Виконуючи інтегрування по поверхні кулі а, отримуємо

.

Відбиваючись, промені знову опромінюють стінки кулі. Виконуючи аналогічні обчислення, отримуємо значення третинної опроміненості

.

Так само обчислюється опроміненість для всіх наступних відбивань. Повна опроміненість внутрішньої поверхні кулі визначається як

.

З останнього співвідношення видно, якщо якусь точку кулі захистити від прямого світла, то її опроміненість буде пропорційною потоку джерела світла. Тому можна запропонувати такий метод вимірювання потоку випромінювання: досліджуване та атестоване (з відомим потоком) джерела почергово розміщують в кулі, вимірюють відповідні опроміненості в захищеній від прямого випромінювання точці кулі, а шуканий потік визначають за співвідношенням

,

де Ф_А – потік атестованого джерела, Е_А – освітленість від атестованого джерела, Е – освітленість від досліджуваного джерела.

Наведені міркування досить узагальнені. Наприклад, остання формула не враховує можливі розбіжності спектрів випромінювання досліджуваного і атестованого джерел, спектрів випромінювання і спектральної чутливості приймача випромінювання тощо. З урахуванням означених випадків до формули слід внести відповідні корективи.

Коефіцієнт корисної дії СД (коефіцієнт перетворення енергії) характеризує ефективність СД і визначається співвідношенням

,

де U – напруга на СД , I – прямий струм через СД .

ККД СД видимого випромінювання складає від 0.01% до декількох відсотків; ККД СД інфрачервоного діапазону може сягати 40%. Кращі зразки СД можуть мати ККД 90%.

Порядок виконання роботи

1. Зібрати установку для вимірювання ПВ СД згідно з рис. 3.

Рис. 3. Схема установки для вимірювання ПВ світлодіода: 1 – вольтметр; 2 – фотодіод; 3 – фотометрична куля; 4 – блок світлодіодів; 5 – вольтметр; 6 - блок живлення світлодіодів.

2. Визначити темнову напругу на фотодіоді - U_T (при вимкнутих СД). Встановити на блоці живлення номінальне значення напруги U= 2.8 В. Змінюючи величину струму І_С у колі блоку СД в межах від 2 до 20 мА з кроком І_С = 2 мА зняти значення напруг U^T,U^A в колі фотодіода для тестового і атестованого СД (методом перемикання). Одночасно виміряти напругу на СД - U_C – при кожному значенні струму І_С. Виміряні значення занести до таблиці.

3. Користуючись графіком залежності Ф = f (І_С) атестованого світлодіода, що наведений у додатку, розрахувати значення енергетичного потоку тестового СД за співвідношенням

Вт,

де Ф_І^Т, Ф_І^А – енергетичний потік вимірюваного і атестованого СД відповідно; U^T,U^A- значення напруг в колі фотодіода для вимірюваного і атестованого СД відповідно.

5. Розрахувати величини енергетичного ККД світлодіода в залежності від струму живлення І_С за співвідношенням

, %.

6. Побудувати графіки залежностей Ф = f (І_С), ККД = f (І_С) для тестового СД.

7. Оцінити похибки вимірювань Ф_І^Т і .

Вказівки до роботи

1. При перемиканні СД вимірювання проводити після встановлення робочих значень величин.

2. Розрахунки потоку випромінювання проводити за скоректованими значеннями напруг у колі фотодіода:

U_СКОР=U–U_T, де U_T – темнова напруга на фотодіоді, U – виміряне значення напруги.