Светодиоды инфракрасного излучения

Мнение практиков

Высококвалифицированные инженеры связывают эти результаты с определенной проблемой. Потому как достижение высокой мощности сопровождается перегревом. Малейший сбой в работе системы ведет к потере эффективности прибора и даже выходу из строя кристалла.

Применяя импульсную систему, нужно придерживаться постоянного напряжения. Малейшее отклонение от нормы приведет к некачественному излучению. К таким системам нужно относиться очень трепетно и обслуживать регулярно.

Сфера применения светодиодов будет постоянно расширяться, так как спрос на такие приборы растет с каждым днем, а характеристики со временем улучшаются. Основную нишу по продаже этой продукции на рынке заняли китайцы. Их инфракрасные светодиоды не всегда качественные. Остается надеяться, что рыночная конкуренция со временем заставит продукцию подешеветь, а качество ее будет только расти.

https://youtube.com/watch?v=98BEXvYukKM

Адаптируемая («умная», «smart IR») ИК-подсветка

Изменение фокусного расстояния приводит к подстройке угла и яркости smart IR-подсветки

Недостатки стандартной ИК-подсветки:

  • засветка объектива (особенно, если он загрязнен) за счёт отражения ИК лучей светодиодов от атмосферных осадков (таких, как снег, дождь, туман), летающих насекомых, пыли
  • «пересвет» объектов в ближней зоне наблюдения камеры

Лицо человека, подошедшего близко, выглядит просто белым пятном, что затрудняет или вовсе делает его идентификацию невозможной. Нельзя использовать видеокамеры с ИК-подсветкой на 20 метров, если основное движение происходит на расстоянии 2-3 метров от них.

Достоинства адаптируемой («умной», «smart IR») ИК-подсветки:

Регулируемый угол подсветки

Благодаря специальным высокоточным линзам инфракрасные светодиоды формируют луч, соответствующий настройке фокусного расстояния камеры, обеспечивая всегда нужное количество света. Благодаря равномерному освещению всего поля зрения камера дает высококачественное малошумное видеоизображение даже при полном отсутствии окружающего освещения.

Регулируемая яркость подсветки

Камера автоматически регулирует экспозицию для достижения оптимального качества изображения. Если камера установлена рядом со стеной или углом, может быть целесообразно уменьшить яркость ближайшего к стене или углу светодиода, чтобы не создавать бликов, которые могут пересветить часть изображения. В зависимости от места установки и условий, в которых работает камера (например, наличие внешних источников света в поле обзора), может быть полезна ручная настройка яркости отдельных светодиодов для оптимизации ИК подсветки.

Smart IR в скоростных поворотных PTZ-камерах

За счет использования нескольких светодиодов с разными линзами и разной силой света удается оптимально согласовать освещение с полем зрения и зумом камеры. При панорамировании, наклоне и изменении увеличения форма ИК луча автоматически адаптируется к полю обзора камеры.

Одной из проблем применения встроенной ИК-подсветки является нахождение встроенных светодиодов рядом со светочувствительной матрицей

Тепловыделение светодиодов может приводить к «зашумлению» изображения, формируемого матрицей. Это делает особенно важной задачу охлаждения светодиодов. В современных PTZ-камерах с функцией Smart IR для отвода тепла и поддержания надлежащей температуры светодиодов и матрицы используются тепловые трубки. Такое решение для отвода тепла позволяет сделать купол камеры компактным и малозаметным, что вместе с использованием ближнего инфракрасного света позволяет минимизировать заметность видеонаблюдения

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.

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.

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.

Особенности камер с подсветкой

Инфракрасное освещение нужно, чтобы обеспечить видеонаблюдение ночью. Но чтобы такая система действительно была эффективной, учитывают особенности устройства:

  • Ни встроенная модель, ни прожектор не увеличивают диапазон видеонаблюдения. Она лишь улучшает качество изображения ночью.
  • Основной критерий выбора – дальность действия. В квартиру или на лестничную площадку не стоит ставить мощный уличный прожектор.
  • Угол обзора – в помещениях даже важнее, чем радиус действия. Однако этот параметр должен соответствовать углу обзора видеокамеры;
  • При установке ИК-прожектора любой мощности потребуется монтаж дополнительного блока питания.

Подсветку для видеонаблюдения можно сделать самостоятельно. Однако такой вариант годится только для домашней системы.

Практический тест ИК-диода?

Мы рассмотрим использование ИК-диода в одной из следующих наших статей, потому что для того, чтобы сделать это правильно, нам нужно собрать определенную схему. Однако в рамках данного теста вы можете подключить такой диод к источнику питания — как обычный светодиод, например, через резистор 1 кОм.

Схема простого тестера ИК-диодов

На практике такая система может выглядеть так:

Схема на макетной платеИК-диод на практике

Если схема правильно собрана, то после включения питания… ничего не произойдет. То есть, диод будет светить, но невооруженным глазом мы этого не увидим. Однако мы можем видеть, что диод горит, когда мы посмотрим на него, например, используя цифровую камеру на телефоне или веб-камеру, встроенную в ноутбук.

В некоторые цифровые камеры могут быть встроены специальные фильтры, чтобы вы не видели инфракрасное излучение.
ИК-светодиод светит — видно через цифровую камеруНе видно свечение ИК-светодиода через цифровую камеру с установленным  фильтром

Направив объектив телефона прямо на диод, вы должны увидеть, что светодиод светится фиолетовым светом. Камера видит инфракрасный свет, в отличие от человеческого глаза.

Этот же метод можно использовать, например, для проверки того, работает ли пульт дистанционного управления от телевизора (то есть, действительно ли он отправляет данные).

Как было сказано ранее, мы еще вернемся к теме использования ИК-светодиодов. Однако сначала нам нужно узнать, среди прочего, про интегрированные инфракрасные приемники.

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 свеченияНапряжение рабочее, прямое, В
белый3,5
красный1,63–2,03
оранжевый2,03–2,1
желтый2,1–2,18
зеленый1,9–4,0
синий2,48–3,7
фиолетовый2,76–4
инфракрасныйдо 1,9
ультрафиолетовый3,1–4,4

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.

Что такое светодиод – принцип действия

Принцип действия полупроводникового светодиода

На этом рисунке схематично изображено излучение (hv) c длиной волны (Lp) примерно 250 мкм. Оно создано в p-n переходе (полупроводник прямосмещенного типа) при рекомбинационном переходе инжектированных носителей на другой энергетический уровень.

В этой фразе есть несколько общеизвестных слов. Для расшифровки специфических терминов и понятий нужно изучить соответствующий раздел науки. Но на самом деле углубление в физику процесса не имеет практического значения. Вполне достаточно знать, что светодиод – полупроводниковый прибор. Он излучает в видимом диапазоне спектра при пропускании тока ограниченной величины в прямом направлении.

Конструкция и типовые части светодиодаЭлектрическая схема подключения

Сфера применения

Инфракрасная длинноволновая подсветка требуется в следующих случаях:

  • При недостаточном освещении ИК-подсветка позволяет откорректировать получаемую картинку. Дополнительное излучение позволяет подсветить тени, увидеть больше деталей в супермаркетах.
  • Для скрытой системы видеонаблюдения ИК-подсветка необходима. В темноте такой крупный тепловой объект как человек прекрасно виден, что позволяет предупредить преступление.
  • Ставят ИК-подсветку для увеличения пропускной способности системы видеонаблюдения. Она улучшает изображение, обработка его занимает меньше времени, а качество записи остается высоким.
  • Приспособление улучшает изображение, получаемое с мегапиксельных камер.

Характеристики 5050, 2835, 5730, 5630, 3528

Цифры в маркировке указывают только на размер корпуса SMD. И это не имеет ничего общего с его мощностью. Например, для SMD5050 размеры будут 5,0 мм на 5,0 мм.

В больших упаковках SMD5630, SMD 5730 европейские и американские бренды Samsung, LG, Philips делают кубики льда мощностью 0,5 Вт. Китайцы хорошо их используют и помещают в стандартные корпуса 5630 и 5730 слабый CR 0,01 Вт, продавая их за 0,5 Вт. Поэтому китайские кукурузные лампы усыпаны слабыми диодами.

Технические характеристики китайских

Китайский 5630, 5730
введите n. 1
Китайский 5630, 5730
введите n. 2
Китайский 5050
Власть0,09 Вт0,15 Вт0,1 Вт
Яркость7 лм12 мл8 люмен

Для чего можно самостоятельно использовать световые диоды

На самом деле из светодиодов можно сделать множество полезных устройств. Здесь все зависит от навыков начинающего мастера радиоэлектроники и его фантазии. Рассмотрим простейшие варианты некоторых приборов, которые под силу сделать своими руками даже не имея никаких навыков.

Стабилизирующее устройство питания для светодиодов

Понятно, что без стабилизатора работать LED-элементы не могут, а значит, нужно его или купить, или смонтировать собственноручно. Самым простым вариантом будет использовать блок питания от сломанного компьютера. Если же это не подходит, то неплоха и гирлянда для елки китайского производства. Ее контроллер позволит вполне сносно обеспечить питанием 15-20 элементов небольшой мощности.

Такой стабилизатор для светодиодов можно заказать в интернете

Дневные ходовые огни автомобиля

Изготовить ДХО? Нет ничего проще. Используем влагозащищенную (IP66 или выше) ленту. Она проклеивается снизу фары или в удобных местах по переднему бамперу. Припаянные к ней провода заводятся в решетку радиатора. Далее следует подключение, согласно схеме автомобиля, к зажиганию. Места спайки лучше всего обработать силиконовым герметиком – это убережет от окисления.

Мигающая реклама на фасаде магазина

Известно, что мигающая реклама привлекает лучше статичной. Здесь все зависит от пожеланий мастера – как засверлить отверстия в щите и расположить светодиоды. А вот с их соединением придется потрудиться. Как рассчитать сопротивление светодиодов, мы рассмотрим чуть ниже, а вот с распайкой будем разбираться сейчас.

Пример самодельной рекламы из светодиодов

Если мы берем в качестве стабилизатора блок от китайской гирлянды, то первым делом нужно посмотреть, какова его мощность и выходное напряжение, а уже исходя из этого, рассчитываем, количество элементов и схему их спайки. Ее лучше зарисовать на бумаге, чтобы не запутаться.

Светомузыка для праздничного настроения

Для нее понадобится специальное устройство, которое и будет подавать импульсы, исходя из такта музыки. Если нет знаний в области радиоэлектроники, то самому его сделать не удастся, придется приобретать. А в остальном все аналогично предыдущему варианту.

Отвертка-индикатор на LED-элементах

Такое устройство потребует некоторых дополнительных деталей, но в итоге его можно будет сделать без особых усилий. Для тех, у кого ее нет, можем предложить схему, для сборки которой потребуется световой диод, емкостное сопротивление, ограничивающее ток и обычный диод VD1 1N4001, который защитит от обратной полуволны.

Схема индикаторной отвертки на светодиодах

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.

Определение ИК-подсветки и ее необходимость

ИК-подсветка предназначена для ночного видеонаблюдения, так как сама по себе камера в темноте не различает предметы

При попадании солнечного света на объектив часть излучения поглощается, а часть отражается. Сенсоры улавливают отраженное излучение и регистрируют. Затем в обрабатывающем модуле сигнал форматируется в цифровой и в таком виде записывается или передается на устройство. Однако у такой системы есть недостатки: когда уровень освещения становится слишком низким, разница между поверхностями и объектами оказывается слишком маленькой и сенсоры ее не улавливают. В темноте устройство беспомощно.

Инфракрасная подсветка для камер эту проблему решает. Устройство испускает инфракрасное излучение. Для человеческих глаз оно невидимо, однако сенсоры улавливают отраженный сигнал и фиксируют, формируя изображение по обычной схеме.

Качество «картинки» невысокое: изображение получается монохромным, «плоским», однако вполне четким, так как температура живых и неживых объектов отличается довольно сильно.

Направления по развитию инфракрасных светодиодов

Производители постоянно сталкиваются со следующими проблемами: чтобы создать мощный диод, нужен большой кристалл, но, к сожалению, цена в этом случае значительно вырастает. При скреплении двух кристаллов в один увеличивается зона нерабочей площади, что влечет за собой потерю мощности. При работе мощного диода выделяется большое количество энергии, а соответственно и тепла, что ведет к перегреву схемы.

Светодиоды различного спектра

Есть следующие варианты решения таких проблем:

  1. На данный момент возможно делать кристаллы размером до 1 мм2. Это позволяет увеличить силу тока за счет уменьшения сопротивления.
  2. Постоянно идет разработка более новых и современных отражателей. Их КПД значительно больше. Они собирают излучение боковых граней и направляют его в центр.
  3. Также все время проводится работа над оптическими системами с большим коэффициентом преломления. Они позволяют собрать в одно целое излучение с боков рассеивателя.

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.

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.

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.

Разновидности

Вариантов конструкции лазерных диодов довольно много. Они отличаются друг от друга расположением p-n переходов, конфигурацией полупроводникового элемента и прочими особенностями. Существуют следующие виды:

  • диод с p-n гомоструктурой. Одна из первых конструкций, которая сегодня пpaктически не встречается. Нуждается в подаче высокой начальной мощности и прерывании входного сигнала для исключения перегрева;
  • с двойной гетероструктурой. Представляют собой кристалл малой толщины, заключенный между двух дополнительных слоев, усиливающих поток фотонов и расширяющих активную область;
  • с квантовыми ямами. Они образованы благодаря уменьшению среднего слоя элементов с двойной гетероструктурой. Возникают квантовые ямы с разными энергетическими уровнями, которые играют роль барьера при p-n переходе, способного к выделению фотонов;
  • гетероструктурные элементы с раздельным удержанием. Большинство лазерных диодов изготовлены по этой технологии. Ее особенностью является нанесение дополнительных слоев на тонкий центральный кристалл, результатом чего становится эффективное формирование и концентрация светового пучка;
  • с распределением обратной связи. В области p-n перехода делается специальная насечка, обеспечивающая создание дифpaкционной решетки. Это позволяет стабилизировать длину волны, способствуя получению более устойчивого светового луча. Используются в сфере телекоммуникаций, а также в оптических устройствах разного типа;
  • VCSEL. Это лазер, относящийся к элементам поверхностного излучения. Оснащен вертикальным резонатором, благодаря которому направление луча изменяется — если у остальных видов кристаллов свет движется параллельно граням, то в данной конструкции он излучается в перпендикулярном направлении. Существует еще одна модификация такого элемента — VECSEL. Он обладает пpaктически аналогичной конфигурацией, только с внешним резонатором.

Современные разновидности лазеров демонстрируют высокие эксплуатационные качества, но производители не прекращают разработки новых, более совершенных моделей и конструкций.

Разновидности

Деление сверхярких светодиодов на виды является довольно условным, т.к. каждый имеет свои уникальные характеристики.

На сегодняшний день основными странами-производителями ультраярких светодиодов являются США (компания «CREE»), Тайвань (компания «Epistar») и, конечно же, Китай.

Наиболее полную классификацию таких светоизлучающих диодов предоставила компания «CREE», в  соответствии с которой их можно разделить на следующие типы:

  • в стандартных корпусах круглого (3 и 5мм) или овального (4 и 5мм) сечения с двумя выводами STD (серии 374, 503, 512, 535, 4SM, 5SM и т.д.);
  • в корпусе типа P4 («Пиранья») (серии Р41, Р42, Р43);
  • в корпусах для поверхностного монтажа PLCC (серии LM1, LM3, LM4, LA1, LN6, LP6 и т.д.).

Последняя группа led является наиболее разнообразной и востребованной. В нее входят светодиоды разных цветов с различным количеством кристаллов. Они также отличаются углами рассеивания и размерами.

На фото показан внешний вид ультраярких и мощных светоизлучающих диодов согласно классификации фирмы «CREE».

Мощные сверхяркие

В отдельную группу можно выделить мощные сверхяркие светодиоды XLamp. Их главной конструктивной особенностью является наличие радиатора для отвода тепла, вызванного большим рабочим током (350мА и выше).

Данная группа имеет три варианта исполнения – XR, XP и MC. Они отличаются между собой формами и размерами корпусов. Именно они нашли широкое применение во внутреннем и наружном освещении автомобилей.

Светодиоды SMD

LED SMD также можно условно отнести к мощным сверхъярким светоизлучающим диодам. Они имеют несколько серий (3528, 5050,3014, 3020, 2835 и т.д.). Но самым востребованным на рынке светодиодного освещения является SMD 5050.

Он нашел широкое применение в светильниках благодаря белому цвету свечения. Мощность такого led может достигать 1Вт, поэтому его корпус имеет теплоотвод.

На фото мы можем увидеть, как выглядит LED SMD 5050.

Модернизация – ремонт

На закате СССР появились и были очень популярны отечественные полупроводниковые телевизоры серии «УСЦТ». Некоторые из них и сейчас в строю. Особенно долговечными были телевизоры с размером экрана 51 см по диагонали (кинескоп был весьма надежным). Конечно, они уже совсем не отвечают современным требованиям, но как «дачный вариант» еще вполне пригодны.

Как сделать простой ИК пульт для телевизора

Как-то, от нечего делать, появилось желание усовершенствовать старенькую, уже давно «дачную» «Радугу- 51ТЦ315», дополнив её системой дистанционного управления. Сейчас уже приобрести «родной» модуль невозможно, поэтому было решено сделать упрощенную однокомандную систему, позволяющую хотя бы переключать программы «по кольцу». Микроконроллеры и спец, микросхемы сразу были отвергнуты по причине нерентабельности, и система была сделана из того, что имелось в наличии.

А именно, интегральный таймер 555, ИК светодиод LD271, интегральный фотоприемник TSOP4838, счетчик К561ИЕ9 и плюс еще по- мелочи. Схема ИК пульта управления показана на сайте . Он представляет собой генератор импульсов частотой 38 кГц, на выходе которого включен через ключ инфракрасный светодиод. Генератор построен на основе микросхемы «555», так называемого «интегрального таймера». Частота генерации зависит от цепи C1-R1, при налаживании подбором резистора R1 нужно установить на выходе микросхемы (вывод 3) частоту 38 кГц.

Прямоугольные импульсы частотой 38 кГц поступают на базу транзистора VT1 через резистор R2. Диоды VD1 и VD2 вместе с резистором R3 образуют схему контроля тока через ИК-светодиод HL1. При повышенном токе напряжение на R3 увеличивается, соответственно увеличивается и напряжение на эмиттере VT1. И когда напряжение на эмиттере приближается по величине к напряжению падения на диодах VD1 и VD2 происходит снижение напряжения на базе VT1 относительно эмиттера, и прикрывание транзистора.

Иммерсионные светодиоды серии Sr/Su/Cy, KM

Конструкция: Флип-чип с выводом излучения через n+-InAs подложку; Глубокая меза с наклонными стенками, выполняющими фунцию рефлекторов; Оптическое сопряжение чипа с иммерсионной линзой; Просветляющее покрытие Si иммерсионной линзы. Смонтированы в винтовом (Sr), цилиндрическом (Su) корпусах или на ТО8 с термоэлектрическим охладителем.

Преимущества: Увеличение выходной мощности до 3 раз, сужение расходимости пучка до 15о

Длина волны в максимуме чувствительностиМощность в непрерывном режиме (I=0.2 A)Мощность в квазинепрерывном режимеМощность в импульсном режиме (I=1A)НапряжениеРасходимостьСпецификация
λ макс, мкмPCW, мВтPqCW, мВтPPULSED, мВтU, ВF, град.pdf
1.9≥0.6≥2≥60.5÷1.2~15LED19Su/Sr
2.1≥1.2≥3≥100.5÷1.2~15LED21Su/Sr
2.8≥0.03≥0.05≥0.150.3÷0.5~15LED28
3.0≥0.03≥0.05≥0.150.3÷0.5~15LED30
3.4≥0.15≥0.23≥0.40.3÷0.5~15LED34
3.6≥0.11≥0.15≥0.30.3÷0.5~15LED36
3.8≥0.08≥0.12≥0.250.3÷0.5~15LED38
4.2≥0.025≥0.035≥0.060.3÷0.5~15LED42
4.7≥0.005≥0.008≥0.020.3÷0.5~15LED47
5.0≥0.005≥0.008≥0.020.3÷0.5~15
5.5≥0.0025≥0.004≥0.010.3÷0.5~15LED55
7.0≥0.001≥0.0016≥0.011.3÷2.1~15LED70

Флип-чип светодиоды (без иммерсии и с микроиммерсионной линзой)

Конструкция: Чип с глубокой мезой и выводом излучения через n+-InAs подложку; Глубокая меза с наклонными стенками, выполняющими функцию микрорефлекторов; Дополнительный внешний рефлектор (опция для СД без иммерсии); Оптическое сопряжение с помощью иммерсионной линзы из халькогенидного стекла диаметром 1 мм. Смонтированы на корпусах ТО18, ТО46, ТО39, или ТО46, ТО39 с термоэлектрическим охладителем.

Преимущества: СД без иммерсии: «Точечный» источник излучения, возможность работы при криогенных температурах (до 4 К). СД с микроиммерсионной линзой: Увеличение мощности излучения и сужение диаграммы направленности, меньшие размеры по сравнению с иммерсионными СД с Si или Ge линзами (серии Sr/Su/Cy)

λ макс, мкмPCW, мВтPqCW, мВтPPULSED, мВтU, ВF, град.pdf
2.9≥0.01≥0.014≥0.0350.3÷0.5~140LED29BS
3.00.3÷0.5~140
3.4≥0.05≥0.08≥0.130.3÷0.5~140LED34BS
3.8≥0.025≥0.04≥0.080.3÷0.5~140 LED38BS
4.2≥0.008≥0.01≥0.020.3÷0.5~140 LED42BS
4.7≥0.004≥0.005≥0.010.3÷0.5~140 LED47BS

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.

Принцип работы.

Кристалл состоит из слоистых полупроводниковых материалов. Свечение возникает после протекания электрического тока между границами их контакта. В одном полупроводнике (n) преобладают электроны (отрицательные частицы), а в другом (p) — ионы — дырки (положительные частицы). Полупроводниковые соединения способны передавать электричество только от p-слоя к n-слою, то есть в одном направлении.

Схема появления излучения.

Под действием электричества электроны n-слоя и дырки p-слоя начинают двигаться в сторону pn-перехода. Происходит рекомбинация дырки и электрона — между границей pn течет ток. Электроны переходят на более низкий энергетический уровень, с более высоких орбиталей на более низкие. Энергия высвобождается и испускается в виде фотонов.

Описанный процесс происходит во всех полупроводниковых диодах. Но длина волны фотона не всегда находится в спектре, видимом человеческим глазом. Для появления видимости необходимо движение элементарных частиц в определенном диапазоне: от 400 до 700 нм. Это достигается за счет выбора определенных химикатов. Каждый из них имеет определенную длину волны и цвет излучения.

Наиболее удачные материалы получаются из соединений типов AIIIBV и AIIBVI, где II, III, V и VI — значения элементов. Например, упомянутые выше арсенид галлия, фосфат индия или селенид цинка и теллурид кадмия. Такие соединения называют прямыми зазорами. Возможно получение светодиодов различной люминесценции: от ультрафиолетового до инфракрасного.

Другая группа включает непрямозонные полупроводники. Это карбид кремния, сам кремний, германий и другие. Их диоды светятся очень тускло. Однако научные работы по использованию таких веществ продолжаются. В основном поиск решения ведется в области технологий квантовых точек и фотонных кристаллов.

Р-n переход не только излучает свет, но и выделяет тепло. Для его снятия понадобится радиатор (часто в этой роли выступает корпус изделия) или радиатор.

Поделитесь в социальных сетях:FacebookTwitter
Напишите комментарий