Dawid Żaczek

Wykonał Szymon Żaczek

Gr.2

Data wykonania ćwiczenia: 05.05.2014r.

OPTOELEKTRONIKA – LABORATORIUM

Ćwiczenie 2 λ[nm]

Pomiar charakterystyk widmowych oraz statycznych różnych źródeł światła

Pierwszy Cel ćwiczenia:

Pierwszym celem ćwiczenia jest zapoznanie się z charakterystykami widmowymi

różnych źródeł światła, konwencjonalnych i laserowych. W szczególności pokazanie różnicy

w charakterystykach widmowych półprzewodnikowych źródeł światła stosowanych

powszechnie we współczesnej optoelektronice.

1. Charakterystyki widmowe badanych źródeł światła.

Rys.1. Charakterystyka białej diody LED.

Rys.2. Charakterystyka zielonej diody LED.

Rys.3. Charakterystyka niebieskiej diody LED.

Rys.4. Charakterystyka czerwonej diody LED.

Rys.5. Charakterystyka żółtej diody LED.

Rys.6. Charakterystyka diody laserowej.

Rys.7. Charakterystyka żarówki.

Rys.8. Charakterystyka diody podczerwonej.

Rys.9. Charakterystyka świetlówki.

Rys.10. Charakterystyka punktu bieli monitora LCD.

Rys.11. Charakterystyka punktu bieli wyświetlacza telefonu komórkowego.

Rys.12. Charakterystyka promieniowania słonecznego.

Rys.13. Charakterystyka punktu bieli wyświetlacza OLED.

Rys.14. Charakterystyka listwa zasilająca

Rys.15. Charakterystyka diody laserowej i czerwonej.

Rys.16. Charakterystyka żarówki, światła słonecznego, białej diody i świetlówki.

Rys.17. Charakterystyka diody niebieskiej, zielonej i czerwonej oraz wyświetlaczy LCD i OLED.

1. Zagadnienia teoretyczne

• Wyjaśnić różnicę w widmie żarówki i białej diody LED.

• Różnica w widmach polega na tym, iż widmo diody LED znajduje się praktycznie w całości w zakresie widzialnym, a duża część widma żarówki wchodzi w pasmo podczerwieni.

• pomierzyć szerokość połówkową widma diod LED i diody laserowej, wyniki zebrać w tabeli.

• Niebieska dioda LED

Δλ = λ₂ - λ₁

λ₁ = 438 [nm],

λ₂ = 474 [nm],

Δλ = λ₂ - λ₁ = 474 - 438 [nm] = 36 [nm]

• Zielona dioda LED

Δλ = λ₂ - λ₁

λ₁ = 568 [nm],

λ₂ = 585 [nm],

Δλ = λ₂ - λ₁ = 585 - 568 [nm] = 17 [nm]

• Żółta dioda LED

Δλ = λ₂ - λ₁

λ₁ = 580 [nm],

λ₂ = 596 [nm],

Δλ = λ₂ - λ₁ = 596 - 579 [nm] = 16 [nm]

• Czerwona dioda LED

Δλ = λ₂ - λ₁

λ₁ = 647 [nm],

λ₂ = 668 [nm],

Δλ = λ₂ - λ₁ = 669 - 646 [nm] = 21 [nm]

• Dioda laserowa

Δλ = λ₂ - λ₁

λ₁ = 652 [nm],

λ₂ = 654 [nm],

Δλ = λ₂ - λ₁ = 654 - 652 [nm] = 2 [nm]

Źródło światła :	∆λ[nm]
Dioda niebieska	36[nm]
Dioda zielona	17[nm]
Dioda żółta	16[nm]
Dioda czerwona	21[nm]
Dioda laserowa	2[nm]

Tab.1 Zestawienie szerokości połówkowej w zależności od źródła światła

• wyjaśnić różnic szerokości połówkowej widma diody LED i diody laserowej.

• Bardzo mała szerokość połówkowa widma diody laserowej w porównaniu z innymi diodami LED, wynika z jej budowy. Dioda laserowa jest zbudowana tak aby stworzyć wokół złącza rezonator optyczny, co przy odpowiedni wysokim napięciu i prądzie zasilania prowadzi do emisji wymuszonej i powstania spójnej, monochromatycznej wiązki światła. Dioda elektroluminescencyjna - LED (Light Emitting Diode) jest źródłem światła wykorzystującym zjawisko emisji spontanicznej. Emisja spontaniczna jest emisją nieuporządkowaną i zachodzi w rozbieżnych kierunkach.

Drugi Cel ćwiczenia:

Drugim celem niniejszego ćwiczenia jest wyznaczenie charakterystyk statycznych

oraz charakterystyk widmowych diod emitujących promieniowanie o różnej barwie i przy

różnych punktach pracy, tj. czterech diod LED emitujących światło o barwie czerwonej, zielonej, niebieskiej i białej.

2.1. Charakterystyki statyczne badanych diod.

Rys. 18. Charakterystyka statyczne i(u) badanych diod.

rodzaj diody:	Up[V]
Dioda czerwona	1,7
Dioda niebieska	2,6
Dioda zielona	2,65
Dioda biała	2,7

Tab.2. Zestawienie zależności napięcia progowego od rodzaju diody LED

2.2. Charakterystyki widmowe badanych diod dla rożnych prądów przewodzenia.

λ[nm]

Rys. 19. Charakterystyka widmowa białej diody LED dla różnych wartości prądu.

Rys. 20. Charakterystyka widmowa zielonej diody dla różnych wartości prądu.

Rys. 21. Charakterystyka widmowa niebieskiej diody dla różnych wartości prądu.

Rys. 22. Charakterystyka widmowa czerwonej diody dla różnych wartości prądu.

Rodzaj diody :	Dominująca długość fali
Dioda biała	552nm\450nm
Dioda zielona	525nm
Dioda niebieska	475nm
Dioda czerwona	640nm

Tab.3. Zestawienie dominujących długości fali w widmie.

3.1. Pytania od prowadzącego.

• Dlaczego obszary bieli w wyświetlaczach różnią się od siebie?

• Obszary bieli w wyświetlaczach nie różnią się w znaczącym stopniu od siebie. W każdym przypadku dobrze zauważalne są trzy składowe RGB. Różnice spowodowane są zastosowaniem różnych technologii wykonania wyświetlaczy.

• Co świeci w listwie zasilającej ?

• Po porównaniu charakterystyk widmowych oraz dominujących długości fal badanych źródeł światła dopasowaliśmy ŻÓŁTĄ Diodę LED.

• Dlaczego diody emitują różne barwy promieniowania?

• Barwa promieniowania emitowanego przez diody elektroluminescencyjne zależy od materiału półprzewodnikowego użytego do budowy wygranych diód.

GaAs-podczerwień

GaP-czerwona, zielona, żółta

GaAs1-xPx-czerwona, pomarańczowa, żółta

AlxGa1-xAs-czerwona, podczerwień

GaN-niebieska, biała