Diody LED IR
(700)Diody LED IR (podczerwone) to popularne rozwiązanie w co najmniej dwóch dziedzinach: oświetleniu dla systemów monitoringu oraz komunikacji bezprzewodowej. Dostępne są w formatach zbliżonych do elementów emitujących światło widzialne i charakteryzują się podobnymi parametrami elektrycznymi. Do ich niewątpliwych zalet należy bardzo niski koszt i łatwość implementacji.
Podczerwień jako metoda oświetlania
Światło podczerwone, nazywane też skrótem IR (od ang. infrared), to promieniowanie elektromagnetyczne o długości fali od ok. 1mm do 700nm. Ponieważ takie częstotliwości są niewidoczne dla ludzkiego oka, a jednocześnie bezpieczne dla zdrowia, stosuje się je systemach bezprzewodowego sterowania i komunikacji, czujnikach oraz wielu innych aplikacjach. Wykorzystywane są również w wielu metodach badań naukowych.
Przykładowo, promieniowanie o długości fali od 840nm do 960nm wykorzystywane jest jako oświetlenie rejestrowane przez przystosowane do tego kamery. Urządzenia te pozwalają na prowadzenie obserwacji w (pozornej) ciemności, m.in. w systemach monitoringu (CCTV) czy przy pomocy tzw. fotopułapek (bezobsługowych, wyzwalanych przez czujniki ruchu aparatów fotograficznych). „Niewidzialność” fal podczerwonych sprawia, że są one stosowane w wielu systemach alarmowych. W sektorze automotive miniaturowe źródła podczerwieni używane są jako nieinwazyjne oświetlenie kabiny technologii ICMS (in-cabin monitoring system). Dzięki nim komputer pokładowy analizuje zachowanie prowadzącego nawet w nocy: w przypadku wystąpienia zagrożenia (np. gdy kierowca utraci przytomność) ICMS automatycznie uruchomi alarm i stopniowo wyhamuje pojazd. W tej dziedzinie diody IR służą też do podświetlania otoczenia dla czujników monitorujących ruch drogowy wokół samochodu. Pokrewną aplikacją są interfejsy rozpoznające gesty użytkownika – również one opierają się na rejestracji obrazu w spektrum podczerwieni.
Rys. 1. Światło widzialne, rejestrowane przez CCD oraz emitowane diodami LED IRWartości uwzględnione.
Na wykresie (Rys. 1) przedstawiono porównanie uśrednionych i uwzględnionych wartości dla spektrów: wrażliwości ludzkiego oka (linia czerwona); czułości typowej matrycy CCD wykorzystywanej m.in. w kamerach monitoringu (linia niebieska); emisji światła podczerwonego przez przykładowe diody LED IR – linia żółta (modele 840-870nm), linia fioletowa (modele 920-960nm).
Podczerwień w komunikacji bezprzewodowej
Diody emitujące podczerwień wykorzystuje się też w bezprzewodowej transmisji danych. Sztandarowym przykładem takiej aplikacji są piloty telewizyjne. Jednak wiele produktów oferowanych w katalogu TME odznacza się mocą znacznie wyższą niż ta wymagana przez typowy kontroler RTV.
Transmisja danych za pomocą sygnałów promieniowania podczerwonego stosowana jest np. w zakładach produkcyjnych, gdzie służy komunikacji typu M2M (machine-to-machine). Innym obszarem, gdzie diody LED IR dużej mocy pełnią rolę nadajnika, są panele służące do bezprzewodowej transmisji dźwięku (w formie cyfrowej). Często instaluje się je w aulach, kinach i teatrach, gdzie przesyłają tłumaczenia do kieszonkowych odbiorników, np. podczas międzynarodowych konferencji, festiwali filmowych, teatralnych, operowych itp. Choć ta metoda transmisji w ostatnim dziesięcioleciu straciła na popularności, jego dużą zaletą jest łatwość wdrożenia (instalacje tymczasowe), a także odporność na zakłócenia elektromagnetyczne wywoływane przez telefony i sprzęt sceniczny.
Większość platform mikrokontrolerowych (AVR, PIC, Arduino itd.) i systemów jednopłytkowych posiada darmowe biblioteki pozwalające na transmisję poleceń za pomocą standardowych protokołów transmisji w podczerwieni (SIRC, RC5, RC5 itd.). Od strony sprzętowej podłączenie LED IR do obwodu sterowanego np. przez mikrokontroler, nie stanowi najmniejszego problemu, gdyż funkcje drivera może pełnić nawet zwykły tranzystor. Chociaż, oczywiście, jest to przykład uproszczony – w większości przypadków najlepszym rozwiązaniem będzie dedykowany układ pozwalający na sterowanie emisją z dużą częstotliwością.
Należy mieć na uwadze, że komunikacja za pomocą promieniowania podczerwonego często jest niemożliwa (lub poważnie ograniczona) w miejscach nasłonecznionych.
Istotne parametry diod LED IR
W specyfikacji produktów niniejszej kategorii znajdziemy szereg typowych dla diod LED wartości – moc, maksymalny prąd, napięcie pracy, metoda montażu. Elementy podczerwone (zwłaszcza gdy służą jako forma oświetlenia) często umieszcza się w matrycach – a zatem ich popularnym wariantem są obudowy SMD.
W zależności od aplikacji, różne będzie zapotrzebowanie na przestrzeń oświetlaną promieniowaniem podczerwonym. W celu nadawaniu sygnałów sterujących lub obserwacji kierowcy przez ICMS wymaga się raczej wąskiego kąta emisji, tymczasem iluminacja dla monitoringu powinna pokrywać cały obszar obserwowany przez kamerę. Dlatego diody charakteryzują się kątami świecenia od 3° do 160° - wartość ta zazwyczaj wymieniana jest wśród podstawowego parametrów danego elementu.
Wyjątkowo istotna może się okazać długość fali emitowanego promieniowania. W przypadku oświetlenia musi być zgodna z charakterystyką zastosowanego czujnika, natomiast w aplikacjach komunikacyjnych należy pamiętać o kompatybilności między elementem nadawczym i odbiorczym. Odbiorniki IR charakteryzuje selektywność – dzięki czemu uodpornione są na zakłócenia (np. źródła światła widzialnego) – LED IR musi być zatem dobrana tak, by jej promieniowanie zostało zarejestrowane przez element optoelektryczny.Ostatecznie, dla wielu aplikacji kluczowa będzie moc optyczna diody. Uzależniony jest od niej zarówno zasięg transmisji, jak i intensywność oświetlania. W ofercie TME znaleźć można LED IR o mocy od 0,2mW (stosowanych w energooszczędnych czujnikach), aż do produktów, których moc przekracza 1W (typowe elementy dla nocnego monitoringu).
Magazyn:
