IR LED diódy
(699)IR (infračervené) LED diódy sú obľúbeným riešením najmenej v dvoch oblastiach: osvetlenie pre monitorovacie systémy a bezdrôtovú komunikáciu. Sú k dispozícii vo formátoch blízkych prvkom vyžarujúcim viditeľné svetlo a majú podobné elektrické parametre. K ich nepochybným výhodám patria veľmi nízke náklady a jednoduchosť implementácie.
Infračervené svetlo ako metóda osvetlenia
Infračervené svetlo, nazývané aj skratkou IR (z ang. infrared), je elektromagnetické žiarenie s vlnovou dĺžkou približne 1 mm až 700nm. Pretože takéto frekvencie sú neviditeľné pre ľudské oko a zároveň bezpečné pre zdravie, používajú sa v bezdrôtových riadiacich a komunikačných systémoch, v snímačoch a v mnohých ďalších aplikáciách. Používajú sa aj v mnohých metódach vedeckého výskumu.
Napríklad žiarenie s vlnovou dĺžkou 840nm až 960nm sa používa ako osvetlenie zaznamenané kamerami prispôsobenými na tento účel. Tieto zariadenia umožňujú pozorovanie v (zdanlivej) tme, okrem iného v monitorovacích systémoch (CCTV) alebo pri použití tzv. fotopapascí (bezúdržbových, spúšťaných snímačmi pohybu fotoaparátov). „Neviditeľnosť“ infračervených vĺn má za následok, že sa využívajú v mnohých alarmových systémoch. V sektore automotive sa miniatúrne infračervené zdroje používajú ako neinvazívne osvetlenie kabíny technológiou ICMS (in-cabin monitoring system). Vďaka nim palubný počítač analyzuje správanie sa vodiča dokonca aj v noci: v prípade nebezpečenstva (napríklad keď vodič stratí vedomie), ICMS automaticky spustí alarm a postupne vozidlo zabrzdí. V tejto oblasti sa IR diódy používajú aj na osvetlenie okolia pre snímače monitorovania dopravy okolo vozidla. Súvisiacou aplikáciou sú používateľské rozhrania na rozpoznávanie gest – sú tiež založené na registrácii obrazu v infračervenom spektre.
Obr. 1. Viditeľné svetlo, zaznamenané CCD a vyžarované LED diódami iR zohľadnené hodnoty.
Graf (Obrázok 1) znázorňuje porovnanie priemerných a zohľadnených hodnôt pre spektrá: citlivosť ľudského oka (červená čiara); citlivosť typickej CCD matrice používa sa pre bezpečnostné kamery (modrá čiara); emisie infračerveného svetla príkladom LED IR diódy – žltá čiara (modely 840-870nm), fialová čiara (modely 920-960nm).
Infračervené svetlo v bezdrôtovej komunikácii
Diódy emitujúce infračervené svetlo sa používajú aj pri bezdrôtovom prenose dát. Štandardným príkladom takejto aplikácie sú diaľkové ovládače televízora. Mnohé produkty ponúkané v katalógu TME majú však výrazne vyšší výkon, než je požadované typickým ovládačom RTV.
Prenos dát prostredníctvom infračerveného žiarenia sa používa napríklad vo výrobných zariadeniach, kde sa používa komunikácia typu M2M (machine-to-machine). Ďalšou oblasťou, kde vysoko výkonné IR LED diódy pôsobia ako vysielač, sú panely používané na bezdrôtový prenos zvuku (v digitálnej podobe). Často sú inštalované v aulách, kinách a divadlách, kde vysielajú tlmočenie do vreckových prijímačov, napr. počas medzinárodných konferencií, filmových, divadelných predstavení, operných festivalov a pod. Hoci táto metóda prenosu stratila v poslednom desaťročí svoju popularitu, jej veľkou výhodou je jednoduchosť implementácie (dočasné inštalácie), ako aj odolnosť voči elektromagnetickému rušeniu vyvolaného telefónmi a javiskovými zariadeniami.
Väčšina platforiem mikrokontrolérov (AVR, PIC, Arduino a pod.) a jednodoskových systémov má bezplatné knižnice umožňujúce prenášať príkazy prostredníctvom štandardných infračervených prenosových protokolov (SIRC, RC5, RC5 atď.). Z hardvérovej strany nie je pripojenie LED IR k obvodu ovládanému napríklad mikrokontrolérom najmenším problémom, pretože funkcie vodiča môžu byť vykonávané aj bežným tranzistorom. Hoci, samozrejme, ide o zjednodušený príklad – vo väčšine prípadov bude najlepším riešením vyhradený čip na reguláciu vysokofrekvenčných emisií.
Treba mať na pamäti, že komunikácia pomocou infračerveného žiarenia je často nemožná (alebo výrazne obmedzená) na slnečných miestach.
Dôležité parametre LED IR diód
V špecifikácii výrobku tejto kategórie nájdete množstvo hodnôt typických pre LED diódy – výkon, maximálny prúd, prevádzkové napätie, spôsob montáže. Infračervené prvky (najmä ak slúžia ako forma osvetlenia) sú často umiestnené v matriciach – a tak sú ich populárnym variantom SMD puzdrá.
V závislosti od aplikácie bude potreba priestoru osvetleného infračerveným žiarením rôzna. Na prenos riadiacich signálov alebo pozorovanie vodiča prostredníctvom ICMS je potrebný pomerne úzky uhol vyžarovania, preto by osvetlenie potrebné pre monitorovanie malo pokrývať celú oblasť pozorovanú kamerou. Preto sú diódy charakterizované vyžarovacími uhlami od 3° do 160° – táto hodnota je zvyčajne uvedená medzi základnými parametrami daného prvku.
Mimoriadne dôležitou môže byť vlnová dĺžka vyžarovaných lúčov. V prípade osvetlenia musí spĺňať charakteristiky použitého snímača, zatiaľ čo v komunikačných aplikáciách je potrebné pamätať na kompatibilitu medzi vysielacím a prijímajúcim prvkom. IR prijímače charakterizuje selektivita – vďaka čomu sú imúnne voči rušeniu (napr. zdrojom viditeľného svetla) — LED IR musí byť preto zvolená tak, aby jej žiarenie bolo zaznamenané optoelektrickým prvkom. Napokon, pre mnohé aplikácie bude kľúčovou charakteristikou optický výkon diódy. Na ňom závisí rozsah prenosu aj intenzita osvetlenia. V ponuke TME nájdete LED IR s výkonom od 0,2mW (používané v energeticky úsporných snímačoch) až po výrobky, ktoré presahujú 1W (typické prvky pre nočné monitorovanie).
Sklad:
