Светодиоды инфракрасного излучения

Содержание

Инфракрасный светодиод

Инфракрасный светодиод (ИК-светодиод) представляет собой специальный светодиод, излучающий инфракрасные лучи длиной от 700 до 1 мм. Различные ИК-светодиоды могут создавать инфракрасный свет с разными длинами волн, так же как разные светодиоды производят свет разных цветов. ИК-светодиоды обычно изготавливают из арсенида галлия или арсенида галлия алюминия. В дополнение к ИК-приемникам они обычно используются в качестве датчиков.

p, blockquote 1,0,0,0,0 –>

Внешний вид ИК-светодиода аналогичен общему светодиоду. Поскольку человеческий глаз не может видеть инфракрасное излучение, человеку невозможно определить, работает ли ИК-светодиод. Эта проблема устранена камерой на сотовой телефоне. ИК-лучи от ИК-светодиода в цепи показаны в камере.

p, blockquote 2,0,0,0,0 –>

Пин-схема инфракрасный светодиод

p, blockquote 3,0,0,0,0 –>

Инфракрасный светодиод представляет собой диод или простой полупроводник. Электрический ток пропускается только в одном направлении в диодах. По мере протекания тока электроны падают с одной части диода в отверстия на другой части. Чтобы попасть в эти дыры, электроны должны пролить энергию в виде фотонов, которые производят свет.

p, blockquote 4,0,0,0,0 –>

Необходимо модулировать излучение от Инфракрасного светодиода, чтобы использовать его в электронном приложении для предотвращения ложного срабатывания. Модуляция делает сигнал от Инфракрасного светодиода выше шума. Инфракрасные диоды имеют рассеиватель, который непрозрачен для видимого света, но прозрачен для инфракрасного излучения. Массовое использование Инфракрасных светодиодов в пульте дистанционного управления и системах охранной сигнализации резко сократило цены на Инфракрасные светодиоды на рынке.

p, blockquote 5,0,1,0,0 –>

ИК-датчик инфракрасный светодиод

ИК-датчик — это устройство, которое обнаруживает, что на него падает ИК-излучение. Датчики приближения (используются в телефонах с сенсорным экраном и исключая роботы), контрастные датчики (используемые в линейных следящих роботах) и счетчики / датчики препятствий (используемые для подсчета товаров и в охранной сигнализации) — это некоторые приложения, в которых используются ИК-датчики.

p, blockquote 6,0,0,0,0 –>

Принцип работы

ИК-датчик состоит из двух частей: схемы эмиттера и схемы приемника. Это коллективно известно как фотосоединитель или оптрон.

p, blockquote 7,0,0,0,0 –>

Эмиттер — это инфракрасный светодиод, а детектор — ИК-фотодиод. ИК-фотодиод чувствителен к ИК-лучу, излучаемому ИК-светодиодом. Сопротивление фотодиода и выходное напряжение изменяются пропорционально полученному ИК-лучу. Это основной принцип работы ИК-датчика.

p, blockquote 8,0,0,0,0 –>

Тип заболеваемости может быть прямой или косвенной. При прямом падении инфракрасный светодиод помещается перед фотодиодом без препятствия между ними. При косвенном падении оба диода располагаются рядом с непрозрачным предметом перед датчиком. Свет от ИК-светодиода попадает на непрозрачную поверхность и возвращается обратно к фотодиоду.

p, blockquote 9,0,0,0,0 –>

p, blockquote 10,1,0,0,0 –>

ИК-датчики находят широкое применение в различных областях. Давайте посмотрим на некоторые из них.

p, blockquote 11,0,0,0,0 –>

Датчики приближения

Датчики приближения используют рефлексивный принцип косвенного падения. Фотодиод получает излучение, излучаемое ИК-светодиодом, когда оно отражено обратно объектом. Чем ближе объект, тем выше будет интенсивность падающего излучения на фотодиоде. Эта интенсивность преобразуется в напряжение для определения расстояния. Датчики приближения находят применение в телефонах с сенсорным экраном, среди других устройств. Дисплей отключен во время вызовов, так что, даже если щека контактирует с сенсорным экраном, эффекта нет.

p, blockquote 12,0,0,0,0 –>

Роботы-последователи

В линейке следующих роботов ИК-датчики определяют цвет поверхности под ним и посылают сигнал микроконтроллеру или основной цепи, который затем принимает решения в соответствии с алгоритмом, установленным создателем бота. Линейные последователи используют рефлексивные или не отражающие косвенные случаи. ИК отражается обратно к модулю с белой поверхности вокруг черной линии. Но ИК-излучение полностью поглощается черным цветом. Нет никакого отражения инфракрасного излучения, возвращающегося к сенсорному модулю черного цвета.

p, blockquote 13,0,0,0,0 –>

Счетчик предметов

Счетчик элементов реализован на основе прямого падения излучения на фотодиод. Всякий раз, когда предмет препятствует невидимой линии ИК-излучения, значение хранимой переменной в компьютере / микроконтроллере увеличивается. Это показывают светодиоды, семисегментные дисплеи и ЖК-дисплеи. Системы мониторинга крупных заводов используют эти счетчики для подсчета продукции на конвейерных лентах.

p, blockquote 14,0,0,0,0 –>

Охранная сигнализация

Прямая частота излучения на фотодиоде применима в схеме охранной сигнализации. ИК-светодиод установлен на одной стороне дверной коробки, а фотодиод — на другой. ИК-излучение, излучаемое инфракрасным светодиодом, попадает на фотодиод непосредственно в обычных условиях. Как только человек препятствует ИК-тракту, будильник гаснет. Этот механизм широко используется в системах безопасности и реплицируется в меньших масштабах для небольших объектов, таких как экспонаты на выставке.

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.

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).
Читайте также:  Фотовспышка с лампой накаливания

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.

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.

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 мм 2 . 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.

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.

Инфракрасное излучение. Применение ИК светодиодов.

Инфракрасное излучение – это электромагнитное излучение энергии в области спектра между красной областью видимого спектра излучения (начиная с длины волны 0,74 мкм) и микроволновым излучением (заканчивая длиной волны 1—2 мм). Инфракрасное излучение было открыто в 1800 г. английским астрономом У. Гершелем при исследовании излучения солнца. Сейчас весь диапазон инфракрасного излучения подразделяют на три области:

  • коротковолновая область: 0,74 – 2,5 мкм;
  • средневолновая область: 2,5 – 50 мкм;
  • длинноволновая область: 50-2000 мкм.

Последнее время длинноволновую часть инфракрасного излучения выделяют в отдельный, независимый диапазон электромагнитных волн — терагерцовое (субмиллиметровое) излучение.

Инфракрасное излучение также называют «тепловым» излучением, так как все тела, твердые и жидкие, нагретые до определенной температуры излучают энергию в инфракрасной области спектра. При этом, излучаемые длины волн зависят от температуры тела, чем выше температура, тем короче длина волны и выше интенсивность излучения. Спектр излучения абсолютно чёрного тела при относительно невысоких температурах (до пятисот градусов) лежит именно в этом диапазоне. При дальнейшем нагревании тела, оно начинает излучать энергию в видимой области спектра и можно увидеть сначала темно-красное, а затем яркое белое свечение.

Способность полупроводниковых материалов испускать инфракрасное излучение была впервые замечена в 1955 году Р. Браунштейном из Radio Corporation of America. Браунштейн исследовал инфракрасное излучение диодной полупроводниковой структуры на основе антимонида галлия (GaSb), арсенида галлия (GaAs), фосфида индия (InP) и кремниево – германиевого сплава (SiGe) при прохождении электрического тока. В 1961 году Р.Бард и Г.Питман из компании Texas Instruments получили патент на инфракрасный полупроводниковый светодиод на базе арсенида галлия.

В 1976 году Т.Пирсэлл получил первый сверхъяркий инфракрасный светодиод для оптоволоконных телекоммуникаций, исследуя новые полупроводниковые материалы.

Инфракрасные (ИК) светодиоды и фотодиоды повсеместно применяются в пультах дистанционного управления (телевизора или табло часов), системах автоматики, охранных системах и т.д. Такое применение объясняется тем, что инфракрасные излучатели не отвлекают и не привлекают внимание человека в следствие невидимости. Интересно применение инфракрасных приемопередатчиков для передачи звука.

Инфракрасные устройства применяют в промышленности для сушки лакокрасочных покрытий. Инфракрасный метод сушки имеет преимущества перед традиционным конвекционным методом. Скорость и затрачиваемая энергия при инфракрасной сушке существенно меньше тех же показателей при традиционных методах.

Инфракрасное излучение также обладает стерилизующим эффектом, что применяется при обработке продуктов питания. преимуществом использования инфракрасного метода обработки продуктов в пищевой промышленности, стала способность проникновения электромагнитного излучения в капиллярно-пористые продукты, такие как зерно, крупа, мука и т.д. на глубину до 10 мм. Величина проникновения зависит от свойств объекта воздействия и частотной характеристики излучения. Электромагнитная волна определенного частотного диапазона оказывает не только термическое, но и биологическое воздействие на продукт, способствует ускорению биохимических процессов в продуктах. Конвейерные сушильные транспортеры с успехом используются в зернохранилищах и в мукомольной промышленности.

Инфракрасное излучение применяется в медицинских целях. Некоторые исследования позволяют считать, что неинтенсивное инфракрасное излучение повышает кровоток, усиливать обмен веществ.

Инфракрасное излучение используется в детекторах валют, в датчиках пожарной сигнализации, в телекоммуникациях.

Коротко — об ИК-светодиодах

Светодиодные элементы, как любой продукт современного высокотехнологичного производства, отличаются разнообразием. Они способны генерировать весь видимый спектр излучений. Инфракрасные светодиоды работают на нижней границе восприятия человеческого глаза. Эта спецификация влияет на их использование в хозяйственной деятельности.

Потребителю важно знать их основные характеристики, технические и технологические особенности изготовления и применения, тонкости практической работы и перспективы развития направления в ближайшее время.

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.

Читайте также:  Как рассчитать мощность в электрической цепи?

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.

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.

Сферы применения комплектующих элементов на основе инфракрасных светодиодов

Ученые и производственники не зря тратят столько сил на решение обозначенных выше проблем. Как отдельные приборы такие изделия практически не используются. Но они являются основными элементами оборудования, популярность которого растет быстрыми темпами. Именно этот рынок требует светодиоды с все более мощными выходными данными.

В первую очередь речь идет о системах, связанных с обеспечением работы визуальной техники в темное время суток. Рассмотрим ситуацию на примере приборов ночного видения. Чем мощнее сигнал, тем больше будет расстояние, с которого его отражение вернется для фиксации на приемной матрице. Но если в таких приборах еще можно использовать импульсы, то в системах инфракрасной подсветки видеокамер, где создаётся постоянный видеопоток, нужен непрерывный поток энергии.

И именно эти продукты диктуют высокий спрос на рыке, так как все больше проникают в повседневную жизнь. Для камер систем безопасности, видеорегистраторов автомобилей функция проведения съемки ночью уже не опция, а обычный рабочий режим.

Используют инфракрасные светодиоды в системах организации оптической связи, в телевизионных системах с электронно-оптическими преобразователями на основе пространственно-зарядковой связи, пультах дистанционного управления. Но эти рынки более узкие и не формируют основной спрос.

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.

ИК светодиоды: область применения, разновидности и основные технические характеристики

Инфракрасный (ИК) излучающий диод представляет собой полупроводниковый прибор, рабочий спектр которого расположен в ближней области инфракрасного излучения: от 760 до 1400 нм. В интернете часто встречается термин «ИК светодиод», хотя свет, видимый человеческим глазом, он не излучает. То есть в рамках физической оптики этот термин неверен, в широком же смысле название применимо. Стоит отметить, что во время работы некоторых ИК излучающих диодов можно наблюдать слабое красное свечение, что объясняется размытостью спектральной характеристики на границе с видимым диапазоном.

Не стоит путать ИК светодиоды с лазерными диодами инфракрасного излучения. Принцип действия и технические параметры этих приборов сильно отличаются.

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.

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.

Разновидности ИК излучающих диодов

Ассортимент светодиодов работающих в инфракрасном спектре насчитывает десятки позиций. Каждому отдельному экземпляру присущи определённые особенности. Но в целом, все полупроводниковые диоды ИК диапазона можно разделить по следующим критериям:

  • мощности излучения или максимальному прямому току;
  • назначению;
  • форм-фактору.
Читайте также:  Лампа дневного света на батарейках

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.

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.

Всё что нужно знать об инфракрасной подсветке

Инфракрасная подсветка обеспечивает оптимальное по качеству, эффективное и незаметное видеонаблюдения в условиях недостаточной освещённости или даже в полной темноте, что невозможно выполнить обычными камерами видеонаблюдения даже с самыми совершенными матрицами.

Применение в качестве освещения обычных ламп накаливания или люминесцентных ламп не является выходом, поскольку:

  • во-первых, такие лампы делают устройства видеоконтроля, заметными, что крайне не желательно для эффективного видеонаблюдения;
  • во-вторых, лампы видимого спектра имеют высокое потребление электроэнергии в сравнении с ИК-лампами;
  • в-третьих, видимые источники света легко вывести из строя (разбить лампу); а в-четвёртых, лампы накаливания или искусственного освещения, могут вызывать засветку камеры или определённых областей съёмки

В отличие от обыкновенных источников освещения, инфракрасная подсветка потребляет меньшее количество электроэнергии, эффективно воздействует на матрицу камеры, что даёт возможность получать качественное и разборчивое изображение, абсолютно не заметна в темноте, поскольку спектр её излучения не виден человеческому глазу. Кроме того, сейчас рынок систем безопасности предлагает возможность приобрести ИК-подсветку в антивандальном корпусе, что позволит обеспечить защиту устройства от внешних механических воздействий.

Длина волны

Уникальность устройств ИК-подсветки заключается в работе светодиодов инфракрасного излучения, с характерной длиной волны 800 нм, 845 нм, 870 нм, 940 нм, 950 нм. За счёт того, что ИК-светодиоды не обеспечивают излучение с определённой длиной волны, получается инфракрасных прожекторов и встроенных инфракрасных подсветок заходят в диапазон видимого света:

830 нм – слабо видны. 870 нм – мало заметны. 950 нм – невидимы.

Таким образом, чем сильнее длина волны, тем менее заметно действие устройства и выбор подсветки определяется в соответствии с конкретными задачами реализации видеонаблюдения.

  1. Если при монтаже системы видеонаблюдения основным фактором является скрытность устройств, то следует выбирать видеокамеры с параметром длины волны 940-950 нм. Такие подсветки излучают инфракрасный свет, который абсолютно не заметен человеческому глазу. Но в тоже время, следует учитывать, что чем больше будет характеристика длины волны инфракрасной подсветки, тем слабее будет светочувствительность камеры, в особенности, если используются дешёвые устройства.
    Данный факт никак не обозначается производителями камер видеонаблюдения и ИК-подсветок, но уже не раз был определён испытаниями.Это значит, что устройства для инфракрасного подсвечивания с длиной волны 940-950 нм идеальным образом подойдут для скрытого видеонаблюдения, но с небольшим захватом, в пределах 10-15 метров.
  2. Если приоритетной задачей для системы видеонаблюдения является дальность обзора, а незаметность видеонаблюдения не важна, с учётом тёмного времени суток, то следует отдать предпочтение инфракрасным прожекторам, обладающим длиной волны 790-820 нм. Их излучения немного заметно, но и дальность подсветки весьма обширная (в зависимости от количества диодов).
  3. Инфракрасные прожекторы с волнами излучения длиной 870-880 нм являются неким средним звеном, которое наиболее часто используется в стандартных системах видеонаблюдения. С помощью такой ИК-подсветки можно добиться хорошей дальности обзора и обеспечить оптимальную конфиденциальность съёмки, так как спектр излучения является слабо видимым человеческому глазу.

Угол излучения

Угол излучения – характерная величина, которая прямым образом зависит от кривизны отражающего купола линзы. Именно поэтому, угол излучения можно установить самостоятельно, изменяя форму отражающего купола. При уменьшении телесного угла происходит увеличение силы излучаемого света инфракрасным прожектором, а это приводит к увеличению дальности обзора, но уменьшению его ширины. ИК-подсветки, обеспечивающие большое расстояние захвата имеют меньший угол. Если длина волны небольшая, то радиус действия (ширина) подсветки больше.

Наилучший результат качества съёмки обеспечивают инфракрасные подсветки, действующие на небольшие расстояния, особенно в совокупности с объективом, обладающим малым фокусным расстоянием (также преобладает ширина захвата). Самыми практичным считаются ИК-прожекторы с оптимальным радиусом излучения, который равен 40-70 градусам по горизонтали.

Дальность действия

Дальность действия – это величина, которая определяется возможностью видимости точной фигура объекта и/или разборчивости лица. Другими словами, дальность – это расстояние, на котором отчётливо видно лицо и фигуру человека.

Дальность обнаружения напрямую зависит от длины волны, мощности и количества светодиодов, угла излучения ИК-подсветки, формы светоотражающей линзы, чувствительности камерной матрицы и установленного объектива.

Таким образом, дальность обозрения – это не характерный параметр ИК-подсветки, а общее соотношение связующих характеристик излучателя и видеокамеры. Увеличить дальность обнаружения можно различными методами, например, поменять оптику, добавить в ИК-прожектор дополнительные светодиоды, изменить форму светоотражающей линзы прожектора, однако дальность может увеличиваться до определённого момента. Существует определённый предел, за рамками которого увеличение дальности становится слишком дорогостоящим и абсолютно неэффективным, поскольку достигается предел насыщения.

Сравнительные характеристики различных видов ИК-прожекторов


Заместитель директора по развитию Андреев Кузьма.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Загрузка ...
Adblock
detector