Η εισαγωγή διόδων εκπομπής υπέρυθρων φωτός

Η εισαγωγή διόδων εκπομπής υπέρυθρων φωτός

Οι υπέρυθρες δίοδοι εκπομπής φωτός (LEDs και το ονομάζουμε επίσης ως IR LED) είναι συσκευές ημιαγωγών που εκπέμπουν φως στο υπέρυθρο φάσμα όταν ένα ηλεκτρικό ρεύμα περνάει μέσα από αυτά. Αυτά τα LED SMD και DIP LED έχουν γίνει ένα βασικό στοιχείο σε διάφορες εφαρμογές, συμπεριλαμβανομένων των τηλεχειρισμών, των συστημάτων ασφαλείας, των συσκευών επικοινωνίας και της τεχνολογίας νυχτερινής όρασης. Θα πούμε λεπτομερώς τον ορισμό, τη σύνθεση, την αρχή εργασίας, τα χαρακτηριστικά και τις εφαρμογές των υπέρυθρων LEDs.

Ορισμός των διόδων εκπομπής υπέρυθρων φωτός (LED). Μια υπέρυθρη λυχνία LED είναι ένας τύπος δίοδος εκπομπής φωτός που εκπέμπει φως στην υπέρυθρη περιοχή του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος. Το υπέρυθρο φάσμα κυμαίνεται τυπικά από περίπου 700 νανόμετρα (nm) έως 1 χιλιοστό (mm) σε μήκος κύματος, πέρα ​​από το κόκκινο άκρο του ορατού φάσματος. Τα υπερύθμονα LED είναι ειδικά σχεδιασμένα για να εκπέμπουν φως σε αυτό το εύρος, καθιστώντας τους αόρατες στο γυμνό μάτι, αλλά ανιχνεύσιμα από αισθητήρες υπέρυθρων και κάμερες.

Σύνθεση υπέρυθρων LED

Οι υπερύθρες LED (αυτό περιλαμβάνουν το LED 940NM, LED 850Nm, LED 730NM, 1050Nm LED, 1550Nm LED ECT.) Συνήθως αποτελούνται από υλικά ημιαγωγών που εκπέμπουν φως όταν το ρεύμα ρέει μέσω αυτών. Τα συνηθέστερα χρησιμοποιούμενα υλικά ημιαγωγών σε υπέρυθρες λυχνίες LED είναι το αρσενίδιο γαλλίου (GAAS), το φωσφίδιο του αρσενιδίου γαλλίου (GAASP) και το αρσενίδιο αλουμινίου γαλλίου (Gaalas). Αυτά τα υλικά επιλέγονται για την ικανότητά τους να εκπέμπουν φως στο υπέρυθρο φάσμα και τη συμβατότητά τους με τις διαδικασίες παραγωγής των LED. Η πιο βασική δομή περιλαμβάνει ένα στρώμα ημιαγωγού τύπου Ν και ένα στρώμα ημιαγωγού τύπου Ρ, χωρισμένο από μια διασταύρωση γνωστή ως ενεργή περιοχή. Όταν εφαρμόζεται μια τάση προς τα εμπρός σε όλη τη διασταύρωση PN, τα ηλεκτρόνια και οι οπές ανασυνδυασμένες στην ενεργή περιοχή, απελευθερώνοντας ενέργεια με τη μορφή φωτονίων. Η ενέργεια αυτών των φωτονίων αντιστοιχεί στο μήκος κύματος του εκπεμπόμενου φωτός, το οποίο στην περίπτωση των υπέρυθρων LED εμπίπτει στο υπέρυθρο φάσμα.

Αρχή λειτουργίας των υπέρυθρων LED

Η αρχή λειτουργίας μιας υπέρυθρης λυχνίας LED βασίζεται στο φαινόμενο της ηλεκτροφωταύγειας, όπου εμφανίζεται η εκπομπή φωτός ως αποτέλεσμα του ανασυνδυασμού των φορέων φορτίου (ηλεκτρόνια και οπές) σε ένα υλικό ημιαγωγού. Όταν εφαρμόζεται μια τάση προκατάληψης προς τα εμπρός στη διασταύρωση PN της LED, τα ηλεκτρόνια από την περιοχή τύπου Ν και οι οπές από την περιοχή τύπου Ρ εγχύονται στην ενεργή περιοχή. Στην ενεργή περιοχή, τα ηλεκτρόνια ανασυνδυασμένα με οπές, απελευθέρωση ενέργειας μέσα Η μορφή των φωτονίων. Το ενεργειακό bandgap του υλικού ημιαγωγού καθορίζει το μήκος κύματος του εκπεμπόμενου φωτός. Στην περίπτωση των υπέρυθρων λυχνιών LED, το Bandgap έχει σχεδιαστεί για να εκπέμπει φως στο υπέρυθρο φάσμα, το οποίο είναι αόρατο στο ανθρώπινο μάτι, αλλά μπορεί να ανιχνευθεί από τους υπέρυθρους αισθητήρες και τις κάμερες.

Χαρακτηριστικά των υπέρυθρων LED

Οι υπέρυθρες λυχνίες LED παρουσιάζουν διάφορα χαρακτηριστικά που τα καθιστούν κατάλληλα για ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών. Μερικά από τα βασικά χαρακτηριστικά των υπέρυθρων LED περιλαμβάνουν: 1. Εύρος μήκους κύματος: Οι υπέρυθρες λυχνίες εκπέμπουν φως στο φάσμα υπέρυθρων, που συνήθως κυμαίνονται από 700 νανόμετρα έως 1 χιλιοστό σε μήκος κύματος. Το συγκεκριμένο μήκος κύματος που εκπέμπεται από υπέρυθρη λυχνία LED εξαρτάται από το υλικό ημιαγωγών που χρησιμοποιείται στην κατασκευή του.2. Απόδοση: Οι υπέρυθρες λυχνίες LED είναι εξαιρετικά αποτελεσματικές στη μετατροπή της ηλεκτρικής ενέργειας σε ελαφριά ενέργεια. Αυτή η αποτελεσματικότητα είναι ζωτικής σημασίας για τις εφαρμογές όπου η κατανάλωση ενέργειας αποτελεί ανησυχία, όπως σε φορητές συσκευές ή συστήματα που λειτουργούν με μπαταρία.3. Lifespan: Οι υπέρυθρες λυχνίες LED έχουν μακρά διάρκεια ζωής, που συνήθως κυμαίνονται από 50.000 έως 100.000 ώρες συνεχούς λειτουργίας. Αυτή η μακροζωία τα καθιστά ιδανικά για εφαρμογές όπου η συντήρηση ή η αντικατάσταση είναι δύσκολη ή δαπανηρή.4. Στιγμιαία λειτουργία: Οι υπέρυθρες λυχνίες LED έχουν γρήγορο χρόνο απόκρισης, που σημαίνει ότι μπορούν να ενεργοποιήσουν και να απενεργοποιήσουν σχεδόν στιγμιαία. Αυτό το χαρακτηριστικό είναι απαραίτητο για εφαρμογές που απαιτούν ταχεία διαμόρφωση ή εναλλαγή της πηγής φωτός.5. Κατευθυντικότητα: Οι υπέρυθρες λυχνίες εκπέμπουν φως σε μια κατευθυντική δέσμη, καθιστώντας τα κατάλληλα για εφαρμογές όπου απαιτείται ακριβής στόχευση της πηγής φωτός. Αυτή η κατεύθυνση μπορεί να ενισχυθεί περαιτέρω με τη χρήση οπτικών φακών ή ανακλαστήρων.

Εφαρμογές υπέρυθρων LED

Οι υπερύθρες LED βρίσκουν ευρεία χρήση σε διάφορες εφαρμογές σε διάφορες βιομηχανίες. Ορισμένες από τις βασικές εφαρμογές των υπέρυθρων LED περιλαμβάνουν: 1. Τα τηλεχειριστήρια: Οι υπερύθρες LED χρησιμοποιούνται συνήθως σε συσκευές τηλεχειρισμού για τηλεοράσεις, κλιματιστικά και άλλες ηλεκτρονικές συσκευές. Το υπέρυθρο φως που εκπέμπεται από το LED λαμβάνεται από έναν αισθητήρα στη συσκευή λήψης, επιτρέποντας την ασύρματη επικοινωνία και τον έλεγχο.2. Συστήματα ασφαλείας: Οι υπέρυθρες λυχνίες LED αποτελούν αναπόσπαστο μέρος των συστημάτων ασφαλείας, όπως κάμερες παρακολούθησης και αισθητήρες κίνησης. Το υπέρυθρο φως είναι αόρατο στο ανθρώπινο μάτι, αλλά μπορεί να ανιχνευθεί από κάμερες εξοπλισμένες με υπέρυθρες αισθητήρες, επιτρέποντας τις δυνατότητες νυχτερινής όρασης.3. Συσκευές επικοινωνίας: Οι υπέρυθρες λυχνίες LED χρησιμοποιούνται σε συστήματα οπτικής επικοινωνίας για τη μετάδοση δεδομένων ασύρματα σε μικρές αποστάσεις. Το υπέρυθρο φως μπορεί να μεταφέρει σήματα δεδομένων που είναι ανοσοποιητικά σε παρεμβολές από σήματα ραδιοσυχνοτήτων, καθιστώντας το κατάλληλο για ασφαλείς εφαρμογές επικοινωνίας.4. Εφαρμογές αυτοκινήτων: Οι υπέρυθρες λυχνίες LED χρησιμοποιούνται όλο και περισσότερο σε εφαρμογές αυτοκινήτων, όπως αισθητήρες εγγύτητας, φώτα φρένων και εσωτερικός φωτισμός. Οι αισθητήρες υπερύθρων μπορούν να ανιχνεύσουν αντικείμενα στο περιβάλλον του οχήματος και να βοηθήσουν στα συστήματα βοήθειας στάθμευσης.5. Ιατρικές συσκευές: Οι υπέρυθρες λυχνίες LED χρησιμοποιούνται σε ιατρικές συσκευές για εφαρμογές όπως η φωτοθεραπεία, η παρακολούθηση του κορεσμού του οξυγόνου αίματος και η θερμική απεικόνιση. Η ικανότητα του υπέρυθρου φωτός να διεισδύει στους ιστούς καθιστά πολύτιμη για μη επεμβατικές ιατρικές διαδικασίες.6. Βιομηχανικός αυτοματισμός: Οι υπέρυθρες λυχνίες LED χρησιμοποιούνται σε συστήματα βιομηχανικών αυτοματισμών για εργασίες όπως η ανίχνευση αντικειμένων, η ανίχνευση θέσης και η σάρωση γραμμωτού κώδικα. Η αξιοπιστία και η ταχύτητα των υπέρυθρων αισθητήρων τους καθιστούν κατάλληλη για εφαρμογές κατασκευής και εφοδιαστικής.

συμπέρασμα

Οι υπέρυθρες δίοδοι εκπομπής φωτός (LED) είναι συσκευές ημιαγωγών που εκπέμπουν φως στο υπέρυθρο φάσμα, καθιστώντας τους πολύτιμους για ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών που απαιτούν αόρατες πηγές φωτός. Η σύνθεση, η αρχή λειτουργίας, τα χαρακτηριστικά και οι εφαρμογές των υπέρυθρων LED τους καθιστούν ένα ευπροσάρμοστο και βασικό στοιχείο σε διάφορες βιομηχανίες, συμπεριλαμβανομένων των ηλεκτρονικών ειδών, των επικοινωνιών, της αυτοκινητοβιομηχανίας, της υγειονομικής περίθαλψης και της ασφάλειας. Όπως οι υπέρυθρο LED αναμένεται να αναπτυχθούν. Με την κατανόηση των θεμελιωδών αρχών και εφαρμογών υπέρυθρων λυχνιών, οι μηχανικοί και οι ερευνητές μπορούν να συνεχίσουν να καινοτομούν και να αναπτύσσουν νέες τεχνολογίες που αξιοποιούν τις μοναδικές ιδιότητες του υπέρυθρου φωτός για διαφορετικές εφαρμογές.