Opgave
Veel elektrische apparaten hebben één of meer controlelampjes. Hiervoor gebruikt men vaak een LED. De naam LED is een afkorting van Light Emitting Diode.
Er bestaan verschillende soorten LEDs, waarvan er in figuur 1 twee zijn afgebeeld, één met een bolle voorkant en één met een platte voorkant.
Een LED wordt opgenomen in een elektrische schakeling, waarvan het schakelschema in figuur 2 is weergegeven.
Om het verband te meten tussen de spanning over en de stroom door de LED, moet in de schakeling van figuur 2 een spanningsmeter en een stroommeter worden opgenomen.
Figuur 2: Het schakelschema van de schakeling.
a) Teken het schakelschema van de schakeling, waarin deze meters zijn opgenomen.
In figuur 3 is het resultaat van de metingen weergegeven.
b) Bepaal de weerstand van de LED wanneer de stroomsterkte door de LED 50 mA bedraagt.
In de schakeling is een weerstand van 50 Ώ opgenomen.
c) Bepaal de spanning die de spanningsbron levert, als er door de LED een stroom loopt van 100 mA.
Een LED bestaat uit een puntvormige lichtbron P die gegoten is in een stukje doorzichtige kunststof. Zie figuur 4.
We bekijken een LED met een bolvormige voorkant. M is het middelpunt van de bol.
In figuur 4 zijn twee lichtstralen getekend die uit de lichtbron komen.
d) Bepaal met behulp van de figuur de brekingsindex van de kunststof.
Uitwerking vraag (a)
• De voltmeter moet parallel geschakeld worden, de amperemeter in serie.
Uitwerking vraag (b)
Bij 50 mA is V= 2.25 V.
• Met V = I * R volgt dat R = 2.25 / 50*10-3Ώ
Uitwerking vraag (c)
• Bij 100 mA over de LED staat 3.0 V (zie figuur 3).
• En over de weerstand V R = I * R = 100 * 10-3 * 50 = 5.0 V.
• De spanningsbron levert dus: 3.0 V + 5.0 V= 8.0 V.
Uitwerking vraag (d)
• Het betreft hier breking van materiaal naar lucht, dus breking van de normaal af. Uit metingen blijkt: i = 38˚ en b = 50 ˚
• sin i / sin r = 1/n = 0.804 → n = 1.2.
