МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Санкт-Петербургский государственный
электротехнический университет
«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)
КАФЕДРА ЭПУ
отчет
по лабораторной работе №7
по дисциплине «Квантовая и оптическая электроника»
Тема: ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК СВЕТОДИОДНЫХ МАТРИЦ
Студенты гр. 7201 |
|
Шапошников В.А. |
|
|
Шурыгин А.С. |
|
|
Лукпанов Т.Е. |
|
|
Яковенко E.C. |
Преподаватель |
|
Киселёв А.С. |
Санкт-Петербург
2020
Теоретическая часть
Цель работы: исследование световых, электрических и временных характеристик светодиодных (СД) матриц.
Схема измерительной установки:
Принципиальная схема измерительного устройства представлена на рис. 1. Величина уровня освещённости в люксах (лк) падающего на датчик TSL2561 может быть вычислена по эмпирической формуле, использующей в качестве исходных данных значения с выходов АЦП двух каналов датчика. Спектральная чувствительность и соотношение коэффициентов усиления каналов подобраны датчика так, чтобы вычисление по указанной формуле в результате давало значение освещённости, максимально приближенное к спектру чувствительности человеческого глаза. Вычисление уровня освещённости в люксах из исходных данных, поступающих от датчика TSL2561 осуществляется управляющей программой микроконтроллера (МК). Передача данных от датчика освещенности к микроконтроллеру осуществляется при помощи двухпроводного последовательного интерфейса I2C.
Обработку сигнала с термопары, пропорционального температуре матрицы, осуществляет микросхема MAX6675, которая учитывает нелинейность характеристики термопары. При этом не требуется дополнительное аналогово-цифровое преобразование сигнала с термопары. На выходе микросхемы получается качественный цифровой сигнал, позволяющий судить о текущем значении температуры.
Рис.1 Принципиальная схема устройства
Экспериментальные результаты:
Табл.1 Зависимость освещенности, температуры и
напряжения от времени
t, с |
0 |
60 |
120 |
180 |
240 |
300 |
360 |
420 |
480 |
540 |
600 |
660 |
720 |
780 |
E, лк |
1828 |
1820 |
1832 |
1839 |
1836 |
1810 |
1826 |
1822 |
1818 |
1825 |
1814 |
1824 |
1832 |
1846 |
Т, °C |
29.5 |
30.25 |
31.75 |
32.5 |
33.25 |
33 |
33.75 |
34.5 |
35 |
34.75 |
35.75 |
29 |
28.5 |
27.75 |
U, В |
33 |
33 |
32.9 |
32.9 |
32.9 |
32.9 |
32.9 |
32.9 |
32.9 |
32.9 |
32.9 |
33 |
33 |
33 |
Табл.2 Зависимость освещенности от угла поворота
θ, ° |
0 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
E, лк |
1828 |
1820 |
1815 |
1593 |
1429 |
1216 |
1011 |
749 |
380 |
Табл.3 Зависимость напряжения и освещенности от тока
I, А |
0.34 |
0.3 |
0.26 |
0.22 |
0.18 |
0.14 |
0.1 |
0.06 |
0.04 |
U, В |
33 |
32.8 |
32.6 |
32.3 |
32.1 |
31.8 |
31.5 |
31.2 |
30.9 |
E, лк |
1802 |
1648 |
1451 |
1227 |
1030 |
824 |
560 |
405 |
277 |
Обработка результатов:
Построим зависимости E=f(t), T=f(t), U=f(t), E=f(θ),I = f(U) и E = f(I)
Рис.2 Зависимость освещенности от времени
Рис.3 Зависимость температуры от времени
Рис.4 Зависимость напряжения от времени
Табл.4 Зависимость освещенности от угла поворота
θ, ° |
0 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
E, лк |
1828 |
1820 |
1815 |
1593 |
1429 |
1216 |
1011 |
749 |
380 |
x |
1828 |
1792.37 |
1705.65 |
1379.78 |
1095 |
782.04 |
505.96 |
256.6 |
66.25 |
y |
0 |
315.88 |
620.46 |
796.13 |
918.15 |
931.16 |
875.28 |
703.67 |
374.18 |
Пример расчета:
Рис.5 Зависимость освещенности от угла поворота
Рис.6 Зависимость напряжения от тока
Рис.7 Зависимость освещенности от тока
Рассчитаем Ксд и построим К=f(I)
Табл.5 Зависимость интегральной световой эффективности
излучения от тока
I, А |
0.34 |
0.3 |
0.26 |
0.22 |
0.18 |
0.14 |
0.1 |
0.06 |
0.04 |
Ксд, лм/Вт |
181.5491 |
189.319 |
193.5123 |
195.1873 |
201.5078 |
209.2205 |
200.96 |
244.5577 |
253.334 |
Пример расчета:
Рис.8 Зависимость интегральная световой эффективности
излучения от тока
Вывод:
В данной лабораторной работе были исследованы характеристики светодиодной матрицы. Измерения показали, что со временем ее параметры падают из-за увеличения нагрева, поэтому для мощных матриц необходимо использовать хорошую систему охлаждения. С ростом температуры уменьшается вероятность образования фотонов, из-за этого падает освещенность. Далее была исследована зависимость освещенности от угла поворота матрицы, ее значения убывали, т.к. с увеличением угла меньше света попадало на фотоприемник. Также были рассмотрены зависимости освещенности и напряжения от тока. Как показал эксперимент, данные параметры увеличиваются с ростом тока. Также был рассчитан интегральная световая эффективность излучения Ксд от тока. С ростом тока она падает, это говорит о том, что выделяемая мощность в окружающую среду, из-за чего падает кпд матрицы.
Приложение:
