LED는 광범위한 분광학 및 분광 감지 장비를 위한 실용적인 광원이 되었습니다., 근적외선 조직 분광법 및 다중 스펙트럼 이미징부터 흡광도 측정까지, 형광 자극, 측색법, 그리고 광생체 변조. LED 광원은 컴팩트합니다., 안정적인, 전기적으로 단순하다, 장수, 자외선 전반에 걸쳐 사용 가능 (자외선), 보이는, 근적외선 (근적외선), 그리고 단파 적외선 (SWIR) 밴드. 일련의 프로브를 조사하는 기기의 경우 이산 파장 완전한 연속 스펙트럼이 아닌, LED는 종종 가장 효율적이고 저렴한 선택입니다.. 이 가이드에서는 LED가 분광학에 적합한 경우를 다룹니다., 중요한 사양, 파장을 선택하는 방법, LED를 검출기 또는 분광계와 페어링하는 방법, 분광학을 사용하여 LED 조명 자체를 특성화하는 방법.

분광학에 LED가 필요한 이유

고전적인 분광법은 광대역 램프를 사용합니다. (텅스텐 할로겐, 백열등, 중수소, 또는 크세논) 및 분산 요소, 격자 또는 프리즘, 탐지기를 통해 스펙트럼을 확산시키기 위해. 그 접근 방식은 강력하지만 부피가 크다, 권력에 굶주린, 그리고 비싸다. 대신에 많은 현대 장비는 역 전략을 사용합니다.: 하나 이상의 샘플을 조명 좁은, 잘 정의된 파장 LED에서 응답을 측정. LED 광원이 뛰어난 곳입니다..

LED는 상대적으로 좁은 대역의 빛을 방출합니다., 일반적으로 너비는 수십 나노미터, 대략 가우스 스펙트럼 분포를 사용하는 경우, 선택한 피크를 중심으로. 올바른 LED 세트를 선택하여, 설계자는 중요한 흡수 또는 방출 기능을 정확하게 조사하고 비용을 건너뛸 수 있습니다., 크기, 완전 흑백 장치의 성능. 결과는 더 작아졌습니다, 저가, 휴대용에 적합한 더욱 견고한 장비, 의복, 인라인, 채널 수가 많은 디자인.

LED는 측정 시 매우 적합합니다.:

• 목표 특정 스펙트럼 특징 전체 연속 스캔이 아닌 몇 가지 파장에서;
• 필요하다 콤팩트, 저가, 또는 휴대용 폼 팩터;
• 혜택을 받다 빠른 전환, LED는 잠금 감지 및 배경 잡음 제거를 위해 kHz-MHz 속도로 변조됩니다.;
• 필요하다 긴 수명과 안정적인 출력 최소한의 워밍업으로.

전체 연속 스펙트럼 작업, 알려지지 않은 물질의 고해상도 식별, 또는 미세한 스펙트럼 구조를 해결하는 것, 여전히 광대역 램프와 분광계를 선호합니다., 또는 조정 가능한 레이저. LED가 빛난다 표적이 된, 다중 파장 측정 및 모니터링.

LED 광원에서 분광학에 필요한 것

4개의 LED 사양으로 측정 품질 향상:

정점 (센터) 파장. 방출 대역의 중심은 측정 중인 스펙트럼 특성과 정렬되어야 합니다.. 많은 분광학 응용 분야는 몇 나노미터 이내의 파장 특정적입니다., 따라서 중심 파장 정확도와 빈 허용 오차가 중요합니다.. 피크 파장은 구동 전류 및 온도에 따라 약간씩 변동됩니다., 통제되거나 특성화되어야 하는 것.

스펙트럼 폭 (FWHM) 및 대역폭. LED는 밴드를 방출합니다., 선이 아니다, 일반적으로 가시광선/NIR에서 최대 절반의 전폭은 20~40nm입니다.. 협대역 이미터는 더 깨끗한 성능을 제공합니다., 보다 선택적인 측정; 더 넓은 대역폭은 밀접하게 배치된 기능을 흐리게 할 수 있습니다.. 수학이 소스 스펙트럼 분포에 따라 달라지는 경우, 예를 들어, Beer-Lambert 법칙을 통해 흡수와 분석물 농도의 관계, LED를 사용하세요 정확히 잰 단일 파장을 가정하는 대신 방출 곡선.

광 출력 및 방사 조도. 충분한 복사 출력이 샘플에 도달하고 적절한 신호 대 잡음비를 위해 검출기로 반환되어야 합니다.. 애플리케이션은 종종 목표 방사조도를 지정합니다. (예를 들어, 샘플에서 수십 mW/cm²); 더 높은 전력은 더 긴 경로 길이 또는 더 큰 소스-검출기 분리를 지원합니다..

안정. 출력은 시간과 온도에 따라 안정적이어야 합니다., 분광학은 강도를 비교하기 때문에. 정전류 구동, 열 관리, 그리고, 필요한 곳에, 광학 피드백 측정 전반에 걸쳐 판독값을 정직하게 유지합니다..

LED 대. 램프 대. 원자 램프

대부분의 이산 파장 장비용, LED는 램프의 부피와 레이저의 비용 및 안전 부담 사이의 최적 지점에 위치합니다.. 넓은 스펙트럼이 진정으로 필요한 경우, 램프는 여전히 옳다; 최대 순도의 단일 파장이 필요한 경우, 레이저가 승리한다.

스펙트럼 전반에 걸쳐 파장 선택

분광학은 전체 광학 범위에 걸쳐 있습니다., UV-가시광선, 근적외선, 그리고 SWIR, 올바른 밴드는 측정 대상에 따라 다릅니다.:

• 자외선 (UV-A/B/C, ~230~400nm), 형광 여기, 단백질 및 핵산 흡광도, 광화학, 및 UV 활성화 공정 (예를 들어, 비타민 D 활성화를 위한 약 305~315 nm의 협대역 UVB).
• 보이는 (~400~700nm), 비색법 및 비색법 분석, 안료와 염료의 흡광도, 반사율, 그리고 광생체변조. 파란색 LED (~450 nm) 형광 여기에 일반적입니다; 빨간색 약 630–660 nm 치료 및 흡수를 위해.
• 근적외선 (근적외선, ~700–1050 nm), 조직과 생물의학 분광학, 기능성 근적외선 분광법 (fNIRS), 맥박 산소 측정, 반사율 측정, 흔한 곳 근적외선 LED 세트에는 다음이 포함됩니다 750, 760, 800, 850, 그리고 940 nm.
• 단파 적외선 (SWIR, ~1050년~1750 nm), 수분 및 수분 함량 측정, 음식과 재료 구성, 가시광선 대역에서 보이지 않는 특징에 대한 다중 스펙트럼 이미징.

생물학적 및 화학적 흡수 특성이 이러한 여러 대역에 걸쳐 분산되어 있기 때문입니다., 많은 디자인이 필요합니다 여러 파장을 동시에, 개별 단색 LED, RGB LED, 또는 맞춤형 다중 파장 패키지.

LED를 포토다이오드 및 분광계와 페어링

LED 광원은 기기의 절반에 불과합니다.; 검출기와 광학 장치가 이를 완료합니다.. 고정파장 LED 설계용, 탐지기는 일반적으로 포토다이오드 (최대 ~1000nm의 UV-NIR용 실리콘, SWIR용 InGaAs), 단순한, 빠른, 그리고 저가, LED의 개별 출력과 자연스럽게 일치. 스펙트럼을 해결해야 하는 경우, 콤팩트 분광계 기준 치수 (종종 CCD 또는 포토다이오드 어레이 위의 고정 격자) 정의된 해상도에서 더 넓은 스펙트럼 범위에 걸쳐 측정.

실제 페어링 고려 사항:

• 커플링 및 광학, 렌즈, 광학 필터, 라이트 가이드, 또는 광섬유가 LED 출력을 샘플로 보내고 빛을 검출기로 보냅니다., 관심 밴드를 분리합니다.; 적분구 및 광섬유 액세서리는 확산되거나 약한 신호를 지원합니다..
• 감지기 감도 및 범위, 포토다이오드 또는 분광계의 스펙트럼 반응을 LED 파장과 일치시킵니다..
• 구경 측정, 강도를 교정하고 (분광계의 경우) 파장이므로 결과가 반복 가능합니다.; 어두운 독서는 배경 소음 층을 설정합니다.
• 변조 및 잠금, LED를 전환하고 감지하여 주변광을 동시에 거부하고 감지 한계를 향상시킵니다..

LED가 즉시 전환되고 예열이 필요하지 않기 때문에, 많은 채널 수와 지속적인 모니터링 센서를 위한 저가형 포토다이오드 프런트 엔드와 잘 어울립니다..

다중 스펙트럼 이미징 및 다중 파장 설계

반복되는 요구 사항은 여러 파장으로 샘플을 조명하는 시스템입니다., 순차적으로 또는 하나의 컴팩트 소스에서, 다중 스펙트럼 이미징을 위한, 다중 매개변수 감지, 또는 차등 흡수. 개별 패키지로 이를 구축한다는 것은 엄격한 기계적 정렬과 큰 설치 공간을 의미합니다..

에이 다중 파장 패키지 이 문제를 해결합니다. 헤이 LED의 COB 8-in-1 패키지 최대 8개의 독립적으로 구동되는 이미터 통합, 광범위한 UV-SWIR 파장 목록에서 자유롭게 선택, 한 번에 2.2 × 2.9 mm 발자국. 다중 스펙트럼 또는 다중 대역 분광기용, 이는 별도의 LED 배열을 공통 광학적 기원을 가진 하나의 구성 요소로 축소합니다., 광학 단순화, 설치, 구경 측정, 및 통합.

분광학을 사용하여 LED 조명 특성화

분광학과 LED가 다른 방향에서도 교차합니다.: 분광계는 다음을 위한 표준 도구입니다. LED 자체의 빛을 측정. 설계에 대한 이미터의 자격을 검증하거나 생산 배치를 검증하는지 여부, 스펙트럼 측정을 통해 피크 파장을 알 수 있습니다., FWHM 및 전체 스펙트럼 분포, 그리고 빛나거나 빛나는 출력.

백색 LED 및 조명용, 동일한 스펙트럼 데이터로 조명이 생성됩니다. 측정항목 그 문제: 상관 색온도 (CCT), 연색성 지수 (CRI), 색도와 색상, 백색 LED의 형광체 코팅이 백열등이나 할로겐 전구와 비교하여 어떻게 넓은 스펙트럼을 생성하는지. 이 스펙트럼 분석은 엔지니어가 LED 광원 또는 조명기구가 해당 색상을 충족하는지 확인하는 방법입니다., 조명, 품질 목표, 그리고 그것이 바로 그 이유이다 “LED 분광학” LED를 사용하는 것만큼이나 LED를 특성화하는 것도 중요합니다..

분광학 장비의 주요 LED 사양

분광학 또는 분광 감지 설계를 위해 LED를 선택할 때, 이 매개변수를 고정하세요.:

• 정점 / 중심 파장 및 빈 허용 오차, 피크를 얼마나 단단히 유지해야 하는지, 그리고 어떤 온도 범위에서.
• FWHM, 대역폭, 스펙트럼 모양, 선택의 폭이 충분히 좁음, 알려진 LED 방출 곡선 및 스펙트럼 범위.
• 복사력 / 샘플의 조사량, 경로 길이에서 파생됨, 기하학, 검출기 감도.
• 구동 및 변조, 정전류 구동, 잠금 또는 시간 다중화 감지를 위한 스위칭 속도.
• 열적 거동, 파장 및 출력 드리프트 대 접합 온도, 사양을 유지하는 데 필요한 방열판.
• 패키지, 광학, 그리고 장착, 이미 터 크기, 시야각, 단일 다중 파장 패키지인지 여부 (개별 부품과 비교) 광학 디자인에 더 잘 맞습니다.

분광학용 Heyi-LED

Heyi-LED's-LED는 대략적으로 LED를 공급합니다. 365 nm (자외선) ~을 통해 1750 nm (SWIR), 대부분의 분광학 시스템이 의존하는 가시광선 및 NIR 파장 포함. 당신은 할 수 있습니다 파장별로 카탈로그를 찾아보세요 특정 피크와 일치시키기 위해, SMD에서 개별 이미터 선택, SMBB, 옥수수 속, 및 스루홀 패키지, 또는 다중 파장을 지정하고 사용자 정의하십시오. 8-인원 패키지 다중 스펙트럼 설계용. 긴밀한 피크 파장 빈의 경우, 맞춤형 파장 조합, 또는 측정을 위한 FWHM 및 광 출력에 대한 지침, 저희에게 연락주세요 목표 파장으로, 방사조도, 기하학과.

자주 묻는 질문

분광학에 LED를 사용할 수 있습니까??

예. LED는 분광학 및 스펙트럼 감지에 널리 사용됩니다., 특히 전체 연속 스펙트럼이 아닌 개별 파장 세트를 측정하는 기기의 경우. 그들은 컴팩트하다, 안정적인, 빠른 전환, 저가, UV 전반에 걸쳐 사용 가능, 보이는, 근적외선, 그리고 SWIR, 이는 휴대용 및 다중 채널 설계에 매우 적합합니다..

LED 대. 분광학용 레이저, 어느 것이 더 낫다?

측정에 따라 다릅니다. 레이저는 나노미터 미만의 스펙트럼 순도를 제공하고 광섬유에 효율적으로 결합됩니다., 고해상도 또는 장거리 작업에 중요한 사항, 하지만 비용이 많이 들고 눈 안전에 제약이 따릅니다.. LED는 협대역을 제공합니다. (하지만 한 줄은 아니다) 훨씬 낮은 비용과 복잡성으로 출력, 목표 다중 파장에 대한 더 나은 선택입니다., 가지고 다닐 수 있는, 채널 수가 많은 장비.

분광학 응용 분야에는 어떤 파장의 LED가 필요합니까??

측정 중인 흡수 또는 방출 특성에 LED 중심 파장을 일치시키세요.. UV는 형광 여기 및 단백질/핵산 흡광도에 적합합니다., 눈에 보이는 양복 비색법 및 안료, NIR은 조직 및 반사 분광법에 적합합니다., SWIR은 수분 및 재료 구성에 적합합니다.. 많은 설계에는 이러한 대역에 걸쳐 여러 파장이 필요합니다..

LED의 스펙트럼 폭은 어떻게 됩니까? (FWHM) 분광학에 영향을 미치다?

일반적인 LED는 단일 라인이 아닌 20~40nm 대역을 방출합니다., 너무 가까운 간격의 특징이 흐려질 수 있음, 소스 스펙트럼을 기반으로 한 모든 계산에는 LED의 측정된 방출 곡선을 사용해야 합니다.. FWHM이 더 좁을수록 선택성이 향상됩니다.; 고해상도가 필수적인 곳, 레이저가 필요할 수 있습니다.

LED 분광학 광원과 어떤 검출기가 쌍을 이루는가??

고정파장 LED의 경우, 포토다이오드 (UV-NIR용 실리콘, SWIR용 InGaAs) 가장 간단하다, 최저 비용 일치. 스펙트럼을 분석해야 하는 경우, 소형 분광계 모듈, CCD 또는 포토다이오드 어레이 위의 격자, 정의된 분해능으로 스펙트럼 범위 전반에 걸쳐 측정. 검출기의 감도를 LED 파장에 맞추고 반복 가능한 결과를 위해 교정하세요..

하나의 LED 패키지가 여러 분광학 파장을 제공할 수 있습니까??

예. COB 8-in-1과 같은 다중 파장 패키지는 하나의 작은 설치 공간에 서로 다른 파장에서 독립적으로 구동되는 여러 개의 이미터를 통합합니다., 모든 파장이 공통의 광학적 기원을 공유하기 때문에 다중 스펙트럼 이미징 및 다중 매개변수 스펙트럼 감지에 이상적입니다..

분광학은 LED 조명을 특성화하는 데 어떻게 사용됩니까??

분광계는 LED의 피크 파장을 측정합니다., FWHM, 및 전체 스펙트럼 분포, 백색 LED의 경우 색온도 및 연색성 지수와 같은 조명 측정항목을 도출합니다. (CRI). 이 스펙트럼 분석은 설계 중에 이미터를 검증하고 생산 시 출력을 확인합니다..

분광학에서 파장 안정성이 중요한 이유?

분광학은 빛의 강도를 비교합니다., 따라서 측정 중 소스 파장 또는 출력의 드리프트는 오류가 됩니다.. 구동 전류 및 온도에 따른 LED 피크 및 출력 변화, 정전류 구동 및 열 관리, 그리고, 필요한 곳에, 특성화 또는 피드백, 결과를 반복 가능하게 유지.