Как просто проверить работоспособность инфракрасных диодов

Технические характеристики

На электрических схемах ИК излучающие диоды обозначают так же, как и светодиоды, с которыми они имеют много общего. Рассмотрим их основные технические характеристики.

Рабочая длина волны – основной параметр любого светодиода, в том числе инфракрасного. В паспорте на прибор указывается её значение в нм, при котором достигается наибольшая амплитуда излучения.

Так как ИК светодиод не может работать только на одной длине волны, принято указывать ширину спектра излучения, которая свидетельствует об имеющемся отклонении от заявленной длины волны (частоты). Чем уже диапазон излучения, тем больше мощности сконцентрировано на рабочей частоте.

Номинальный прямой ток – постоянный ток, при котором гарантирована заявленная мощность излучения. Он же является максимально допустимым током.

Максимальный импульсный ток – ток, который можно пропускать через прибор с коэффициентом заполнения не более 10%. Его значение может в десять раз превышать постоянный прямой ток.

Прямое напряжение – падение напряжения на приборе в открытом состоянии при протекании номинального тока. Для ИК диодов его значение не превышает 2В и зависит от химического состава кристалла. Например, UПР АЛ118А=1,7В, UПР L-53F3BT=1,2В.

Обратное напряжение – максимальное напряжение обратной полярности, которое может быть приложено к p-n-переходу. Существуют экземпляры с обратным напряжением не более 1В.

ИК излучающие диоды одной серии могут выпускаться с разным углом рассеивания, что отображается в их маркировке. Необходимость в однотипных приборах с узким (15°) и широким (70°) углом распределения потока излучения вызвана их различной сферой применения.

Кроме основных характеристик, существует ряд дополнительных параметров, на которые следует обращать внимание при проектировании схем для работы в импульсном режиме, а также в условиях окружающей среды, отличных от нормальных. Перед проведением паяльных работ следует ознакомиться с рекомендациями производителя о соблюдении температурного режима во время пайки

О допустимых временных и температурных интервалах можно узнать из datasheet на инфракрасный светодиод.

Проекты одноэтажных домов с мансардой из кирпича

Что такое инфракрасный светодиод?

На нашем сайте вы можете купить инфракрасный светодиод. Инфракрасные светодиоды – это миниатюрные приборы, вырабатывающие невидимое глазом человека электромагнитное излучение. Внешне они такие же, как и обычные светодиоды видимого света. Если включение обычного светодиода видно по появлению света, то факт работы инфракрасного (ИК) светодиода можно измерить прибором или зафиксировать индикатором его наличие.

ИК излучение исходит от всех нагретых тел и при достаточной величине потока может ощущаться телом человека. Его часто называют тепловым. Бытовой пример такого излучения – работа обычной батареи отопления. В темной комнате вы безошибочно можете определить горячая ли она, только приблизившись к ней.

При пропускании электрического тока через полупроводниковый p-n переход излучается не только видимый свет, но и невидимое инфракрасное излучение. Технологическими приемами инженеры добились от p-n перехода только инфракрасного излучения от светодиода.

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.

Инфракрасные диодыИнфракрасные диоды

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.

Перспективные направления усовершенствования инфракрасных светодиодов

Производители  регулярно сталкиваются со следующей проблемой: для создания мощного излучения требуется большой кристалл, но и цена такого кристалла увеличивается. Соединение вместе нескольких маленьких элементов увеличивает нерабочую площадь кристалла, ведь боковое излучение уходит в сторону. Большая мощность излучения требует много энергии, которая, в свою очередь, превращается в тепло. Итогом является повышение температуры  и возникает опасность разрушения рабочей части светодиода.

Ученые и производители предлагают следующие направления решения этих проблем:

  • достигнут психологический порог площади кристалла до 1 мм2 , что дает возможность значительного увеличения силы тока из-за уменьшения сопротивления в результате нагрева.
  • увеличение  площади поверхности кристалла увеличивает соотношение излучаемой площади к непрозрачной части;
  • разрабатываются и внедряются  более совершенные отражатели, имеющие   более высокий КПД сбора и концентрации  излучение от боковых граней;
  • разрабатываются оптические системы с более высоким коэффициентом преломления, позволяющим в оптимальном режиме собирать воедино и  направлять под нужным углом прямое и боковое излучения.

Как сделать ИК подсветку для видеонаблюдения своими руками

Существует множество
способов создания прожектора для ИК-подсветки своими руками. Рассмотрим две
наиболее популярные и простые в изготовлении схемы.

Предложенное ниже
изображение цепочки ИК-подсветки линейной структуры в основе имеет интегральный
автоматический таймер NE555. Для его сборки потребуется:

  1. Элемент NE555.
  2. Инфракрасные светодиоды с номиналом, соответствующим источнику питания.
  3. Резисторы, транзисторы и прочие радиокомпоненты (согласно схеме, приведенной ниже).
  4. Паяльная плата.
  5. Набор инструментов для пайки.

Все элементы
соединяются последовательно согласно рассматриваемой схеме. При этом сначала на
матрицу устанавливаются крупные элементы, затем мелкие. Сами ИК-светодиоды
можно разместить в корпусе старого фонаря или прожектора. Собранное устройство
после подключения работает в соответствии со следующим алгоритмом:

  1. NE555 в
    автоматически определенном ритме генерирует импульсы.
  2. Его несущая
    частота задается цепочкой резисторов, один из которых имеет переменный
    характер.
  3. Далее передача
    мощности осуществляется на диоды посредством транзисторного ключа.
  4. Чтобы ограничить
    нагрузочный ток к каждому диоду в пару подключен резистор.

Для настройки работы ИК-подсветки необходимо изменять сопротивление переменного резистора – это позволит подобрать такую частоту, чтобы изображение, образуемое видеокамерой, не мерцало.

Еще один более простой
способ – взять в качестве основы матрицу стандартного светодиодного прожектора
и вместо установленных лед-элементов впаять инфракрасные – типа TSAL5100.
Естественно, при этом нужно проконтролировать, чтобы номинал монтируемых
кристаллов соответствовал электросхеме устройства.

КАКАЯ ИК(ночная) ПОДСВЕТКА КАМЕР ЛУЧШЕ.ВИДЕОНАБЛЮДЕНИЕ.КАКАЯ ИК(ночная) ПОДСВЕТКА КАМЕР ЛУЧШЕ.ВИДЕОНАБЛЮДЕНИЕ.

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.

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.

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.

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.

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.

IP-камеры: ИК-подсветкаIP-камеры: ИК-подсветка

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.

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

КАК ПРОВЕРИТЬ УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЙ СВЕТОДИОД UV LEDКАК ПРОВЕРИТЬ УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЙ СВЕТОДИОД UV LED

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 выводы

ИК-подсветка
применяется для улучшения параметров видеосъемки в условиях плохой освещенности
или абсолютной темноты. Применяемые приборы классифицируются по ряду признаков:

  1. Разновидности светоисточника.
  2. Особенностям конструкции.
  3. Длине излучаемой волны.
  4. Дальнобойности.
  5. Типу оптической системы.

ИК-подсветка
применяется с целью создания лучших условий видеосъемки, обеспечения скрытого
освещения, повышения функциональности видеоаналитики, улучшения передачи базы
данных и оптимизации работы мегапиксельных камер. Самым распространенным видом
приборов является прожектор. По типу выполняемых задач может быть встроенным, с
постоянным излучением, импульсным, периметральным. Его применение позволяет
снизить энергопотребление, улучшить равномерность подсветки, повысить
детализацию предметов и увеличить дальность функционирования датчика движения.
Изготовить его можно своими руками на базе импульсного генератора NE555.

Предыдущая
СветодиодыРазновидности, характеристики и сфера применения инфракрасных светодиодов
Следующая
СветодиодыМеняем светодиод в фонарике своими руками

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий