Исследование формирователей возбуждающих напряжений светодиодов

2.1 Цель работы

Изучить основные схемы возбуждения светодиодов, ознакомиться с условиями нормальной работы светодиодов.

 

2.2 Подготовка к работе

 

2.2.1 Изучить следующие вопросы курса по конспекту лекций к рекомендованной литературе:

 

-устройство и принцип работы светодиода.

-вольтамперная характеристика светодиода.

-основные параметры и предельные режимы работы.

-зависимость силы света от прямого тока и температуры.

-типы, конструкции светодиодов.

-схемы включения и применение светодиодов.

-схемы возбуждения светодиодов.

-условия нормальной работы светодиодов.

 

2.2.2 Ответить на следующие контрольные вопросы:

 

-пояснить принцип действия излучающих диодов;

-чем определяется частота излучения полупроводниковых излучающих диодов;

- приведите классификацию и расшифруйте систему обозначений излучающих диодов;

- изобразите ВАХ излучающего диода. Укажите рабочий участок характеристик;

- назовите основные параметры излучающих диодов. Укажите предельные параметры. Объясните, от чего зависит цвет свечения диода;

- изобразите зависимость силы света от прямого тока и температуры;

- сравните ВАХ обычных и излучающих диодов. Объясните отличие. Почему Ge и Si не используются при производстве светодиодов;

- изобразите основные схемы включения светодиодов с ограничением тока; формирователя с активным низким уровнем; формирователя с активным высоким уровнем;

-объясните выбор режима и силы света излучателя в зависимости от освещенности окружающей среды.

Рекомендуемая литература

Игнатов А.Н. Основы оптоэлектроники. Ч.1. Излучающие и фотоприемные приборы, Новосибирск, 1988.

Иванов В.И., Аксенов А.И., Юшин А.М. Полупроводниковые оптоэлектронные приборы, справочник, М., Энергоатомиздат, 1988.

Игнатов А.Н. Оптоэлектронные приборы и устройства, Новосибирск, 2002.

 

2.3 Светодиоды, исследуемые в работе

 

В работе исследуются эпитаксиальные светоизлучающие диоды с рассеянным излучением, изготовленные на основе соединений галий-алюминий-мышьяк (АЛ307А, Б), фосфида галлия (АЛ307В, Г, Д, Е, И, Л). Электрические и световые параметры светодиодов приведены в таблице 1.

 

Таблица 1 - Параметры светоизлучающих диодов.

Тип	Цвет свечения	Сила света, мкд при I=10 мА	lmax, мкм	Uобр max, B	Uпр max, B	Iпр max, мА
АЛ307А АЛ307Б АЛ307В АЛ307Г АЛ307Д АЛ307Е АЛ307И АЛ307Л	красный красный зеленый зеленый желтый желтый оранжевый оранжевый	0, 15 0, 90 0, 40 1, 50 0, 40 1, 50 0, 40 1, 50	0, 666 0, 666 0, 566 0, 566 0, 560; 0, 700 0, 560; 0, 700 0, 560; 0, 700 0, 560; 0, 700		2, 0 2, 0 2, 5 2, 5 2, 5 2, 5 2, 5 2, 5

 

2.4 Лабораторное задание

2.4.1 Собрать схему, в соответствии с рисунком 1 для снятия ВАХ светодиода при прямом включении. В качестве источника питания использовать G5. Предел вольтметра PV1 установить 2 В, а предел миллиамперметра PA1 – 10 мА.

 

Рисунок 1 - Схема для снятия ВАХ светодиода

 

2.4.2 Снять вольт-амперную характеристику светодиода и U = f(I_Д) при прямом включении. Напряжение изменять от 0 до 2 В. Результаты измерений занести в таблицу. Определить пороговое значение напряжения, при котором появилось свечение. Построить ВАХ светодиода.

2.4.3 Собрать схему формирователя с активным низким уровнем в соответствии с рисунком 2. Регулируемым источником на входе U_вх является источник G1. Предел вольтметра PV1 установить 10 В, предел миллиамперметра установить 10 мА.

Рисунок 2 - Схема включения светодиода в формирователе

с активным низким уровнем

 

2.4.4 Снять передаточную характеристику I_вых = f(U_вх)/U_вых = const. Регулятором напряжения источника питания G5 установить 5 В. Для этого ручку регулятора повернуть по часовой стрелке до упора. Напряжение U_вх изменять от 0 до 6 В. Результаты измерений занести в таблицу. Построить передаточную характеристику.

 

Таблица 2 - Результаты измерений.

Uвх, В
Iвых, мА

 

2.4.5 Собрать схему формирователя с активным высоким уровнем, в соответствии с рисунком 3. Предел миллиамперметра и вольтметра не изменять.

Рисунок 3 - Схема включения светодиода в формирователе

с активным высоким уровнем

 

2.4.6 Снять передаточную характеристику I_вых = f(U_вх) / U_вых = const. Напряжение U_вх изменять от 0 до 6 В. Результаты измерений занести в таблицу. Построить передаточную характеристику.

2.4.7 Используя результаты п. 2.4.5 и 2.4.6 и зависимость относительной силы света от прямого тока, в соответствии с рисунком 5, построить зависимости силы света от управляющего напряжения для двух вариантов формирователей.

2.4.8 Рассчитать токоограничивающие сопротивления R_к.

Для защиты светодиодов и транзисторов от чрезмерных токов в схемах обязательно следует использовать ограничивающие ток резисторы. Номиналы резисторов выбираются исходя из допустимых токов элементов указанных в справочной литературе (для светодиодов АЛ307 в таблице 1. Следует также иметь в виду, что светодиоды имеют малые допустимые прямые и обратные напряжения (порядка 2В для светодиодов АЛ307).

(2.1)

Для формирователя с активным низким выходным уровнем сопротивления токоограничивающего резистора рассчитывается по формуле:

где U_П – напряжение источника питания, U_{КЭ нас} – напряжение насыщения транзистора.

(2.2)

Для формирователя с активным высоким выходным уровнем сопротивления токоограничивающего резистора выбирается средним из рассчитанных значений:

если БТ выключен (закрыт).

(2.3)

где I_к – ток насыщения транзистора.

если БТ включен (открыт).

2.5 Содержание отчета

 

2.5.1 Схемы исследований и таблицы результатов измерений.

2.5.2 ВАХ исследуемого светодиода.

2.5.3 Зависимость силы света от управляющего напряжения формирователя с низким активным уровнем.

2.5.4 Зависимость силы света от управляющего напряжения с высоким активным уровнем.

2.5.5 Параметры рабочего режима формирователей (входные напряжения, при которых светодиод «включен» и «выключен», а также силу света при включенном состоянии светодиода).

2.5.6 Используя зависимость I_V=f(E) определить условия освещенности, при которых светодиод с параметрами полученными в п. 2.4.4., может нормально работать.

 

Рисунок 4 - Зависимость силы света от освещенности

 

Таблица 3

Е, лк	Восприятие
1-10 10-100 100-103 103-104 104-105	Темно Тусклое освещение Нормальное освещение Яркое освещение Солнечный свет

 

Рисунок 5 - Зависимость относительной силы света от прямого тока

 

Лабораторная работа ОЭ3

⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. III Исследование функционального развития чувствительности
2. III. Исследование прекардиальной области.
3. III. ОБЪЕКТИВНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ
4. IX.4. Исследование энергии мысли
5. IX.6. Исследование коллективной мысли
6. А. Обзорно-аналитическое исследование.
7. БЛОК 4. ИССЛЕДОВАНИЕ СФОРМИРОВАННОСТИ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ
8. Больному следует провести пальцевое исследование прямой кишки.
9. Взятие крови из вены на биохимическое исследование с помощью шприца
10. Выбор и обоснование упрощённых схем РУ разных напряжений.
11. Где можно дешево достать компактные преобразователи напряжений
12. ГЛАВА 2 ЭМПИРИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ И КАЧЕСТВЛИЧНОСТИ УЧИТЕЛЯ