Schemat układu zasilania diod LED pokazano na Rys.1. Na jednej płytce połączone są różne diody LED, które przełącza się przestawiając zworkę.

Transkrypt

1 Ćwiczenie 3. Parametry spektralne detektorów. Cel ćwiczenia. Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z podstawowymi parametrami detektorów i ich podstawowych parametrów. Poznanie zależności związanych z oddziaływaniem na fotodetektor fali elektromagnetycznej o różnej częstotliwości. Dodatkowo student zapozna się wyznaczy sprawności różnych źródeł światła, zapozna się z miernikiem mocy elektrycznej i luksometrem (pomiar natężenia oświetlenia). Na podstawie charakterystyk widmowych student wyznaczy charakterystyki odbiciowe materiałów o różnych kolorach dostępnych na zajęciach.. Budowa układu Schemat układu zasilania diod LED pokazano na Rys.. Na jednej płytce połączone są różne diody LED, które przełącza się przestawiając zworkę. Zw LED L ED Zw LED L ED Z as AC Zw LED3 Zworka amp L ED3 Z as DC C 00pF C 470uF U Led Zw LED4 K L ED4 Zw LED5 L ED5 Zw LED6 L ED6 Zw LED7 L ED7 Zw LED8 L ED8 Zw LED9 L ED9 Zw LED0 L ED0 Masa R pom Rysunek. Schemat połączenia diod LED Rysunek. Widok płytki drukowanej z diodami LED. Schemat układu zasilania detektorów pokazano na Rys.3. Na jednej płytce połączone są różne detektory światłą, które przełącza się przestawiając zworkę.

2 Rysunek 3. Schemat połączenia detektorów. Rysunek 4. Widok płytki drukowanej z detektorami.

3 3. Przygotowanie do zajęć. Przygotowanie do zajęć szacuje się na do 3 godzin. 3.. Materiały źródłowe. [] Wykład z Optoelektroniki. [] A. Pawlaczyk, Elementy i układy optoelektroniczne, WKiŁ, Warszawa 984, strony: 5-, [3] M. Rusek, J. Pasierbiński, Elementy i układy elektroniczne w pytaniach i odpowiedziach, WNT, Warszawa, 99, strony: 8-0. [4] U. Tietrze, Ch. Schenk, Układy półprzewodnikowe, WNT, Warszawa, 996, strony: 8-9. [5] K. Booth, S. Hill, Optoelektronika, WKiŁ, Warszawa, 00, strony: 6-0, 58-89, [6] B. Ziętek, Optoelektronika, WUMK, Toruń 005, strony: Pytania kontrolne.. Rozkład widmowy promieniowania elektromagnetycznego, długość fali a częstotliwość. Podstawowe jednostki świetlne i energetyczne promieniowania: Natężenie napromieniowania, Natężenie promieniowania, Strumień świetlny, Natężenie oświetlenia, Światłość, Luminancja (jasność) 3. Zależność prądy diody LED od emitowanej mocy fali świetlnej 4. Charakterystyki widmowe diody krzemowej, germanowej i oka ludzkiego. 5. Czułość detektorów a długość fali świetlnej 6. Szybkość działania detektorów a długość fali świetlnej 7. Sprawność różnych źródeł światła 4. Przebieg ćwiczenia 4.. Dokończyć pomiary z ćwiczenia. 4.. Pomiar sprawności różnych źródeł światła (wszystkie grupy wykonują pomiar na stanowisku Instrukcja 3A) 4.3. Pomiar charakterystyk odbiciowych dla różnych illuminantów i różnych kolorów (warstw odbijających światło) 5. Wnioski Sprawozdanie powinno zawierać:. Tabelę z wynikami pomiarów maksymalnych częstotliwości pracy, czasów narostu i czasów opadania diod LED (Tabela.). Tabelę z wynikami pomiarów maksymalnych częstotliwości pracy, czasów narostu i czasów opadania detektorów (Tabela.) 3. Charakterystyki widmowe różnych źródeł światła. 4. Charakterystyki odbiciowe dla poszczególnych kolorów przy różnym oświetleniu (różne illuminanty) 5. Wnioski i spostrzeżenia. Szybkości działania diod Szybkości działania detektorów Zakresy spektralne detektorów Czułości detektorów Porównanie widm różnych źródeł światła Porównanie koloru (charakterystyk widmowych) przy różnym oświetleniu

4 Tabela 3. Tabela pomiarowa dla wyznaczenia sprawności różnych źródeł światła. Źródła światła Ż. rtęciowa Ż. sodowa Ż. żarowa Ż. Diodowa Ż. Halogen. Świetl. En.oszczędna Pobierana moc elektryczna [W] Emitancja E=[Lux] Powierz. S=[cm ] Pomiar mocy optycznej Φ e Strum. Świetlny Φ=[Lm] Jaskrawość monochr. Km=[Lm/W] Moc optyczna Φe=[W] Sprawność η

5 Ćwiczenie 3A pomiar sprawności różnych źródeł światła Pomiary przeprowadzamy na oddzielnym stanowisku czas pomiarów: nie więcej niż 0 minut (stanowisku musi być dostępne dla wszystkich grup laboratoryjnych).. Pomiar mocy jaką pobiera źródło światła... Zasilanie badanego źródła światła podłączyć przez dostępny na stanowisku Power Analyzer. W tym celu włączyć wtyczkę zasilania analizatora do sieci, nałożyć nakładkę Load Adapter na miernik. Urządzenie, które chcemy obmierzyć, zasilamy przez gniazdo w Load Apaptor... Na klawiaturze miernika wybrać KW w celu pomiaru mocy pobieranej przez podłączone urządzenie..3. Odczytać pobieraną moc oraz współczynnik mocy.. Pomiar mocy optycznej emitowanej przez źródło... Do pomiaru Emitancji użyć Luksometru. Ustawić pomiar w luksach (LUX), nie w stopokandelach (FC). Wybrać odpowiedni zakres (A, B lub C). Detektor miernika ustawić w znanej odległości od źródła światła i odczytać wynik w luksach... Wiedząc, że luks jest to lumen na cm Lm, Lx = i szacując jaka powierzchnia jest cm oświetlana w odległości od źródła, w której wykonywany był pomiar, wyznaczamy Strumień świetlny Φ [Lm] danego źródła..3. By policzyć sprawność energetyczną danego źródła światła musimy wielkość fotometryczną (strumień świetlny - Φ [Lm]) przeliczyć na wielkość radiometryczną (Φe - moc optyczna [W]). Zależność pomiędzy mocą a strumieniem świetlnym dla promieniowania monochromatycznego określa poniższy wzór: Φ[lm] = Km Φe[W], Gdzie, Km(λ) to monochromatyczna jaskrawość wyrażona w [lm/w]. Tabela zależności jaskrawości monochromatycznej od długości fali. λ [ nm ] Km [lm/w] λ [ nm ] Km [lm/w] Dla światła widzialnego (wynika to z czułości ludzkiego oka maksimum dla 555 nm) przyjmujemy Km=683 [Lm/W]. Przy przeliczaniu różnych źródeł światła dobieramy Km do widma świecenia danego źródła światła..4. Sprawność danego źródła η światła obliczamy dzieląc emitowaną moc optyczną przez moc Φe W elektryczną pobieraną przez źródło światła η = = P W

6 3. Pomiar charakterystyk odbiciowych dla rożnych illuminantów. 3.. Oświetlić badany obiekt (kartka o zadanym kolorze) lampą sodową, rtęciową, świetlówką oraz żarową i zarejestrować charakterystyki spektralne odbitego światła. 3.. Wykreślić charakterystyki odbiciowe badanego obiektu. (charakterystyka źródła światła pomnożona przez charakterystykę odbiciową mierzonego obiektu da charakterystykę światła odbitego)