Одним из наиболее распространенных и широко используемых в различных областях радиоэлектроники является инфракрасный светодиод. Спектр его свечения находится в диапазоне длин волн электромагнитного излучения, невидимого для человеческого глаза. Рассмотрим виды источников света этого типа, их основные технические характеристики, наиболее мощные модификации и в каких областях они используются.
Разновидности ИК излучающих диодов
На современном рынке радиооборудования светодиодные излучатели представлены в достаточно широком ассортименте. Существуют десятки наименований, различающихся по следующим основным параметрам:
- Мощность излучаемого светового потока (или, как вариант, наибольший ток, протекающий через кристалл светодиода).
- Прямое применение.
- Форм-фактор.
Инфракрасные светодиоды со световой мощностью до 100 мВт работают при номинальном токе не более 50 мА. Их импортные аналоги незначительно отличаются от отечественных. Их ледяные кристаллы заключены в корпус овальной формы диаметром 3 мм или 5 мм. Внешне они напоминают стандартный двухконтактный светодиодный элемент. Цвет моделей варьируется от прозрачного до желтого и синего.
Российские компании уже много лет выпускают инфракрасные светодиоды в характерном мини-корпусе. Примерами могут служить 3L107A или AL118A. Напротив, более мощные версии светодиодов, произведенные по технологии DIP-матриц smd, например, линейка SFH4715S компании Osram.
Обратите внимание. Поскольку ИК-диод излучает в диапазоне, не видимом невооруженным глазом, его можно проверить, сфотографировав с помощью цифровой камеры, например, мобильного телефона.
Технические характеристики
Поскольку инфракрасное излучение невидимо для человеческого глаза и его диапазон длин волн довольно широк — 0,75-2000 микрометров — к ним не применим типичный набор спецификаций для обычных светодиодов. Вместо этого для светодиодов, работающих в инфракрасном сегменте спектра, используются следующие основные свойства:
Музыка без проводов Связь на Инфракрасных диодах.
- Указывается мощность в единицу времени (Вт/ч) или, дополнительно, площадь излучателя.
- Интенсивность потока в пределах пространственного угла/тела, выраженная в Вт/ср (стерадианах).
Однако постоянное инфракрасное излучение требуется не всегда, поэтому для светодиодов, предназначенных для конкретных применений, характеристики указываются не только в непрерывном, но и в импульсном режиме. В последнем случае выходная мощность может быть в несколько раз выше, чем в первом.
Помимо вышеперечисленных специфических параметров, инфракрасные светодиоды характеризуются также общими показателями эффективности, которые также указываются в паспортных данных:
- Диапазон длин волн.
- Номинальный прямой ток.
- Наибольший импульсный ток.
- Значение падения напряжения.
- Значение обратного напряжения.
Примечание: Все существующие люминесцентные решетки (лампы, светодиоды), в том числе излучающие в инфракрасном диапазоне, характеризуются различными углами рассеяния, даже в пределах одной серии — от узкого угла 15 до широкого угла 80. Поэтому при их выборе для конкретного применения необходимо также обратить внимание на этот параметр, указанный в маркировке.
Мощные инфракрасные светодиоды
Для производства мощного инфракрасного диода требуется большой кристалл льда. Это создает несколько технологических проблем:
- По мере увеличения площади кристалла светодиода стоимость значительно возрастает.
- При работе на полную мощность такой светодиодный элемент излучает столько энергии, что вызывает сильный перегрев основания, приводящий к быстрому разрушению.
Однако, если несколько кристаллов льда установлены близко друг к другу, происходит значительная потеря мощности из-за увеличения площади нерабочей стороны. Учитывая вышеизложенные обстоятельства, разработчики предложили несколько компромиссов:
- В настоящее время допустимо получать кристаллы размером до 1 мм 2 . До этого порога можно значительно увеличить ток — и, следовательно, мощность — в результате уменьшения сопротивления в материале светодиода из-за его нагрева.
- Отражатели, собирающие боковое излучение в направлении центра, становятся все более совершенными.
- Для лучшего сбора и направления боковых волн в пучке производятся линзы с высоким коэффициентом преломления.
Важно: Инфракрасные диоды и лазерные модификации совершенно разные по принципу действия и техническим характеристикам. Последние основаны на гетероструктурах квантового размера.
Область применения
Инфракрасные диоды используются не только для дистанционного управления бытовыми и технологическими приборами (телевизоры, кондиционеры, котельное оборудование), но и во многих других областях:
КАК ГРАМОТНО ПРОВЕРИТЬ Инфракрасный Светодиод на исправность Простая Методика
- В создании систем направленного освещения для медицинского оборудования.
- В видеонаблюдении — для скрытого или дополнительного освещения охраняемых объектов и территорий. Здесь используются различные типы инфракрасных осветителей.
- Приборы ночного видения.
- ИКТ-устройства — при передаче данных по волоконно-оптической сети.
- В исследованиях и разработках (полупроводниковый лазер, освещение и т.д.).
- В военной и промышленной областях.
- В детекторах, датчиках, сигнализациях
- В конвейерных сушилках на мельницах и зерноперерабатывающих заводах.
- Для стерилизации пищевых продуктов с пористой капиллярностью.
- В качестве элемента в измерительных, контрольных и других устройствах.
Высочайшее качество инфракрасного излучения от светодиодов, работающих в импульсном режиме, может быть достигнуто только при строгом контроле параметров напряжения. Небольшое отклонение от стандарта приведет к нескольким изменениям мощности выбросов! Так, например, если устройства, работающие в непрерывном режиме, имеют показатель 5 Вт/сф, то при переключении в импульсный режим этот показатель составляет порядка 125 Вт/сф. Поэтому рекомендуется периодически уделять внимание эксплуатации и техническому обслуживанию, необходимому для обеспечения стабильности таких систем.
Основные выводы
Инфракрасные светодиоды излучают в области спектра, невидимой для человеческого глаза, поэтому для обозначения их основных параметров используются несколько иные характеристики, чем у обычных лед-элементов:
- Мощность в течение определенного периода времени или из определенной области излучателя.
- Интенсивность в пределах определенного пространственного угла.
Существуют десятки модификаций инфракрасных светодиодов. Все они отличаются не только мощностью излучения, но и назначением и формой. Чем мощнее кристалл льда, тем больше он нагревается и разрушается. По этой причине производители придумали несколько хитростей, вместо того чтобы сразу увеличивать размеры мощных моделей. ИК-диоды используются в широком спектре приложений, от пультов дистанционного управления бытовой техникой до сложного военного и медицинского оборудования.
Если вы знаете, какие еще существуют ИК-диоды и где они используются, обязательно напишите об этом в комментариях.
