معرفی دیودهای تابش مادون قرمز

معرفی دیودهای تابش مادون قرمز

دیودهای تابش مادون قرمز (LED ها ، و ما همچنین آن را به عنوان IR LED نامگذاری می کنیم) دستگاههای نیمه هادی هستند که هنگام عبور از جریان الکتریکی از آنها ، نور را در طیف مادون قرمز منتشر می کنند. این LED و LED SMD به یک مؤلفه اساسی در برنامه های مختلف از جمله کنترل از راه دور ، سیستم های امنیتی ، دستگاه های ارتباطی و فناوری بینایی شب تبدیل شده است. ما تعریف ، ترکیب ، اصل کار ، ویژگی ها و کاربردهای LED های مادون قرمز را با جزئیات بیان خواهیم کرد.

تعریف دیودهای تابش نور مادون قرمز (LED). LED مادون قرمز نوعی دیود در حال انتشار است که نور را در ناحیه مادون قرمز طیف الکترومغناطیسی ساطع می کند. طیف مادون قرمز به طور معمول از حدود 700 نانومتر (NM) تا 1 میلی متر (میلی متر) در طول موج ، فراتر از انتهای قرمز طیف مرئی متغیر است. LED های مادون قرمز به طور خاص برای انتشار نور در این محدوده طراحی شده اند و آنها را برای چشم غیر مسلح نامرئی می کنند اما توسط سنسورهای مادون قرمز و دوربین قابل تشخیص هستند.

ترکیب LED های مادون قرمز

LED های مادون قرمز (این شامل LED 940 نانومتری ، LED 850 نانومتری ، LED 730 نانومتری ، LED 1050 نانومتری ، 1550 نانومتری LED ECT است. متداول ترین مواد نیمه هادی در LED های مادون قرمز عبارتند از: گالیم آرسنید (GAAS) ، گالیم آرسنید فسفید (GAASP) و آرسنید آلومینیوم گالیم (Gaalas). این مواد برای توانایی آنها در انتشار نور در طیف مادون قرمز و سازگاری آنها با فرآیندهای تولید LED انتخاب شده اند. ساختار یک LED مادون قرمز شامل چندین لایه از مواد نیمه هادی است. اساسی ترین ساختار شامل یک لایه نیمه هادی از نوع N و یک لایه نیمه هادی از نوع P است که توسط یک اتصال معروف به منطقه فعال از هم جدا می شود. هنگامی که ولتاژ رو به جلو در سراسر محل اتصال PN اعمال می شود ، الکترون ها و سوراخ ها در منطقه فعال نوترکیب می شوند و انرژی را به شکل فوتون ها آزاد می کنند. انرژی این فوتون ها با طول موج نور ساطع شده مطابقت دارد ، که در مورد LED های مادون قرمز در طیف مادون قرمز قرار می گیرد.

اصل کار LED های مادون قرمز

اصل کار یک LED مادون قرمز مبتنی بر پدیده الکترولومینسانس است ، جایی که انتشار نور در نتیجه نوترکیب حامل های بار (الکترون و سوراخ) در یک ماده نیمه هادی رخ می دهد. هنگامی که یک ولتاژ تعصب رو به جلو به محل اتصال PN از LED اعمال می شود ، الکترونهای منطقه از نوع N و سوراخ های منطقه از نوع P به منطقه فعال تزریق می شوند. در منطقه فعال ، الکترون ها با سوراخ نوترکیب می شوند و انرژی را آزاد می کنند. شکل فوتون ها. باند انرژی از ماده نیمه هادی طول موج نور ساطع شده را تعیین می کند. در مورد LED های مادون قرمز ، این باند برای انتشار نور در طیف مادون قرمز طراحی شده است که برای چشم انسان نامرئی است اما توسط سنسورهای مادون قرمز و دوربین ها قابل تشخیص است.

خصوصیات LED های مادون قرمز

LED های مادون قرمز ویژگی های مختلفی را نشان می دهند که باعث می شود آنها برای طیف گسترده ای از برنامه ها مناسب باشند. برخی از ویژگی های اصلی LED های مادون قرمز عبارتند از: 1. دامنه طول موج: LED های مادون قرمز نور را در طیف مادون قرمز ساطع می کنند ، به طور معمول از 700 نانومتر تا 1 میلی متر در طول موج. طول موج خاص ساطع شده توسط یک LED مادون قرمز بستگی به ماده نیمه هادی مورد استفاده در ساخت آن دارد. کارآیی: LED های مادون قرمز در تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی نور بسیار کارآمد هستند. این کارآیی برای برنامه هایی که مصرف برق یک نگرانی است ، مانند دستگاه های قابل حمل یا سیستم های باتری ، بسیار مهم است. طول عمر: LED های مادون قرمز دارای طول عمر طولانی هستند ، به طور معمول از 50،000 تا 100000 ساعت کار مداوم. این ماندگاری آنها را برای برنامه هایی که نگهداری یا جایگزینی دشوار یا پرهزینه است ، ایده آل می کند. عملکرد آنی: LED های مادون قرمز زمان پاسخ سریع دارند ، به این معنی که تقریباً فوراً می توانند روشن و خاموش شوند. این ویژگی برای برنامه هایی که نیاز به مدولاسیون سریع یا تعویض منبع نور دارند ، ضروری است. جهت گیری: LED های مادون قرمز نور را در یک پرتوی جهت ساطع می کنند ، و آنها را برای برنامه هایی که در آن هدف قرار دادن دقیق منبع نور لازم است ، مناسب می کند. این خروجی جهت دار با استفاده از لنزهای نوری یا بازتاب دهنده ها می تواند بیشتر افزایش یابد.

برنامه های LED مادون قرمز

LED های مادون قرمز در برنامه های مختلف در صنایع مختلف استفاده گسترده ای پیدا می کنند. برخی از برنامه های اصلی LED های مادون قرمز عبارتند از: 1. کنترل از راه دور: LED های مادون قرمز معمولاً در دستگاه های کنترل از راه دور برای تلویزیون ها ، تهویه هوا و سایر لوازم الکترونیکی استفاده می شوند. چراغ مادون قرمز ساطع شده توسط LED توسط یک سنسور در دستگاه دریافت کننده جمع می شود و امکان برقراری ارتباط و کنترل بی سیم را فراهم می کند. سیستم های امنیتی: LED های مادون قرمز بخشی جدایی ناپذیر از سیستم های امنیتی مانند دوربین های نظارتی و سنسورهای حرکتی هستند. نور مادون قرمز برای چشم انسان نامرئی است اما با دوربین های مجهز به سنسورهای مادون قرمز قابل تشخیص است و قابلیت های بینایی شب را قادر می سازد .3. دستگاه های ارتباطی: LED های مادون قرمز در سیستم های ارتباطی نوری برای انتقال داده ها به صورت بی سیم در مسافت های کوتاه استفاده می شود. نور مادون قرمز می تواند سیگنال های داده ای را که از تداخل سیگنال های فرکانس رادیویی مصون هستند ، حمل کند ، و آن را برای برنامه های ارتباطی ایمن مناسب می کند. برنامه های کاربردی خودرو: LED های مادون قرمز به طور فزاینده ای در برنامه های خودرو مانند سنسورهای مجاورت ، چراغ ترمز و روشنایی داخلی استفاده می شوند. سنسورهای مادون قرمز می توانند اشیاء موجود در محیط وسیله نقلیه را تشخیص داده و در سیستم های کمک به پارکینگ کمک کنند .5. دستگاه های پزشکی: LED های مادون قرمز در دستگاه های پزشکی برای کاربردهایی مانند فوتوتراپی ، نظارت بر اشباع اکسیژن خون و تصویربرداری حرارتی به کار می روند. توانایی نور مادون قرمز برای نفوذ در بافت ها ، آن را برای روشهای پزشکی غیر تهاجمی ارزشمند می کند. اتوماسیون صنعتی: LED های مادون قرمز در سیستم های اتوماسیون صنعتی برای کارهایی مانند تشخیص شی ، سنجش موقعیت و اسکن بارکد استفاده می شود. قابلیت اطمینان و سرعت سنسورهای مادون قرمز باعث می شود که آنها برای برنامه های تولید و تدارکات مناسب باشند.

نتیجه

دیودهای تابش مادون قرمز (LED) دستگاههای نیمه هادی هستند که در طیف مادون قرمز نور را منتشر می کنند و آنها را برای طیف گسترده ای از برنامه های کاربردی که نیاز به منابع نور نامرئی دارند ، ارزشمند می کند. ترکیب ، اصل کار ، ویژگی ها و کاربردهای LED مادون قرمز آنها را به یک مؤلفه همه کاره و اساسی در صنایع مختلف از جمله الکترونیک ، ارتباطات ، خودرو ، مراقبت های بهداشتی و امنیت تبدیل می کند. مانند LED های مادون قرمز انتظار می رود رشد کند. مهندسان و محققان با درک اصول اساسی و کاربردهای LED مادون قرمز ، می توانند به نوآوری و توسعه فن آوری های جدید که از ویژگی های منحصر به فرد نور مادون قرمز برای برنامه های متنوع بهره می برد ، ادامه دهند.