Infračervené diody LED
(639)IR (infračervené) LED diody jsou oblíbeným řešením nejméně ve dvou oblastech: osvětlení monitorovacích systémů a bezdrátová komunikace. Jsou k dispozici ve formátech podobných prvkům vyzařujícím viditelné světlo a vyznačují se podobnými elektrickými parametry. Mezi jejich nesporné výhody patří velmi nízké náklady a snadná implementace.
Infračervené záření jako způsob osvětlení
Infračervené světlo, nazývané také IR (z angličtiny: infrared), je elektromagnetické záření s vlnovou délkou od cca 1 mm do 700 nm. Vzhledem k tomu, že tyto frekvence jsou pro lidské oko neviditelné a zároveň zdravotně nezávadné, používají se v systémech bezdrátového řízení a komunikace, senzorech a mnoha dalších aplikacích. Používají se také v mnoha metodách vědeckého výzkumu.
Například záření s vlnovou délkou 840 nm až 960 nm se používá jako osvětlení zaznamenávané přizpůsobenými k tomu kamerami. Tato zařízení umožňují provádět pozorování ve (zdánlivé) tmě, mimo jiné v monitorovacích systémech (CCTV) nebo pomocí tzv. fotopastí (bezobslužné, spouštěné snímači pohybu fotoaparáty). „Neviditelnost“ infračervených vln je důvodem, proč jsou používány v mnoha poplašných systémech. V automobilovém průmyslu se miniaturní infračervené zdroje používají jako neinvazivní osvětlení kabiny technologii ICMS (in-cabin monitoring system). Díky nim palubní počítač analyzuje chování řidiče i v noci: v případě výskytu nebezpečí (např. když řidič ztratí vědomí) ICMS automaticky spustí alarm a postupně zabrzdí vozidlo. V této oblasti se IR LED diody používají také k osvětlení okolí pro senzory, které monitorují silniční provoz kolem vozidla. Související aplikací jsou rozhraní, která rozpoznávají gesta uživatele. Tato jsou také založena na zaznamenávání obrazu v infračerveném spektru.
Obr. 1. Viditelné světlo zaznamenané přes CCD a vyzařované IR LED diodami Zohledněné hodnoty.
Diagram (Obr. 1) představuje srovnání zprůměrovaných a zohledněných hodnot pro spektra: citlivosti lidského oka (červená čára); citlivosti typické CCD matrice používané mimo jiné v monitorovacích kamerách (modrá čára); vyzařování infračerveného světla na základě vzorové IR LED diody – žlutá čára (modely 840-870 nm), fialová čára (modely 920-960 nm).
Infračervené záření v bezdrátové komunikaci
Diody vyzařující infračervené záření se používají také při bezdrátovém přenosu dat. Vzorovým příkladem takové aplikace jsou dálkové ovladače televizorů. Mnoho produktů nabízených v katalogu TME se však vyznačuje mnohem vyšším výkonem, než vyžaduje typický ovladač ke spotřební elektronice.
Přenos dat pomocí signálů infračerveného záření nachází své využití například ve výrobních závodech, kde se používá pro komunikaci M2M (machine-to-machine). Další oblastí, kde vysoce výkonné IR LED diody působí jako vysílač, jsou panely určené k bezdrátovému přenosu zvuku (v digitální podobě). Často jsou instalovány v sálech, kinech a divadlech, odkud posílají překlady do kapesních přijímačů, např. během mezinárodních konferencí, filmových, divadelních, operních festivalů atd. Ačkoli tento způsob přenosu ztratil v posledním desetiletí svou popularitu, jeho velkou výhodou je snadná implementace (dočasné instalace), stejně jako odolnost vůči elektromagnetickému rušení způsobenému telefony a jevištním zařízením.
Většina platforem mikrokontrolérů (AVR, PIC, Arduino atd.) a jednodeskových systémů má bezplatné knihovny, které umožňují přenos příkazů pomocí standardních infračervených přenosových protokolů (SIRC, RC5, RC5 atd.). Z hlediska hardwaru nepředstavuje připojení IR LED k obvodu řízenému například mikrokontrolérem sebemenší problém, protože i běžný tranzistor může fungovat jako ovladač. I když je to samozřejmě zjednodušený příklad – ve většině případů bude nejlepším řešením speciální systém, který umožní řídit vysokofrekvenční emise.
Je třeba mít na paměti, že komunikace prostřednictvím infračerveného záření je na slunných místech často nemožná (nebo silně omezená).
Důležité parametry IR LED
Ve specifikaci výrobků této kategorie najdeme řadu hodnot typických pro LED diody – výkon, maximální proud, provozní napětí, způsob montáže. Infračervené prvky (zejména pokud se používají jako forma osvětlení) jsou často uloženy v matricích – proto jsou jejich oblíbenou variantou SMD pouzdra.
V závislosti na aplikaci se bude poptávka po prostoru osvětleném infračerveným zářením lišit. Pro přenos řídicích signálů nebo pozorování řidiče pomocí ICMS je nutný poměrně úzký úhel emise, zatímco osvětlení pro monitorování by mělo pokrývat celou oblast pozorovanou kamerou. Proto se diody vyznačují úhly vyzařování od 3° do 160° – tato hodnota je obvykle uvedena mezi základními parametry daného prvku.
Nesmírně důležitá může být vlnová délka vyzařovaného záření. V případě osvětlení musí být v souladu s charakteristikou použitého senzoru, zatímco v komunikačních aplikacích je důležité pamatovat na kompatibilitu mezi vysílacím a přijímacím prvkem. IR přijímače se vyznačují selektivitou – díky níž jsou odolné vůči rušení (např. zdroje viditelného světla) – IR LED musí být proto zvolena tak, aby její záření bylo optoelektrickým prvkem zaznamenáno. Pro mnoho aplikací bude nakonec rozhodující optický výkon diody. Závisí na něm dosah přenosu i intenzita osvětlení. Nabídka TME zahrnuje IR LED diody s výkonem od 0,2 mW (používané v energeticky úsporných senzorech) až po výrobky s výkonem přesahujícím 1 W (typické prvky pro noční monitorování).
Sklad:
