Открытие эффекта излучения света при рекомбинации носителей заряда в полупроводниковом переходе привело к созданию светодиодов (LED), которые со временем произвели настоящую революцию в светотехнике. Но помимо LED, генерирующих свет в видимом диапазоне, не менее широко применяются светодиоды, излучение которых лежит в инфракрасном диапазоне. Такие приборы получили название инфракрасных светодиодов (ИК-диодов, IR LED в зарубежной терминологии).
Специфика и область применения ИК светодиодов
Особенность инфракрасного излучения в том, что оно не видимо человеческому глазу (его частота лежит ниже границы, воспринимаемой человеческим зрением). Другое полезное качество ИК-свечения в его почти полной безвредности для человеческого организма (в отличие от ультрафиолетового излучения, которое мы также не видим). Поэтому самое распространенное применение инфракрасных LED – излучатель в пультах управления бытовой техникой (телевизорами, кондиционерами и т.п.).
Не менее широко применяют IR-излучатели в охранных системах. Светодиод и фотодиод создают оптопару. В нормальном состоянии излучение LED попадает в фотоприемник. Если между приемником и передатчиком излучения попадает предмет или человек, фотодиод перестает видеть луч, и это служит поводом для генерации сигнала тревоги. Тот же принцип можно применить для подсчета предметов, движущихся, например, по конвейеру. Каждое прерывание ИК-луча увеличивает показания счетчика на единицу.
Еще ИК-излучатели применяются в военной, медицинской технике, а также в других сферах. Везде, где надо получить инфракрасный свет (для подсветки, накачки твердотельных лазеров и т.п.)
Технические характеристики и виды
Как любой полупроводниковый диод, IR LED характеризуется электрическими параметрами:
- рабочий ток (обычно, в миллиамперах) – ток, при котором светодиод имеет номинальные характеристики излучения;
- максимальный рабочий ток – при котором прибор сохраняет работоспособность;
- наибольшее обратное напряжение (обычно, несколько вольт иногда 1..2 вольта) – максимальное напряжение, которое без повреждения выдерживает LED при обратном приложении;
- падение напряжения в прямом направлении (обычное значение – от 1,2 до 3 вольт, для сборок – больше).
Помимо этого, у ИК светодиодов имеются характеристики параметров излучения:
- длина излучаемой волны (обычно в нанометрах);
- телесный угол излучения – угол раскрыва конуса, в котором излучает LED.
В некоторых случаях важно знать время нарастания сигнала и время спада. Эти данные можно найти в даташитах на ИК-элементы.
Длина волны ИК-диодов больше, чем длина волны обычного прибора (а частота – ниже).
Способы проверки на исправность
Так как светодиод является разновидностью обычного диода и содержит полупроводниковый переход с односторонней проводимостью, то и проверить инфракрасный светодиод можно точно также, как и обычный вентиль. Для этого понадобится мультиметр с режимом прозвонки диодов. В одном направлении IR LED будет проводить ток, а в другом – нет.
Если есть тестер электронных компонентов (продается на интернет-площадках южноазиатских поставщиков), можно воспользоваться им. Если полупроводниковый прибор исправен, то устройство определит его, как диод и сразу покажет расположение катода и анода.
Если обычный LED можно проверить на свечение, подав на его выводы напряжение, то с ИК диодом это проблематично, ведь спектр его излучения лежит за пределами видимости. Но выход есть. Свечение в ИК-диапазоне видно через камеру смартфона. Можно подключить светодиод к источнику питания и посмотреть на него через дисплей телефона. Так можно увидеть свечение исправного IR LED. Камеры некоторых моделей iPhone оснащены инфракрасным фильтром, поэтому увидеть излучение с помощью Айфона не получится.
Во время тестирования нельзя превышать как наибольший ток, который может выдержать светодиод, так и обратное напряжение (это слабое место всех светоизлучающих диодов). В противном случае полупроводниковый излучатель легко выходит из строя.
Если имеется заведомо исправный фотодиод, работающий в ИК-диапазоне, можно зажечь светодиод любым способом и поднести к приемному окошку фотоприемника. К выводам фотодиода надо подключить тестер (в режиме проверки диодов) с обратной полярностью. Если LED исправен, и его невидимое глазу излучение воздействует на IR-приемник, мультиметр покажет уменьшение сопротивления перехода.
Читайте также: Как проверить светодиод на исправность
Можно ли самому подобрать и заменить в пульте от телевизора
В некоторых случаях возникает необходимость замены излучающего диода в пульте управления бытовой техникой:
- взамен вышедшего из строя;
- при желании установить излучатель большой мощности для увеличения дальности действия пульта.
Оба варианта подразумевают проблему – тип (и, соответственно, характеристики) родного излучателя в большинстве случаев неизвестен. В первом случае надо подобрать элемент, идентичный по параметрам. Во втором – с лучшими характеристиками, но так, чтобы не перегрузить выходной ключ пульта.
Для проверки, есть ли у управляющего транзистора запас по току, нужно скачать на него даташит.
Другая проблема – более мощный светодиод может не дать увеличения дальности, если длина излучаемой им волны не совпадет с участком чувствительности приемного элемента. Сигнал будет более интенсивным, но фотодиод не сможет эффективно преобразовать его. И даже если все совпадет, но телесный угол излучения будет более узким, придется более точно «прицеливаться» пультом в сторону управляемой аппаратуры, что снижает комфортность работы. Еще надо иметь в виду, что более мощный LED потребляет больше электроэнергии, и батареи в пульте придется менять чаще. Если все эти проблемы пользователя не пугают, и нужный светодиод приобретен (или демонтирован с устройства-донора), можно приступать к замене.
Сначала надо добраться до платы пульта. Для этого надо вывинтить саморезы, скрепляющие корпус, и отжать защелки.
Плату надо осмотреть и убедиться, что новый излучатель подходит по габаритам и расстоянию между выводами. Если все в порядке, старый светодиод надо отпаять или просто откусить с помощью кусачек, если он неисправен.
Чтобы не ошибиться с полярностью, надо осмотреть плату – возможно, на ней есть маркировка анода и катода ИК-диода. Если нет – надо определить полярность самостоятельно. Это можно сделать прозвонкой элемента мультиметром или визуально. Больший по площади вывод, похожий на флаг – это катод (минус), второй вывод – анод (плюс). Полярность надо нанести на плату, чтобы не ошибиться.
Новый светодиод припаивается на штатное место. Пульт собирается в обратном порядке. Далее надо убедиться в работоспособности нового излучателя – сделать это можно, нажав любую кнопку и посмотрев на IR RED через камеру телефона. Должны быть видны вспышки. Потом можно опробовать работу пульта в штатном режиме и убедиться в том, что дальность работы увеличилась (или, хотя бы, не уменьшилась).
Инфракрасные светодиоды находятся вокруг людей в быту и промышленности так же, как и обычные светоизлучающие. От того, что их работа не заметна невооруженному глазу, их роль не становится менее значимой.
