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.

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.

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.