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[照明]自我控制的LED照明灯~发光二极管同时作为光敏二极管实验 [复制链接]

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离线2n3055
 

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只看楼主 倒序阅读 我要置顶 楼主  发表于: 2015-03-14
— 本帖被 發騷友 设置为精华,作者+3000M币+5专家(2015-03-15) —
首先大家都知道,LED有一个最明显的特性就是电致发光效应,说白了就是给LED通电,它就会发光
但是不要忘了,LED本质上还是一个半导体二极管,有一个PN结
我记得书上说过,PN结有一个很有意思的特性,就是很容易受到光线的“干扰”
即当太阳光或其他光照射半导体的PN结时,就会在PN结的两边出现电压,前辈们给它起了个名字叫做光生伏打效应
于是,光敏二极管、光敏三极管的出现替代了笨重娇气的光电管,
更有甚者,把二极管做成片状追求光生伏打效应的最大化,叫做太阳能电池

既然LED能把电能转化成为光能,那么能不能也把光能转化成为电能呢?
为了测试不同LED的光伏效应,对不同种类LED进行了粗略的测试

测试条件:2015年3月,天气:晴;时间:13:00;地点: 朝南阳光充足的房间
分别于阳光直射下和室内环境进行测试,看看不同种类LED的光伏效应如何

首先是最普通的红色5mmLED
室内环境下有33.1mV光生电压产生

这是放在窗口阳光直射下,输出暴涨,达到775mV


普通5mm黄色LED,室内环境光生电压54mV


阳光直射下光生电压1.465V


普通5mm绿色LED,室内环境光生电压26mV


阳光直射下光生电压1453mV


最后来一个BOSS的,5W白光LED,内部是4颗核心两并两串
阳光直射下能够产生4.61V的光生电压!


上面看了这么多,那么是不是LED就可以当太阳能电池用了呢?
答案是否定的,太阳能电池追求的是尽可能高的光-电转换效率,输出较大的功率
LED在这一点上是远远赶不上的,以刚才那颗在阳光直射下产生4.61V光生电压的5WLED来说
产生的电流只有区区1mA不到。
伟大领袖毛主席教导我们说:一切事物无不具有两重性,既然LED不能做太阳能电池,那做个光敏穿感器还是可以的

正好想到光控路灯,这种灯天亮就灭,天黑就亮
其原理往往是利用光敏元件去控制照明电路
而现在有这样一种元件,这种叫做发光二极管的元件通电会发光,遇光会发电
那换一种方式,能不能让这个元件在照明的同时又能兼容光敏传感器,自己控制自己呢?
伟大领袖毛主席继续教导我们说:任何新生事物的成长都是要经过艰难曲折的
目标很简单:1、有光就灭,没光就亮
            2、LED既做光-电元件,又做电-光元件

经过反复试验,终于设计出了自我控制的LED电路
说干就干,开始制作
电路采用2颗非常常见的集成电路NE555和LM311
还有少量电阻、电容等
这次用洞洞板进行电路的搭建,懒得画板腐蚀了








插上LED试试,LED采用插座,这样可以测试不同种类的LED


基本完工






最终做好的成品,可调电阻用于调整电路灵敏度




电路设计采用5V供电,正好充满电的4.8V镍氢电池组输出大约5.5V
用在这里非常合适


出乎意料,测试一次成功
这是昨天晚上测试的情况
在环境黑暗条件下,LED自动点亮了

而用手电筒照射LED,自动熄灭了



上午再次进行测试,
地点:北京 朝南的房间内;天气:阴;
首先是高亮绿色LED,在白天时LED不发光

用手遮挡,立刻亮了


其次是草帽白光LED



还有之前测试的黄色LED



这是红色高亮LED



测试还有很多,就不传上来了
红的、黄的、绿的、蓝的、白的这些管子都能很好的工作
甚至红外管和紫外管也可以实现自控!(用相机拍)
当然,由于不同颜色的LED采用的半导体材料不同,因此它们的光伏特性也是不一样的
就像上面测试,同样在直射阳光下,红色LED和黄色LED输出电压就不一样
还有就是从测试表现看,LED的光伏特性曲线似乎很陡峭,而且对弱光的敏感度很低
表现最好的应该是高亮红光LED,弱光下敏感度较其余高
蓝色、白色最差,必须要很强光线照射才能关闭
还有就是草帽管灵敏度比较低,估计是因为没有透镜的缘故
而普通5mmLED因为有透镜,因此对直射光线灵敏度都较好,但对漫反射光线灵敏度就较差了



具体电路原理分析及电路图请见1楼
[ 此帖被2n3055在2015-03-15 13:42重新编辑 ]
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自我控制的LED照明灯原理图
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[ 此帖被2n3055在2015-03-15 13:41重新编辑 ]
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