IR-leddiodes
(615)IR-leds (infrarood) zijn een populaire oplossing op ten minste twee gebieden: verlichting voor bewakingssystemen en draadloze communicatie. Ze zijn verkrijgbaar in formaten die vergelijkbaar zijn met elementen die zichtbaar licht uitstralen en hebben vergelijkbare elektrische parameters. Hun onmiskenbare voordelen zijn de zeer lage kosten en het gemak waarmee ze kunnen worden toegepast.
Infrarood als verlichtingsmethode
Infrarood licht, ook afgekort als IR (van het Engelse infrared), is elektromagnetische straling met een golflengte van ca. 1 mm tot 700 nm. Omdat deze frequenties onzichtbaar zijn voor het menselijk oog en tegelijkertijd veilig zijn voor de gezondheid, worden ze gebruikt in draadloze besturings- en communicatiesystemen, sensoren en vele andere toepassingen. Ze worden ook gebruikt bij diverse wetenschappelijke onderzoeksmethoden.
Zo wordt straling met een golflengte van 840 nm tot 960 nm gebruikt als verlichting die wordt geregistreerd door camera's die geschikt zijn voor dit doel. Deze apparaten maken observatie in (schijnbare) duisternis mogelijk, bv. in bewakingssystemen (cctv) of via zogenaamde fotovallen (onbemande camera's die door bewegingssensoren in werking worden gesteld). Door de "onzichtbaarheid" van infraroodgolven worden ze in veel alarmsystemen toegepast. In de automotive-sector worden miniatuur-infraroodbronnen gebruikt als niet-invasieve cabineverlichting in de technologie ICMS (in-cabin monitoring system). Hiermee analyseert de boordcomputer het rijgedrag, zelfs 's nachts: bij gevaar (bv. als de bestuurder het bewustzijn verliest) slaat het ICMS automatisch alarm en remt het voertuig geleidelijk af. In deze sector dienen IR-leds ook om de omgeving te verlichten voor sensoren die het wegverkeer rond de auto bewaken. Een verwante toepassing zijn interfaces die gebaren van de gebruiker herkennen – ook deze zijn gebaseerd op beeldregistratie in het infraroodspectrum.
Afb. 1. Zichtbaar licht, geregistreerd door CCD en uitgezonden door een IR-led. Inbegrepen waarden.
De grafiek (Afb. 1) toont een vergelijking van de gemiddelde en inbegrepen waarden voor de spectra: gevoeligheid van het menselijk oog (rode lijn); gevoeligheid van een typische CCD-matrix o.a. gebruikt in bewakingscamera's (blauwe lijn); emissie van infrarood licht door bijvoorbeeld IR-leds – gele lijn (modellen 840-870 nm), paarse lijn (modellen 920-960 nm).
Infrarood in draadloze communicatie
Infrarood-emitterende diodes worden ook gebruikt bij draadloze datatransmissie. Afstandsbedieningen voor de tv zijn een schoolvoorbeeld van zo'n toepassing. Veel van de producten uit de TME-catalogus hebben echter capaciteiten die veel verder gaan dan vereist voor een typische RTV-controller.
Datatransmissie door middel van infraroodsignalen vindt u bijvoorbeeld in productiebedrijven, waar ze communicatie van het type M2M (machine-to-machine) ondersteunt. Een ander gebied waar high-power IR-leds als zender fungeren, zijn panelen voor draadloze geluidsoverdracht (in digitale vorm). Ze worden vaak geïnstalleerd in auditoria, bioscopen en theaters, waar ze vertalingen doorgeven aan zakontvangers, bv. tijdens internationale conferenties, film-, theater- en operafestivals etc. Hoewel deze manier van verzenden de laatste tien jaar aan populariteit heeft ingeboet, is het grote voordeel de gemakkelijke implementatie (tijdelijke installaties), evenals de weerstand tegen elektromagnetische interferentie veroorzaakt door telefoons en podiumapparatuur.
De meeste microcontrollerplatforms (AVR, PIC, Arduino etc.) en monoboardcomputers hebben gratis bibliotheken die opdrachtverzending mogelijk maken met behulp van standaard infraroodtransmissieprotocollen (SIRC, RC5, RC5 etc.). Wat de hardware betreft, is het geen enkel probleem om de IR-led aan te sluiten op een circuit dat wordt bestuurd door bijvoorbeeld een microcontroller, omdat de driverfuncties zelfs door een gewone transistor kunnen worden uitgevoerd. Hoewel dit natuurlijk een vereenvoudigd voorbeeld is, zal in de meeste gevallen een speciaal systeem dat hoogfrequente emissiecontrole mogelijk maakt de beste oplossing zijn.
Houd er echter wel rekening mee dat communicatie via infraroodstraling op zonnige plaatsen vaak niet (of zeer beperkt) mogelijk is.
Belangrijke parameters van de IR-leds
In de productspecificaties van deze categorie vindt u een aantal typische waarden voor leds – vermogen, maximale stroom, bedrijfsspanning en montagemethode. Infraroodelementen (vooral als ze dienen als verlichting) worden vaak in matrices geplaatst, daarom zijn SMD-behuizingen een populaire variant.
Afhankelijk van de toepassing zal de omvang van de ruimte die met infraroodstraling wordt verlicht, variëren. Om besturingssignalen uit te zenden of de bestuurder via ICMS te observeren, is een vrij smalle emissiehoek nodig, terwijl verlichting voor bewaking het complete door de camera bekeken gebied moet bestrijken. Dat is de reden waarom leds worden gekenmerkt door stralingshoeken van 3° tot 160° \– deze waarde wordt meestal genoemd als een van de basisparameters van het betreffende element.
De golflengte van de uitgezonden straling kan uiterst belangrijk zijn. In het geval van verlichting moet deze compatibel zijn met de kenmerken van de gebruikte sensor, terwijl bij communicatietoepassingen rekening moet worden gehouden met de compatibiliteit tussen het zendende en ontvangende element. IR-ontvangers kenmerken zich door hun selectiviteit. Hierdoor zijn ze immuun voor interferentie (bv. bronnen van zichtbaar licht). De IR-led moet daarom zodanig worden gekozen dat zijn straling door het opto-elektrische element wordt geregistreerd. Uiteindelijk zal het optisch vermogen van de led voor vele toepassingen van doorslaggevend belang zijn. Zowel het zendbereik als de intensiteit van de verlichting hangen daarvan af. Het TME-aanbod omvat IR-leds van 0,2 mW (toegepast in energiebesparende sensoren), tot producten met een vermogen van meer dan 1 W (typische elementen voor nachtmonitoring).
Magazijn:
