王淼

摘要 為方便在教學(xué)實(shí)驗(yàn)中對(duì)發(fā)光二極管特征參數(shù)的測(cè)試，本文設(shè)計(jì)了一個(gè)簡(jiǎn)易的測(cè)試儀，該測(cè)試儀能夠?qū)Πl(fā)光二極管的伏安特性、光照強(qiáng)度、顏色以及指向性等特征參數(shù)進(jìn)行方便的檢測(cè)，通過測(cè)試，表明該測(cè)試儀能夠?qū)Πl(fā)光二板管的多項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的測(cè)量。

關(guān)鍵詞 發(fā)光二極管；測(cè)試儀；伏安特性

中圖分類號(hào) TN3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào)2095—6363（2016）17—0029—02

發(fā)光二級(jí)管的伏安、顏色、光照、方向特性等參數(shù)是其在現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用中考慮的重要因素，但是目前基于工業(yè)生產(chǎn)的測(cè)試儀器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不方便實(shí)驗(yàn)應(yīng)用。本文設(shè)計(jì)了一種成本低又使用方便的測(cè)試議，能夠?qū)Σ煌伾陌l(fā)光二極管的特性進(jìn)行測(cè)試，加深對(duì)發(fā)光二極管的認(rèn)識(shí)。

1測(cè)試儀的設(shè)計(jì)

該測(cè)試議主要由5部分構(gòu)成，其中被檢測(cè)的發(fā)光二極管以及對(duì)其特性進(jìn)行檢測(cè)的光敏器件、量角器、顏色傳感器等放入密閉裝置中；測(cè)試部分主要由相關(guān)的測(cè)試電路組成；調(diào)節(jié)部分主要用于對(duì)測(cè)試使用電壓、二極管照射角度的調(diào)節(jié)；顯示部分顯示測(cè)試的電壓、電流、光照強(qiáng)度等信息；電源部分提供5V和12V兩種直流電壓。

2相關(guān)硬件及測(cè)試電路的設(shè)計(jì)

2.1發(fā)光二極管的伏安特性測(cè)試

所謂伏安特性，就是發(fā)光二極管中流過P-N結(jié)的電流隨電壓變化的特性。當(dāng)電壓超過某個(gè)閾值時(shí)，電流會(huì)出現(xiàn)指數(shù)式上升。本測(cè)試議使用的正向伏安測(cè)試電路如圖1所示：

本電路負(fù)責(zé)檢測(cè)被測(cè)發(fā)光二極管兩端的電壓及流過發(fā)光二極管的電流。

2.2發(fā)光二極管的發(fā)光強(qiáng)度測(cè)試

硅光電池對(duì)光的檢測(cè)較為敏感，本測(cè)試儀采用硅光電池作為光敏器件，對(duì)發(fā)光二極管的發(fā)光強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)試。硅光電池能夠把射入到其表面的光能轉(zhuǎn)化為電能，而且硅光電池的短路電流與光照的強(qiáng)度之間存在線性關(guān)系，適合于對(duì)發(fā)光強(qiáng)度的檢測(cè)。

2.3發(fā)光二極管的顏色測(cè)試

本測(cè)試儀采用顏色傳感器采集發(fā)光二極管的光照顏色，對(duì)光線進(jìn)行濾光分析的基礎(chǔ)上得到一個(gè)基值，生成穩(wěn)定的波形輸入單片機(jī)，通過單片機(jī)的計(jì)算處理得出較為準(zhǔn)確的顏色RGB數(shù)值。

2.4發(fā)光二極管的指向性測(cè)試

發(fā)光二極管發(fā)射強(qiáng)度由光軸取其方向角度的一半時(shí)，其值為峰值的一半，此角度為方向半值角，此角的角度越小，發(fā)光二極管的指向性越高。本測(cè)試儀對(duì)方向性檢測(cè)中角度的測(cè)量采用的是簡(jiǎn)易的量角器，通過旋轉(zhuǎn)被檢測(cè)的發(fā)光二極管，指針會(huì)在量角器上顯示出發(fā)光二極管的方向角。

3測(cè)試結(jié)果

使用本文設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)易測(cè)試議，對(duì)常用的一些發(fā)光二極管進(jìn)行了測(cè)試實(shí)驗(yàn)。表1列出了測(cè)試用發(fā)光二極管的安全工作電壓范圍。

發(fā)光二級(jí)管的閾值電壓通過截距外推法獲得，當(dāng)發(fā)光二極管所加的電壓低于其閡值電壓時(shí)，幾乎沒有電流通過發(fā)光二極管；當(dāng)所加電壓超過閡值電壓后，發(fā)光二極管的電阻導(dǎo)通特性呈現(xiàn)出來，通過發(fā)光二極管的電流會(huì)急速增加。圖2為藍(lán)、綠兩種發(fā)光二極管的正向V-I特性關(guān)系曲線圖。

從圖2中可以看出，電壓超過閾值電壓后，電流隨電壓的增加急劇加大，符合二極管的伏安特性。發(fā)光二極管中因正向電流的通過而發(fā)光，圖3是通過測(cè)試儀對(duì)藍(lán)、綠兩種發(fā)光二極管的光照強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)后得到的光照特征曲線。

從圖3中可以看出，綠色發(fā)光二極管的光照強(qiáng)度比藍(lán)色發(fā)光二極管的要高，正向電流小于額定電流時(shí)，兩種發(fā)光二極管的光照強(qiáng)度與通過的電流成近似線性的關(guān)系。表2為通過本文設(shè)計(jì)的測(cè)試儀器對(duì)藍(lán)、綠兩種發(fā)光二極管的半值角、視角和顏色值的測(cè)試結(jié)果。endprint