Kuhni-nn.ru

Кухни НН
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Светодиодный мир нашего века

воскресенье, 24 февраля 2013 г.

Фотоэлементы с внешним и внутренним фотоэффектом


Фотоэлемент с внешним фотоэффектом (изо) имеет стеклянную колбу 2 , в которой создан вакуум (в вакуумном фотоэлементе) или после откачки воздуха колба заполнена разреженным газом (аргоном при низком давлении — в ионных фотоэлементах).

Внутренняя поверхность колбы, за исключением небольшого «окна» для прохождения светового потока 1 , покрыта фотокатодом 3 , который представляет собой слой серебра (подложка), на который нанесен полупроводниковый слой окиси цезия.
Анод 4 фотоэлемента изготовляют в виде кольца, чтобы он не преграждал путь световому потоку к катоду. Колба помещается в пластмассовом цоколе 5 , в нижней части которого находятся контактные штырьки 6 с выводами от анода и катода.

Под действием приложенного напряжения U источника питания между анодом и катодом фотоэлемента создается электрическое поле, и электроны, вылетающие с освещенной поверхности катода, направляются к положительно заряженному аноду.

У электронного фотоэлемента фототок сначала быстро растет при увеличении напряжения, а затем рост его замедляется и, наконец, почти совсем прекращается, т. е., наступает режим насыщения (изо, а ).
Для ионных фотоэлементов анодная вольт амперная характеристика после горизонтального участка (электронный ток) поднимается вверх вследствие ионизации газа (изо, б ).
В процессе работы фотоэлементов их параметры со временем изменяются, т. е. проявляется свойство их «утомляемости».
Обычно фотоэлементы используют совместно с ламповыми или транзисторными усилителями вследствие малого значения фототока, который может быть получен от фотоэлемента.

Что такое фоторезистор?

Остановимся более подробно на описании полупроводникового фоторезистора. Для начала дадим ему определение.

Фоторезистор — это полупроводниковый прибор (датчик), который при облучении светом изменяет (уменьшает) свое внутреннее сопротивление.

В отличие от фотоэлементов других типов (фотодиодов и фототранзисторов) данный прибор не имеет p-n перехода. Это значит, что фоторезистор может проводить ток независимо от его направления и может работать не только в цепях постоянного тока, где присутствует постоянное напряжение, но и с переменными токами.

Читайте так же:
Включатель или выключатель света с пультом 1

В какие единицах измеряется освещенность

Освещенность измеряется в люксах (Лк) и соответствует она световому потоку, который приходится на определенную единицу площади помещения. Зачастую для измерения используется квадратный метр помещения. Существуют специальные нормы освещенности помещений.

люкс

В свою очередь, световой поток – это мощность излучения, которая воспринимается человеческим глазом, измеряется в люменах (Лм).

Искусственное освещение помещения зависит от его назначения. Для упрощенного расчета приняты нормы, которые указывают, каким должен быть этот параметр для того или иного здания.

К примеру, в офисном помещении освещенность должна соответствовать 20-300 Лк, а для складского достаточно освещения и на уровне 50 Лк.

4

В расчет освещенности также входит характеристики зрительной работы.

Определено 7 уровней зрительной работы, которые учитывают напряжение глаз человека при выполнении той или работы.

Наибольшую освещенность требуют помещения, в которых выполняются работы высокой точности, меньше же всего освещения установлено для помещений контроля за производственным процессом.

Учитываются также условия выполнения работы и пребывания в помещении.

Данный критерий разделен на 4 подразряда – постоянная работа, периодическая работа при постоянном пребывании в помещении, периодическая работа при периодическом пребывании и просто наблюдение за коммуникациями.

5

Экономят ли датчики освещения электричество?

Во многих источниках прямо говорится, что фотореле помогают экономить электричество и очень быстро окупаются, но это не так. Это обычный миф, который можно легко развеять. По большому счету, они экономят лишь время, ведь не нужно ходить и самому включать и выключать фонари. Но это решается подключением системы освещения к одному выключателю. К аргументам «за» можно также добавить и то, что использование автоматики отпугивает воров, ведь они видят, что включается свет. Но и в этом случае об экономии речи быть не может.

Читайте так же:
Длительно допустимый ток кабеля кгэш

То есть, использование датчиков освещения для включения фонарей и ламп – это вопрос удобства, но не экономии. Настоящая экономия получается при использовании датчиков движения и энергосберегающих ламп. А когда свет горит всегда в темное время суток, никакой экономии быть не может. Поэтому если вы хотите купить датчики освещения с целью сэкономить на электричестве, то лучше смотреть в сторону датчиков движения, про которые подробно можно прочитать в этой статье.

Ночь, темно, деревня, фотореле, небо

Их использование имеет смысл там, где люди находятся и ночью (например, автостоянки, территории около складов, которые работают в ночном режиме и т.д.). А включать свет в подъезде или на дачном участке на всю ночь, когда никто не ходит, не имеет никакого смысла. Более того, если сравнивать цены на датчики освещения и датчики движения, то можно заметить, что особой разницы нет, разве что вторых нужно покупать в большем количестве.

Мы не говорим, что эти приборы совсем не нужны, отнюдь. Просто их нужно покупать только тогда, когда действительно требуется автоматическое включение света и нет цели сэкономить. Выше мы писали про отпугивание воров, в этом смысле автоматическое включение освещения на всю ночью гораздо действеннее, чем включение света на движение. Просто потому, что в первом случае злоумышленник подумает, что в доме кто-то есть и это он включил свет, а во втором он точно будет знать, что стоят просто датчики движения и совсем не обязательно, что в доме есть жильцы.

Сила света – основной показатель

Сила света относится к одной из первичных характеристик любого излучателя в установленном оптическом диапазоне. Она точно определяет, какое количество мощности переносится в тех или иных направлениях, ограниченных условным телесным углом. Поэтому на графическом изображении конфигурация силы света не будет иметь вид прямой линии.

Читайте так же:
Замена выключателя света ауди а6 с5

Световой поток

Вершина телесного угла располагается в центре сферы. Единицей измерения этого угла служит стерадиан. Для его вычисления необходимо площадь воображаемого шара соотнести с квадратом радиуса. Поэтому стерадиан является безразмерной величиной, как и сам телесный угол. Согласно определения, на площадь сферы помещается 12,56 стерадиана или 4 Пи.

Телесный угол является объемным и выглядит в виде конуса, вершина которого расположена в центре воображаемого шара. Однако его основание нельзя считать плоскостью, поэтому сравнение телесного угла и конуса будет не совсем корректным. В качестве основания рассматривается та часть сферы, которая отсекается боковой поверхностью. Вместе с тем, следует отметить, что сила света для проведения практических расчетов используется крайне редко. Вместо него стали пользоваться таким интегральным параметром как световой поток, значение которого наносится на все этикетки приборов освещения.

Этап №2 расчета.

Получив необходимые данные о величине светового потока, мы можем вычислить необходимое количество светодиодных ламп и их мощность. В таблице №2 указаны значения мощности светодиодных ламп и соответствующие им показатели по световому потоку. Итак, делим полученное на этапе №1 значение светового потока на величину светового потока в люменах по подобранной лампе. В результате имеем нужное количество светодиодных ламп определенной мощности для помещения.

Таблица №2 "Значения светового потока светодиодных ламп разной мощности"

Расчет освещения

Фотопроводящий режим в фотодиодных схемах

Чтобы переключить показанную выше схему детектора в фотопроводящий режим, мы подключаем анод фотодиода к источнику отрицательного напряжения, а не к земле. Катод всё еще находится под напряжением 0 В, но анод находится под некоторым напряжением ниже 0 В; таким образом, на фотодиод подается обратное смещение.

Рисунок 2 Пример включения фотодиода в фотопроводящем режиме Рисунок 2 – Пример включения фотодиода в фотопроводящем режиме

Когда использовать фотопроводящий режим

Прикладывание напряжения обратного смещения к PN-переходу приводит к расширению обедненной области. Это имеет два положительных эффекта в контексте применения фотодиодов. Во-первых, более широкая обедненная область, как объяснялось в предыдущей статье, делает фотодиод более чувствительным. Таким образом, фотопроводящий режим – хороший выбор, когда вы хотите получить больший выходной сигнал при той же освещенности.

Читайте так же:
Как подключить выключатель с подсветкой схем

Во-вторых, более широкая обедненная область снижает емкость перехода фотодиода. В схеме, показанной выше, наличие сопротивления обратной связи и емкости перехода (наряду с другими источниками емкости) ограничивает полосу пропускания замкнутой петли системы. Как и в случае с базовым RC-фильтром нижних частот, уменьшение емкости увеличивает частоту среза. Таким образом, фотопроводящий режим обеспечивает более широкую полосу пропускания и предпочтителен, когда вам нужно максимизировать способность детектора реагировать на быстрые изменения освещенности.

Наконец, обратное смещение также расширяет диапазон линейной работы фотодиода. Если вас беспокоит точность измерений при высокой освещенности, вы можете использовать фотопроводящий режим и выбрать напряжение обратного смещения в соответствии с требованиями вашей системы. Но помните, что большее обратное смещение также увеличивает темновой ток.

Рисунок 3 Hamamatsu ведущий производитель фотоприемников. Этот график, взятый из их руководства по кремниевым фотодиодам, дает представление о том, насколько вы можете расширить область линейного отклика фотодиода, увеличив напряжение обратного смещения Рисунок 3 – Hamamatsu – ведущий производитель фотоприемников. Этот график, взятый из их руководства по кремниевым фотодиодам, дает представление о том, насколько вы можете расширить область линейного отклика фотодиода, увеличив напряжение обратного смещения

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector