Светодиодный датчик апогея

Xan>> Я не слышал, чтоб в продаже были настоящие УФ. То есть, чтоб глазом не видно, а светит!
Xan>> Все они фиолетовые, на краю видимого.
-VMK-> 375nm ±10nm: http://www.tech-led.com/data/L375R.pdf
>>взето от тук: Molded type LED

Это не для того, чтобы прекратить ваши споры. Это невозможно, да и не нужно. Многим они нужны как психотерапия...
В качестве приёмника излучения - вышеупомянутый UV/Blue LED, смонтированный в державке с отверстием 2.5 - 3 мм. Расстояние линзы до диафрагмы примерно 2 мм. То есть линза имеет практически полный FoV. В качестве источника излучения - El Sol (Солнце). Время - от 17 до 18 часов пополудня. Примерно на 30º склонения. Детектор - digital multimeter Gold Star. Диспергирующий элемент - диффракционная решётка 1200 gr/mm (Mc-Pherson). Максимум в первом порядке - 550 нм. Напрямую сигнал от LED без колпачка - 2.19 В. С колпачком - 2.15 В. Далее был поставлен эксперимент по снятию спектральной чувствительности вышеупомянутого LED. Излучение от солнца, отражённое и диспергированное д. решёткой в первый порядок (самый яркий) сканировалось по отверстию диафрагмы с крупным шагом, примерно 50 нм (на глаз, естественно). Положение участка спектра и значения тестера фиксировались фотоаппаратом Panasonic Lumix. Помощников в этот час уже не было так что не обессудьте за качество сьёмок одной рукой. Второй держалась д. решётка в чехле. Сигнал фона - 120-130 мВ. Так вот начало спектральной чувствительности пришлось примерно на 300 -320 нм (невидимая часть спектра ближнего UV). Примерно на 320 нм сигнал был уже 0.6 В. На 360 нм - 1. 5 В. 380 нм - 1.8 В. На 400-410 нм - 2.0 В. На 460 нм - 2.050 В (Максимум: сине-фиолетовая область). На 480 нм - 1.9 В. На 520 нм - 0.1 В (Длинноволновое "обрезание"). Что интересно, LED чувствует и ниже 300 нм. Несколько десятков мВ сверх фона. А вот выше 550 нм при движении в красную область сигнал не обнаружен. Далее эксперименты были продолжены с разнообразными фильтрами: поликарбонат, mylar, полиметилметакрилат, стекло оконное... И закончены уже в лаборатории с лампой накаливания. Я пока выложу только общие фото и попытаюсь как-то систематизировать отчёт. Надеюсь, что он будет полезен всем.

a_centaurus> Я пока выложу только общие фото

a_centaurus> поставлен эксперимент по снятию спектральной чувствительности LED.
Браво !!!
Пока я тихой сапой подбираюсь к двухканальному прибору с дейтериевой лампой - все получено гораздо более эффективно: через озоновую дыру !
Интересно получается - "псевдоУФ" светодиод как приемник излучения захватывает всю синюю часть спектра. Возможно, калибровка по спектральной плотности солнечного излучения приведет к смещению максимума в фиолетовую сторону.

a_centaurus> Все они фиолетовые... Надеюсь, что он будет полезен всем.

Класс. Обожаю такие гениально простые подходы. Очень вправляет мозги и создает верное представление. Не столько количественный, сколько очень качественный эксперимент. Можно было бы даже даже график нарисовать.

a_centaurus, спасибо за такой важный эксперимент!
В дополнение к нему было бы интересно знать спектр излучения тестированного светодиода и особенно спектр излучения Солнца. Ведь сигнал на 360 нм может быть такой слабый просто потому, что от Солнца здесь приходит намного меньше излучения, чем на 460.

Serge77> a_centaurus, спасибо за такой важный эксперимент!
Serge77> В дополнение к нему было бы интересно знать спектр излучения тестированного светодиода и особенно спектр излучения Солнца. Ведь сигнал на 360 нм может быть такой слабый просто потому, что от Солнца здесь приходит намного меньше излучения, чем на 460.

Ультрафиолет составляет ок.2% от мощности излучения солнца в экваториальной зоне.
На полюсах - практически отсутствует.
В Патагонии однозначно уровень ультрафиолетового излучения выше, чем в Украине и в России.
То есть завал в УФ области еще круче.

MartKot> При токе 5мА у УФ падение напряжения 3,0В; при 10мА - 3,1В. У "синего" 5мА - 2,73В; 10мА - 2,88В.

Длина_волны * напряжение = постоянная_Планка * скорость_света / заряд_электрона

Длина волны [нм] --> напряжение [В]:

380 3.263
390 3.179
400 3.100
410 3.024
420 2.952
430 2.883
440 2.818
450 2.755
460 2.695
470 2.638
480 2.583
490 2.530
500 2.480
510 2.431
520 2.384

Понятно, что в режиме излучения при большом токе часть напряжения падает на внутреннем сопротивлении (оммическом). На это надо делать поправку.
А в режиме фотодиода, при высокоомном вольтметре, напряжение хорошо соответствует таблице.

Так что УФ оказывается примерно 410...420 нм (2.9 В), а синий около 470 (2.6 В).

Serge77> a_centaurus, спасибо за такой важный эксперимент!


Serge77> В дополнение к нему было бы интересно знать спектр излучения тестированного светодиода и особенно спектр излучения Солнца. Ведь сигнал на 360 нм может быть такой слабый просто потому, что от Солнца здесь приходит намного меньше излучения, чем на 460.

На здоровье и на пользу всем заинтересованным. В том числе и мне самому. Подготовлю краткий отчёт и построю график. Спектр LEDa конечно нужно прописать. У меня есть UV фотодиод, но его надо бы прокалибровать. Есть промышленный радиометр (IL 1700) для измерения потока излучения. С ним можно получить значение по излучательной способности LEDa. И сравнить с data sheet. Но уже видна его нетривиальная чувствительность в NUV-FVIS (300-500 nm. дельта = 200 нм). Из физики излучения света п/п представляется, что ширина спектра излучения будет несколько меньше - где-то 100 нм.
Спектр Солнца без монохроматора на руках не запишешь. Но то, что здесь УВ очень жёсткий - это известно и так. Солнечная постоянная (интегральный поток на ед. площади) - ок. 120 W/м2. Измерялась во дворе лабораторий. Тем же радиометром.

a_centaurus> поставлен эксперимент по снятию спектральной чувствительности LED.
Браво и от мен!

RocKI> Не столько количественный, сколько очень качественный эксперимент.
Именно! Експеримента показва чувствителността на светодиода в реална, работна обстановка (неравномерна спектрална плътност на "солнечного излучения") и дава информация именно за условията на работа на фотодатчика.

С нетърпение очаквам подробности от проведения експеримент!

a_centaurus>> поставлен эксперимент по снятию спектральной чувствительности LED.
Xan> в режиме фотодиода, при высокоомном вольтметре, напряжение соответствует таблице.
Оп-оп-оп.
Напряжение на выводах светодиода связано с освещенностью по логарифмическому закону.
Фототок пропорционален освещенности.

Xan>> в режиме фотодиода, при высокоомном вольтметре, напряжение соответствует таблице.
Ckona> Оп-оп-оп.

В пределах ошибки эксперимента!!!
(шутка.)

Ckona> Напряжение на выводах светодиода связано с освещенностью по логарифмическому закону.

Да.
Но и с энергией фотонов тоже.

Я о том, что примитивно измерив напряжение на неизвестном светодиоде, можно понять, какие фотоны он излучает и где у него красная граница.

Xan> Я о том, что примитивно измерив напряжение на неизвестном светодиоде, можно понять, какие фотоны он излучает и где у него красная граница.
Это и я понял.
Речь идет об установлении связи между значениями напряжения, которые измерил Центаурус, и освещенностью фотопреобразователя по участку спектра, который выделила дифракц.решетка.

Serge77>> a_centaurus, спасибо за такой важный эксперимент!
a_centaurus> На здоровье и на пользу всем заинтересованным...
Всё гениальное - просто! В который раз убеждаюсь, что ещё не все велосипеды изобретены.

Атмосфера> Всё гениальное - просто! В который раз убеждаюсь, что ещё не все велосипеды изобретены.

Я ж написал, что это хорошая лаба для третьекурсника физфака (по крайней мере, советской поры) по курсу: Оптика. Открой 3 том Ландсберга и дуй прямо по картинкам.
Вот здесь можно скачать краткий отчёт по этой работе. Я назвал результаты "полуколичественными", а выводы сделал весьма пространные (и субьективные, конечно). Но в целом можно брать за рабочую основу. Особенно график. Разрешается растаскивание на цитаты и картинки. Ещё раз скажу спасибо всем, кто этот датчик придумал, разработал и испытал. Ну и от меня скромный вклад в общее дело .

a_centaurus> краткий отчёт
А чтобы скачать - надо ли зарегистрироваться на этом qip ?
Пока что не удается - одно только приглашение заплатить за скоростной доступ...

Ckona> А чтобы скачать - надо ли зарегистрироваться на этом qip ?
Ckona> Пока что не удается - одно только приглашение заплатить за скоростной доступ...
Перезалил, можешь тут его взять:
http://atmosphera.rocketworkshop.net/Files/...

Атмосфера> Перезалил, можешь тут его взять:

Gracias, caballero !

Атмосфера>> Всё гениальное - просто! В который раз убеждаюсь, что ещё не все велосипеды изобретены.
a_centaurus> Я ж написал, что это хорошая лаба для третьекурсника физфака (по крайней мере, советской поры) по курсу: Оптика. Открой 3 том Ландсберга и дуй прямо по картинкам.
Не-а. Трояк максимум. Работа полезная, но полезность её ограничена неучётом того, что видимый диаметр Солнца - полградуса. Плюс ещё - видимый размер решётки от экрана. А, значит, всё смазано и ошибка в определении длины волны составляет не 10%, а порядочно больше. И красная граница на самом деле порядочно "синее", как и должно быть по физике. Во всяком случае, наклон падающей ветви в красной зоне должен быть заметно круче.

То есть, там, где по физ. модели приёмник уже не должен давать сигнала, но даёт, это происходит из-за засветки его с края Солнца + с края дифракционной решётки.

В "правильном" сетапе (set-up) этого спектрометра должно быть ещё два вогнутых зеркала, причём, родиевых, раз уж мы меряем в ближнем УФ (серебро не годится, алюминий на крайняк, но он внесёт большую погрешность, чем родий).

Так что работа не может быть рекомендована к цитированию, точнее, при цитировании обязательно нужно указывать, что полученный график в красной области нерелевантен и правильно определённым можно считать только положение максимума, а крутизна падения должна быть больше.

А.С.> А, значит, всё смазано и ошибка в определении длины волны составляет не 10%, а порядочно больше.
Так никто не говорит о количественных результатах. Красота в подходе к решению задачи. А солнце вообще нам не нужно, как источник. Нам нужно освещенное небо.

А.С.>> А, значит, всё смазано и ошибка в определении длины волны составляет не 10%, а порядочно больше.
RocKI> Так никто не говорит о количественных результатах. Красота в подходе к решению задачи. А солнце вообще нам не нужно, как источник. Нам нужно освещенное небо.

Красота датчика на светодиодах в том, что максимум контраста был определён эмпирически. То есть, человек (конкретно - Serge77) взял сведодиоды и померял, какие пары дают наибольшее отношение сигнала "небо-земля". И это измерение было первично.
А сейчас мы все находимся в положении сороконожки, которую спросили, как она ходит...

P.S. Я прикинул по фоткам - смаз из-за размера решётки в 10 раз больше смаза из-за размера Солнца и составляет примерно 5 градусов. Для отмеченных положений максимума (475 нм) и предела измеримости (575 нм) разница составляет для указанных параметров решётки 8,88 градуса, т.е. красная ветвь должна идти примерно вдвое круче. Как-то вот так:

А.С.>> А, значит, всё смазано и ошибка в определении длины волны составляет не 10%, а порядочно больше.
RocKI> Так никто не говорит о количественных результатах. Красота в подходе к решению задачи. А солнце вообще нам не нужно, как источник. Нам нужно освещенное небо.

Но, вообще, работа хорошо документирована, и позволяет провести корректную интерпретацию результатов. Важно не забыть провести.

Кстати, видно, что на наклон "синей" ветви подобное обрезание практически не повлияет.

А.С.> Красота датчика на светодиодах в том, что максимум контраста был определён эмпирически. То есть, человек (конкретно - Serge77) взял сведодиоды и померял, какие пары дают наибольшее отношение сигнала "небо-земля". И это измерение было первично.
Совершенно верно, я тоже не очень понимаю возню вокруг этого вопроса, но тем не мене, нельзя не отметить красоту и наглядность эксперимента Центауруса, тем более, если народ жаждет разобраться.

RocKI> Совершенно верно, я тоже не очень понимаю возню вокруг этого вопроса, но тем не мене, нельзя не отметить красоту и наглядность эксперимента Центауруса, тем более, если народ жаждет разобраться.

В каком то смысле я постоянно воду варил вокруг этого вопроса. Но это просто потому, что считаю неправильным указывать на ультрафиолет, как основной источник сигнала этого датчика.
Ультрафиолет вносит свою лепту, но она отнюдь не основная, да еще в наших широтах, да еще зимой, да еще при облачном небе.
Поэтому ограничения этого прибора исходит из особенностей работы с обычными видимыми источниками света, ультрафиолет лишь немного подслащивает картинку.