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LEDを一定輝度に保つには
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多分、温度変化による順方向電圧の変化が電子の非発光遷移の発生確率変化を上回るとおもうので 安定度は温度変化が少ないうちは3>1>2である程度で2>1に逆転ではないかと思います。 どちらかというと電源回路の方の温度特性による変化を注意した方が良いと思います。 発光量の安定度が求められることが多い半導体レーザーではペルチェ温調＋電流制御が基本で、大抵は発光素子に隣接してフォトダイオードを形成し、その光電流をもってサーボ制御を行うことが多いです。 https://www.thorlabs.co.jp/navigation.cfm?guide_id=32 また、白色発光ダイオードについては蛍光体の温度特性に注意が必要と思います。 1時間に1%くらいならヒートシンク付き強制空冷あたりで何とかなりそうと考えます。
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- ohkawa3
- ベストアンサー率59% (1334/2245)
LEDから光が放出する原理は、電子とホールが再結合して光子が放出すること なので、単位時間当たりに電子がLEDに流れ込む数量に対応する電流が、 光出力に対応することが光半導体の原理です。温度が変わると、再結合の際に光子に 変換される効率と、p-n接合の電圧双方に影響を与えます。 投入する電力を一定とする方法は、温度が変わった場合の再結合の効率変化と p-n接合の電圧変化を、ある程度相殺する効果がありますが、発光原理の本質的 安定化にはなっていないと思います。 （半導体物理の科学者と実務を担う技術者のフィロソフィーの相違かもしれません） 温度を一定化した条件で、一定の電流を流すことが、物理的にも、工学的にも 安定な光出力を得るための適切な方法であることに間違いありません。
お礼
ありがとうございます．温度一定制御も時間を見てトライしたいと思います．
- sailor
- ベストアンサー率46% (1954/4186)
高度な輝度安定性を必要とするならフィードバック制御もありではないでしょうか？ 実際にそのような例があるかはわかりませんが、フォトトランジスタ等で照度を計測してサーボをかける方法もあるかと思います。 例に挙げられた方法と精度の順序はおっしゃる通りだと思います。
お礼
長崎大学のリポジトリでそんな論文がありましたね．ただ，かなり大変そうなので最後の手段にしたいとお見ます．
- seble
- ベストアンサー率27% (4041/14682)
LEDは電流を制限しないと寿命が著しく縮みます。 ですから、電流を安定させるのは当然です。電流を下げれば輝度も下がります。でも、一定という命題からは関係ないですね。 電力とは電流x電圧ですから、これも安定させるのが当たり前ですが、温度補正は・・・過熱するとLEDは故障します。高輝度のLEDではヒートシンクなどが必須ですから。 「一定」の精度をどの程度で言っているのかさっぱり分かりません。OKですからアマチュアレベルなはずなんですけど。
補足
明るさは電流によって決まるのか，電力によって決まるのか，という点も重要ですね． LEDドライバを探すと，電力制御のものはないので，電流なのかな，と思います． 温度帰還まで考えたドライバが見当たらない気もするので， これは電流が一定であれば，温度の変化によって電圧が変わっても影響ない，ということなのかもしれません． もしくは，そもそも明るさ一定にこだわる人がいないのか．
- ohkawa3
- ベストアンサー率59% (1334/2245)
安定度は、予想なさっているとおりです。 青色+黄色蛍光体を使った白色LEDの場合、駆動電流一定の場合の温度特性は、 －0.1～－0.3%／℃程度です。 必要とする精度に基づいて、採用する方式を選択してください。 なお、長期的に輝度をできる限り一定に保持したいのであれば、劣化に対する 耐久性の優れた素子を採用する必要があります。 安定性について特に配慮して作ったLEDに「標準LED」というものがあります。 参考URLに製品仕様を貼っておきます。
お礼
ありがとうございます． 標準LEDは温度コントロールしていますね． 標準LEDは校正までやっているものですが， そこまででなくとも，温度コントロールは必要かもしれません． １時間で１％以内には輝度を安定化させたいと思います．
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お礼
ありがとうございます．実際にやってみたところ，温度安定化後は１％以内に落ち着いたようです． ご報告まで