Laboratorium z Optokomunikacji	Termin zajęć:
Wykonali:	Ćwiczenie nr 1 Parametry statyczne diody LED
Data wykonania ćw.:	Ocena:

1. Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z podstawowymi właściwościami i charakterystykami diod LED. Poznanie ograniczeń i sposobu zasilania tego typu diod. Zapoznanie się ze sposobem detekcji promieniowania elektromagnetycznego o różnej częstotliwości (długości fali – barwie).

Dodatkowo student zapozna się z diodowym wyświetlaczem segmentowym.

1. Budowa układu.

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

6. Obliczenia

6.1 Wyznaczenie rezystancji dynamicznych diod dla prądu równego 7mA.

Rezystancję dynamiczną definiuje się jako: $\mathbf{r}_{\mathbf{d}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{\text{ΔU}}}{\mathbf{\text{ΔI}}}$

Przykładowo, dla diody nr 1: $r_{d} = \frac{\text{ΔU}}{\text{ΔI}} = \frac{\left| 1,175 - 1,2 \right|\ \lbrack V\rbrack}{\left| 0,007 - 0,0095 \right|\ \lbrack A\rbrack} = 10\lbrack\mathrm{\Omega}\rbrack$

Na tej samej zasadzie dokonano obliczeń rezystancji dynamicznych dla wszystkich badanych diod. Wyniki zamieszczone zostały w Tabeli 2 ,,Tabela z wynikami pomiarów parametrów diod LED”.

6.2 Wyznaczenie środkowej długości fali λ_sr.

Środkowa długość fali została odczytana jako argument dla maksimum wartości widmowej charakterystyki danej diody (długość fali, dla której występuje największa wartość intensywności).

Przykładowo, dla diody nr 1: max(y)=61398

λ_sr=f(max(y))=935 [nm]

Na tej samej zasadzie dokonano obliczeń rezystancji dynamicznych dla wszystkich badanych diod. Wyniki zamieszczone zostały w Tabeli 2 ,,Tabela z wynikami pomiarów parametrów diod LED”.

6.3 Wyznaczenie FWHM.

FWHM (szerokość połówkowa) używana do opisu szerokości „wybrzuszeń”. Równa się ona odległości między dwoma punktami na krzywej w których funkcja przyjmuje połowę swojej maksymalnej wartości.

Rysunek poglądowy:

Przykładowo, dla diody nr 1: max(y)/2=61398/2=30699 ,gdzie y - oś intensywności

Dla wartości 30699 występują dwie długości fali: λ₁=907 [nm] oraz λ₂=958 [nm].

FWHM=|λ₁-λ₂|=|907-958|=51 [nm]

Na tej samej zasadzie dokonano obliczeń rezystancji dynamicznych dla wszystkich badanych diod. Wyniki zamieszczone zostały w Tabeli 2 ,,Tabela z wynikami pomiarów parametrów diod LED”.

7. Wnioski

Wykresy sporządzone w pkt. 3, 4 oraz 5 są zbliżone do teoretycznych wykresów. Niedoskonałości charakterystyki wynikają z błędów pomiarowych.

W pkt. 3 na wykresie U(I) w przypadku każdej z diod widać wyraźnie, że po przekroczeniu napięcia progowego wartość prądu lawinowo rośnie. Dlatego też rezystancja dynamiczna wynosi w tym wypadku bardzo mało. Można również zauważyć trend zależności między napięciem progowym oraz rezystancją dynamiczną: większa rezystancja dynamiczna prognozuje większe napięcie progowe. Oznacza to, że ze zwiększeniem się napięcia progowego, nachylenie do osi ‘x’ jest mniejsze (charakterystyka jest mniej stroma).

W pkt. 5 kolejne diody promieniują różną długość fal od 465nm (kolor niebieski) do 935nm (podczerwień). Rzeczywiście, podczas obserwacji dwóch ostatnich diod o długościach 846nm oraz 935nm, nie widać było świecenia. Oznacza to, że te długości wykraczają poza obszar widzialny.

Obliczenie FWHM wykazało, że najostrzejszy kształt ma dioda nr 6 – tylko 15nm, natomiast najszersza okazała się charakterystyka diody nr 10 – aż 148nm.

Po wykonaniu ćwiczenia zaobserwowaliśmy zalety diod LED, z których najważniejsza to mały pobór prądu i napięcia przy dużej efektywności świecenia. Dodatkowo małe rozmiary sprawiają, że diody te są obecnie bardzo popularne i chętnie wykorzystywane.