Hệ thống chiếu sáng sử dụng đèn LED kết hợp với thấu kính được đặt trên một giá treo đèn có thể điều chỉnh độ cao. Giá treo đèn được làm bằng vật liệu nhôm định hình, dễ dàng tháo lắp, di chuyển và thay đổi độ cao. Độ cao của giá treo đèn có thể thay đổi trong khoảng từ 0.5-1,5 m.
Hệ dịch chuyển hai chiều kích thước 1m×1m được chúng tôi chế tạo bằng vật liệu nhôm định hình và sử dụng motor bước để di chuyển đầu thu. Hình 2.17 đưa ra hình ảnh thực tế của hệ dịch chuyển.
Hình 2.17: Hình ảnh của hệ dịch chuyển hai chiều
Nguồn nuôi LED được chúng tôi sử dụng trong phép đo là nguồn Thorlabs ITC 4005 (Xem hình 2.18) cho dòng ra một chiều có thể thay đổi từ
39
0 đến 5 A, độ chia nhỏ nhất là 0,01 A. Có thể cho dòng từ từ qua LED hoặc đặt một dòng nhất định sau đó mới được cấp cho LED. Chip LED sử dụng trong
các phép đo trên là LED của hãng Nichia do Nhật Bản sản xuất, được bọc
silicon trong suốt, dòng danh định là 1000 mA tuy nhiên có thể hoạt động được
ở dòng lên đến 2000 mA và có góc mở là 120o. Ở điều kiện bình thường LED
có thể chịu được nhiệt độ chuyển tiếp khá cao 135oC cho những ứng dụng đặc
biệt trong thời gian ngắn, tuy nhiên với điều kiện như vậy tuổi thọ của LED không quá 100 giờ.
Hình 2.18: Nguồn Thorlabs ITC 4005
Phép đo sử dụng vi điều khiển Arduino R3 kết hợp với photodiode, cho phép đo cường độ chiếu sáng với độ phân giải 10 bit (Xem hình 2.19).
Hình 2.19: Arduino R3 và photodiode sử dụng trong phép đo
Để giảm bớt sai số trong quá trình thực hiện phép đo, giá trị cường độ chiếu sáng đo được tại mỗi điểm đo được lấy trung bình của 20 lần đo trong
40
khoảng thời gian 100 ms. Bảng dưới đây đưa ra thông số đo phân bố ánh sáng cho thấu kính biên dạng tự do.
Bảng 2.3: Thông số phép đo phân bố ánh sáng
Chiều cao treo đèn 70 cm
Diện tích đo 90x90 cm
Khoảng cách lấy mẫu 1 cm
Cường độ dòng điện 500 mA
2.3.3. Xây dựng hệ đo thông số truyền qua của thấu kính biên dạng tự do
Một trong những thông số quan trọng để đánh giá thấu kính là độ truyền qua, với mục đích chiếu sáng, độ truyền qua của thấu kính càng tốt, lượng ánh sáng bị mất mát càng nhỏ, chất lượng của thấu kính càng cao. Chúng tôi đề xuất một hệ thử nghiệm đo độ truyền qua như trong hình 2.20 và sử dụng một Laser diode bước sóng 650 nm, một Power meter để đo công suất ánh sáng.
Hình 2.20: Sơ đồ hệđo độ truyền qua của thấu kính
Laser 650 nm được sử dụng trong thí nghiệm này là laser diode công suất tối đa 200 mW với dòng ngưỡng 60 mA có thể chịu được cường độ dòng điện lên đến 400mA (Xem hình 2.22). Máy đo công suất quang MELLES GRIOT (Xem hình 2.21) đầu thu đĩa nhiệt được sử dụng trong thí nghiệm này.
Power meter
41
Hình 2.21: Thiết bị đo công suất quang MELLES GRIOT.
Hình 2.22: Laser diode 650nm công suất 200mW
Đầu tiên, chúng tôi tiến hành đo công suất thực của laser diode với cường độ dòng điện thay đổi từ 0-400 mA. Tiếp theo, vị trí của Laser và đầu thu được giữ nguyên, đặt thấu kính biên dạng tự do đã chế tạo vào giữa laser và đầu thu sao cho công suất laser thu được là lớn nhất, tiếp tục tiến hành thay đổi cường độ dòng điện cấp cho laser từ 0-400 mA và đo công suất quang thu được. Hiệu suất truyền qua của thấu kính biên dạng tự do đã chế tạo được tính theo công thức: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
𝐻 =𝑃𝑜𝑢𝑡
42
Trong đó P0 là công suất quang thu được khi chưa đặt thấu kính, Pout là
công suất quang thu được khi tia laser đi qua thấu kính.