Ayúdame a calcular la irradiancia espectral de un LED desde una hoja de especificaciones de LED

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No soy un físico o ingeniero, y es por eso que solicito ayuda. Esta es una nueva publicación de un viejo tema. Esta es una nueva publicación porque la información importante estuvo ausente en mi primera publicación sobre este tema. Tengo un LED infrarrojo que emite luz a 940 nm , y el fabricante afirma que se trata de 1000 mW / sr . Si bien la luz no es visible para los ojos humanos, la luz de esta longitud de onda puede dañar los ojos humanos si es lo suficientemente fuerte. La siguiente ecuación puede ayudarme a determinar si este LED representa un peligro. Reconozco que el LED probablemente no es un peligro, pero necesito ciencia para respaldar esa afirmación.

Ecuación Uno:

  

E_IR_only (W / m ^ 2) = SUMA (de 770 nm a 3000 nm) E_lambda x delta_lambda

Ecuación Uno, Definición de términos

  

E_IR_only = irradiancia en W / m ^ 2;
  E_lambda = irradiancia espectral (W * m ^ -2 * um ^ -1);
  delta_lambda = ancho de banda espectral (um);

     

Nota: el fabricante informó el ancho de banda espectral = 30 nm.

Paso uno:

Primero calculé la energía de un solo fotón de luz a 940 nm. No estoy teniendo cuidado con mis cifras significativas ... disculpas a la comunidad.

  

E940 = hc / lambda = (6.626e-34 Js) (2.998e8 m / s) / (9.4e-7 m) = 2.113e-19 J

Paso Dos:

De la hoja de especificaciones, creo que la potencia radiante de este LED es de 40 mW o 0.04 W, y de ahí puedo calcular el flujo, phi.

  

phi = potencia radiante / E940 = 0.04 W / 2.113e-19 J = 1.893e17 fotones / m ^ 2

Paso Tres:

El siguiente paso es donde me confundo. Cada fuente de información que puedo encontrar dice que la irradiancia espectral (E_lambda de la Ecuación Uno) se define como:

  

F_lambda (W * m ^ -2 * um ^ -1) = phi * E940 * (1 / delta_lambda)

En mi caso, eso se simplificaría a F (940) = radiant power / delta_lambda.

  

F (940 nm) = 0.04 W / 3e-8 m ~ 1.33e6 W m ^ -3 o 1.3 W * m ^ -2 * um ^ -1.

Pregunta:

Siento que mi cálculo es incorrecto porque si aplico la ecuación que necesito, E_IR_only = E_lamba x delta_lambda = 1.3 x 30 nm Acabo de terminar con la potencia radiante de nuevo, o 0.04 W. Claramente, 0.04 W no es ALGUIEN NÚMERO W / m ^ 2. ¿Se supone que debo usar el ancho de banda espectral (delta_lambda, 30 nm) en el cálculo de la irradiancia espectral, o se supone que debo usar la longitud de onda especificada (940 nm)?

He cometido un error en alguna parte y sigo avanzando en círculos matemáticos. Cualquier ayuda que la comunidad pueda proporcionar es muy bienvenida.

    
pregunta Mark Lies

1 respuesta

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Bueno, es bueno que tengas un enlace al LED. Puedes ver todos los datos que necesitas en la segunda página. (Lo bueno de un led IR es que no tiene que lidiar con lúmenes: ^) Puede ver que la potencia total es de 40 mW. Y la intensidad radiante es de solo 170 mW / sr a 100 mA de corriente. (tienes que pulsarlo rápidamente para obtener más).

También puede ver que el ancho del haz (completo) es de 20 grados (+/- 10 grados.)
Una forma de pensar en los esteradianos es en grados cuadrados. Esto está bien
Entonces, un radián es de aproximadamente 57 grados, y un radián cuadrado (Steradian) es de aproximadamente (57) ^ 2 grados al cuadrado. Por lo tanto, un cheque con una potencia total de 40 mW sobre (20 grados) ^ 2 es aproximadamente 40 mW * (57/20) ^ 2 = ~ 325 mW / sr. Eso es aproximadamente el doble del número listado ... lo cual está bien porque el ancho es el punto de poder medio y la intensidad es una medida del máximo central. (Los 40 mW no son constantes en el perfil de la viga, por lo que mi cálculo rápido sobre estima la intensidad).

    
respondido por el George Herold

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