Характеристики светодиодов ик: Инфракрасные светодиоды — виды, область применения, характеристики

Содержание

Инфракрасные светодиоды — виды, область применения, характеристики

Инфракрасный (ИК) излучающий диод представляет собой полупроводниковый прибор, рабочий спектр которого расположен в ближней области инфракрасного излучения: от 760 до 1400 нм. В интернете часто встречается термин «ИК светодиод», хотя свет, видимый человеческим глазом, он не излучает. То есть в рамках физической оптики этот термин неверен, в широком же смысле название применимо. Стоит отметить, что во время работы некоторых ИК излучающих диодов можно наблюдать слабое красное свечение, что объясняется размытостью спектральной характеристики на границе с видимым диапазоном.

Не стоит путать ИК светодиоды с лазерными диодами инфракрасного излучения. Принцип действия и технические параметры этих приборов сильно отличаются.

Содержание

1 Область применения
2 Разновидности ИК излучающих диодов
3 Технические характеристики

Область применения

На том, какими бывают инфракрасные светодиоды и где применяются, остановимся подробнее. Многие из нас ежедневно сталкиваются с ними, не подозревая об этом. Конечно же, речь идёт о пультах дистанционного управления (ПДУ), одним из важнейших элементов которого является ИК излучающий диод. Благодаря своей надёжности и дешевизне метод передачи управляющего сигнала с помощью инфракрасного излучения получил огромное распространение в быту. Главным образом такие пульты применяются для управления работой телевизоров, кондиционеров, медиа проигрывателей. В момент нажатия кнопки на ПДУ ИК светодиод излучает модулированный (зашифрованный) сигнал, который принимает и затем распознаёт фотодиод, встроенный в корпус бытовой техники. В охранной сфере большой популярностью пользуются видеокамеры с инфракрасной подсветкой. Видеонаблюдение, дополненное ИК подсветкой, позволяет организовать круглосуточный контроль охраняемого объекта, независимо от погодных условий. В данном случае ИК светодиоды могут быть встроены в видеокамеру либо установлены в её рабочей зоне в виде отдельного прибора – инфракрасного прожектора. Применение в прожекторах мощных ИК светодиодов позволяет осуществлять надёжный контроль прилегающей территории.

На этом их сфера применения не ограничивается. Весьма эффективным оказалось применение ИК излучающих диодов в приборах ночного видения (ПНВ), где они выполняют функцию подсветки. С помощью такого прибора человек может различать предметы на достаточно большом расстоянии в тёмное время суток. Устройства ночного видения востребованы в военной сфере, а также для скрытого ночного наблюдения.

Разновидности ИК излучающих диодов

Ассортимент светодиодов работающих в инфракрасном спектре насчитывает десятки позиций. Каждому отдельному экземпляру присущи определённые особенности. Но в целом, все полупроводниковые диоды ИК диапазона можно разделить по следующим критериям:

мощности излучения или максимальному прямому току;
назначению;
форм-фактору.

Слаботочные ИК светодиоды предназначены для работы на токах не более 50 мА и характеризуются мощностью излучения до 100 мВт. Импортные образцы изготавливаются в овальном корпусе 3 и 5 мм, который в точности повторяет размеры обычного двухвыводного индикаторного светодиода. Цвет линзы – от прозрачного (water clear) до полупрозрачного голубого или жёлтого оттенка. ИК излучающие диоды российского производства до сих пор производят в миниатюрном корпусе: 3Л107А, АЛ118А. Приборы большой мощности выпускают как в DIP корпусе, так и по технологии smd. Например, SFh5715S от Osram в smd корпусе.

Технические характеристики

На электрических схемах ИК излучающие диоды обозначают так же, как и светодиоды, с которыми они имеют много общего. Рассмотрим их основные технические характеристики.

Рабочая длина волны – основной параметр любого светодиода, в том числе инфракрасного. В паспорте на прибор указывается её значение в нм, при котором достигается наибольшая амплитуда излучения.

Так как ИК светодиод не может работать только на одной длине волны, принято указывать ширину спектра излучения, которая свидетельствует об имеющемся отклонении от заявленной длины волны (частоты). Чем уже диапазон излучения, тем больше мощности сконцентрировано на рабочей частоте.

Номинальный прямой ток – постоянный ток, при котором гарантирована заявленная мощность излучения. Он же является максимально допустимым током.

Максимальный импульсный ток – ток, который можно пропускать через прибор с коэффициентом заполнения не более 10%. Его значение может в десять раз превышать постоянный прямой ток.

Прямое напряжение – падение напряжения на приборе в открытом состоянии при протекании номинального тока. Для ИК диодов его значение не превышает 2В и зависит от химического состава кристалла. Например, UПР АЛ118А=1,7В, UПР L-53F3BT=1,2В.

Обратное напряжение – максимальное напряжение обратной полярности, которое может быть приложено к p-n-переходу. Существуют экземпляры с обратным напряжением не более 1В.

ИК излучающие диоды одной серии могут выпускаться с разным углом рассеивания, что отображается в их маркировке. Необходимость в однотипных приборах с узким (15°) и широким (70°) углом распределения потока излучения вызвана их различной сферой применения.

Кроме основных характеристик, существует ряд дополнительных параметров, на которые следует обращать внимание при проектировании схем для работы в импульсном режиме, а также в условиях окружающей среды, отличных от нормальных. Перед проведением паяльных работ следует ознакомиться с рекомендациями производителя о соблюдении температурного режима во время пайки. О допустимых временных и температурных интервалах можно узнать из datasheet на инфракрасный светодиод.

характеристика ИК диодов, какие подходят для излучателя пульта ДУ, светодиодные инфракрасные излучатели большой мощности

Одним из распространенных и широко применяемых в различных областях радиоэлектроники лед-элементов является инфракрасный светодиод. Спектр его свечения находится в невидимом человеческому глазу диапазоне длин волн электромагнитного излучения. Рассмотрим, какие разновидности светоисточников подобного типа бывают, каковы их главные технические характеристики, какие самые мощные их модификации существуют и в каких сферах все они используются.

Содержание

1 Разновидности ИК излучающих диодов
2 Технические характеристики
3 Мощные инфракрасные светодиоды
4 Область применения
5 Основные выводы

Разновидности ИК излучающих диодов

На современном рынке радиодеталей светодиодные излучатели представлены в достаточно широком ассортименте. Существует несколько десятков позиций, различающихся по следующим основным параметрам:

Мощности излучаемого потока света (или, как вариант, наибольшему проходящему через лэд-кристалл току).

Прямому назначению.
Форм-фактору.

Инфракрасные светодиоды светосилой до 100 мВт работают на номинале тока, не превышающем значение в 50 мА. Импортные аналоги несколько отличаются от отечественных. Их лед-кристаллы заключены в 3- или 5-милиметровый корпус овальной формы. Внешне они похожи на стандартный led-элемент с двумя выводами. По цвету линзы модели различаются от чисто прозрачного до желтого и голубого оттенка.

Российские компании уже много лет изготавливают инфракрасные светодиоды в характерном мини-корпусе. Примером являются экземпляры: 3Л107А или АЛ118А. В противоположность им более мощные версии диодов производят на DIP-матрице по технологии smd, как например, модель SFh5715S линейки Osram.

Обратите внимание! Ввиду того, что ИК диод излучает в незаметном невооруженному глазу диапазоне, проверить его работоспособность можно посредством изображения, полученного съемкой цифровой видеокамеры, например, через мобильный телефон.

Технические характеристики

Так как инфракрасное излучение невидно зрению человека и диапазон его длин волн распространен достаточно широко – 0,75-2000 микрометров – то характерный для обычных светодиодов набор технических параметров не применяется для них. Вместо этого для лед-элементов, работающих в ИК-сегменте спектра, используются следующие главные обозначения их свойств:

Мощность в единицу времени (Вт/ч), либо дополнительно указывается на какую площадь излучателя она приходится.
Интенсивность потока в пределах пространственного/телесного угла, выражаемая в Вт/ср (стерадианах).

Однако далеко не всегда требуется постоянное инфракрасное излучение, поэтому для светодиодов конкретного применения указываются характеристики не только в непрерывном, но и в импульсном режиме функционирования. При этом в последнем случае мощность сигнала на выходе может в несколько раз превышать аналогичный показатель, свойственный для первого варианта.

Помимо выше рассмотренных специфических параметров, для инфракрасных светодиодов характерны и общие показатели эксплуатации, также указываемые в паспортных данных:

Диапазон длин волн.
Номинальный прямой ток.
Наивысший импульсный ток.
Величина падения напряжения.
Значение обратного напряжения.

Следует знать! Все существующие виды лед-элементов (лампы, светодиоды), в том числе излучающие в инфракрасной области, характеризуются различным углом рассеивания, даже в рамках одной серии – от узкого в 15^{до широкого в 80^{. Поэтому при их выборе для конкретного применения нужно обращать внимание и на этот параметр, указанный в маркировке.}}

Мощные инфракрасные светодиоды

Для изготовления мощного инфракрасного светодиода требуется большой лед-кристалл. В связи с этим возникает несколько технологических проблем:

С увеличением площади лэд-кристалла существенно возрастает его стоимость.
При работе на полную мощность такого led-элемента выделяется настолько много энергии, что возникает сильный перегрев его основания и, как следствие, последующее быстрое разрушение.

Если же объединить несколько близко установленных лед-кристаллов, возникает значительная потеря мощности из-за повышения нерабочей боковой площади.

Ввиду выше рассмотренных обстоятельств, разработчики предложили несколько компромиссных вариантов:

На данный момент допустимо изготавливать кристаллы размером до 1 мм². До этого порогового значения можно существенно повысить силу тока, а значит, и мощность – в результате снижения сопротивления в лэд-материале из-за его нагрева.
Внедряются все более совершенные рефлекторы, собирающие боковое излучение к центру.
Производятся линзы с высоким коэффициентом преломления, что заставляет лучше собирать и направлять в пучок боковые волны.

Важно! Инфракрасные светодиоды и лазерные их модификации – это совершенно различные по принципу действия и техническим характеристикам светильники. В основе последних применяются квантоворазмерные гетероструктуры.

Область применения

Инфракрасные светодиоды применяют далеко не только для дистанционных пультов управления бытовыми и технологическими приборами (телевизорами, кондиционерами, котельной аппаратурой), но также во многих других областях:

В создании направленной системы подсветки медицинского оборудования.
В видеонаблюдении – для скрытого или дополнительного освещения охраняемых объектов и территорий. Здесь применяются различные типы инфракрасных прожекторов.
В приборах ночного видения.
В устройствах передачи данных посредством оптоволоконной сети.
В научно-исследовательских направлениях (твердотельный лазер, подсветка и т. д.).
В военно-промышленной сфере.
В детекторах, датчиках, сигнализациях.
В конвейерных сушилках на мукомольных и зерноперерабатывающих предприятиях.

Для стерилизации капиллярно-пористых пищевых продуктов.
В качестве компонентов контрольно-измерительного и прочего оборудования.

Добиться максимально качественно инфракрасного излучения от светодиодов, работающих в импульсном режиме, можно только при строгом контроле параметров напряжения. Небольшое отклонение от нормы приведет к изменениям мощности излучения в несколько раз! Так, например, если на приборах, работающих в непрерывном режиме, указывается 5 Вт/ср, то при переходе их в импульсный режим – порядка 125 Вт/ср. Поэтому для стабильности работы таких систем рекомендуется периодически уделять внимание их сервису и необходимому обслуживанию.

Основные выводы

Инфракрасные светодиоды излучают в невидимой для глаза человека области спектра, и потому для обозначения их главных параметров используют несколько отличные от обычных лед-элементов характеристики:

Мощность за период времени или с конкретной площади излучателя.
Интенсивность в границах определенного пространственного угла.

Существуют десятки модификаций инфракрасных светодиодов. Все они различаются не только по силе излучения, но также назначению и форм-фактору. Чем мощнее лед-кристалл, тем больше он нагревается и разрушается. Поэтому производители при изготовлении мощных моделей прибегают к некоторым ухищрениям, а не идут по пути прямого увеличения их размеров. Сфера применения ИК-диодов обширна – от индикации в пультах ДУ бытовой техники до сложных военно-промышленных и медицинских приборов.

Если вы владеете информацией о том, какие еще инфракрасные светодиоды существуют и где они применяются, обязательно напишите об этом в комментариях.

СветодиодыТипы и разновидности коннекторов для светодиодной ленты

СветодиодыТипы, особенности и схема ИК подсветки

Инфракрасные светодиоды: технические характеристики, применение

Основные характеристики

Длина волн, которые излучает ИЛ. Выделяют четыре вида: ближние (длиной 0,7-1,3 мкм), средние (1,3-6 мм), дальние (6-40 мкм) и сверхдальние (40-1000 мкм). Короткие волны более яркие, радиус распространения больше. Чем короче волна, тем большую площадь может обогревать ИЛ. Например, дальние и сверхдальние волны подходят для квартир, а ближние – для цехов и складов.
Работает от напряжения сети 220 В.
Мощность в зависимости от назначения составляет 50-500 Вт.
Срок службы (до 6000 часов).
Тип цоколя (е27 встречается часто), вид колбы, цвет, наличие рефлектора.
Материал, из которого изготовлен патрон. Существует пластиковые и керамические патроны. Керамический предпочтительнее, так точно выдерживает нагрев до 80⁰С. Именно до такой температуры разогревается лампа при работе.

Пин-схема инфракрасный светодиод

Инфракрасный светодиод представляет собой диод или простой полупроводник. Электрический ток пропускается только в одном направлении в диодах. По мере протекания тока электроны падают с одной части диода в отверстия на другой части. Чтобы попасть в эти дыры, электроны должны пролить энергию в виде фотонов, которые производят свет.

Необходимо модулировать излучение от Инфракрасного светодиода, чтобы использовать его в электронном приложении для предотвращения ложного срабатывания. Модуляция делает сигнал от Инфракрасного светодиода выше шума.

Инфракрасные диоды имеют рассеиватель, который непрозрачен для видимого света, но прозрачен для инфракрасного излучения. Массовое использование Инфракрасных светодиодов в пульте дистанционного управления и системах охранной сигнализации резко сократило цены на Инфракрасные светодиоды на рынке.

Устройство и особенности ИК-светодиодов

Теоретически мы разобрались, чем отличаются инфракрасные светодиоды от обычных светоизлучающих. Но как это достигается на практике? Разберемся в принципе работы и тех, и других.

Некогерентные светодиоды

Конструктивно прибор представляет собой «слоеный пирог», состоящий из двух типов полупроводников: n и p. При прохождении тока через этот pn-переход отрицательный заряд электронов (n) соединяется с ионами положительно заряженных дырок (p). В этот момент выделяется энергия, и мы видим излучение света.

Принцип работы некогерентного светодиода

Но, как мы знаем, светодиоды могут светиться разным цветом, т. е. излучать волны разной длины – от ультрафиолета до инфракрасного спектра. Почему? На спектр излучения кристалла влияет тип материала, из которого он изготовлен. К примеру, светодиоды на основе нитрида алюминия работают в ультрафиолетовом спектре, фосфид галлия даст красный цвет, а приборы на основе арсенида галлия излучают в инфракрасном спектре.

Осталось разобраться, почему они называются некогерентными. Любой светодиод излучает волну не строго определенной частоты, а захватывает небольшой участок спектра. Участок этот не особенно велик и лежит в одном цветовом диапазоне, но он есть.

То есть если полупроводник светится, скажем, синим, то этот цвет не чисто синий с определенной, строго заданной длиной волны, а просто спектр излучения прибора лежит в синем диапазоне. К примеру, устройства на основе селенида цинка излучают волны длиной от 450 до 500 нм, но мы все равно видим синий цвет. Это хорошо видно по нижеприведенной таблице спектров.

Таблица цветовых спектров

То же касается светодиодов и другого цвета свечения, включая инфракрасные. Для того чтобы получить излучение строго заданной частоты, используется совершенно иной принцип, а сами приборы, которые так работают, получили название полупроводниковых лазеров.

Лазеры – когерентные светодиоды

Полупроводниковый лазер представляет собой все тот же «слоеный пирог», только размеры этого «пирога» имеет строго заданные параметры, совпадающие с длиной волны определенного спектра или кратные ей. При этом торцы кристалла отполированы до зеркального блеска, а нижняя и верхняя его части непрозрачны.

При подаче на кристалл напряжения происходит то же, что и в обычном светодиоде: он начинает излучать спектр волн, лежащих в некотором диапазоне. Излучение же, направленное внутрь, начинает отражаться от полированных стенок кристалла. Причем длина волны, на которую настроен кристалл, будет отражаться многократно, остальные частоты начнут затухать, накладываясь друг на друга в разных фазах.

Проходя вдоль кристалла, являющегося, по сути, резонатором, излучение определенной длины будет вызывать вынужденную рекомбинацию, создавая новые и новые фотоны с теми же параметрами, и излучение будет усиливаться (механизм вынужденного излучения). Эта фаза называется процессом накачки лазера. Как только усиление превысит потери, начнётся лазерная генерация.

Принцип работы полупроводникового лазера

Презентация популярных производителей

Рынок ИК-ламп достаточно широк и разнообразен. Согласно отзывам потребителей высокой популярностью пользуются изделия таких известных производителей как Philips, InterHeat и Osram.

Не самая низкая цена на ИК-лампы вполне компенсируется повышенной надежностью, современным дизайном и длительным сроком эксплуатации.

Производитель #1 — Philips

Именно такими характеристиками отличаются модели производства компании Philips. Их можно смело использовать там, где есть опасность воздействия водных брызг: в ванных комнатах, на кухнях, в животноводческих помещениях.

Лампы типа PAR от Philips позволяют сократить расходы тепла на 30% по сравнению с аналогами за счет улучшенного отражателя. Примерно 90% электроэнергии преобразуется в инфракрасное излучение. Эти изделия отличаются повышенной прочностью.

Инфракрасные светильники имеют компактные размеры и небольшой вес по сравнению с обогревателями других типов, их просто установить и убрать

Производитель #2 — Osram

Изделия Osram SICCATHERM демонстрируют высокую эффективность. Мощность ламп варьируется в пределах от 150 до 375 Вт. Они предназначены для использования со стандартным цоколем Е27, угол освещенности составляет 30 градусов.

Красные колбы в этой линейке маркируются как RED, матовые обозначаются буквами FR, а прозрачные – CL.

Производитель Osram зарекомендовал себя на рынке светотехники как добросовестный и надежный поставщик

Чаше всего такие лампы используют в животноводстве, а также для подсушивания окрашенных и лакированных поверхностей.

Производитель #3 — InterHeat

ИК-лампы производства компании InterHeat универсальны, практически все они подходят для стандартного цоколя. Их отличительная особенность – повышенная устойчивость стеклянной колбы к воздействию брызг и случайных ударов.

Высокомощные лампочки производителя InterHeat зарекомендовали себя как устойчивые и долговечные при эксплуатации в животноводческих помещениях

Эти лампы нашли широкое применение в области выращивания молодняка животных и птицы. Колба может быть прозрачной или красной, мощность нагревателей варьируется в широком диапазоне и может составлять от 100 до 375 Вт.

Область применения

Инфракрасные светодиоды
применяют далеко не только для
дистанционных пультов
управления бытовыми и технологическими приборами (телевизорами,
кондиционерами, котельной аппаратурой), но также во многих других областях:

В создании направленной системы подсветки медицинского оборудования.
В видеонаблюдении – для скрытого или дополнительного освещения охраняемых объектов и территорий. Здесь применяются различные типы инфракрасных прожекторов.
В приборах ночного видения.
В устройствах передачи данных посредством оптоволоконной сети.
В научно-исследовательских направлениях (твердотельный лазер, подсветка и т. д.).
В военно-промышленной сфере.
В детекторах, датчиках, сигнализациях.
В конвейерных сушилках на мукомольных и зерноперерабатывающих предприятиях.
Для стерилизации капиллярно-пористых пищевых продуктов.
В качестве компонентов контрольно-измерительного и прочего оборудования.

Поэтому для стабильности работы таких систем рекомендуется периодически уделять внимание их сервису и необходимому обслуживанию

Что такое инфракрасная лампа, ее особенности

Конструкция лампы накаливания

Инфракрасные лампы делаются на основе ламп накаливания. Она содержит те же элементы: нить накаливания (вольфрамовая или карбоновая), стеклянную колбу с инертным газом (смесь азота и аргона), цоколь. При прохождении тока спираль начинает разогреваться. При нагревании металла выше 570⁰С начинается видимое световое излучение. Однако, инфракрасные лампы работают в режиме недонакала нити. Следовательно, излучаемый спектр остается в инфракрасном диапазоне. Эти волны глазу не видны. Ощущается только тепло и видимая небольшая часть светового спектра.

Для окрашивания света в соответствующие цвета колбу часто делают красной или синей. При этом создается фильтрация видимой части света. Красное стекло пропускает только лучи красного спектра, а синее – синего спектра. Это делается для сведения светового потока к минимуму во избежание ослепления глаз и ожогов кожи. Колбы из прозрачного стекла пропускают все видимые волны. Цветность стекла не сказывается на пропускании инфракрасных волн.

Цветная колба и недонакаливание – основные отличия от лампы накаливания.

Инфракрасные лучи в первую очередь греют объекты (стены, мебель, людей), а не воздух.

Чем обогреть дачу?

На дачах электрообогреватели часто являются основными источниками тепла. И это неудивительно. Поскольку цена этих устройств несравнима со стоимостью того же котельного оборудования. Зато мощность соответствует полноценному напряжению в 220 В. Но, конечно, ребром встает вопрос экономии электроэнергии. Поэтому в нежилых помещениях (в санузлах, холлах или на лестницах) в холодное время года лучше установить «чистые» ИК-обогреватели. А для жилых комнат выбрать инфракрасные устройства, комбинированные с конвектором. И установить их в зоны сна и отдыха.

Интересно: Инновационные ИК-обогреватели эффективно работают даже в условиях улицы. Ведь они греют объекты (людей, предметы), а не воздух. С таким устройством даже поздней осенью (а то и зимой) можно вынести на веранду кресло, чтобы с комфортом наслаждаться холодными звездами, мерцающими высоко в небе.

Осветительные светодиоды

Выбирая,
какие светодиоды самые яркие,
стоит остановиться на осветительных. Это сверхмощные
светодиоды с высокой интенсивностью излучения. Выпускаются исключительно
в белом цвете, тёплом и холодном, корпус предназначен для поверхностного
монтажа. Используются в лампах
и светодиодных лентах, фарах, фонарях и прочем, где необходимы мощные сверхъяркие светодиоды.

Не
существует естественных кристаллов, излучающих белый свет. Поэтому, чтобы
создать светодиоды белого свечения,
используются различные технологии, основанные на смешивании трёх основных
цветов (RGB). Цветовая температура определяется способом их сочетания.
Популярным методом является покрытие кристалла слоями люминофора, каждый из
которых отвечает за один из трёх базовых цветов. Другой способ заключается в
нанесении пары слоёв люминофора на голубой кристалл.

Можно выделить следующие
преимущества осветительных диодов:

различное цветовое свечение;
возможность выбора световой температуры;
энергосбережение, сокращающее расходы электричества;
малый коэффициент пульсации;
разнообразная
рассеиваемая мощность.

Среди осветительных
выделяются следующие виды светодиодов:

Тип светодиода	Строение	Корпус	Угол рассеяния	Область применения
SMD	Кристалл, покрытый люминофором, размещён на алюминиевой либо медной подложке, отводящей тепло	В основном прямоугольный, с линзой или без	100-130о	Переносные фонари, светодиодные лампы и ленты, фары авто
COB	Большое количество светодиодов SMD в едином корпусе, покрытом люминофором	Имеют вид матрицы, чаще всего прямоугольной	до 180о	Только для освещения без узконаправленного излучения
Filament	Кристаллы покрыты люминофором и установлены на стеклянную подложку	Цилиндрическая подложка	360о	Декоративная подсветка помещений
PCB Star	Один кристалл большой площадью на подложке из алюминия	Подложка в форме шестерёнки или звезды	120о	Мощные прожекторы и ручные фонари

Обратите внимание! Спектр свечения Filament намного приятнее для человеческого глаза, чем виды SMD и COB, и схож со светом ламп накаливания

Устройство и принцип работы светодиодов

Светодиодом
называется прибор-полупроводник, способный преобразовывать электрический ток в
видимое световое излучение. Часто применяемое обозначение светодиода ЛЕД
является абберевиатурой light-emitting diode
– светоизлучающий диод.

В
отличие от ламп, излучение которых лежит в широком спектре, кристалл светодиода по внешнему полю излучает конкретный цвет. Диапазон освещения определяется
химическими особенностями полупроводников, используемых в каждом случае.

Все модели светодиодов содержат следующие элементы:

катод, отвечающий за подачу отрицательной части волны постоянного тока на полупроводниковый кристалл;
анод, осуществляющий подачу положительной части волны на кристалл;
рассеиватель, увеличивающий угол свечения;
рефлектор, который отражает световой поток на рассеиватель;
кристалл или чип полупроводника, осуществляющий излучение светового потока, используя p-n переход.

Конструкция
диода включает два полупроводника, легированных разными примесями. Один из них
содержит свободные электроны, а второй – отверстия (дырки). Это обеспечивает
p-n переход между полупроводниками, когда электроны переходят от донора к
реципиенту, занимая свободные отверстия и выделяя фотоны. Данная реакция
возможна при наличии источника постоянного тока. На практике применяются
гетероструктуры – многослойные полупроводники, имеющие самый маленький вес.

Зная, какие бывают светодиоды по мощности и по внешнему виду, можно выбрать
прибор для разных случаев. Они делятся на две большие группы:

Индикаторные. Маленькие светодиоды относительно небольшой мощности с умеренной яркостью. Применяются для цветовой индикации, при подсветке приборных панелей и прочего.
Осветительные. Их мощность может доходить до нескольких десятков Ватт, за счёт чего достигается свечение высокой интенсивности. Используются в составе светодиодных лент и ламп для освещения помещений, в фарах и иных приборах.

Особенности диодов, работающих в инфракрасном диапазоне

Инфракрасные светодиоды (сокращенно называются ИК диоды) — это полупроводниковые элементы электронных схем, которые при прохождении через них тока излучают свет, находящийся в инфракрасном диапазоне.

Мощные светодиоды (например, лазерный вид) инфракрасного спектрального диапазона производятся на базе квантоворазмерных гетероструктур. Здесь применяется лазер FP-типа. В результате чего мощность светодиодов стартует с отметки 10мВ, а ограничивающим порогом служит 1000мВ. Корпуса для данного рода изделий подходят как 3-pin-типа, так и HHL. Излучение в результате этого оказывается в спектре от 1300 до 1550нм.

Структура ИК-диода

В результате такой структуры лазерный мощный диод служит отличным источником излучения, благодаря чему его часто используют в волоконно-оптической системе передачи информации, а также во многих других сферах, о которых речь пойдет немного ниже.
Лазерный инфракрасный тип диода является источником мощного и концентрированного лазерного излучения. В его работе применяется, соответственно, лазерный принцип работы.
Мощные диоды (лазерный тип) имеют следующие технические характеристики:

Графическое отображение телесного угла в 1 ср

такие светодиоды способны генерировать волны, находящиеся в диапазоне 0,74- 2000 мкм. Этот диапазон служит той гранью, когда излучение и свет имеют условное деление;
мощности генерируемого излучения. Этот параметр отражает количество энергии в единицу времени. Такая мощность дополнительно привязывается к габаритам излучателя. Данный параметр измеряется в Вт с единицы имеющейся площади;
интенсивность излучаемого потока в рамке сегмента объемного угла. Это достаточно условная характеристика. Она связана с тем, что с помощью оптических систем испускаемое диодом излучение собирается и потом направляется в требуемую сторону. Данный параметр измеряется в ВТ на стерадианы (Вт/ср).

В некоторых ситуациях, когда нет необходимости в наличии постоянного потока энергии, а достаточны импульсные сигналы, вышеописанное строение и характеристики позволяют увеличить мощность энергии, излучаемой элементом радиосхемы, в несколько раз.

Определение ИК-подсветки и ее необходимость

ИК-подсветка предназначена для ночного видеонаблюдения, так как сама по себе камера в темноте не различает предметы

При попадании солнечного света на объектив часть излучения поглощается, а часть отражается. Сенсоры улавливают отраженное излучение и регистрируют. Затем в обрабатывающем модуле сигнал форматируется в цифровой и в таком виде записывается или передается на устройство. Однако у такой системы есть недостатки: когда уровень освещения становится слишком низким, разница между поверхностями и объектами оказывается слишком маленькой и сенсоры ее не улавливают. В темноте устройство беспомощно.

Инфракрасная подсветка для камер эту проблему решает. Устройство испускает инфракрасное излучение. Для человеческих глаз оно невидимо, однако сенсоры улавливают отраженный сигнал и фиксируют, формируя изображение по обычной схеме.

Качество «картинки» невысокое: изображение получается монохромным, «плоским», однако вполне четким, так как температура живых и неживых объектов отличается довольно сильно.

Иммерсионные светодиоды серии Sr/Su/Cy, KM

Конструкция: Флип-чип с выводом излучения через n+-InAs подложку; Глубокая меза с наклонными стенками, выполняющими фунцию рефлекторов; Оптическое сопряжение чипа с иммерсионной линзой; Просветляющее покрытие Si иммерсионной линзы. Смонтированы в винтовом (Sr), цилиндрическом (Su) корпусах или на ТО8 с термоэлектрическим охладителем.

Преимущества: Увеличение выходной мощности до 3 раз, сужение расходимости пучка до 15о

Длина волны в максимуме чувствительности	Мощность в непрерывном режиме (I=0.2 A)	Мощность в квазинепрерывном режиме	Мощность в импульсном режиме (I=1A)	Напряжение	Расходимость	Спецификация
λ макс, мкм	P_CW, мВт	P_qCW, мВт	P_PULSED, мВт	U, В	F, град.	pdf
1.9	≥0.6	≥2	≥6	0.5÷1.2	~15	LED19Su/Sr
2.1	≥1.2	≥3	≥10	0.5÷1.2	~15	LED21Su/Sr
2.8	≥0.03	≥0.05	≥0.15	0.3÷0.5	~15	LED28
3.0	≥0.03	≥0.05	≥0.15	0. 3÷0.5	~15	LED30
3.4	≥0.15	≥0.23	≥0.4	0.3÷0.5	~15	LED34
3.6	≥0.11	≥0.15	≥0.3	0.3÷0.5	~15	LED36
3.8	≥0.08	≥0.12	≥0.25	0.3÷0.5	~15	LED38
4.2	≥0.025	≥0.035	≥0.06	0.3÷0.5	~15	LED42
4.7	≥0.005	≥0.008	≥0.02	0.3÷0.5	~15	LED47
5.0	≥0.005	≥0.008	≥0.02	0.3÷0.5	~15
5.5	≥0.0025	≥0.004	≥0.01	0.3÷0.5	~15	LED55
7.0	≥0.001	≥0.0016	≥0.01	1.3÷2.1	~15	LED70

Принцип работы и устройство световых диодов

Светодиоды отличает от привычных осветительных приборов отсутствие в нем нити накала, хрупкой колбы и газа в ней. Это принципиально отличный от них элемент. Говоря научным языком, свечение создается за счет наличия в нем материалов р- и n-типа. Первые накапливают положительный заряд, а вторые – отрицательный. Материалы р-типа накапливают в себе электроны, в то время, как в n-типе образуются дырки (места, где электроны отсутствуют). В момент появления на контактах электрического заряда они устремляются к р-n-переходу, где каждый электрон инжектируется именно в р-тип. Со стороны обратного, отрицательного контакта n-типа в результате подобного движения и возникает свечение. Оно обусловлено выделением фотонов. При этом не все фотоны излучают видимый человеческим глазом свет. Сила, которая заставляет двигаться электроны, называется током светодиода.

Эта информация ни к чему обычному обывателю. Достаточно знать, что светодиод имеет прочный корпус и контакты, которых может быть от 2-х до 4-х, а также то, что каждый светодиод имеет свое номинальное напряжение, необходимое для свечения.

Устройство светового диода с пояснениями
Полезно знать! Подключение производится всегда в одинаковом порядке. Это значит, что если к контакту «-» на элементе подключить «+», то свечения не будет – материалы р-типа просто не смогут зарядиться, а значит не будет и движения к переходу.

Критерии выбора оборудования

Осуществляя выбор нагревательных панелей, учитывайте особенности и параметры эксплуатации. Приборы должны подходить под интерьер, требования хозяина дома.

Возможно применение мобильных устройств. Их можно переносить из комнаты в комнату, на улицу. Эксплуатация производится от электричества и газа.

При выборе потолочных и напольных панелей, учитывайте, где практичнее разместить устройство, на потолке или полу.

Немаловажная деталь ИК отопления — термодатчик, контролирующий показатели температуры. В случае понижения, датчик срабатывает и автоматически включает отопительный прибор. Если прибор нагревается до установленной температуры – он отключается.

Технические характеристики

Рабочая длина волны
– основной параметр любого светодиода, в том числе инфракрасного. В паспорте на прибор указывается её значение в нм, при котором достигается наибольшая амплитуда излучения.

Номинальный прямой ток
– постоянный ток, при котором гарантирована заявленная мощность излучения. Он же является максимально допустимым током.

Максимальный импульсный ток
– ток, который можно пропускать через прибор с коэффициентом заполнения не более 10%. Его значение может в десять раз превышать постоянный прямой ток.

Прямое напряжение
– падение напряжения на приборе в открытом состоянии при протекании номинального тока. Для ИК диодов его значение не превышает 2В и зависит от химического состава кристалла. Например, UПР АЛ118А=1,7В, UПР L-53F3BT=1,2В.

Обратное напряжение
– максимальное напряжение обратной полярности, которое может быть приложено к p-n-переходу. Существуют экземпляры с обратным напряжением не более 1В.

О допустимых временных и температурных интервалах можно узнать из datasheet на инфракрасный светодиод.

Читайте так же

Сегодня в радиоэлектронике имеются самые разнообразные изделия, применяемые для создания качественной и эффективной подсветки. Одним из таких изделий является инфракрасный тип диода.

Чтобы использовать его для создания подсветки, необходимо знать не только то, где они применяются, но и их особенности. Разобраться в данном вопросе поможет эта статья.

Индикаторные LED

Индикаторные светодиоды, в свою очередь, можно разбить на несколько групп.

1. DIP светодиоды

Светодиоды этого типа представляют собой светоизлучающий кристалл в выводном корпусе, часто с выпуклой линзой. Типы корпусов: цилиндрические, диаметром 3, 4, 5, 8, 10… мм, и прямоугольные.

Выпускаются в очень широком диапазоне цветов – вплоть до ИК и УФ диапазонов. Могут быть как одноцветными, так и многоцветными (когда в одном корпусе сосредоточено несколько кристаллов разных цветов), — например, RGB.

Одним из недостатков этих LED можно отметить невысокий угол рассеяния светового потока: обычно не более 60⁰.

2. Super Flux “Piranha”

Конструктивно светодиоды Пиранья представляют собой сверхъяркие светодиоды в прямоугольном корпусе с четырьмя выводами. Такая конструкция позволяет надежно закрепить светодиод на плате.

Доступные разновидности: красный, зеленый, синий и три белых (различаются температурой свечения). Выпускаются в корпусах с линзой (3 и 5 мм) и без нее. Угол рассеяния варьируется в пределах от 40⁰ до 120⁰.

Область применения Piranha – подсветка автомобильных приборов, дневных ходовых огней, рекламных вывесок и т.д.

3. Straw Hat

Наряду с Piranha, большим углом рассеяния светового потока обладают светодиоды типа Straw Hat («соломенная шляпа»). Внешне они напоминают обычные цилиндрические двухвыводныне LED, но с меньшей высотой и увеличенным радиусом линзы, за что и получили свое название.

Излучающий кристалл в этих светодиодах расположен ближе к передней стенке линзы (не забудьте почитать про назначение линзы для светодиода), благодаря чему достигается угол рассеяния порядка 100-140⁰.

Выпускаются красные, синие, зеленые, желтые и белые LED. Благодаря способности создавать ненаправленное излучение, могут использоваться в декоративных целях, в качестве замены ламп аварийной тревоги и других местах, где требуется равномерная подсветка с низким энергопотреблением.

4. SMD светодиоды

Кроме выводных LED, выпускаются светодиоды типа SMD. Сюда следует отнести сверхъяркие цветные и белые светодиоды мощностью около 0.1 Вт в корпусе для поверхностного монтажа. Размеры корпусов обычно стандартные для любых элементов типа SMD: 0603, 0805, 1210 и т.д., где маркировка обозначает длину и ширину в сотых долях дюйма или в миллиметрах. При этом существуют как разновидности с выпуклой линзой, так и без нее.

Благодаря простоте монтажа, на основе этих LED выпускаются светодиодные ленты. Например, широкую известность в этой области приобрел светодиод Cree SMD 3528.

Особенности диодов, работающих в инфракрасном диапазоне

Инфракрасные светодиоды (сокращенно называются ИК диоды) — это полупроводниковые элементы электронных схем, которые при прохождении через них тока излучают свет, находящийся в инфракрасном диапазоне.

Структура ИК-диода

Графическое отображение телесного угла в 1 ср

такие светодиоды способны генерировать волны, находящиеся в диапазоне 0,74- 2000 мкм. Этот диапазон служит той гранью, когда излучение и свет имеют условное деление;
мощности генерируемого излучения. Этот параметр отражает количество энергии в единицу времени. Такая мощность дополнительно привязывается к габаритам излучателя. Данный параметр измеряется в Вт с единицы имеющейся площади;
интенсивность излучаемого потока в рамке сегмента объемного угла. Это достаточно условная характеристика. Она связана с тем, что с помощью оптических систем испускаемое диодом излучение собирается и потом направляется в требуемую сторону. Данный параметр измеряется в ВТ на стерадианы (Вт/ср).

Виды светодиодов, классификация

По предназначению выделяют индикаторные и осветительные светодиоды. Первые используются для стилизации, декоративной подсветки – например, украшение зданий, рекламные баннеры, гирлянды. Осветительные приборы используются для создания яркого освещения в помещении.

По типу исполнения выделяют:

Dip светодиоды. Они представляют собой кристаллы, заключенные в цилиндрическую линзу. Относятся к индикаторным светодиодам. Существуют монохромные и многоцветные устройства. Используются редко из-за своих недостатков: большой размер, малый угол свечения (до 120 градусов), падение яркости излучения при долгом функционировании на 70%, слабый поток света.
Spider led. Такие светодиоды похожи на предыдущие, но имеют 4 выхода. В таких диодах оптимизирован теплоотвод, повышается надежность компонентов. Активно используются в автомобильной технике.

Smd – светодиоды для поверхностного монтажа. Могут относиться как к индикаторным, так и к осветительным светодиодам.

Cob (Chip-On-Board) – кристалл установлен непосредственно на плате. К преимуществам такого решения относятся защита от окисления, малые габариты, эффективный отвод тепла и равномерное освещение по всей площади. Светодиоды такой марки являются самыми инновационными. Используются для освещения. На одной подложке может быть установлено более 9 светодиодов. Сверху светодиодная матрица покрывается люминофором. Активно используются в автомобильной индустрии для создания фар и поворотников, при разработке телевизоров и экранов компьютеров.

Волоконные – разработка 2015 года. Могут использоваться в производстве одежды.

Filament также является инновационным продуктом. Отличаются высокой энергоэффективностью. Используются для создания осветительных ламп

Важное преимущество – возможность осуществления монтажа напрямую на подложку из стекла. Благодаря такому нанесению есть возможность распространения света на 360 градусов. Конструкция состоит из сапфирового стекла с диаметром до 1,5 мм и специально выращенных кристаллов, которые соединены последовательно

Число кристаллов обычно ограничивается 28 штуками. Светодиоды помещаются в колбу, которая покрыта люминофором. Иногда филаментные светодиоды могут относить к классу COB изделий.

Oled. Органические тонкопленочные светодиоды. Используются для построения органических дисплеев. Состоят из анода, подложки из фольги или стекла, катода, полимерной прослойки, токопроводящего слоя из органических материалов. К преимуществам относятся малые габариты, равномерное освещение по всей площади, широкий угол свечения, низкая стоимость, длительный срок службы, низкое потребление электроэнергии.

В отдельную группу выделяются светодиоды, излучающие в ультрафиолетовом и инфракрасном диапазонах. Они могут быть с выводами, так и в виде smd исполнения. Используются в пультах дистанционного управления, бактерицидных и кварцевых лампах, стерилизаторах для аквариумов.

Светодиоды могут быть:

мигающими – используются для привлечения внимания;
многоцветными мигающими;
трехцветными – в одном корпусе есть несколько несвязанных между собой кристаллов, которые работают как по отдельности, так и все вместе;
RGB;
монохромными.

Светодиоды классифицируются по цветовой гамме. Для максимально точной идентификации цвета в документации прибора указывается его длина волны излучения.

Белые светодиоды классифицируются по цветовой температуре. Они бывают теплых оттенков (2700 К), нейтральных (4200 К) и холодных (6000 К).

По мощности выделяют светодиоды, потребляющие единицы мВт до десятков Вт. Напрямую от мощности зависит сила света.

Основы ИК-датчика | Схема контактов и работа ИК-светодиода

— Реклама —

Инфракрасный светоизлучающий диод (ИК-светодиод) — это светодиод специального назначения, излучающий инфракрасные лучи с длиной волны от 700 нм до 1 мм. Различные ИК-светодиоды могут излучать инфракрасный свет с разной длиной волны, точно так же, как разные светодиоды излучают свет разных цветов.

ИК-светодиоды обычно изготавливаются из арсенида галлия или алюминия из арсенида галлия. В дополнение к ИК-приемникам они обычно используются в качестве датчиков.

Внешний вид ИК-светодиода такой же, как у обычного светодиода. Поскольку человеческий глаз не может видеть инфракрасное излучение, человек не может определить, работает ли ИК-светодиод. Камера на мобильном телефоне решает эту проблему. ИК-лучи от ИК-светодиода в схеме показаны в камере.

Схема контактов ИК-светодиода

— Реклама —

ИК-светодиод представляет собой тип диода или простого полупроводника. В диодах электрический ток может течь только в одном направлении. По мере прохождения тока электроны из одной части диода падают в дырки в другой части. Чтобы попасть в эти дыры, электроны должны отдавать энергию в виде фотонов, излучающих свет.

Необходимо модулировать излучение ИК-диода, чтобы использовать его в электронных приложениях, чтобы предотвратить ложное срабатывание. Модуляция выделяет сигнал от ИК-светодиода над шумом. Инфракрасные диоды имеют корпус, непрозрачный для видимого света, но прозрачный для инфракрасного. Массовое использование ИК-светодиодов в пультах дистанционного управления и системах охранной сигнализации резко снизило цены на ИК-диоды на рынке.

ИК-датчик

ИК-датчик представляет собой электронное устройство, обнаруживающее падающее на него ИК-излучение. Датчики приближения (используемые в телефонах с сенсорным экраном и роботах, избегающих краев), датчики контраста (используемые в линии, следующей за роботами) и счетчики / датчики препятствий (используемые для подсчета товаров и в охранной сигнализации) — это некоторые приложения, использующие ИК-датчики.

Принцип работы

ИК-датчик состоит из двух частей: цепи излучателя и цепи приемника. В совокупности это известно как оптопара или оптопара.

Излучатель представляет собой ИК-светодиод, а детектор представляет собой ИК-фотодиод. ИК-фотодиод чувствителен к ИК-излучению, излучаемому ИК-светодиодом. Сопротивление фотодиода и выходное напряжение изменяются пропорционально полученному ИК-излучению. Это основной принцип работы ИК-датчика.

Тип заболеваемости может быть прямым или косвенным. При прямом падении ИК-светодиод размещается перед фотодиодом без каких-либо препятствий между ними. При непрямом падении оба диода располагаются рядом с непрозрачным объектом перед датчиком. Свет от ИК-светодиода падает на непрозрачную поверхность и отражается обратно на фотодиод.

Пошаговые инструкции по сборке ИК-датчика доступны по адресу: Самодельный ИК-датчик

ИК-датчики находят широкое применение в различных областях. Давайте посмотрим на некоторые из них.

Датчики приближения

Датчики приближения используют отражающий принцип непрямого падения. Фотодиод принимает излучение, испускаемое ИК-светодиодом, когда оно отражается от объекта. Чем ближе объект, тем выше будет интенсивность падающего излучения на фотодиод. Эта интенсивность преобразуется в напряжение для определения расстояния.

Датчики приближения находят применение в телефонах с сенсорным экраном и других устройствах. Дисплей отключается во время звонков, так что даже если щека соприкоснется с сенсорным экраном, никакого эффекта.

Роботы, следующие за линией

В роботах, следующих за линией, ИК-датчики определяют цвет поверхности под ними и отправляют сигнал на микроконтроллер или главную схему, которая затем принимает решения в соответствии с алгоритмом, заданным создателем бота.

Повторители линий используют отражающее или неотражающее непрямое падение. ИК-излучение отражается обратно в модуль от белой поверхности вокруг черной линии. Но ИК-излучение полностью поглощается черным цветом. Нет отражения ИК-излучения, идущего обратно к сенсорному модулю черного цвета.

Проекты доступны по адресу: Робот следящего за линией

Счетчик товаров

Счетчик товаров реализован на основе прямого падения излучения на фотодиод. Всякий раз, когда объект препятствует невидимой линии ИК-излучения, значение сохраненной переменной в компьютере/микроконтроллере увеличивается. На это указывают светодиоды, семисегментные дисплеи и ЖК-дисплеи. Системы мониторинга крупных заводов используют эти счетчики для подсчета продукции на конвейерных лентах.

Проекты доступны по адресу: Счетчик инфракрасных объектов

Охранная сигнализация

Прямое попадание излучения на фотодиод применимо в цепи охранной сигнализации. ИК-светодиод устанавливается с одной стороны дверной рамы, а фотодиод — с другой. ИК-излучение, испускаемое ИК-светодиодом, в нормальных условиях падает непосредственно на фотодиод. Как только человек перекрывает ИК-тракт и срабатывает тревога.

Этот механизм широко используется в системах безопасности и воспроизводится в меньшем масштабе для небольших объектов, таких как экспонаты на выставке.

Проекты доступны по адресу: Инфракрасная охранная сигнализация

ИК-передатчик и приемник музыки

С помощью ИК-передатчика/приемника и музыкального генератора можно генерировать звуковые музыкальные ноты и слышать их на расстоянии до 10 метров. Музыкальный ИК-передатчик работает от батареи 9 В, а музыкальный ИК-приемник работает от регулируемого напряжения от 9 В до 12 В.

Проекты доступны по адресу: ИК-передатчик и приемник музыки

Игра с ИК-датчиками

Существуют различные приложения ИК-датчиков, такие как пульты дистанционного управления телевизором, охранная сигнализация и счетчики объектов. Здесь мы использовали ИК-датчики (инфракрасные светодиоды) для создания схемы обнаружения объектов, а также датчик приближения для роботов, отслеживающих путь.

Проекты доступны по ссылке: Игра с ИК-датчиками

Беспроводная система безопасности с использованием ИК-датчиков

Этот проект демонстрирует беспроводную систему безопасности, в которой четыре пироэлектрических инфракрасных (ПИР) датчика движения расположены с четырех сторон — спереди, сзади и слева. а справа — области покрытия. Он обнаруживает движение с любой стороны и включает аудиовизуальную сигнализацию. Также отображается сторона, с которой обнаружено движение (нарушитель).

Проекты доступны по адресу: Беспроводная система безопасности с использованием ИК-датчиков

Инфракрасный детектор объекта и приближения

Здесь мы использовали ИК-датчики для создания схемы обнаружения объектов и датчика приближения для роботов, отслеживающих путь.

Проект доступен по адресу: Object & Proximity Infrared Detector

Эта статья была впервые опубликована 30 октября 2017 г. и обновлена 3 ноября 2020 г. Блог Advanced PCB Design

Мое первое знакомство со светодиодом произошло в моей местной радиолавке во время поиска компонентов для моего научного проекта. Цель состояла в том, чтобы создать AT-AT, который ходил, и последним штрихом стали светодиодные фонари в кабине.

Излишне говорить, что с тех пор я фанат светодиодов. Однако я не одинок, особенно с миллионами постоянно используемых пультов от телевизора. На самом деле, я был свидетелем того, как одна сестра настолько пристрастилась к пульту, что буквально забыла, как без него включать телевизор.

Не говоря уже о том, что иногда я вытаскивал свою верную черную изоленту и блокировал ею сигнал ИК-светодиода с пульта. Не осуждайте, это то, что происходит со старшими сестрами, которые пытаются командовать своим младшим братом, когда наши родители не видят. Со всей серьезностью, светодиод является универсальным, удобным в применении и широко используемым компонентом. Поэтому важно, чтобы разработчики понимали параметры, влияющие на их функциональность и производительность.

Что такое инфракрасные светодиоды?

Инфракрасный светоизлучающий диод (ИК-светодиод) представляет собой твердотельное светоизлучающее (SSL) устройство, излучающее свет в инфракрасном диапазоне или диапазоне спектра электромагнитного излучения. ИК-светодиоды позволяют экономично и эффективно производить инфракрасный свет, то есть электромагнитное излучение в диапазоне от 700 нм до 1 мм.

Различные ИК-светодиоды могут излучать инфракрасный свет с разной длиной волны, точно так же, как разные светодиоды излучают свет разных цветов. ИК-светодиоды также используются во многих типах электроники, таких как пульты дистанционного управления для телевизоров и многих других электронных устройствах. Они даже используются в камерах; эти инфракрасные камеры используют ИК-светодиоды как прожектор, оставаясь невидимыми для невооруженного глаза.

Спрос на ИК-светодиоды обусловлен их универсальностью. Например, ИК-светодиоды в сочетании с несколькими различными типами датчиков обычно используются в межмашинных средах и приложениях Интернета вещей (IoT).

Как работают ИК-светодиоды?

Таким образом, ИК-светодиод представляет собой особый тип диода или простого полупроводника. Я уверен, вы помните, что в диодах электрический ток течет только в одном направлении. По мере прохождения тока электроны падают из одной области диода в дырки в другой области. Это стало возможным благодаря тому, что электроны отдают энергию в виде фотонов, и этот процесс производит свет (электролюминесценция).

Также необходимо модулировать излучение ИК-светодиода, чтобы использовать его в электронных приложениях, чтобы предотвратить ложное срабатывание. Модуляция выделяет сигнал ИК-светодиода над шумом.

Кроме того, корпус инфракрасных диодов непроницаем для видимого света, но прозрачен для инфракрасного излучения. В целом, широкое использование ИК-светодиодов в пультах дистанционного управления, системах охранной сигнализации и практически во всех других электронных устройствах сделало их чрезвычайно рентабельными.

Принцип действия ИК-светодиода?

Схематично символ светодиода представляет собой диод правильной формы внутри круга с двумя маленькими стрелками, указывающими в сторону, что указывает на излучение света.

Светодиоды изготовлены из других химических веществ, чем, скажем, кремниевые диоды, и их прямое падение напряжения будет другим. Вообще говоря, у светодиодов прямое падение напряжения намного больше, чем у выпрямительного диода. Их напряжение варьируется от 1,2 вольта (ИК) до более 3,4 вольта (УФ или белый), в зависимости от цвета. Например, ИК-светодиод имеет прямое напряжение 1,2 В при прямом токе 20 мА.

Кроме того, обычный или типичный рабочий ток для светодиода стандартного размера составляет около 20 мА. Кроме того, при работе светодиода от источника постоянного напряжения выше, чем прямое напряжение светодиода, необходимо использовать последовательно соединенный (подавляющий) резистор, чтобы предотвратить повреждение светодиода при полном напряжении источника.

Светодиоды нуждаются в особом внимании к источнику напряжения.

Пример схемы падения напряжения ИК-светодиода

Итак, давайте рассмотрим эти две примерные схемы, одна из которых использует источник 6 В, а другая использует источник 24 В, обе с заданным током светодиода 20 мА.

В нашем первом примере (красный) светодиод падает на 1,6 В; следовательно, на резисторе будет падать 4,4 вольта. Кроме того, определить размер резистора для тока светодиода 20 мА так же просто, как взять его падение напряжения (4,4 В) и разделить его на ток цепи (20 мА), следуя закону Ома (R = E / I), что дает нам цифра 220 Ом.

При расчете рассеиваемой мощности для этого резистора на 220 Ом мы берем его падение напряжения и умножаем на его ток (P=IE), и результат равен 88 мВт, что вполне соответствует номинальной мощности резистора 1/8 Вт.

Во втором примере мы исследуем влияние увеличения источника напряжения. Более высокое напряжение батареи потребует более высокого сопротивления нашего понижающего резистора и, возможно, более высокой номинальной мощности.

Например, гасящий резистор должен быть увеличен до размера 1,12 кОм, чтобы сбрасывать необходимые 22,4 вольта при 20 мА, чтобы светодиод по-прежнему получал только 1,6 вольта. Это увеличение также означает более высокую рассеиваемую мощность резистора — 448 мВт. Таким образом, очевидно, что резистор, рассчитанный на мощность рассеяния 1/8 Вт или даже мощность рассеяния 1/4 Вт, будет перегреваться при использовании здесь.

Общее влияние шунтирующих резисторов в цепях ИК-светодиодов

Резистивные шунтирующие резисторы в цепях ИК-светодиодов жизненно важны для жизненного цикла и общей функциональности светодиода. Однако поведение схемы очень предсказуемо в отношении незначительных увеличений и уменьшений сопротивления.

Кроме того, значения гасящего резистора не обязательно должны быть точными для вашей схемы светодиодов, если вы понимаете, что это означает с точки зрения производительности светодиодов. Например, предположим, что в нашей предыдущей имитационной модели мы использовали резистор 1 кОм, а не резистор 1,12 кОм. Общий результат будет немного выше тока цепи и падения напряжения на светодиоде.

Это, конечно же, приведет к более яркому световому излучению светодиода и немного сократит срок службы (выгорание). И наоборот, гасящий резистор со значением 1,5 кОм вместо 1,12 кОм приведет к меньшему току в цепи, меньшему напряжению светодиода и меньшему световому излучению ИК-светодиода. Таким образом, светодиоды вполне терпимы к колебаниям подаваемой мощности; поэтому вам, возможно, не нужно стремиться к совершенству при выборе шунтирующего резистора, если этого не требует ваша конструкция.

Учет падения напряжения начинается с самого начала ваших проектов.

ИК-светодиоды, как и все светодиоды, входят в состав почти каждого электронного устройства. Их экономичность и эффективность делают их одним из наиболее широко используемых компонентов в области электроники. Поэтому понимание того, как они функционируют и взаимодействуют с различными цепями, в которых они находятся, жизненно важно. Я знаю, что большинство из нас не думает об ИК-светодиодах до тех пор, пока наши пульты не перестанут работать или не зазвучит сигнал тревоги.

Наконец, с точки зрения функциональности падение напряжения ИК-светодиодов влияет на функциональность, производительность и срок службы.

Попросите ваших дизайнеров и производственных групп работать вместе над реализацией стратегий для правильного падения напряжения ИК-светодиодов во всех ваших конструкциях печатных плат с помощью набора инструментов Cadence для проектирования и анализа. Allegro PCB Designer — это решение для компоновки светодиодных схем в ваших текущих и будущих проектах печатных плат.

Если вы хотите узнать больше о том, как у Cadence есть решение для вас, обратитесь к нам и нашей команде экспертов.

Решения Cadence PCB — это комплексный инструмент для проектирования от начала до конца, позволяющий быстро и эффективно создавать продукты. Cadence позволяет пользователям точно сократить циклы проектирования и передать их в производство с помощью современного отраслевого стандарта IPC-2581.

Подпишитесь на Linkedin Посетить сайт Больше контента от Cadence PCB Solutions

УЧИТЬ БОЛЬШЕ

Применение инфракрасного светодиода

Обычный инфракрасный светодиод, который излучает инфракрасные лучи, выглядит так же, как светодиод видимого света. Подходящее рабочее напряжение составляет около 1,4 В, а ток обычно меньше 20 мА. Токоограничивающие сопротивления обычно подключаются последовательно в цепи инфракрасных светодиодов для регулировки напряжения, помогая адаптировать светодиоды к различным рабочим напряжениям.

При использовании инфракрасных лучей для управления соответствующим устройством расстояние управления прямо пропорционально мощности излучения. Чтобы увеличить расстояние управления, инфракрасный светодиод должен работать в импульсном режиме, поскольку эффективное расстояние передачи импульсного света (модулированного света) пропорционально ветровому току импульсов. Таким образом, за счет увеличения пикового значения (Ip) импульсов также может быть увеличено расстояние излучения инфракрасного светодиода. Одним из способов увеличения Ip является уменьшение коэффициента заполнения импульса; то есть уменьшить ширину импульса (T). Коэффициент заполнения рабочих импульсов для некоторых инфракрасных пультов дистанционного управления цветных телевизоров составляет около 1/3-1/4; а для некоторых других электронных продуктов коэффициент заполнения инфракрасных пультов дистанционного управления может составлять даже 1/10. За счет уменьшения коэффициента заполнения импульсов дальность излучения инфракрасного светодиода малой мощности также может быть увеличена в значительной степени. Обычные инфракрасные светодиоды можно разделить на следующие три типа: маломощные (1 мВт-10 мВт), светодиоды средней мощности (10 мВт-50 мВт) и светодиоды большой мощности (50 мВт-100 мВт и выше). Модулированный свет может генерироваться добавлением импульсного напряжения с определенной частотой на управляющий диод.

Контроллер с инфракрасным светодиодом может излучать инфракрасные лучи для управления соответствующим блоком, а на конце контролируемого блока также имеется приемное устройство для преобразования инфракрасного света в электричество, такое как приемный диод инфракрасного света, фотоэлектрический триод и т. д. на. Излучающий и принимающий согласованный инфракрасный диод также нашел практическое применение.

Существует два режима излучения-приема для инфракрасного светодиода и управляемого устройства: один режим прямого излучения, а другой режим отраженного света. В режиме прямого излучения излучающий диод и приемный диод устанавливаются соответственно в излучающем конце и конце управляемого блока с определенным расстоянием между ними. Что касается режима отражения света, то осветительный диод и приемный диод включены параллельно. Только когда испускаемые диодом инфракрасные лучи чем-то отражались, приемный диод может принимать инфракрасные лучи, тем самым стимулируя работу управляемого блока. Кроме того, инфракрасная излучающая схема с двойными диодами имеет более высокую мощность и большее функциональное расстояние.

Инфракрасные светодиодные чипы с различной длиной волны могут применяться в различных устройствах, например:

1. Инфракрасный светодиодный чип с длиной волны 940 нм: подходит для использования в пультах дистанционного управления, таких как пульты дистанционного управления для бытовой техники.

2. 808 нм: подходит для использования в медицинских приборах, космической оптической связи, инфракрасном освещении и источниках накачки твердотельных лазеров.

3. 830 нм: подходит для использования в автоматизированной системе считывания карт на автостраде.

4. 840nm: подходит для использования в водонепроницаемой инфракрасной видеокамере с цветным зумом.

5. 850 нм: подходит для использования в видеокамерах, которые применяются в цифровой фотографии, системах мониторинга, дверных телефонах, сигнализациях с защитой от кражи и т.д.

6. 870 нм: подходит для использования в видеокамерах на рынке и перекрестках.

Отказ от гарантий
1. Веб-сайт не гарантирует следующее:
1.1 Услуги веб-сайта соответствуют вашим требованиям;
1.2 Точность, полнота или своевременность обслуживания;
1.3 Точность, достоверность выводов, сделанных при использовании сервиса;
1.4 Точность, полнота, своевременность или безопасность любой информации, которую вы загружаете с веб-сайта
.

РубрикаРазное