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摘要：认识实习是实践教学的重要环节。面向光源与照明专业，设计了LED光电特性的认识实习内容，包括综合使用万用表和直流稳压电源测量不同光色LED伏安特性，不同光色LED导通特性比较。通过实习深化了学生对于LED特性的理解，提高了实践能力，达到了预期效果。
关键词：光源与照明专业；认识实习；伏安特性
中图分类号：G420 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）39-0085-02
一、相关背景
作为一门边缘交叉学科，光源与照明专业在国民经济体系的众多领域都具有重要和特殊的作用[1]。大连工业大学1993年便开设了光源及照明工程专业。随着LED新一代照明光源的出现，以国家大力发展、推广LED照明为契机，大连工业大学在电子信息工程专业的基础上，通过整合光子学研究所，电子信息工程专业，计算机工程专业成立了现在的光源与照明工程专业。目前，是辽宁省乃至东北地区唯一开设该专业的高校，有着良好的学科积累和行业声誉[2]。认识实习是实践教学中的重要环节，是后续实践活动的基础[3]。大连工业大学光源与照明专业成立之初，认识实习沿用了电子信息工程相关内容，如万用表与直流电源的认识。以往实习内容仍偏重于功能与原理的讲解，涉及的具体操作甚少，學生大部分时间花在完成实习报告上。究其原因是缺少合适的测试对象，无法使这两种设备结合使用。这不符合光源与照明专业的特点，也不符合专业转型的要求，需要重新设计。
二、认识实习内容设计
认识实习内容的设计，受到学生在实践活动中所遇到的问题启发。如本专业每年举办的“湖光魅影”[4]，需要参赛作品将不同光色LED并联使用，简单将它们并联，结果某些LED不够亮，甚至根本不亮，却不知道原因。可以通过分别为不同光色LED串联电阻后再并联解决该问题。说明学生对于二极管的钳位特性及伏安特性理解不够深入。因此，设计了LED光电特性认识内容，同时使学生掌握万用表与直流稳压电源的使用。
（一）测试对象设计
测试对象分为三个基本单元，供电单元，LED伏安特性测试单元，不同光色LED导通特性比较单元。它们被制在一块电路板上，测试对象所有LED为小功率草帽封装，所有电阻为200Ω，电位器为100Ω。
供电单元采用线性稳压器7805，可在9V—12V输入电压情况下稳定输出5V电压。认识实习环节中，测试对象的输入电压由一台可调直流稳压电源提供。
图2中LED1、LED2和LED3分是红、黄、绿色的LED。若跳线J1、J2和J3全部闭合，则LED1、LED2和LED3直接并联。跳线J1、J2和J3全部断开，则LED1、LED2和LED3分别串联电阻后再并联。R6在LED1、LED2和LED3直接并联时保护它们。
调整图3中电位器R1的旋钮可使得LED获得0V—5V电压，为了保护LED，跳线J4是常开的。R1滑动端2与3重合时，LED电压为0V，与1重合时，LED电压最大。LED的电流可由R2的电压除以R2的电阻得到，如式（1）所示。LED的电流亦可直接由万用表测量得到，在电流测量模式下将两表笔分别接在跳线J4的两端进行测量。
（二）操作过程
1.不同LED的比较。（1）跳线J1、J2和J3全部闭合，观察LED1、LED2和LED3的亮度。相当于LED1、LED2和LED3直接并联，观察到红色LED明显亮，黄色的部分亮，绿色的不亮。说明红色LED导通电压最低，绿色LED导通电压最高，黄色LED导通电压与红色LED接近。因为二极管并联后电压由导通电压最小的二极管决定，否则会得到电路中某点电位不唯一的错误结论。（2）跳线J1、J2和J3全部断开，观察LED1、LED2和LED3的亮度。相当于LED1、LED2和LED3分别串联电阻后再并联，观察到红、黄、绿LED均明显亮。这是由于分别受到电阻R3、R4和R5的调节作用。
2.LED伏安特性测试。测试LED伏安特性的步骤如下。（1）连接稳压电源与测试对象，调整稳压电源输出9V电压为其供电。（2）选择万用表的直流电压测量功能，量程为20V。（3）调节电位器R1的旋钮，使LED的初始电压为0V之后测量R2的电压VR2。（4）调节电位器R1，LED电压增加0.4V后测量电阻R2的电压VR2。（5）根据式1，计算LED电流ILED。（6）返回（4），重复测量与计算过程，直至完成所有测量。
完成了红光LED的伏安特性之后，测量黄光与绿光LED的伏安特性，把它们绘在同一坐标系下。
三、实践效果
本文设计的认识实习内容，已经用于大连工业大学光源与照明专业2016级学生的认识实习中，取得了预期的效果。学生反映实习过程很充实，通过LED伏安特性的测量，直观感受到了LED发光与电压的关系，加深了对于LED特性的理解。以大量实际操作取代原来理论讲解，提高了学生的兴趣，伏安特性的测量培养了耐心。培养、锻炼了同学们之间的合作能力，伏安特性曲线的获得需要边调节电位器旋钮边测量，两个学生合作完成效率更高。学到理论课没有涉及的内容，如可调直流电源、万用表、跳线的使用等，提高了学生解决实际问题的能力。
四、总结
大连工业大学光源与照明专业认识实习包括：软件认识、灯具认识、设备认识、光源光电特性认识，本文设计LED光电特性认识的内容只是其中之一。经实际使用，实习内容达到了预期效果。通过进行LED伏安特性的比较与测试，加深了学生对于LED光电特性的理解，同时掌握了万用表，直流稳压电源的使用方法。
参考文献：
[1]黄海燕，陈亚江.应用型新建地方本科院校光源与照明专业人才培养现状与改革对策[J].课程教育研究，2017，（21）：51-52.
[2]曹冠英，李萍，张云翠，房媛，曹帆，邹念育.基于产学研合作的光源与照明专业人才培养的探索与实践[J].教育教学论坛，2014，（42）：173-175.
[3]李雪娥，王黎，龚洁.环境工程专业认识实习的教学改革探讨[J].教育教学论坛，2016，（34）：94-95.
[4]湖光魅影—光源与照明专业第二届光艺术作品展完美落幕[EB/OL].http：//rip.dlpu.edu.cn/html/9817532955.html.
关键词：光源与照明专业；认识实习；伏安特性
中图分类号：G420 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）39-0085-02
一、相关背景
作为一门边缘交叉学科，光源与照明专业在国民经济体系的众多领域都具有重要和特殊的作用[1]。大连工业大学1993年便开设了光源及照明工程专业。随着LED新一代照明光源的出现，以国家大力发展、推广LED照明为契机，大连工业大学在电子信息工程专业的基础上，通过整合光子学研究所，电子信息工程专业，计算机工程专业成立了现在的光源与照明工程专业。目前，是辽宁省乃至东北地区唯一开设该专业的高校，有着良好的学科积累和行业声誉[2]。认识实习是实践教学中的重要环节，是后续实践活动的基础[3]。大连工业大学光源与照明专业成立之初，认识实习沿用了电子信息工程相关内容，如万用表与直流电源的认识。以往实习内容仍偏重于功能与原理的讲解，涉及的具体操作甚少，學生大部分时间花在完成实习报告上。究其原因是缺少合适的测试对象，无法使这两种设备结合使用。这不符合光源与照明专业的特点，也不符合专业转型的要求，需要重新设计。
二、认识实习内容设计
认识实习内容的设计，受到学生在实践活动中所遇到的问题启发。如本专业每年举办的“湖光魅影”[4]，需要参赛作品将不同光色LED并联使用，简单将它们并联，结果某些LED不够亮，甚至根本不亮，却不知道原因。可以通过分别为不同光色LED串联电阻后再并联解决该问题。说明学生对于二极管的钳位特性及伏安特性理解不够深入。因此，设计了LED光电特性认识内容，同时使学生掌握万用表与直流稳压电源的使用。
（一）测试对象设计
测试对象分为三个基本单元，供电单元，LED伏安特性测试单元，不同光色LED导通特性比较单元。它们被制在一块电路板上，测试对象所有LED为小功率草帽封装，所有电阻为200Ω，电位器为100Ω。
供电单元采用线性稳压器7805，可在9V—12V输入电压情况下稳定输出5V电压。认识实习环节中，测试对象的输入电压由一台可调直流稳压电源提供。
图2中LED1、LED2和LED3分是红、黄、绿色的LED。若跳线J1、J2和J3全部闭合，则LED1、LED2和LED3直接并联。跳线J1、J2和J3全部断开，则LED1、LED2和LED3分别串联电阻后再并联。R6在LED1、LED2和LED3直接并联时保护它们。
调整图3中电位器R1的旋钮可使得LED获得0V—5V电压，为了保护LED，跳线J4是常开的。R1滑动端2与3重合时，LED电压为0V，与1重合时，LED电压最大。LED的电流可由R2的电压除以R2的电阻得到，如式（1）所示。LED的电流亦可直接由万用表测量得到，在电流测量模式下将两表笔分别接在跳线J4的两端进行测量。
（二）操作过程
1.不同LED的比较。（1）跳线J1、J2和J3全部闭合，观察LED1、LED2和LED3的亮度。相当于LED1、LED2和LED3直接并联，观察到红色LED明显亮，黄色的部分亮，绿色的不亮。说明红色LED导通电压最低，绿色LED导通电压最高，黄色LED导通电压与红色LED接近。因为二极管并联后电压由导通电压最小的二极管决定，否则会得到电路中某点电位不唯一的错误结论。（2）跳线J1、J2和J3全部断开，观察LED1、LED2和LED3的亮度。相当于LED1、LED2和LED3分别串联电阻后再并联，观察到红、黄、绿LED均明显亮。这是由于分别受到电阻R3、R4和R5的调节作用。
2.LED伏安特性测试。测试LED伏安特性的步骤如下。（1）连接稳压电源与测试对象，调整稳压电源输出9V电压为其供电。（2）选择万用表的直流电压测量功能，量程为20V。（3）调节电位器R1的旋钮，使LED的初始电压为0V之后测量R2的电压VR2。（4）调节电位器R1，LED电压增加0.4V后测量电阻R2的电压VR2。（5）根据式1，计算LED电流ILED。（6）返回（4），重复测量与计算过程，直至完成所有测量。
完成了红光LED的伏安特性之后，测量黄光与绿光LED的伏安特性，把它们绘在同一坐标系下。
三、实践效果
本文设计的认识实习内容，已经用于大连工业大学光源与照明专业2016级学生的认识实习中，取得了预期的效果。学生反映实习过程很充实，通过LED伏安特性的测量，直观感受到了LED发光与电压的关系，加深了对于LED特性的理解。以大量实际操作取代原来理论讲解，提高了学生的兴趣，伏安特性的测量培养了耐心。培养、锻炼了同学们之间的合作能力，伏安特性曲线的获得需要边调节电位器旋钮边测量，两个学生合作完成效率更高。学到理论课没有涉及的内容，如可调直流电源、万用表、跳线的使用等，提高了学生解决实际问题的能力。
四、总结
大连工业大学光源与照明专业认识实习包括：软件认识、灯具认识、设备认识、光源光电特性认识，本文设计LED光电特性认识的内容只是其中之一。经实际使用，实习内容达到了预期效果。通过进行LED伏安特性的比较与测试，加深了学生对于LED光电特性的理解，同时掌握了万用表，直流稳压电源的使用方法。
参考文献：
[1]黄海燕，陈亚江.应用型新建地方本科院校光源与照明专业人才培养现状与改革对策[J].课程教育研究，2017，（21）：51-52.
[2]曹冠英，李萍，张云翠，房媛，曹帆，邹念育.基于产学研合作的光源与照明专业人才培养的探索与实践[J].教育教学论坛，2014，（42）：173-175.
[3]李雪娥，王黎，龚洁.环境工程专业认识实习的教学改革探讨[J].教育教学论坛，2016，（34）：94-95.
[4]湖光魅影—光源与照明专业第二届光艺术作品展完美落幕[EB/OL].http：//rip.dlpu.edu.cn/html/9817532955.html.