Инфракрасные светодиоды

Введение  

Инфракрасные светодиоды (ИК-светодиоды) — это полупроводниковые устройства, излучающие свет в инфракрасном диапазоне (длины волн от 700 нм до 1 мм), невидимом для человеческого глаза. Они применяются в системах дистанционного управления, датчиках движения, камерах ночного видения, медицинских приборах и телекоммуникациях. ИК-светодиоды отличаются высокой энергоэффективностью, компактностью и долговечностью. В статье мы рассмотрим основные характеристики, свойства, схему работы и интересные факты об инфракрасных светодиодах.  

Характеристика темы  

ИК-светодиоды обладают уникальными характеристиками, которые делают их незаменимыми в различных областях. Они излучают свет в узком или широком диапазоне ИК-спектра, что позволяет использовать их для передачи данных, обнаружения объектов или тепловидения. ИК-светодиоды энергоэффективны, поскольку потребляют мало энергии, и имеют длительный срок службы (до 50 000 часов). Они компактны, устойчивы к вибрациям и могут работать в широком диапазоне температур. Однако их эффективность зависит от длины волны, а для некоторых приложений требуется дополнительная оптика. Кроме того, ИК-излучение может быть опасным при высокой мощности, что требует соблюдения мер безопасности.  

Перечень и их свойства  

Основные компоненты и свойства ИК-светодиодов:  

Полупроводниковый кристалл: излучает ИК-свет при подаче тока, определяет длину волны (например, 850 нм или 940 нм).  

Корпус: защищает кристалл, может включать линзу для фокусировки, устойчив к внешним воздействиям.  

Линза: формирует угол излучения (узкий или широкий), повышает эффективность, изготовлена из пластика или стекла.  

Катод и анод: обеспечивают подачу тока, определяют полярность подключения, устойчивы к высоким температурам.  

Радиатор (для мощных моделей): отводит тепло, предотвращает перегрев, продлевает срок службы.  

Схема  

Работа ИК-светодиода основана на принципе электролюминесценции. При подаче напряжения на катод и анод электроны в полупроводниковом кристалле (обычно из арсенида галлия или фосфида галлия) переходят на более высокий энергетический уровень. При возвращении в исходное состояние они излучают фотоны в ИК-диапазоне. Длина волны излучения зависит от материала кристалла. Линза, встроенная в корпус, фокусирует или рассеивает свет, формируя нужный угол излучения. Для стабильной работы требуется драйвер, регулирующий ток. Схема подключения включает резистор для ограничения тока и защиты от перегрузок.  

Интересные факты  

ИК-светодиоды используются в пультах дистанционного управления с 1980-х годов, передавая сигналы на частоте 38 кГц.  

В камерах ночного видения ИК-светодиоды обеспечивают подсветку, невидимую для человеческого глаза, но видимую для сенсоров камеры.  

ИК-светодиоды с длиной волны 940 нм менее заметны для животных, чем 850 нм, что делает их популярными в системах наблюдения за дикой природой.  

В медицинских приборах, таких как пульсоксиметры, ИК-светодиоды измеряют уровень кислорода в крови, анализируя поглощение света тканями.  

ИК-светодиоды применяются в Li-Fi системах, где данные передаются через ИК-излучение, обеспечивая высокую скорость и безопасность связи.