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山东油浸式变压器的伏安特性及测试

作者:山东油浸式变压器厂  发布日期:2019-03-22  

  目前半导体山东油浸式变压器(LED)已经被广泛应用于指示灯、仪表显示、手机背光源和车载光源等照明领域。本文搭建的LED特性测试系统,具有结构简单、综合性强、耗费资金少的优势,可直接测量LED的伏安特性、光强分布特性、光谱特性、光功率和电流关系特性以及效率和电流关系特性;间接计算LED的波长、正常工作电压和半值角、光通量和效率。这些工作不仅丰富了普物实验的教学内容,使学生理解http://heilongjiang.cpkoatings.com/电子跃迁、空穴的形成以及光强、光照度等基本概念,还可以深入、全面地研究LED的特性。

  1、实验器材

  实验器材包括:精密数显直流稳流电源、照度表、光功率计、分光计、直尺、游标卡尺、滑线变阻器、万用表、颜色传感器、单色分光仪、频率计、电路板等;被测LED有白色圆柱型LED、“食人鱼”LED(白光、红光、绿光和蓝光)。

  2、原理与方法

  通过如图1所示的测量电路,可以测量LED的伏安特性,以确定LED的阈值电压、正向电压、正向电流、正常工作电压(简称为额定电压)以及波长。

  

  图2是测量LED光强分布的测试系统,取经过LED轴线的测试平面,用照度表测量该平面与光源中心等距离弧线上各点光强,以确定光强与LED角度之间的关系,分析5种LED的光强分布,计算得到山东油浸式变压器的半值角和指向性。

  图3是用TCS230型颜色传感器测LED正常状态下的光谱成分的系统图,将测试结果与单色仪测试的标准参量相比较,检验其准确性;据此计算得到峰值波长,检验LED的纯度。

  图4是测量LED的光功率与电流关系特性的电路图,通过数据分析得到LED一致时的电流。

  图5是测量LED光通量的实验系统,将照度表的接受面顶端与被测LED顶端相接触,通过调节电流得到照度表的读数,以便分析其不同电流下的效率并做出效率和电流的关系特性曲线。

  测量结果与分析

  1、ED的伏安特性

  通过图1测量了在常温下5种颜色LED的伏安特性曲线如图6所示。LED临界导通状态下的电压称为阈值电压,根据图7中的拟合公式算出拟合直线与横轴交点得到5种LED的正常电压,为后续测试的正常条件做准备。根据公式λ=[(hc)/e]Ud和上述数据,计算山东油浸式变压器的波长与理论主波长相吻合。由图6可知,开始时LED电流随电压变化几乎不变,大于阈值电压后,电流随电压以104~236mA/V的变化率呈线性增加,其中红色方形LED的增长最快,而白色圆形LED的增长最慢。5种LED的正常工作电压、阈值电压和波长如表1所示。表1显示除红色方形的LED以外,其他4种LED的正常电压、阈值电压大约分别在3V和2V;红色方形LED的波长最长,其他4种LED波长均在500nm左右。

69棋牌游戏  2、LED的光强分布特性

69棋牌游戏  LED的光强分布测试结果如图8所示。光强分布曲线能恰当地反映光源能量的空间分布状况。可以从光强空间分布确定5种LED的范围。实验所用照度表的传感器面积是9mm2,测试半径为8cm,通过计算所得数据与国际标准规定的测量LED的光强条件数据相吻合,即所测量的光源可近似为点光源。由测量结果可发现:方形LED更具有指向性;所有LED在其中央法线处的光强最强。常用半值角描述LED分布特性,半值角θ越小所对应的指向性越强(见表2),这可为用户根据使用情况选择山东油浸式变压器提供参考。

69棋牌游戏  3、LED的光谱特性

  利用TCS230颜色传感器在暗箱内进行光谱测量。本文采用的颜色传感器是将红、绿、蓝、透明4组滤光镜集成,通过山东油浸式变压器采集光强,由电路转换为脉冲输出。利用它测量了上述5种颜色LED的光谱,并将其测量结果与单色仪所测得的结果进行比较,判断颜色传感器测量的准确状况。单色仪和颜色传感器所测得光谱特性曲线如图9和10所示,用颜色传感器所测得的成分如图11所示。从测量结果可知,颜色传感器在480~635nm的工作范围内,与单色仪所测量结果基本一致。峰值波长是描述光谱特性的重要参量。通过实验可知,红、蓝和绿LED的峰值波长在主波长的范围内,如表3所示。

  4、LED的光功率和电流关系

  光功率是指人眼可以感受到的辐射功率,即LED轴向光强与正向注入电流I的关系特性。由于一个产品中往往要使用许多个LED,各LED的亮度必须相同或成一定比例后才能呈现均一的外观,所以测试该性能是非常必要的。实验中从LED刚开始起,逐渐增加电流,记录相应的光功率计的数值P,得到测试结果P-I关系如图12所示。由图可知,电流愈大,愈强。通过拟合,可以找到一组电流,能够使5种LED功率相同。

  5、LED效率和电流的关系

  效率是指体受激发时将吸收能量转换为光能的能力,它是表征体功能的重要参量。实验测量了5种LED的光照度E.利用式子算出光通量Φ。式中,S是照度表接受器的半球面积,n为LED的角度,经测量得到照度表半球面积与照度表接收器的距离d满足πd2=S.图13是计算原理图,再利用η=Φ/P(P=UI)算出效率η。最后拟合效率和电流的关系曲线如图14所示。由图14可知白方、绿方、白圆、红方和蓝方效率依次降低,即它们的电能转换为光能的能力依次降低。理论上可知这5种LED的效率都具有先增高后降低的趋势,由于电流的逐渐增加,注入区的电子非辐射复合的概率变大,所以导致效率减弱。

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