01.06.2009

UKŁADY OPTOELEKTRONICZNE

TEMAT: Źródła światła.

Wykonali:

Łukasz Liżewski

Konrad Welenc

1. Wprowadzenie do ćwiczenia.

Celem ćwiczenia było zapoznanie się z charakterystykami widmowymi różnych źródeł światła, konwencjonalnych i laserowych. W szczególności pokazanie różnicy w charakterystykach widmowych półprzewodnikowych źródeł światła stosowanych powszechnie we współczesnej optoelektronice.

Przedmiotem ćwiczenia było kilka rodzajów źródeł światła: żarówka, świetlówka, diody elektroluminescencyjne (LED - Light Emitting Diode), dioda laserowa (LD -Laser Diode) oraz światło dzienne. Charakterystyki widmowe tych źródeł światła mierzone były za pomocą spektrografu optycznego.

Źródła światła można podzielić ze względu na szereg kategorii w zależności od właściwości emitowanego światła. Różnią się one mocą promieniowania, zakresem spektralnych, rodzajem widma, polaryzacją, spójnością. Bardzo ważne we współczesnej optoelektronice kategorią źródeł światła są lasery, ze względu na szczególne własności emitowanego światła.

Schemat układu pomiarowego:

2. Charakterystyki widmowe różnych źródeł światła.

3. Zestawienie szerokości połówkowych charakterystyk widmowych badanych źródeł światła.

- diody LED

	Niebieska	Zielona	Żółta	Biała		Czerwona	Laser
λ1 [nm]	447	567	577	445	494	645	655,1
λ2 [nm]	481	585	595	458	610	668	656,6
ΔB½ [nm]	34	18	18	13	116	13	1,5

- pozostałe źródła światła

	Żarówka	Światło słoneczne	Punkt bieli
λ1 [nm]	510	480	515	626
λ2 [nm]	780	650	545	633
ΔB½ [nm]	270	170	30	7

4. Zagadnienia do opracowania.

W jaki sposób uzyskujemy wrażenie punktu bieli w LCD i w wyświetlaczach kineskopowych?

W wyświetlaczach kineskopowych ekran od środka pokryty jest warstwą luminoforu, mającą zdolność emisji światła. Znajduje się tam tysiące pikseli, z których każdy składa się z trzech subpikseli (punktów koloryzowanego fosforu: czerwonego, zielonego i niebieskiego - RGB). W wyniku bombardowania elektronami z trzech spójnych wiązek (dla każdego subpiksela osobna wiązka) generowanych przez działo elektronowe każdy piksel emituje światło. Punkt bieli powstaje poprzez jednoczesne świecenie z maksymalnym natężeniem wszystkich trzech sybpiskeli barw podstawowych: czerwonej, zielonej i niebieskiej.

Wyświetlacze LCD są urządzeniami pasywnymi co oznacza, że nie emitują światła a wykorzystują światło otaczające środowisko. Piksel LCD, podobnie jak w przypadku innych technologii, składa się z trzech subpikseli barw podstawowych. Światło jest emitowane np. przez lampę fluoroscencyjną i przechodzi przez ciekłe kryształy, w których przy pomocy filtra jest mu nadawany odpowiedni kolor podstawowy. Dowolną barwę światła uzyskuje się poprzez kombinację jasności świecenia poszczególnych subpikseli. Bieli odpowiada maksymalne świecenie każdego z trzech kolorów podstawowych.

Dlaczego diody świecą w różnych barwach?

Diody elektroluminescencyjne zwane są także diodami świecącymi LED (z ang. Light Emiting Diode), emitują promieniowanie w zakresie widzialnym i podczerwonym. Przy spolaryzowaniu złącza PN w kierunku przewodzenia elektrony z pasma przewodnictwa przechodzą do obszaru P, gdzie rekombinują z dziurami w paśmie podstawowym. Odpowiadający temu nadmiar energii Wg = hf (h - stała Plancka) ulega wypromieniowaniu w postaci światła (rekombinacja promienista).Rekombinacja promienista zachodzi przede wszystkim w półprzewodnikach o prostej przerwie energetycznej. Elektroluminescencja występuje, gdy źródłem pobudzenia promieniowania jest prąd lub pole elektryczne.

Długość fali generowanego (emitowanego) promieniowania:

przy czym: W_g = W_c - W_v - szerokość pasma zabronionego lub różnica energii poziomów,

między którymi zachodzi rekombinacja, c - prędkość światła, h - stała Plancka.

6

---