¿Un LED de 1 vatio y 660 nm emite más flujo radiante que un LED de 1 vatio y 630 nm?

De manera pedante, suponiendo que estamos impulsando cada uno de estos LED de 1 vatio a su máxima capacidad de manejo de potencia, emiten exactamente el mismo flujo radiante: 1 vatio o 1 julio por segundo. Por otra parte, también lo hace una resistencia de 1W.

La razón: con 1W de potencia eléctrica entrando, debe haber en equilibrio 1W de potencia saliendo. Parte de ella será luz roja, y el resto de esa energía eléctrica se utilizará para calentar el componente hasta que la radiación del cuerpo negro sea suficiente para lograr el equilibrio térmico. Dentro de las temperaturas de funcionamiento normales de estos componentes, esa radiación de cuerpo negro estará en el espectro infrarrojo lejano, pero la definición de flujo radiante incluye toda la radiación electromagnética, incluso la que no es visible.

Los LED emitirán menos fotones que la resistencia, porque al menos parte de su radiación será de mayor frecuencia. Los fotones de mayor frecuencia tienen más energía , por lo que se requieren menos.

Pero probablemente solo le interese la radiación visible de los LED. Para hacer esto, debe definir qué quiere decir con "visible". Una definición estándar es flujo luminoso :

En fotometría, el flujo luminoso o potencia luminosa es la medida de la potencia percibida de la luz. Se diferencia del flujo radiante, la medida de la potencia total de la radiación electromagnética (incluida la luz infrarroja, ultravioleta y visible), en que el flujo luminoso se ajusta para reflejar la sensibilidad variable del ojo humano a las diferentes longitudes de onda de la luz.

Seguramente, cualquiera de sus LED de 1W tendrá un flujo luminoso mucho mayor que una resistencia. El LED de 630nm tiene un poco de ventaja sobre el LED de 660nm ya que el ojo es más sensible a 630nm (la sensibilidad máxima está en algún lugar alrededor de 550nm). Sin embargo, esta es solo una de las muchas variables necesarias para responder a su pregunta. Los detalles se reducen a los detalles del dispositivo. Lea las hojas de datos.

Para abordar algunas de sus inquietudes adicionales:

Estoy muy confundido con la siguiente longitud de onda más alta == menos energía, ¿verdad?

Menos energía por fotón , pero esto es realmente irrelevante para los propósitos cotidianos.

Dónde:

• $c$es la velocidad de la luz en metros por segundo
• $h$es la constante de Planck
• $\nu$es la frecuencia en hercios
• $\lambda$es la longitud de onda en metros

Consulte Energía frente a potencia en transmisores de Amateur Radio Stack Exchange. Aunque se trata de transmisores de radio, sigue siendo radiación electromagnética como la luz visible (pero a una frecuencia mucho más baja)

Una longitud de onda más alta también == menos cantidad de fotones que salen, ¿verdad?

Suponiendo para esta comparación un flujo radiante igual. Lo entendiste al revés: una longitud de onda más alta significa una frecuencia más baja, por lo tanto, menos energía por fotón. Para alcanzar un flujo radiante dado (potencia), puede tener:

• un mayor número de fotones de menor energía (mayor longitud de onda, menor frecuencia), o
• un número menor de fotones de mayor energía (longitud de onda más baja, frecuencia más alta)

siendo emitida cada segundo. El número de fotones emitidos por segundo, multiplicado por la energía por fotón, es igual al flujo radiante:

Me preocupa la luz de salida en el espectro visible, desde un rango de alrededor de 400 a 700 nm. Sin embargo, no me preocupa la sensibilidad del ojo humano.

Si este es el caso, y desea ponderar por igual toda la radiación en este rango visible, puede hacerlo. En este caso, hay realmente muy poca diferencia además del color entre un LED de 660 nm y 630 nm (o un LED de cualquier otro color). Cualquier diferencia en eficiencia según esta definición será una consecuencia de la construcción del dispositivo. Por ejemplo, la resistencia de los cables, el sombreado de la matriz LED por los cables de unión, la opacidad de la lente, fallas en la fabricación, etc.

Si se tarda más en crear un solo fotón de 660 nm, que tiene menos energía que 630 nm, ¿la diferencia de energía entre el fotón de 630 nm y 660 nm se convierte en calor mediante LED?

No. Aunque un fotón de 630 nm y un fotón de 660 nm tienen energías diferentes, la velocidad a la que se emiten será diferente, de modo que el flujo radiante será idéntico.

Piénselo de esta manera: si tiene una fábrica que consume agua cruda a 100 litros por segundo y tiene que enviar esa agua a la misma velocidad, puede:

• enviar 100 botellas de 1 litro por segundo
• enviar 10 botellas de 10 litros por segundo
• o cualquier número de otras combinaciones, siempre y cuando la tasa total de producción de agua sea igual a 100 litros por segundo.

Cada fotón es un paquete de energía. El LED consume energía eléctrica a cierta velocidad (1 W) y debe generar algún otro tipo de energía a la misma velocidad (probablemente emitiendo fotones, ya sea como luz visible o como radiación de cuerpo negro). No importa el tamaño de los paquetes.

Como desea ignorar la respuesta del ojo humano (lúmenes / lux y todo eso falderal) y solo contar fotones o vatios, es bastante fácil. Si asume la misma eficiencia de ambos LED, entonces los vatios de salida serían los mismos. Pero la longitud de onda más larga te daría más fotones. (Dado que cada fotón transporta h*frecuencia de energía).

El flujo radiante se especifica para cada uno en sus respectivas hojas de datos para una corriente directa dada (I_fwd). En términos de eficiencia (refiriéndose nuevamente a las hojas de datos), considere la resistencia térmica de cada paquete. Por lo general, el Rth-ja más bajo es más eficiente.

Si el objetivo en última instancia es tener el mismo "brillo" (potencia radiada de cada uno), dependiendo de cuán importante sea esto para su aplicación, es muy posible que pueda calibrarlo con un detector de luz (amplificador de fototransistor). Por ejemplo, puede PWM los LED uno a la vez y hacer que el ciclo de trabajo aumente/disminuya hasta cero en la corriente deseada que se hunde en el fototransistor.

¿Responde esto a tu pregunta?

¿Un LED de 1 vatio y 660 nm emite más flujo radiante que un LED de 1 vatio y 630 nm?

No es probable... pero seguro que serán diferentes. Al igual que las lámparas fluorescentes, la mayoría de las lámparas LED suelen utilizar fósforos para convertir la energía electromagnética de la fuente de luz en salida. Entonces, supongo que los LED que probablemente emita una luz azul-blanca natural que se convierte mediante diferentes fósforos en mezclas de fósforo para generar longitudes de onda "dominantes" de 630 nm (rojo) o 660 nm (rojo más profundo). La cantidad de flujo/potencia radiante dependerá de la eficiencia cuántica (QE) de los fósforos utilizados.

Algunos fósforos con una longitud de onda máxima cercana a los 655 nm pueden tener un QE de 0,69 y otros fósforos (más caros) pueden tener un QE de 0,86. La longitud de onda dominante de cualquiera de los dos suele ser superior a 660 nm. Entonces, para obtener longitudes de onda dominantes de 630nm y 660nm, el fabricante de LED probablemente usó un fósforo de pico de 655nm mezclado con el fósforo Y2O3Eu3+ común/barato (pico de 611nm) que afortunadamente tiene un alto QE de 0.99.

Entonces, la razón por la que respondí "No es probable" es que el LED de 630 nm probablemente tenga una mezcla de fósforo con más fósforo Y2O3Eu3+ que tiene un QE más alto (nota: se podrían usar otros fósforos en la mezcla). Para "mejor que mi suposición", necesita obtener el informe de la fuente de luz de ese fabricante ... esto generalmente enumerará la potencia radiante (flujo).