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:

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 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:

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 15⁰ до широкого в 80⁰. 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