フォトダイオード

質問

周波数５０Ｈｚの蛍光灯の光をフォトダイオードを使った簡単な光復調回路（結合コンデンサ、負荷抵抗、フォトダイオードの逆方向に直流電源）で光を検出したのですが、オシロスコープで波形を観測したところ、なぜかその波形の周波数は１００Ｈｚでした。

どうして周波数が５０Ｈｚから１００Ｈｚに変化したのでしょうか？

どなたか解る方教えて下さい。　お願いします。

回答No.6

noname#11476 · ベストアンサー

>フォトダイオードで光を検出した波形の周期が１０ｍ・secなのがまだ分かりません。
>蛍光灯の周期は２０ｍ・secですよね？

周波数が５０Ｈｚの地域にお住まいであれば、ＯＮ／ＯＦＦ回数は１秒間に１００回ですか、蛍光灯の周期は１０ｍｓｅｃになります。

交流というものをご存知ですか？蛍光灯は交流で光っています。
交流は蛍光灯の両端に電圧がかかりますが、いまこの両端をＡ，Ｂとしましょう。

１）
Ａ　に０
Ｂ　も０

２）
Ａ　に＋の電圧
Ｂ　に－の電圧

３）
Ａ　は０にもどる
Ｂ　も０にもどる

４）
Ａ　に－の電圧
Ｂ　に＋の電圧

５）初めの１）に戻る

これが一周期です。つまり１～５までのサイクルを一秒間に５０回繰り返すのが５０Ｈｚです。
すると１～５までの時間は２０ｍｓｅｃです。

しかし蛍光灯が点灯するのは、２のときと４のときで、１，３，５では光りません。
１から２で点灯し３で消灯、３から４で点灯して５で消灯。

つまり２０ｍｓｅｃの期間に２回点灯しています。だから１００Ｈｚで点滅するわけです。

２，４での流れる電流の方向は２ではＡ－＞Ｂ、４ではＢ－＞Ａですが、方向が逆なだけで発光特性は同じですから、同じ波形が出てきます。

お礼

ご丁寧に何度もありがとうございました。
やっと理解することができました。
こんな事に時間を取らせてしまいすみませんでした。

回答No.7

ming3

No.3です。

>蛍光灯が、プラスとマイナスで点灯することは分かりましたが、………

『プラスとマイナスで点灯する』と言うことは、
蛍光灯に印加しているAC電源(50Ｈｚ)１周期(20mS)の間で2回点灯する訳ですから、
10mSに1回点灯します。

即ち、光を検出した周期は10mSとなります。

お礼

本当に何度もすみませんでした。
やっと理解することができました。
自分のバカさが恥ずかしいです。

回答No.5

noname#11476

フォトダイオードの回路はおかしな回路構成にせず、普通に流れる光起電流に比例した電圧がでる回路にしていれば光強度に比例します。

ただ蛍光灯の光というのは、
電圧印加－＞放電－＞水銀励起－＞紫外線放出－＞蛍光物質励起－＞蛍光物質発光
という長い流れで発光しているので、電圧がそのまま最終的な光強度に比例することはありません。

ちなみに白熱電球の場合はサイクルを見ることも出来ません。これは応答速度が遅すぎるので、連続発光になるからです。

お礼

ありがとうございました。
蛍光灯の原理はよく分かりましたが、フォトダイオードで光を検出した波形の周期が１０ｍ・secなのがまだ分かりません。　　
蛍光灯の周期は２０ｍ・secですよね？

回答No.4

ming3

No.3です。

>蛍光灯が、プラスとマイナスで点灯することは分かりましたが、蛍光灯の波形と同じ波形が受光回路から得られないことが、まだ納得できません。

『蛍光灯の波形』とは蛍光灯に印加されている交流100Vのことでしょうか。

蛍光灯は放電現象で点灯します。
放電現象は印加される電圧に比例している訳ではありません。
ある電圧に達して初めて放電を開始します。
プラス側とマイナス側でも放電特性は変わります。

また、今回使用したフォトダイオードの受光特性も光の明るさに比例しては居ないと思います。

そのために同じ波形にはならないのだと思います。

お礼

度々ありがとうございました。
同じ波形にはならないということは分かりましたが、フォトダイオードで光を検出した波形の周期が１０ｍ・secなのがまだ分かりません。　　
蛍光灯の周期は２０ｍ・secですよね？

回答No.3

ming3

どうして周波数が５０Ｈｚから１００Ｈｚに変化したのでしょうか？

周波数が５０Ｈｚから１００Ｈｚに変化した訳ではりません。

交流100V(５０Ｈｚ)で蛍光灯を点灯させると、蛍光灯は１００Ｈｚで点滅しています。

１Ｈｚはプラス側の波とマイナス側の波がセットで構成されていて、蛍光灯は、プラス側の波とマイナス側の波の両方で点灯するからです。

お礼

ありがとうございました。
蛍光灯が、プラスとマイナスで点灯することは分かりましたが、蛍光灯の波形と同じ波形が受光回路から得られないことが、まだ納得できません。

回答No.2

manda

＃１さんの言うとおりです。

ただし、揚げ足を取るようで悪いですが、“半波長”で
はなくて“半周期”ですね。

電波として空間を飛ばしたり、アンテナのフィーダー線
の中を通したりするのではないですから“波長”じゃな
いですね。

あと、蛍光灯は２倍の周波数で光っているという記述：
http://www.math.kobe-u.ac.jp/~kodama/tips-flicker.html
http://www.city.kobe.jp/cityoffice/54/030/shinnagata/23.html

お礼

ありがとうございました。

回答No.1

Pesuko

単純に最初の半波長で点灯して消える、次の半波長で点灯して消えれば１００ＨＺ

お礼

ありがとうございました。