Exitonservice.ru

Экситон Сервис
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Прямой ток инфракрасного светодиода

ИК светодиоды: область применения, разновидности и основные технические характеристики

Инфракрасный (ИК) излучающий диод представляет собой полупроводниковый прибор, рабочий спектр которого расположен в ближней области инфракрасного излучения: от 760 до 1400 нм. В интернете часто встречается термин «ИК светодиод», хотя свет, видимый человеческим глазом, он не излучает. То есть в рамках физической оптики этот термин неверен, в широком же смысле название применимо. Стоит отметить, что во время работы некоторых ИК излучающих диодов можно наблюдать слабое красное свечение, что объясняется размытостью спектральной характеристики на границе с видимым диапазоном.

Не стоит путать ИК светодиоды с лазерными диодами инфракрасного излучения. Принцип действия и технические параметры этих приборов сильно отличаются.

Электрические параметры и характеристики
при Т = (25±10) °С

Наименование параметра, режим измерения,
единицы измерения
Услов.
обозн.
АЛ107ААЛ107БАЛ107ВАЛ107Г
Мощность излучения при Iпр = 50 мА, мВтP≥ 5,5≥ 9,0≥ 9,0≥ 12,0
Мощность излучения при Iпр и = 600 мА, τимп ≤ 50 мкс,
Q > 20, в угле 90°, мВт
Ри≥ 26,1≥ 39,1≥ 39,1≥ 40,0
Постоянное прямое напряжение при Iпр = 100 мА, ВUпр≤ 1,8≤ 1,8≤ 1,5≤ 1,8
Ширина диаграммы направленности по уровню мощности 0,5, градусλmaxмин тип макс
9400 9500 9650

Светодиод в импульсном режиме

на страницах сайта

www.electrosad.ru

В статье «ИК светодиод в предельных режимах работы» описана работа конкретной модели светодиода. Но все светодиоды способны работать в импульсном режиме. В связи с тем что статья вызвала Ваш интерес, который по не вполне понятным причинам замкнулся на описанном ИК светодиоде АЛ106, я решил написать эту статью расширив ее на применение современных мощных светодиодов.

Области применения современных мощных светодиодов

Светодиоды большой мощности выпускаются в нескольких спектральных диапазонах со все более широкой номенклатуре мощности. Они все больше применяются в нашей жизни, от различных сигнальных устройств (в том числе и в автотехнике), технических подсветок до местного освещения и освещения открытых пространств.

В этих случаях условия применения полностью соответствуют рекомендациям производителей.

Для их питания применяются специальные источники питания (драйверы), которые позволяют преобразовать напряжение питающей сети переменного тока в низкое напряжения постоянного тока.

Импульсный режим режим работы мощных светодиодов

Для некоторых применений требуется использование светодиодов в импульсном режиме. Это:

  • Стробоскопы,
  • Датчики охранных систем,
  • Специальные осветители,
  • Импульсных осветителях (вспышках).

Импульсный режим (1, 2), позволяет выделить необходимый импульсный сигнал на фоне внешних засветок. Кроме того импульсный режим позволяет светодиоду выдать большую световую мощность или световой поток, чем в непрерывном режиме при той же мощностью тепловыделения.

  1. Импульсные режимы работы источников света применяются в стробоскопических системах для подсветки при съемках и наблюдении быстрых циклических процессов.
  2. В охранных системах, для увеличения их помехозащищенности в условиях внешних засветок и увеличения дальности работы.
  3. В специальных осветителях для увеличения световой мощность на объекте наблюдаемом с помощью оптико-электронных устройств и их освещения синхронного с частотой работы съемочного оборудования (в том числе и ИК мощных осветителей).
  4. В импульсных осветителях для фотосъемки (фото вспышках) для получения многократного превышения световой мощности на снимаемом удаленном объекте.

( В фотовспышках на светодиодах работающих в импульсном режиме возможно применение применение оптического формирование светового потока на удаленном объекте )

Особенности работы светодиода в импульсном режиме

В связи с тем, что наибольшее тепловыделение на любом коммутирующем электронном приборе работающем в импульсном режиме происходит на фронтах питающего тока, для заметного выигрыша при переходе в этот режим необходимо максимально снижать время переключения.

Не все светодиоды удовлетворяют этому требованию, прежде всего потому что применяемое параллельное их соединение приводит к суммированию их и так не малой емкости. А для питания устройств с собственной большой емкостью необходимо применять специальные схемы, способные работать на высокие емкости нагрузки . Поэтому выбирая светодиод для эксперимента с повышенным током питания в импульсном режиме необходимо проверить время переключения.

При большом времени переключения падает КПД системы СД + ключ управления (может достигать 50%), получаем дополнительное тепловыделение на управляющем ключе.

для надежной работы светодиода в импульсном режиме должно выполняться соотношение :
P ср/ Q и
импульсная мощность не должна превышать допустимую среднюю для данного светодиода, умноженную на скважность импульсов.
Или
для одиночного импульса
температура перехода светодиода (к окончанию импульса тока) не должна превышать предельную, указанную для данной модели в его документации.

Применение мощного светодиода KPXX-080-5 в импульсном режиме

Рассмотрим применение мощного светодиода KPXX-080-5 (5Вт) в импульсном режиме. В паспортных характеристиках указывается, что данный светодиод работает в импульсном режиме при импульсном прямом токе 2000 мА и скважности 1/10 на частота 1 кГц. Его характеристики:

Абсолютные максимальные значения. Таблица 1.

ПараметрМаксимальное значение
Постоянный прямой ток1500 мА
Импульсный прямой ток
(Скважность Q = 1/10, частота 1 кГц)
2000 мА
Среднее значение прямого тока1500 мА
Чувствительность к электростатическому разряду±16000 В
Температура p-n перехода135°С
Температура алюминиевой печатной платы105°С
Диапазон рабочих температур-40°С / +100°С
Тепловыделение Вт6,8

Электрические характеристики (IF=1500 мА, Tj=25°C). Таблица 2.

ЦветПрямое напряжение
(В)
Динамическое сопротивление (Ом)Температурный коэффициент VF (мВ/°С)Тепловое сопротивление переход-корпус
(°С/Вт)
Световой поток
(Лм)
Доминирующая длина волны (нм) / Цветовая температура (К)
Мин.Тип.Макс.
Белый3.23.84.51.0-2103005500K
Белый теплый3.23.84.51.0-2102803300K
Синий3.23.84.51.0-21068468

Как было написано выше, одним из ограничений рабочего тока светодиода является ограничение его мощности тепловыделения на уровне — P ср и* Q , что приводит к превышению допустимой температуры перехода. Для данного светодиода в связи с его большим тепловым сопротивлением (10°С/Вт) и одновременного с ростом тока — ростом напряжения на светодиоде предельная мощность достигается уже при токе 2 А. Прирост светового потока при этом токе может достигать 30%. Но экспериментальная оптимизация режима (отбор экземпляра, подбор максимального тока при соблюдении указанных выше ограничений, усиление охлаждения с помощью дополнительного теплоотвода) может позволить поднять рабочий ток до 3А и соответственно световой поток в 2 раза.

Можно предположить, что в режиме одиночного импульса (фото-вспышка) световой поток может достигать 600 — 1000 Лм, а при принятии оговоренных выше дополнительных мер возможно и до 3000 Лм.

Предельные характеристики мощных светодиодов на начало 2010 года

Не вдаваясь в конкретные конструкции светодиодов существующих в настоящее время можно отметить:

ПараметрТип светодиодаВеличина
Тепловое сопротивлениеSST-800,5 — 0,64 °С/Вт
МощностьARPL — 30W30 W
Световой потокSST-80до 2250 Лм
ARPL — 30Wдо 1100 Лм
СветоотдачаSST-80до 100 Лм/Вт
ARPL — 30Wдо 36 Лм/Вт
Напряжение питанияARPL — 30Wдо 24 Вт

На рисунке 1 схематически изображена конструкция светодиодов SST-80 :

Необходимой принадлежностью мощных светодиодов является теплоотвод, поскольку тепловыделение достигает 40 Вт на кристалл (светодиод).

Другие характеристики светодиода приведены на рис. 2 — 5.

Заключение

Главным недостатком светодиодов является достаточно высокое падение напряжения на светодиоде, которое определяется физикой генерации света в p-n переходе любого светодиода. Для видимого света это напряжение составляет (для одного светодиода) около 3,2 — 3,8 В, и с ростом тока растет (см. рис. 3.). Это определяет высокое тепловыделение на светодиоде. Это с ростом мощности светодиода приведет к увеличению размера светильника.

Например — при мощности тепловыделения 10 Вт для отвода выделяемого тепла требуется порядка 200 см 2 площади теплоотвода, при естественном охлаждении.

Применение низкого напряжения и достаточно большого тока для питания мощного светодиода требует применение специального источника питания который еще увеличивает размеры осветительного устройства с применением мощного светодиода и одновременно снижает его КПД. И увеличивает тепловыделение.

  • Астрономия
  • Биология
  • Биотехнологии
  • География
  • Государство
  • Демография
  • Журналистика и СМИ
  • История
  • Лингвистика
  • Литература
  • Маркетинг
  • Менеджмент
  • Механика
  • Науковедение
  • Образование
  • Охрана труда
  • Педагогика
  • Политика
  • Право
  • Психология
  • Социология
  • Физика
  • Химия
  • Экология
  • Электроника
  • Электротехника
  • Энергетика
  • Юриспруденция
  • Этика и деловое общение

Электроника Инфракрасный(ИК) светодиод

Светодиод — ϶ᴛᴏ полупроводниковый диод, излучающий энергию в видимой области спектра в результате рекомбинации электронов и дырок. В качестве самостоятельного прибора излучающий диод применяется в световых индикаторах, в которых используется явление излучения света PN-переходом при прохождении через него прямого тока. Кванты света возникают при рекомбинации инжектируемых PN-переходом в базу диода небазовых носителœей с основными носителями заряда (явление люминœесценции).

Устройство, принцип действия и область применения оптронов.

ЛЕКЦИЯ 16. Принцип действия фотоизлучателœей.

Рисунок 1.60 – Устройство(а), структура светодиода(б) и структура инжекционного лазера(в)

Устройство и структура показаны на рисунке1.60. Часто светодиод снабжают пластмассовой светорассеивающей линзой. В таком виде его используют в качестве светосигнального индикатора. Яркость его свечения зависит от плотности тока, цвет свечения – от ширины запрещенной зоны и типа полупроводника. Цвета свечения: красный, желтый, зелœеный. Так, к примеру, светодиод 2Л101А имеет желтое свечение, яркость – 10 кДж/м2, ток – 10 мА, напряжение – 5 В.

Светодиод — ϶ᴛᴏ излучающий полупроводниковый прибор с PN -переходом, предназначенный для непосредственного преобразования электрической энергии в энергию некогерентного оптического излучения. В основе свечения лежит явление люминœесценции, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ включает два этапа: генерацию подвижных носителœей заряда, накопление энергии, затем рекомбинацию, и излучение энергии, затраченной на генерацию.

Рисунок 1.61, а – Излучательная характеристика светодиода;б – Характерисика лазерного диода; в – принцип действия инжекционного светодиода.

Основной характеристикой светодиода является излучательная характеристика – зависимость яркости свечения B от прямого тока Iпр (рисунок 1.61,а). В т. А наступает насыщение центров люминœесценции, излучение уменьшается; Iпор – пороговое значение прямого тока, при котором начинается свечение.

Исходным материалом для светодиода служат: арсенид галлия (для источников инфракрасного излучения), фосфид галлия (в зависимости от примеси обладает красное или зелœеное свечение) и карбид кремния (желтое свечение).

К основным параметрам светодиода относятся:

Яркость свечения B, кд/м 2 , B ≈ 5..10 кд/м 2 ;

Постоянное прямое напряжение Uпр, Uпр ≈ 1,6..6 В;

Полная мощность излучения P, P ≈ 0,2..1 мВт.

Достоинствами светодиода является: высокий КПД, высокое быстродействие, сравнительно высокая направленность излучения. Используются светодиоды для световой и знаковой индикации, но основное применение светодиоды получили в оптронах.

Внесение в полупроводник некоторых примесей позволяет получать свечение различного цвета. Наряду со светодиодами, работающими в диапазоне видимого излечения, выпускаются светодиоды инфракрасного излучения (ИК-диоды), которые применяются в фоторелœе, различных датчиках и при создании некоторых оптронов.

Принцип их действия, как и светодиодов базируется на самопроизвольной рекомбинации носителœей заряда при прямом токе через выпрямляющий РN-переход. Исходным материалом изготовления ИК-диодов являются арсенид галлия и фосфид галлия. Полная мощность излучения этой группы диодов лежит в пределах от единиц до сотен милливатт при напряжении на диоде 1,2-3 В и прямом токе от десятков до сотен миллиампер.Структура имеет 3 выхода (1,2,3), что позволяет осуществлять раздельное управление каждым PN-переходом (рисунок 1.63).

Рисунок 1.63 Структура светодиода с управляемым цветом свечения (а) и принципиальная схема (б)

Наиболее широкое распространение в качестве электролюминœесцентных источников получили инжекционные светодиоды, в которых испускание света определяется механизмом межзонной рекомбинации электронов и дырок. В случае если пропускать достаточно большой ток инжекции через PN-переход (в прямом направлении), то часть электронов из валентной зоны перейдет в зону проводимости (рисунок1.61,в). В верхней части валентной зоны образуются свободные состояния (дырки), а в нижней части зоны проводимости — заполнение состояния (электроны проводимости). Такая инверсная заселœенность не является равновесной и приводит к хаотическому испусканию фотонов при обратных переходах электронов.

Возникающее при этом в PN-переходе некогерентное свечение и является электролюминœесценцией. Фотон, испускаемый при люминœесцентном переходе из заполненной части зоны проводимости в свободную часть валентной зоны, вызывает индуцированное излучение идентичного фотона, заставив еще один электрон перейти в валентную зону. При этом фотон такой же энергии (от DE=E2–E1 до DE =2dE) не может поглотиться, так как нижнее состояние свободно (в нем нет электронов), а верхнее состояние уже заполнено. Это означает, что p-n-переход прозрачен для фотонов такой энергии, т. е. для соответствующей частоты. Наоборот, фотоны с энергией, большей DE +2dE, могут поглощаться, переводя электроны из валентной зоны в зону проводимости. В то же время для таких энергий индуцированное испускание фотонов невозможно, так как верхнее исходное состояние не заполнено, а нижнее состояние заполнено. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, вынужденное излучение возможно в узком диапазоне около частоты, соответствующей энергии запрещенной зоны DE с шириной спектра dE.

Светодиоды имеют высокое быстродействие (порядка 0,5 мкс), но потребляют большой ток (около 30 А/см 2 ). В последнее время разработаны светодиоды на основе арсенида галлия — алюминия, мощности которых составляют от долей до нескольких милливатт при прямом токе в десятки миллиампер.

Лазерный полупроводниковый диод (ЛПД)

Принципиальным отличием лазерного диода (ЛПД) от светодиода является на­личие в нем встроенного оптического резонатора, что позволяет при условии превышения током инжекции некоторого порогового значения получить режим индуцированного излучения, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ характеризуется высокой степенью коге­рентности (рисунок 1.60,в).

У лазерного диода по сравнению со светодиодом есть два главных конструк­тивных отличия:

лазерный диод имеет встроенный оптический резонатор, который отсутству­ет у светодиода;

лазерный диод работает при больших прямых токах, чем светодиод, что по­зволяет при повышении некоторого порогового значения получить режим ин­дуцированного излучения. Именно такое излучение характеризуется высокой степенью когерентности, благодаря чему лазерные диоды (ЛД) имеют значи­тельно меньшую ширину спектра излучения (1-2 нм) по сравнению со свето­диодом (30-50 нм).

Для работы лазера крайне важно преобладание вынужденной (стимулированной) рекомбинации над поглощением квантов света. Чтобы увеличить вынужденную рекомбинацию, две противоположные грани монокристалла полупроводника делают строго параллельными и тщательно отполированными

После многократного отражения от полированных торцов и соответствующего многократного прохождения вдоль PN-перехода свет выходит наружу. Кванты света движутся строго перпендикулярно торцам кристалла. Основной характеристикой лазерного диода является зависимость мощности от прямого тока (рисунок 1.61,б). При малых прямых токах лазер испытывает слабое спонтанное излучение, работая как малоэффективный светодиод.

Наклон ветви характеристики ЛПД расположенной правее тока Iпор, характеризует дифференциальную квантовую эффективность η = dP/dIн которая зависит от конструкции прибора и его температуры.

Типичные значения дифференциальной квантовой эффективности ЛД составляют 0,1-0,2 мВт/мА, а пороговый ток лежит в пределах 10-100 мА.

Изменение температуры приводит также к изменению длины волны излучения.

Перспективными источниками света являются инжекционные лазеры, позволяющие концентрировать высокие энергии в узкой спектральной области при высоких к. п. д. и быстродействии (десятки пикосœекунд). Эти лазеры можно изготовлять в виде матриц на одном базовом кристалле по той же технологии, что и интегральные микросхемы. Недостатком простых инжекционных лазеров является то, что они имеют приемлемые характеристики лишь при использовании охлаждения до очень низких температур. При нормальной температуре галлий-арсенидовый лазер имеет малую среднюю мощность, низкий к. п. д. (порядка 1%), небольшие стабильность работы и срок службы. Дальнейшее усовершенствование инжекционного лазера путем создания перехода сложной структуры с использованием гетеропереходов (гетеропереход — граница между слоями с одинаковыми типами электропроводности, но с разной шириной запрещенной зоны) позволило получить малогабаритный источник света͵ работающий при нормальной температуре с к. п. д. 10—20% и приемлемыми характеристиками.

Оптроны– устройства, состоящие из фотоприемника и источника света͵ которые связаны между собой оптически. Оптроны используются для получения электрически независимых между собой цепей, в которых исключено электрическое воздействие входных и выходных цепей друг на друга.

Основным элементом любой оптоэлектронной микросхемы является оптронная пара (рисунок1.64, б), состоящая из источника света I, управляемого входным сигналом, иммерсионной среды 2, оптически связанной с источником света͵ и фотоприемника 3. Параметрами оптронной пары являются сопротивление развязки по постоянному току, коэффициент передачи тока (отношение фототока приемника к току излучателя), время переключения и проходная емкость.

На рисунке 1.65,а приведена структурная схема оптрона, содержащая источник света (ИС), оптический канал (ОК) и фотоэлектрический преобразователь (ФП).

Рисунок 1.64- Схема (а) и технологическое выполнение (б) оптронной пары:

На базе оптоэлектронных пар создаются оптоэлектронные микросхемы различного назначения:

3 xWbyTtxwSF0MGuazDASGOtouNBo+j+9PaxCJTLDGxYAavjDBpry/K0xu4xgOeKuoERwSUm40tER9 LmWqW/QmzWKPgbVzHLwhfodG2sGMHO6dVFm2kt50gRta0+Nri/Wlunou2T2/VbTrV+7wsV9uFfn5 uFdaPz5M2xcQhBP9meEHn9GhZKZTvAabhNPAQ+j3srZcKAXixKZ1tgBZFvI/ffkNAAD//wMAUEsB Ai0AFAAGAAgAAAAhALaDOJL+AAAA4QEAABMAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAFtDb250ZW50X1R5cGVz XS54bWxQSwECLQAUAAYACAAAACEAOP0h/9YAAACUAQAACwAAAAAAAAAAAAAAAAAvAQAAX3JlbHMv LnJlbHNQSwECLQAUAAYACAAAACEAaILB14QFAACWJwAADgAAAAAAAAAAAAAAAAAuAgAAZHJzL2Uy b0RvYy54bWxQSwECLQAUAAYACAAAACEALlGEr9oAAAAFAQAADwAAAAAAAAAAAAAAAADeBwAAZHJz L2Rvd25yZXYueG1sUEsFBgAAAAAEAAQA8wAAAOUIAAAAAA== «>

ИС
ОК
ФП
Iвх
I→Ф
Uвых
Ф→I

Рисунок 1.65- Структурная схема оптрона; б – Передаточная характеристика оптрона

В качестве ИС используются светодиоды; ОК – воздушная среда, волоконно-оптические кабели (волоконные трубки и волоконные световоды); ФП могут служить различные фотоэлектронные приборы (фоторезисторы, фотодиоды, фототранзисторы, фототиристоры).

На рисунок 1.56 приведены условные изображения оптронов.

Рисунок 1.66- УГО оптронов

Основной характеристикой оптрона является характеристика передачи Iвых = f(Iвх) (рисунок 1.65,б). Нелинœейность этой характеристики связана с нелинœейностью излучательной характеристики светодиода.

Основным параметром оптрона является коэффициент передачи K, характеризующий степень передачи сигнала со входа на выход: K=∆Iвых / ∆Iвх.

Достоинства оптронов:

Почти идеальная электрическая развязка входных и выходных цепей;

Очень высокая помехозащищенность;

Высокочастотность, а значит возможность передачи большого объема информации;

Возможность управления мощными цепями с помощью маломощных элементов и ряд других.

Фотодиод — Он может увидеть свет

Фотодиод генерирует ток, когда его р-п перехода получает фотоны видимого или инфракрасного света. Основная работа фотодиода зависит от поглощения фотонов в полупроводниковом материале. Фото-генерируемых носителей разделены электрическим полем, и в результате фототок пропорционален падающему свету. Скорость, с которой носители движутся в области обеднения связана с силой электрического поля по всему региону и подвижность носителей.

Фотон, который поглощается полупроводником в области обеднения приведет к образованию электронно-дырочной проводимости. Дырки и электроны будут транспортироваться под действием электрического поля к краям области обеднения. После носителей покидают область истощения они идут к клеммам фотодиода, чтобы сформировать фото-ток во внешней цепи. Время отклика фотодиода, как правило, 250 нано секунд .

Фотодиоды

Основные выводы

Инфракрасные светодиоды излучают в невидимой для глаза человека области спектра, и потому для обозначения их главных параметров используют несколько отличные от обычных лед-элементов характеристики:

  1. Мощность за период времени или с конкретной площади излучателя.
  2. Интенсивность в границах определенного пространственного угла.

Существуют десятки модификаций инфракрасных светодиодов. Все они различаются не только по силе излучения, но также назначению и форм-фактору. Чем мощнее лед-кристалл, тем больше он нагревается и разрушается. Поэтому производители при изготовлении мощных моделей прибегают к некоторым ухищрениям, а не идут по пути прямого увеличения их размеров. Сфера применения ИК-диодов обширна – от индикации в пультах ДУ бытовой техники до сложных военно-промышленных и медицинских приборов.

Если вы владеете информацией о том, какие еще инфракрасные светодиоды существуют и где они применяются, обязательно напишите об этом в комментариях.

Питание ИК светодиодов.

Sam01 » 30 май 2016, 18:26

Здравствуйте, уважаемые гуру светодиодов.
В светодиодах я нуб. Не полный, но продвинутый нуб, если можно так сказать.
Когда дело касается обычных светодиодов — здесь всё более-менее понятно.
Однако, сейчас возникла несколько нетривиальная (для меня) задача — изготовить ИК светильник (читай многодиодный фонарик) для видеосъёмки в тёмное время суток или в тёмных помещениях.
Вкратце объясню суть дела, чтобы было более понятно.
Играю в страйкбольно-ролевые игры по мотивам вселенной S.T.A.L.K.E.R. и снимаю на играх видео. Потом из этого получается сериал, который выкладывается на канале в ютубе.
Как показала практика, очень не хватает ночных съёмок. Игры, как правило, идут двое суток в режиме нон-стоп. Начинаются в пятницу и заканчиваются в воскресенье днём.
Поскольку все мои камеры ничего не видят, как только становится темно, я просто тупо иду в жилой лагерь и ложусь спать. Однако, игра продолжается и ночью происходит не менее интересная «движуха» в «Зоне», чем днём. Я решил исправить этот недостаток и купил камеру специально для ночных съёмок. Собственно, обычная маленькая экшн-камера от Панасоник, но единственная в мире, которая не имеет в своей оптической системе ИК фильтра. Фильтры идут в комплекте в виде накручивающегося на объектив светофильтра. Один из них для дневной съёмки (собственно сам ИК фильтр) и обычное прозрачное стекло для ночной съёмки с ИК подсветкой. Можно, конечно, взять любую экшн-камеру, скрутить объектив и выломать ИК фильтр, но тогда камера не будет пригодна для дневных съёмок. Что ограничивает её применение.

Чтобы не «палить контору» на играх, в качестве осветительных приборов были выбраны светодиоды с длиной волны более 900 нМ.
Конкретно 940 нМ. В этом диапазоне, свет от диода не виден не вооружённым взглядом. Думал сначала купить готовые фонарики от Pulsar. У них есть фонари на 915 и 940 нМ.
Но решил, что мне такие не нужны. Дело не в дороговизне, а в том, что они светят далеко и узким лучом. Грубо говоря, на 300 метров, в камере с широким углом съёмки (120 градусов) удалённый объект будет настолько мелким, что разглядеть его сложно. Даже днём, даже с более продвинутой камеры (например, GoPro 4 BE).
Мне нужна подсветка, которая светит широким углом и в ближних зонах (не далее 20 метров).
Один из подписчиков паблика в ВК подкинул вот такую инфу, о сборе средств на кикстартере на налобный широкоугольный фонарь (осветитель).
В общем, идея валялась на поверхности — светодиодная лента.)))

Но мне идея понравилась и я подумал, что по такому же принципу можно сделать налобный 5 диодный ИК фонарь для съёмок.
Купил на радиорынке Митинском пять ИК диодов и платы к ним (звёзды). И одну линзу на 80 градусов (120 градусных не было в продаже, к сожалению) для экспериментов.
Немного потестив понял, как делать так, чтобы равномерно распределить оптические системы, которые могли бы равномерно засвечивать и ближние зоны и более отдалённые (до 20 метров).
Просто разместить линзы с разными углами в определённом алгоритме.

К чему этот спич (прошу прощения, если кому-то он показался бесполезным).
Теперь нужно решить проблему питания диодов. Условия — полевые, погода может быть любой.
Продавцы на радиорынке сказали, что диоды у них 3W. В пакетике с диодами лежала бумажка с вот такими параметрами:
938-942 нМ
13-17 mW
VF: 1.45-1.67 v
700mA
Ни производителя, ни чего другого нет. Я загугли и попытался найти подобные диоды, чтобы уточнить параметры.
С такими параметрами диодов нет. Но есть 940 нМ и с напряжением питания 1.4-1.7v и, да, есть 3W с током питания 700мАч.
По приезду домой, я припаял один диод к плате и подключил его к обычной алкалиновой батарейке 1.5в. Диод работает.
Светит прилично. Видимо продавцы не обманули и похоже на 3W. Я попробовал поснимать с подсветкой одним диодом в полной темноте и результаты меня полностью удовлетворили.
Без линзы не плохо светит метра на 3 широким углом. Если подключить 5 диодов, будет очень хорошо. Во время тестовых съёмок, диод работал от батарейки примерно минут 20.
За это время не нагрелся вообще, а если и нагрелся, то не значительно (здесь я не совсем понял, ибо держал плату с диодом в рука — в пальцах и, возможно, алюминиевая плата тупо нагрелась от тела).

Я понимаю, что диодам нужен стабилизированный ток и желательно использовать драйвер. Но я пока не определился, от чего запитывать диоды.
Склоняюсь к аккумуляторам 18650. У меня их штук 12 есть (использую их в 3-осевом электронном стабилизаторе для видеокамеры).
Я примерно подсчитал, что если включить последовательно два акб 18650, то в номинале они будут давать 7,4 вольт/5 диодов = 1,48в. То есть в нижнем пределе диапазона питания диода.
Однако и яркость диода будет наименьшая. Здесь возник вопрос, а нужен ли драйвер, если питаешь диоды от аккумулятора? Ведь по-сути, диод берёт от аккумулятора столько питания (по току), сколько ему нужно?
Понимаю, что можно просадить 18650 до состояния «не стояния» и тупо испортить (у меня почти все 18650 без защиты). Но дело не в этом.

Что мне не понятно в драйверах. Например, есть драйверы на те же 700мА (у продавцов есть такие, я как-то давно покупал для другого дела),
на таком драйвере написано, что входное напряжение 12В (есть драйверы с питанием 5-12В). Но ведь это драйверы стабилизации по току, но не по напряжению.
Если я подам на драйвер те же 7.4 вольта от двух последовательно соединённых 18650, то на выходе получу те же 7,4 вольта? А если подам 12 вольт, то на выходе будет те же 12В?
Например, чтобы увеличить напряжение питания светодиода до 1.6в/700мА — 1.6 х 5 = 8в. Для питания подключаем три 18650 последовательно и получаем 11.1 вольт.
Чтобы уменьшить напряжение, мне придётся после (или до) драйвера ставить гасящий резистор? Или, предположим, стабилизатор по напряжению на той же LM317.
То есть придётся городить огород из двух стабилизаторов (по току и по напряжению)?

Подскажите, как лучше (и проще всего) запитать все 5 диодов? В какую сторону бежать.
Заранее спасибо!

Re: Питание ИК светодиодов.

Invisible_Light » 31 май 2016, 00:24

Вам нужно изучить азы по светодиодам и драйверам!!
Светодиод имеет падение напряжения при такой-то величине тока (смотрите даташит на ваши диоды, график : прямой ток/прямое напряжение) и изменением входного напряжения — падение напряжения светодиода не регулируется. Можно только изменить ток при отсутствии драйвера или при недостаточном запасе напряжения на входе драйвера.
Драйвер — стабилизированный источник тока (из-за этого и питают светодиоды от драйверов).
Выходной ток у драйвера почти не меняется, если достаточен запас выходного тока и выходного напряжения источника питания драйвера.
Драйверы по входному напряжению относительно входного бывают трёх видов : понижающий, повышающий и понижающие/повышающий. Последний — малораспространён.
Понижающие драйверы могут быть линейными и импульсными (ШИМ). У линейных ток на входе и на выходе одинаковый. Импульсные могут быть с дросселем и без. С дросселем — запасают энергию и имеют выходной ток больше входного (мощность на входе минус потери (КПД драйвера) = мощность на выходе). КПД в пределах 60%-95%.
Чем больше перепад напряжения на входе и выходе такого понижающего ШИМ драйвера, тем больше «выигрыш» по выходному току.
Напряжение питания драйверов указывают в некоторых пределах, но не при любом напряжении — выходной ток будет равен указанному. Вблизи равенства Uвхода и Uвыхода драйвер работает неустойчиво. Иногда даже специально указывают необходимую разность перепада напряжения, меньше которой работа недопустима.
Повышающие драйверы на входе потребляют ток больше выходного и чем выше перепад — больше разность токов.
Перекачивается мощность с потерями.

У аккумуляторов одна из важных величин — ёмкость в ампер*часах (вообще-то, ватт*часы). Чтобы аккумулятор дольше питал нагрузку, надо уменьшить потребляемый ток (соединить больше банок последовательно). Или увеличить ёмкость А*ч. Для увеличения ампер*часов надо соединять банки в параллель.
То и другое — увеличивает W*h.
Напряжение на аккумуляторе под нагрузкой нелинейно уменьшается, поэтому желательно питать светодиоды не напрямую, а через драйвер, поддерживающий выходной ток в определённом диапазоне входного питающего напряжения.
Батарею литиевых аккумуляторов желательно заряжать от зарядного устройства с балансировкой напряжения/ёмкости (побаночно). Например http://ru.aliexpress.com/item/Free-ship . 778a38b226 .
При разряде нужен контроль напряжения побаночно http://ru.aliexpress.com/item/2-in1-RC- . .55.rwqhQW .
Иначе, при последовательном соединении, отдельные банки могут просесть ниже «смертельного» уровня напряжения.
При последовательном соединении банок их ёмкость должна быть одинакова, что и достигается балансировкой.

Re: Питание ИК светодиодов.

Sam01 » 31 май 2016, 04:53

2 Invisible_Light
Благодарю за краткий экскурс. Я, конечно, нуб, но не до такой степени.
Я всё знаю на счёт питающих токов, банок литиевый аккумов (18650 очень активно использую).
Зарядка для них у меня есть от Soshine, на две банки. Умная, умеющая заряжать Ni-MH, Ni-Cd, литиевые и даже LiFePo4.
Так же юзаю и LiFePo4 акки типоразмера 18650.

В случае обычных светодиодов видимого диапазона спектра, мне всё более-менее понятно.
Хотя иногда приходится отходить от канонов и использовать мощные диоды без драйверов.
Например, делал для игры. ммм. посох, в который вмонтировал самосборный светильник на 1W RGB диодах, из которых мне нужны были только два кристалла: синий и зелёный.
Красный не задействовал. А отказаться от драйвера пришлось потому, что задача этих диодов не гореть, а медленно пульсировать в определённом ритме.
Драйвер не давал диодам гаснуть и загораться плавно. Поэтому в системе остался только RGB контроллер.

Вот здесь видео, как это работает: https://www.youtube.com/watch?v=_K6bcqCgNjQ

Диоды были запаяны на платы, типа звезда, далее темоклеем приклеены к вырезанной алюминиевой пластине и снова через термоклей и шурупы прикручены к радиатору.

Вместе с аудиоколонкой и модернизированным повер-банком для 18650 аккумуляторов всё было впихнуто в минимальное пространство.
Получился вот такой вот «фонарик».

В финале всё выглядит вот так.

Но речь не об этом. Рассказывать и показывать свои работы со светдиодами я могу долго и много. Среди них есть очень сложные по реализации проекты.
Например, цветомузыкальные светодиодные подсветки электронной скрипки и прочее.

А вот с IR диодами я столкнулся впервые. Согласен, разница между IR и обычными диодами — только в длине волны.
Но есть определённые условия и эксплуатации, и возможность быстрой смены батарей и другие. Поэтому попросил помощи.
Вопрос, собственно, у меня наверное один: можно ли запитать указанные светодиоды от двух(трёх) аккумуляторов 18650 без драйверов?
Объясню некоторые условия. Дело в том, что ШИМ контроллер отрицательно влияет на скорость затвора камеры. Тупо — зачастую, ШИМ даёт мерцание картинки видео.
Я с этим столкнулся, когда делал себе мощные линейные постоянные светильники для съёмок видео. Думал, буду их регулировать (по яркости) через диммеры.
Схема работала ровно до того момента, пока я не собрался уменьшить реостатом яркость ленты. На 80% появилось мерцание — flicker effect. После изучения вопроса, понял, что нужна другая система диммирования на основе 0-10В. Но пока руки не дошли. Так вот, не хотелось бы повторить печальный опыт использования ШИМ контроллеров (в видеосъёмке), чтобы не испортить запись, которую не смогу потом переснять.
Хотя, я снимал DSLR, а там возможно было поставить максимум 30 кадров/с. Возможно, что с экшн-камерами, снимающими в 60к/с такого не будет наблюдаться. Нужно, кстати, потестить свои светильники с ГоПро.

Разумеется, я думал соединить 2 банки 18650 последовательно, чтобы получить нужное напряжение. Больше двух банок можно поставить, но таскать это на голове будет сложней.
Вроде бы нагрузка не большая, но голова быстро устаёт, когда бегаешь с нагрузкой (на съёмках страйкбольных игр, у меня на голове шлем, на котором закреплён смартфон в качестве видоискателя, противовес (350 гр) и ещё рекордер сверху. Суммарная нагрузка на голову — более килограмма (где-то 1.3 кило). Всё вместе давит на голову так, что уже после 4-5 часов бегания в такой экипировке — голова сильно болит (не головная боль, а просто вес давит).

Хотелось бы не очень тяжёлую систему в которой можно быстро поменять батареи.)
Или всё-таки драйвер? Тогда мне нужен понижающий драйвер, если я использую, например, три акб 18650 с общим напряжением 11.1в (номинальных).
Какой мне нужен драйвер, чтобы он правильно питал пять 3-ваттных диода с током 700мА? Если не трудно — киньте ссылку на готовое решение.
Конечно, могу спаять что-то не слишком сложное сам. Кроме трансформаторных схем (жутко не люблю трансформаторы).)

голоса
Рейтинг статьи
Читать еще:  Лампы освещения без проводов
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector