Светодиоды инфракрасного излучения

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.

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.

Основные характеристики

Рассмотрим технические характеристики ИК-подсветки:

• длина волны (λ),
• тип излучателя,
• рефлектор (отражатель),
• выходная мощность,
• угол излучения,
• рабочая дальность,
• режимы,
• питание,
• время работы,
• рабочая температура,
• крепление,
• габариты,
• материал,
• цвет,
• вес.

На рис. 4 показаны основные детали камеры видеонаблюдения с внутренней инфракрасной подсветкой.

Рис. 4. Видеокамера для видеонаблюдения с ИК-подсветкой 

Для надёжной работы задан начальный диапазон частоты инфракрасного спектра, то есть после частоты красного цвета. Чёткой границы нет. Выбрано 4 диапазона:

• 730–750 нм,
• 830–850 нм,
• 870–880 нм,
• 930–950 нм.

В качестве источника излучения применяются ИК-светодиоды и лазерные инфракрасные диоды. Светодиоды излучают спектр частот, то есть создают мягкое излучение, а лазерные дают более жёсткое излучение. Выпускаются лазерные излучатели с внутренней оптической системой. Такие излучатели формируют узкий луч.

Рефлектор предназначен для образования светового пучка. Геометрический размер его представляет собой равнобедренный треугольник с вершиной у источника света. Угол раскрыва определяется на уровне 0,5 по оси. Средний угол раскрыва составляет 40–80 градусов (угловых)

Важно понимать, что с увеличением угла расхождения лучей расстояние подсветки уменьшается, а мощность прожектора в основном определяет не дальность, а площадь освещения. На рис. 5 показаны внешние подсветки разного вида

В дорогих моделях есть подстройка светового пятна. Рефлектор может быть как металлическим, так и пластмассовым и соответствовать требуемой жаропрочности. Инфракрасные диоды при работе нагреваются. Чем больше их мощность, тем больше нагрев. Поверхность рефлектора бывает текстурированная или гладкая. Спереди от рефлектора находится линза, которая защищает рефлектор и инфракрасный диод от окружающей среды. Изготавливается из стекла или пластмассы.

Мощность излучателей используется от милливатт до десятков ватт.

В пункте «режим» указаны возможные варианты работы. Например, в подсветке типа «хамелеон» возможны варианты:

• строб;
• маячок;
• SOS;
• регулировка излучения: высокое, среднее, низкое, минимальное;
• дистанционное управление.

Для крепления ИК-фонарика к приборам ночного видения используют разнообразные типы приспособлений. Самые распространённые из них — рельсовые планки Weaver и Picatinny, переходники для штативного гнезда с резьбой ¼, стринги для шлема или головы, универсальное крепление под стрелковое оружие. Разница между планками будет в ширине прорези. У планки Вивера = 0,180″, а у Пикатинни = 0,206″, а между центрами – 0,394″ и глубина — 0,118″.

К корпусу предъявляются жёсткие требования. Он должен быть лёгким, ударопрочным, водонепроницаемым. Выдерживать отдачу ружья. В основном выполняется из анодированного высококачественного алюминиевого сплава, так как он работает в жёстких погодных условиях.

Преимущества и недостатки

К достоинствам можно отнести:

• ИК-излучение безопасно для человека и окружающей среды.
• Обеспечивает незаметное освещение охраняемого объекта.
• Использование внешней подсветки улучшает качество изображения. Её можно располагать в любом удобном месте. Решает проблемы встроенной подсветки. Можно подбирать правильный угол освещения, выбирать прибор по мощности, дальности действия и площади покрытия.

К недостаткам относится изображение, которое получается чёрно-белым на цветной камере. Гладкие объекты (поверхность озёр или рек, стеклянные окна, кафель или глянцевая краска, снег, яркость заднего плана) отражают ИК-лучи и создают засвеченные пятна на изображении. Затрудняют видеоизображение также пыль, дождь, туман, летающие насекомые.

Как проверить исправность ИК-диода

Осталось научиться проверять исправность ИК-светодиодов. Начнем с самой распространенной в быту поломки – выходу из строя ИК-диодов для пультов ДУ (ПДУ). Как проверить, исправен ли светодиод, не разбирая сам пульт? Ведь излучение таких приборов невидимо для человека. Да, невидимо, но его отлично видят видеокамеры.

Берем смартфон, ставим его в режим фотосъемки, подносим к камере мобильного устройства пульт ДУ, нажимаем на любую кнопку и смотрим на дисплей. Если с пультом все в порядке, то мы увидим, как светодиод начнет мигать.

Тот же результат можно получить и при помощи веб-камеры или любой другой видеокамеры с контрольным дисплеем.

Есть и еще один метод проверки инфракрасного светодиода – при помощи мультиметра (тестера). Он очень удобен, если светодиод никуда не впаян. Для этого понадобится любой мультиметр, имеющий режим проверки диодов.

Инфракрасный светодиод проверяют следующим образом. Переключают прибор в режим теста диодов (на фото выше обозначен стрелкой) и щупами касаются выводов светодиода сначала в одной полярности, затем в другой. Отметим, что в этом режиме измеряется падение напряжения.

Схема подключения инфракрасного диода к тестеру

В одной из полярностей падение напряжения на переходе излучателя будет намного меньше, а через камеру смартфона мы увидим, как диод засветился.

Можно ли проверить светодиод, не выпаивая его из платы? Можно. Берем мультиметр и проводим те же операции, что и в предыдущем случае. Благодаря токоограничивающему резистору внутренние элементы конструкции не будут влиять на качество проверки.

Вот и вся информация об инфракрасных светодиодах. Теперь мы знаем, что это за приборы, как работают и где используются.

Предыдущая
СветодиодыКак выбрать фонарь на светодиоде Cree XM-L T6

Спасибо, помогло!2Не помогло2

Когда стоит использовать ИК подсветку

ИК-подсвета чаще всего
применяется в следующих случаях видеосъемки:

1. Формирование благоприятных условий для освещения. Стандартные светильники не справляются с задачей равномерности распространения светового потока на всей наблюдаемой площади. ИК-прибор вкупе с ним позволяет подсветить тени, выровнять экспозицию и детализировать кадры.
2. Создание скрытой системы подсветки. Многие системы безопасности проявляют эффективность, когда действуют незаметно для злоумышленника. Объект в полной темноте на самом деле может хорошо освещаться в инфракрасном диапазоне излучения и все события на нем детально фиксироваться на камеру.
3. Улучшение функций видеоаналитики. ИК подсветка дает возможность максимально точно считывать и обрабатывать информацию системам слежения даже в полной темноте.
4. Повышение пропускной способности передачи данных. Инфракрасное освещение позволяет улучшить качество изображения ночью и поспособствовать уменьшению объема записанных данных, и повысить скорость их обработки и передачи.
5. Улучшение изображения мегапиксельных камер.

При выборе видеокамеры для совокупной работы с ИК-подсветкой предпочтение нужно отдавать моделям, чувствительным к излучению в этом диапазоне. Хорошим примером является камера SONYExView HAD с ПЗС-матрицей.

Как проверить работоспособность

Проверка ИК диода

При работе с данным элементом электросхемы нужно знать, как проверить его работу. Так, как уже говорилось, визуально проверить наличие этого излучения можно с помощью видеокамер

Здесь можно оценивать работоспособность при помощи обычных видеокамер мобильных телефонов.
Обратите внимание! Использование видеокамер является самым простым способом проверки

Такой ИК-элемент в дистанционном пульте проверяется легко, его просто следует направить на телевизор и нажать на кнопку. При исправности системы, диод вспыхнет и телевизор включится.
А вот эмпирически проверить работоспособность подобного светодиода можно с помощью специального оборудования. Для этих целей подойдет тестер. Чтобы проверить светодиод, тестер следует подключить к его выводам и установить на пределе измерения mOm. После этого смотрим на него через камеру, к примеру через мобильный телефон. Если на экране виден луч света, значит все в порядке. Вот и вся проверка.

Типы ИК освещения

В зависимости от
рассматриваемых параметров, инфракрасная
подсветка классифицируется по нескольким системам:

1. Типу светоисточника.
2. Конструкционным особенностям.
3. Длине волны.
4. Дальности действия.
5. Исполнению оптической системы.

По виду источника
излучения приборы ИК подсветки делятся на две разновидности:

1. Светодиодные.
2. Ламповые.

Конструкция первых
схожа со стандартными ламповыми прожекторами. Среди их главных достоинств особо
выделяются – низкое энергопотребление, долговечность, пожаробезопасность и
неприхотливость ухода. Второй тип – в качестве источника содержат лампу. Он в
свою очередь также разделяется на два подвида:

1. Непосредственно излучающие в инфракрасном диапазоне. В основе применяется лампочка накаливания с поверхностью, покрытой специальным составом, пропускающим излучение только в диапазоне длин волн порядка 720-800 нм.
2. Со светофильтром, ограничивающим проход света свыше 950 нм. Главный недостаток – большой расход энергии (до 0,5 кВт/ч) и малый радиус действия.

Вообще, хотя ламповые системы ИК-подсветки и дешевле светодиодных аналогов, они весьма энергозатратны и недолговечны – лампочку приходится регулярно менять.

По конструкционным
признакам ИК-подсветка бывает:

1. Встроенной.
   Объединена в одном корпусе с камерой слежения. Характеризуется компактностью, а
   также тем, что ее не надо настраивать под объектив. Недостатки – небольшая
   мощность, вероятность засветки изображения, особенно объектов, покрытых
   светоотражающим слоем, а также ложное срабатывание детектора движения из-за
   излишнего внимания к ИК-светодиоду насекомых в теплое время года.
2. Внешней. Решает
   многие проблемы ИК-подсветки встроенного типа. С ее помощью можно делать любой
   угол освещения, выбирать прибор по мощности и дальности действия и площади
   покрытия – осветительные пластины, прожектора, фонари и т. д. Минусы –
   необходимость приобретать для
   камеры отдельное устройство, устанавливать и настраивать его, что
   требует дополнительного времени, опыта и сноровки.

По диапазонам длин волн
приборы ИК-подсветки разделяются на следующие категории:

1. 720-750 нм.
2. 800 нм.
3. 860-880 нм.
4. 920-950 нм.

Невидимое инфракрасное излучение
характерно для приборов освещения,
работающих при длине волны свыше 880 нм – все, что ниже находится в области
зрительного восприятия. У этой особенности есть и плюсы, и минусы. Для
обширной, а, следовательно, и максимально дальней подсветки требуется мощный
прибор с диапазоном порядка 780-820 нм. Однако на близком расстоянии излучатель
заметен благодаря фоновому красному свечению. Поэтому накоротке применяют
устройства, функционирующие в незаметном, хотя и менее слабом сегменте спектра
– от 850 до 950 нм.

Все устройства для
ИК-подсветки разделяются по дистанции на три группы:

1. Короткого
   действия – до 10 метров. Устанавливается на лестничных площадках, в домофонах,
   видеоглазках, в системах дежурной подсветки и скрытом видеонаблюдении.
2. Средней
   дальности – 20-60 м. Используются для подсветки кинотеатров, ночных заведений,
   придомовых территориях.
3. Дальнобойные – до
   0,35 км. Применяется на больших охраняемых площадях, на улицах, скверах и
   дорогах.

Устройства для
ИК-подсветки в сочетании с различными светоисточниками оснащаются разными
видами оптических систем – обычные лампочки, фонари, прожекторы, плафоны.

Другие сферы применения

Кроме фонариков и прожекторов, инфракрасный свет используют для видеокамер при недостаточной освещённости помещений; кассы, офиса, банка, склада, кладовой

Как дежурное освещение при видеонаблюдении, где не нужно привлекать внимание к объекту. Когда свет не должен мешать людям в кинотеатрах, театрах, ночных клубах, на автостоянках и дорогах (не ослепляет водителей)

Инфракрасный свет широко применяется в таких областях:

• медицина (улучшает обмен веществ, выводит избыточные жиры, добавляет двигательную энергию и др.);
• животноводство;
• тепловизоры;
• военная техника (система наведения, локация);
• электронная промышленность (дистанционное управление, оптическая связь);
• обогрев помещений;
• пищевая промышленность (сушка овощей, фруктов);
• астрономия;
• метеорология (измерение температуры объектов);
• научные исследования.

Что представляет собой ИК подсветка для камеры видеонаблюдения

Главным принципом
применения ИК-подсветки для системы видеонаблюдения является создание скрытого
равномерно распределенного по площади объекта инфракрасного освещения. Свет от
прибора не видим глазу человека, однако изображение, образуемое камерой,
создается четким и детальным.

Светильник подобного
рода выполняет сразу несколько функций:

1. Создает условия для максимально возможного наблюдения.
2. Облегчает задачу деталировки предметов.
3. Обеспечивает проведение съемки в абсолютной темноте.

ИК-устройства, как
правило, изготавливаются в форме прожектора и применяются в сочетании с обычным
светильником для подсветки не видимых областей от стандартного освещения на
изображении камеры. Среди их внешних эксплуатационных характеристик выделяются
хорошая герметичность корпуса – что дает возможность использовать их как
снаружи, так и внутри помещения.

При этом их устанавливают недалеко от видеозаписывающего прибора, чтобы удобнее согласовать угол и направление его излучения с зоной съемки. Оборудование ИК-подсветки должно иметь параметры, соответствующие размерам освещаемого объекта, а объектив камеры – специальный корректор для работы в этом диапазоне.

Таблица напряжения светодиодов

Чтобы светодиод обеспечивал при работе все характеристики, заданные его конструкцией и технологией изготовления, ему нужно обеспечить расчетное электропитание. Например, подать на его анод и катод напряжение, которое будет немного больше прямого напряжения p-n перехода. Избыток напряжения следует «погасить» на последовательно включенном резисторе. Резистор называется токоограничивающим. Он служит для того, чтобы не допустить превышения тока через p-n переход.

Таблица. Прямое напряжение p-n перехода светодиода цветного свечения.

Цвет свечения	Напряжение рабочее, прямое, В
белый	3,5
красный	1,63–2,03
оранжевый	2,03–2,1
желтый	2,1–2,18
зеленый	1,9–4,0
синий	2,48–3,7
фиолетовый	2,76–4
инфракрасный	до 1,9
ультрафиолетовый	3,1–4,4

Мощные светодиоды, их характеристики

Мощные светодиоды на основе COB-матриц. У крупных моделей в углах корпуса имеются отверстия для крепления. Модели небольших размеров крепятся пайкой на печатную плату.

В дополнение к обычным характеристикам светодиодов у мощных моделей добавляются несколько дополнительных характеристик:

• номинальная мощность, Вт;
• размер чипа, мм;
• номинальный рабочий ток кристалла или матрицы;
• срок службы, связанный со стандартами L 70, L80 и др.

Маломощные светодиоды

По величине потребляемой мощности – это светодиоды от 0,05 до 0,5 Вт, рабочий ток – 20-60 мА (средней мощности – 0,5-3 Вт, ток 0,1-0,7 А, большой – более 3 Вт, ток 1 А и более).

Конструктивно к маломощным светодиодам относятся несколько групп LED-излучателей света:

• светодиоды в корпусах SMD обычные и сверхъяркие;
• диоды типа DIP в цилиндрических корпусах – для монтажа в отверстия печатных плат;
• в корпусах типа «пиранья» – для монтажа в отверстия.

Маломощные светодиоды в разных корпусах.

На картинке светодиоды сверху вниз:

1. В цилиндрических корпусах типа DIP – с гибкими проволочными выводами для пайки в отверстия платы.
2. В корпусах типа «пиранья», они же Superflux, пайка в отверстия.
3. В корпусах с планарными выводами для монтажа на контактные площадки одно- и двухсторонних печатных плат или в «колодцы» многослойных плат.

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.

https://youtube.com/watch?v=Oi10g6Ma1VU

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.

Преимущества и недостатки системы

Достоинства:

• Панель нагревает воздух в помещении до +50°С.
• ИК-излучатели поддерживают оптимальные показатели температуры, влажности воздуха.
• Плита не создает конвекционных потоков воздуха, не поднимает пыль.
• Прибор содержит терморегулятор для настройки температурного режима в помещении.
• Благодаря равномерному распределению тепла устройством инфракрасного излучения, расхождения в температуре под потолком и над полом практически отсутствуют.
• Панель можно разместить на потолке, стене.
• На поверхность ИК-излучателя можно применить декор, облицовочные материалы.
• Прибор способен прослужить 50 лет.

Недостатки:

• При направлении на пластиковые предметы, появляется характерный запах плавления пластмассы.
• Средние показатели мощности инфракрасного излучателя — 1200 ВТ. Этого хватит на прогрев 8 м².

Потолочный пленочный инфракрасный обогреватель

Принцип функционирования потолочного инфракрасного обогревателя прост и понятен: лучи, им испускаемые, направляются вниз, где аккумулируются поверхностями пола и мебели. И только потом тепло излучается в пространство. Таким образом, самая высокая температура оказывается у самых ног пользователей.

Потолочную инфракрасную пленку можно установить под любым (кроме натяжного) потолочным покрытием. И она считается практически неуязвимой для любого неблагоприятного воздействия, кроме протечек воды от соседей сверху.

Еще одним недостатком потолочного ИО является воздействие излучаемого им тепла на бытовую технику, что может отрицательно сказаться на работе последней.

Значимые технические характеристики

Инфракрасные светодиоды генерируют волны  в  диапазоне λ = 0,74- 2000 мкм. Это та грань, где деление на свет и излучение довольно условное, ведь эта часть спектра  доступна  не всем людям.

Поэтому классические характеристики  таких устройств, например, мощность светового потока, освещенность, применять для их оценки не совсем удобно. Параметры инфракрасных светодиодов чаще измеряют в мощности генерируемого излучения, то есть в количестве энергии в единицу времени(Ватт) или дополнительно привязывают  к размеру излучателя:- Вт  с  единицы площади.

Вторая характеристика  больше условная, ведь при помощи  оптических систем  излучение собирается и направляется в нужную сторону. Поэтому еще один важный показатель особенностей работы инфракрасных излучателей — это интенсивность излучаемого потока а рамках сегмента объемного угла .Меряется в ваттах и стерадиа́нах , сокращенно  Вт/ср.

Графическое изображение телесного угла в 1 ср

Для некоторых видов деятельности не нужен постоянный поток энергии, поэтому возможны импульсные сигналы. Такая схема позволяет  повысить выходную  мощность излучаемой энергии в разы. Часто в характеристиках ИК-диода выделяют  отдельные показатели  для импульсного и  непрерывного  режимов.

Особенности разрабатываемых конструкций

Для изготовления ИК-диодов использовались импортные кристаллы на основе p-n-гетероструктуры AlGaAs размером 1,07×1,07 мм и 0,7×0,7 мм. Мощность излучения кристаллов размером 1,07×1,07 мм  с λ_max = (855 ±15) нм составляла, по данным поставщика, не менее 220–250 мВт при токе 350 мА, кристаллов с λ_max = (940 ±15) —  не менее 160–190 мВт. Мощность излучения кристаллов размером 0,7×0,7 мм  с  λ_max = (855 ±15) нм составляет не менее 160–190 мВт при токе 350 мА.

При конструировании ИК-диодов излучающий кристалл размещался в полимерном корпусе из эпоксидного компаунда с показателем преломления n = 1,56.

Для получения потока излучения в виде пучка почти параллельных лучей был применен асферический полимерный купол с уменьшенными потерями на сферическую аберрацию . Как показано в , оптимальная преломляющая асферическая поверхность имеет форму эллипса, второй фокус которого совпадает с положением излучающего кристалла.

Разработанные конструкции ИК-диодов типов У-176 и малогабаритного У-190Б-1 приведены на рис. 1.

Рис. 1. Конструкции ИК-диодов

Спектры излучения ИК-диодов показаны на рис. 2. Как видно из рассмотрения рисунка, полуширина полосы  с λ_max = 858 нм составляет около 40 нм, а полосы с λ_max = 950 нм — около 50 нм.

Рис. 2. Спектры излучения ИК-диодов: 1 — lmax = 850 нм; 2 — lmax = 950 нм

Диаграммы пространственного распределения мощности излучения ИК-диодов приведены на рис. 3. Видно, что угол излучения ИК-диодов типа У-176 составляет 2 × Θ_0,5 = 5,5°, а диодов типа У-190Б-1 —  2 × Θ_0,5 = 8°.

Рис. 3. Диаграммы пространственного распределения излучения:
1 — ИК-диод типа У-176;
2 — ИК-модуль типа МИК-4;
3 — ИК-диод типа У-190Б-1

Область применения

Инфpaкрасные 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 инфpaкрасных 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 зернопереpaбатывающих предприятиях.
9. Для стерилизации капиллярно-пористых пищевых продуктов.
10. В качестве компонентов контрольно-измерительного и прочего оборудования.

Добиться максимально качественно инфpaкрасного 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

Что говорят о таких светодиодах практики?

Сервисные инженеры и ремонтники обращают внимание на прямую связь специфических  характеристик  этих приборов и возникающие проблемы. Большой мощный поток излучения требует много энергии и способствует повышенному выделению тепла

Любой сбой  в организации охлаждения снижает  эффективность работы прибора, вплоть до физического разрушения кристалла.

Для  работы ИК-диодов с узконаправленным потоком излучения  важно состояние оптических систем, формирующих угол направления излучения. Изменение их свойств, даже физическое загрязнение, может  уменьшить потенциал  прибора

При работе с импульсными системами  необходимо учитывать фактор, что мощность излучения не растет линейно и даже небольшое отклонение напряжения от заданных параметров  помешает светодиоду выдать максимальный результат .И разница будет составлять не проценты, а разы. Например, для ряда этих устройств, при непрерывном режиме декларируется 4 Вт/ср , а при импульсивном обозначается  до 100 Вт/ср

Поэтому практики советуют уделять пристальное внимание профилактике и минимальному сервисному обслуживанию при эксплуатации таких систем

Использование инфракрасных светодиодов будет расти постоянно, так как оборудование, работающее на их основе, все больше проникает в повседневную жизнь человека. Конкуренция заставит производителей делать эти устройства  надежнее, мощнее и дешевле.

Разновидности ИК излучающих диодов

• 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, SFH4715S от Osram в smd корпусе.

Область применения ИК диодов

На данный момент времени светодиоды инфракрасного спектра применяются в следующих областях:

• в медицине. Такие элементы радиосхем служат качественным и эффективным источником для создания направленной подсветки разнообразного медицинского оборудования;
• в охранных системах;
• в системе передачи информации с помощью оптоволоконных кабелей. Благодаря своему особому строению данные изделия способны работать с многомодовым и одномодовым оптоволокном;
• исследовательская и научная сферы. Подобная продукция востребована с процессах накачивания твердотельных лазеров в ходе научных исследованиях, а также подсветки;
• военная промышленность. Здесь они имеют такое же широкое применение в качестве подсветки, как и в медицинской сфере.

Помимо этого, такие диоды встречаются в различном оборудовании:

устройства для дистанционного управления техникой;

ИК диод в пульте дистанционного управления

• разнообразные контрольно-измерительные оптические приборы;
• беспроводные линии связи;
• коммутационные оптронные устройства.

Как видим, сфера применения данной продукции впечатляющая. Поэтому приобрести такие диодные комплектующие для своей домашней лаборатории можно без особых проблем, они в избытке продаются на рынке и в специализированных магазинах.

Технические характеристики

Они могут вырабатывать волны в диапазоне 0,74 – 2 000 мкм. Свет в этих границах – понятие условное, но это и не излучение. Данный спектр доступен не всем людям.

Исходя из вышесказанного, стандартные характеристики светодиодов к ним не подходят. Тут больше применимы такие параметры, как:

1. Мощность генерируемого излучения.
2. Интенсивность светового потока. С помощью данного параметра излучающая система собирает и направляет излучение. Измеряется в ваттах и стерадианах.

Многие виды деятельности не нуждаются в постоянной подаче энергии, поэтому становится возможным генерировать импульсный сигнал. При помощи схемы можно значительно увеличить мощность.

Как подключить

Подключение инфракрасного светодиода ничем не отличается от подключения обычного светоизлучающего. И тот, и другой включаются в цепь постоянного тока через ограничивающий резистор, обеспечивающий номинальный рабочий ток прибора. Ну и не стоит забывать, что инфракрасный светодиод – прибор полярный, поэтому на его анод нужно обязательно подавать «плюс», а на катод – «минус». При этом место включения резистора в цепь роли не играет.

Для того чтобы рассчитать номинал токоограничивающего резистора, необходимо знать:

• падение напряжения на светодиоде при прямом включении (есть в паспорте);
• номинальный рабочий ток светодиода (есть в паспорте);
• величину питающего напряжения.

Сам же расчет исключительно прост. Из напряжения питания вычитаем напряжение падения на полупроводнике и находим напряжение падения на резисторе:

U = Uпит. – Uпадения на светодиоде

Теперь рассчитываем номинал резистора, который обеспечит нужный нам ток через цепь, воспользовавшись законом Ома:

R = U/ I

где:

• R – искомое сопротивление резистора в Омах;
• U – падение напряжения на резисторе (см. первую формулу) в вольтах;
• I – номинальный ток через светодиод в амперах.

Если светодиод относительно мощный, то вместо резистора используется драйвер – электронный стабилизатор тока. Понадобится драйвер и в том случае, если питающее напряжение нестабильно.

Важно! Драйвер должен обеспечивать точно такой же или меньший ток, на который рассчитан конкретный светодиод

В нижней части рисунка указано соответствие номинала резистора необходимому току.

Вывод

Инфракрасный порт, несмотря на простоту использования и невысокую стоимость компонентов приемопередатчика, имеет серьезный недостаток: он требует, чтобы передатчик и приемник были видны (невозможно передать информацию, например, через стену). Это одна из причин отказа от инфракрасной схемы передачи данных IrDA. На смену ему пришли технологии, использующие радиоволны (включая Bluetooth и Wi-Fi).

Тем не менее, когда нет препятствий, инфракрасный порт по-прежнему имеет множество применений, так что знайте это! Более того, одно из его преимуществ — способность отскакивать от стен. Благодаря этому свойству, инфракрасный порт можно использовать, например, для построения датчика препятствий.