsP: GaP LED; 8 narancssárga GaAsP LED; 9 piros GaAsP LED; 10 nagy hatásfokú piros GaAsP: GaP LED

 Amíg a fizikai mennyiségek ab­szolút fizikai állandókkal kifejezhetők, addig a fotometria mennyiségei a fénysugárzásnak az emberi szemre való ha­tását, azaz a láthatóságot fejezik ki számszerűen. Mivel az emberi szem ér­zékenysége a teljes látható fényspekt­rumban nem állandó, így az átszámítási tényező is változik. Az 1. ábrán láthat­juk az emberi szem érzékenységét a fény hullámhosszának függvényében. A gör­be maximuma láthatóan = 555 mm-nél van, itt az átszámítás:

1 W=682 1m.

Mivel a hullámhossz a színt jelenti, láthatjuk, hogy azonos sugárteljesítmé­nyű fényforrások közül a zöld fényűt látjuk legerősebbnek. Egy tetszőleges színű fény három alapszínre, pirosra, zöldre és kékre bontható fel. Egy össze­tett szín e három komponens tetszőleges arányú keveréke, de nem feltétlenül sze­repei benne mindegyik. A három kom­ponens egyenlő arányú keveréke adja a fehér szint, Egy színt tisztaságával is jel­lemezhetünk, vagyis annak mértékével, hogy milyen kevés benne a fehértarta­lom. Nyilvánvaló, hogy egy vagy két alapszínt tartalmazó szín 100%-os tisztaságú, viszont 0% tisztaságú, teljeseri fedetlen szín a fehér.

A keverék színeknek nagy jelentősége van a LED-eknél is. Egy LED spektrális sugárdiagramja rendszerint tartalmaz a főmaximumán (alapszínén) kívül egy vagy több mellékmaximumot is. Ha ez a mellékmaximum az infravörös tarto­mányba esik, akkor csupán a fényhasznosítási° hatásfok csökken, ellenben, ha ez egy másik látható fény, akkor kismér­tékben módosíthatja a dióda eredő szí­nét.

E korántsem teljességre törekvő elvi összefoglaló után nézzük meg, hogy mi­lyen fénytechnikai adatokat kell megfi­gyelnünk egy LED adatlapján. Az első lényeges adat, hogy mennyi fényt bocsát ki a dióda. A legnagyobb problémák itt adódnak, mert az amerikai cégek ft la­ban (foot-lambert) mért fénysűrűséget specifikálnak, Európában pedig a mcd-ben mért fényerősség szerepel az adatlapokon. Egyes régi szovjet kataló­gusban is fénysűrűséget adnak meg, de nt-ben, azaz cd/m'-ben. Várható, hogy az SI-mértékegységrendszer kötelező.

Folytatás következik...