Разновидности, характеристики и сфера применения инфракрасных светодиодов

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.

Разновидности ИК излучающих диодов

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

  1. Мощности излучаемого потока света (или, как вариант, наибольшему проходящему через лэд-кристалл току).
  2. Прямому назначению.
  3. Форм-фактору.
Разновидности, характеристики и сфера применения инфракрасных светодиодов

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
SFH4715S 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:

  1. Мощность в
    единицу времени (Вт/ч), либо дополнительно указывается на какую площадь
    излучателя она приходится.
  2. 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.

Разновидности, характеристики и сфера применения инфракрасных светодиодов

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

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

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

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:

  1. 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.
  2. Внедряются все
    более совершенные рефлекторы, собирающие боковое излучение к центру.
  3. 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:

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

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:

  1. Мощность за период времени или с конкретной площади излучателя.
  2. 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.

Ссылка на основную публикацию