▌01 LED反向光敏电流

1.研究背景

研究LED的反相电流的最初起因，还是希望通过使用廉价的LED灯带用在 全国大学生智能车竞赛 的计时系统中，以便来替代原来的 电磁感应线圈。

最早在 可否使用串联LED（或者光敏LED）来制作光电检测板？ 对应用LED检测光强进行了综述。后来通过 测试各种型号LED的反向光敏电流与光伏信号 对于一些直插LED（不同颜色）的光敏特性进行了测量，并证明使用达林顿 KSP13 对于LED反向电流进行放大检测，测量了LED的反向电流的频率特性。

2.实验内容

在本次测试中，希望对于以下几点进行测试：

（1）测试表贴LED特性

下面是几款手边可以使用的LED，型号，颜色也各不相同。测试他们反向电流的相关参数。

^{▲ 图1-2-1 几款表贴LED}

（2）测量多个LED的串联

通过对于LED串联测试最终形成LED灯带来检测车模通过时的触发信号的情况。

应用串联的LED可以使用直插，或者表贴的LED进行实验。

▌02 表贴LED反向电流特性

1.制作实验LED

为了便于测试，使用普通的100mil的插针来焊接不同型号的LED。

待测的LED包括四颗：小红LED；大红LED；大黄LED；大白LED。

^{▲ 图2-1-1 几个测试表贴LED}

下面是利用KSP-13达林顿管放大待测LED的反相电流的实验电路。

^{▲ 图2-1-2 利用KSP-13达林顿管放大待测LED的反相电流}

2.静态特性

利用和在 测试各种型号LED的反向光敏电流与光伏信号 相同的测量电路，使用达林顿KSP13来放大LED的反相电流。通过测量KSP13集电极上拉电阻R1上的电流，来测量放大电流的大小。

（1）测量电路

^{▲ 图2-2-1 测量电路}

（2）测量结果

【表2-2-1 测量表贴LED反向电流数据】

LED	Ur1(mV)
小红LED	751
大红LED	732
大黄LED	1278
大白LED	34

3.动态特性

使用信号dg1062输出方波信号，通过NPN（8050）带动白光，照射LED，测量KSP-13集电极电压，反映了LED反向电流的动态特性。

下图显示了KSP13的集电极的电压波形。

^{▲ 闪烁光下的KSP-13集电极的电压波形}

▌03 LED串联特性

1.测量静态特性

在 测试各种型号LED的反向光敏电流与光伏信号 测试了黄色LED的光敏特性最强。下面使用四个黄色LED串联在一起，利用KSP-13放大他们的反相电流。

^{▲ 图3-1-1 四个黄色LED串联}

可以看到，整体的特性与单个相同，都可以获得比较大的集电极电流。

当遮挡任何一个黄色LED的时候，整体的反向LED电流就会降低到0。

2.更多的LED串联

下面是将24个LED串联之后，所产生的反相电流经过放大之后与单个LED是相同的。

遮挡任何一个LED，都可以中断LED的反向电流。

^{▲ 图3-2-1 串联24个黄色的LED}

下面显示手经过LED上面的时候，会引起LED光线的变化。

^{▲ 遮挡LED就会产生输出波形相应}

下面给出了KSP-13的集电极电压的变化，可以看出对应的信号变化还是非常大的。

^{▲ KSP-13 集电极电压波形}

▌实验结论 ▌

通过上面的实验，验证了表贴LED的特性。同样，可以看到黄色LED具有很高的光电敏感性。

验证了将LED串联在一起能够同样产生相同的反向电流。遮挡其中任何一个，都可以中断对应的反向电流从而可以光线的变化。

剩下的问题，对于灯带，或者购买的表贴黄色LED来实现真正的多大50个串联在一起的检测带。

■ 相关文献链接:

第十六届全国大学智能汽车竞赛竞速比赛规则
智能车竞赛自动裁判系统
可否使用串联LED（或者光敏LED）来制作光电检测板？
测试各种型号LED的反向光敏电流与光伏信号
KSP13

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