Инфракрасные светодиоды: разновидности, характеристики и сфера применения инфракрасных светодиодов

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:

1. Мощность излучаемого светового потока (или, как вариант, наибольший ток, протекающий через кристалл светодиода).
2. Прямое применение.
3. 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.

1. Указывается мощность в единицу времени (Вт/ч) или, дополнительно, площадь излучателя.
2. 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:

1. Диапазон длин волн.
2. Номинальный прямой ток.
3. Наибольший импульсный ток.
4. Значение падения напряжения.
5. 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:

1. По мере увеличения площади кристалла светодиода стоимость значительно возрастает.
2. 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:

1. 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.
2. Отражатели, собирающие боковое излучение в направлении центра, становятся все более совершенными.
3. 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

1. В создании систем направленного освещения для медицинского оборудования.
2. В видеонаблюдении — для скрытого или дополнительного освещения охраняемых объектов и территорий. Здесь используются различные типы инфракрасных осветителей.
3. Приборы ночного видения.
4. ИКТ-устройства — при передаче данных по волоконно-оптической сети.
5. В исследованиях и разработках (полупроводниковый лазер, освещение и т.д.).
6. В военной и промышленной областях.
7. В детекторах, датчиках, сигнализациях
8. В конвейерных сушилках на мельницах и зерноперерабатывающих заводах.
9. Для стерилизации пищевых продуктов с пористой капиллярностью.
10. 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:

1. Мощность в течение определенного периода времени или из определенной области излучателя.
2. 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.