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紅外技術不僅用于日常生活,還用于各種工業領域。例如,電視使用紅外傳感器來識別遙控器發送的信號。紅外傳感器的主要優點是功耗低、設計簡單、功能方便。人眼無法察覺紅外信號。電磁波譜中的紅外輻射位于可見光和微波區域。通常,這些波的波長范圍為 0.7 μm 5 至 1000μm。紅外光譜可分為近紅外、中紅外和遠紅外三個區域。近紅外區域的波長范圍為 0.75 – 3μm,中紅外區域的波長范圍為 3 至 6μm,遠紅外區域的紅外輻射波長高于 6μm。
光敏二極管是一種用于將光轉換為電能的半導體。光敏二極管又稱為光電探測器、光傳感器或光探測器,它們能夠發揮這一功能得益于其特殊的設計和結構。光敏二極管最基本、最重要的部分之一是 pn 結。這是兩層半導體材料之間的空間,p 型層有大量空穴,而 n 型層則充滿電子。雖然光電二極管有多種類型,但這是器件設計中一致的元素,通常稱為耗盡層。當設備未檢測到光時,設備內產生的電流非常小(通常接近于零)。
光敏二極管是一種具有 PN 結的半導體器件,可將光子(或光)轉換為電流。P 層具有大量空穴(正極),N 層具有大量電子(負極)。光電二極管可以由多種材料制成,包括但不限于硅、鍺和砷化銦鎵。每種材料都利用不同的特性來實現成本效益、更高的靈敏度、波長范圍、低噪音水平甚至響應速度。
在電子領域,紅外 LED 在遙控器、運動檢測和無線通信等應用中起著至關重要的作用。然而,要了解它的工作原理并充分利用它的功能,了解紅外 LED 陽極和陰極之間的區別非常重要。在本文中,我們將探討這兩個關鍵元件的工作原理以及它們為紅外 LED 提供的獨特特性。加入我們的電子世界之旅,了解陽極和陰極對紅外 LED 性能的重要性。在電子領域,LED(發光二極管)是通電后發光的重要元件。為了正確使用 LED,了解連接到電阻時陽極和陰極的功能非常重要。
?光電二極管又稱光伏二極管,是一種光檢測器,根據使用方式不同,可將光轉換為電流或電壓信號。其核心常采用具有光敏特性的 PN 結,這種結對光的變化非常敏感,具有單向導電性,當光強度變化時,其電特性也會發生變化,因此可以利用光的強度來改變電路中的電流。
在電路中,一個 IR LED 始終亮起,另一個 IR LED 連接到 PNP 晶體管的基極端子,因為該 IR LED 充當檢測器。該紅外傳感器電路所需的組件包括100 和 200 歐姆電阻器、BC547 和 BC557 晶體管、LED、IR LED-2。
?其白光 LED 發光效率在 20 mA 時達到 131 lm/W,創歷史新高。日亞化學公司開發出一種白光 LED,在 20 mA 的正向電流下發光效率為 150 lm/W。 Cree 的 XLamp XM-L LED 于 2011 年上市,在 10 W 的全功率下可產生 100 lm/W 的光通量,在輸入功率約為 2 W 時可產生高達 160 lm/W 的光通量。 2012 年,Cree 推出了亮度為 254 lm/W 的白光 LED,并于 2014 年 3 月推出了 303 lm/W 的白光 LED。實用的普通照明需要 1 瓦或更高的高功率 LED。
LED 的內部工作原理,顯示電路(頂部)和能帶圖(底部)PN 結可以將吸收的光能轉換成成比例的電流。此處的過程相反(即,當施加電能時,PN 結會發光)。這種現象通常稱為電致發光,可以定義為半導體在電場的影響下發射光。當電子從 N 區穿過并與 P 區中存在的空穴重新結合時,電荷載流子在正向偏置 PN 結中重新結合。自由電子位于能級的導帶中,而空穴位于價能帶中。因此,空穴的能級將小于電子的能級。為了使電子和空穴重新結合,必須耗散一部分能量。這種能量以熱和光的形式發射。
?在上述電路中,一個 IR LED 始終亮起,另一個 IR LED 連接到 PNP 晶體管的基極端子,因為該 IR LED 充當檢測器。該紅外傳感器電路所需的組件包括100 和 200 歐姆電阻器、BC547 和 BC557 晶體管、LED、IR LED-2。制作該紅外傳感器電路的分步過程包括以下步驟:使用所需組件根據電路圖連接組件將 IR LED 連接到 BC547 晶體管的基極端子將 IR LED 連接到同一晶體管的基極端子將 100Ω 電阻器連接到 IR LED 的其余引腳。
大功率LED紅外發射管的底端固定連接有鋁合金制成的散熱基板。由于大功率LED紅外發射管的底端還設置有鋁合金制成的散熱基板,因此當大功率LED紅外發射管工作時,大功率LED紅外發射管產生的熱量發射管可傳導至鋁合金散熱基板,散熱效率高,散熱效果好,積聚的熱量可通過散熱基板快速擴散。因此,可以將大功率LED紅外發射管安裝在攝像機等安防監控設備中,將大功率LED紅外發射管工作時產生的熱量及時快速散發出去。
當物體放置在紅外傳感器前面(在范圍內)時,發射器發出的光被物體反射回來并被光電二極管吸收。這稱為間接發生率。接收到的光量隨物體距接收器的距離而變化。物體越近,反射的光越多。因此,光電二極管串聯電阻上的壓降會較高(電壓與通過電阻的電流成正比),當物體最接近時,它會超過閾值并且輸出LED點亮。(接近閾值取決于您設置的值)您還可以將輸出引腳連接到微控制器(例如 Arduino)而不是 LED。這樣,當檢測到障礙物時,您可以采取任何其他操作。
紅外接收頭是一種測量和檢測周圍環境中的紅外輻射的電子設備。紅外輻射是由一位名叫威廉·赫歇爾的天文學家在1800年偶然發現的。在測量每種顏色的光(由棱鏡分隔)的溫度時,他注意到紅光之外的溫度最高。紅外線對人眼來說是不可見的,因為它的波長比可見光長(盡管它仍然處于相同的電磁頻譜上)。任何散發熱量的物體(所有溫度高于五開氏度的物體)都會發出紅外線輻射。
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