探秘红外线二极管:从原理到应用的全面解析

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在科技飞速发展的今天,各类电子元件如繁星般璀璨,共同构建起了我们丰富多彩的电子世界。其中,红外线二极管虽看似平凡,却在众多领域发挥着至关重要的作用。无论是我们日常使用的电视遥控器,还是安防监控中的大功率设备,都离不开它的身影。然而,对于这个熟悉又陌生的电子元件,你又了解多少呢?谈及红外线二极管,其发光二极管参数详细介绍是深入认识它的关键,从电压、电流到发光强度等,这些参数决定了它在不同场景下的性能表现。此外,光传感器作为与红外线二极管紧密相关的元件,在许多应用场景中与红外线二极管协同工作,二者共同演绎着电子设备的奇妙功能。接下来,就让我们一同深入探寻红外线二极管的奥秘。
 
红外发光二极管
 
红外线二极管,是一种能发出红外线的特殊二极管。它由红外辐射效率高的材料制成 PN 结,如常用的砷化镓(GaAs),通过外加正向偏压向 PN 结注入电流,从而激发红外光。其发出的红外线属于窄带分布,恰好处于普通 CCD 黑白摄像机可感受的范围,并且最大的优点是完全无红暴,这使得它在诸多场景中得到广泛应用。​
 
从工作原理来看,红外二极管的封装形式多样,常见的有无色透明树脂封装、黑色或淡蓝色树脂封装。对于无色透明树脂封装的管子,我们可以透过树脂观察管芯,若管芯下有浅盘,基本可确定为红外二极管,因为光电二极管和光电三极管并无此特征。对于深色树脂封装的管子,借助万用表 R×1k 档能够加以区分。在遮光条件下测量,红外发光二极管的反向电阻通常处于数百千欧至无穷大之间,其正向电阻则在 15 - 40kΩ 左右(具体数值因型号和新旧程度而异);而光电二极管的正向电阻仅约为 10kΩ,光电三极管的正反向电阻均为无穷大。​
 
在特性方面,当给红外线二极管阳极(P 极)加正电压,阴极(N 极)加负电压时,二极管处于正向电压状态,此时会产生正向电流,为红外线发光二极管发射光束提供能量。它的发光原理与一般发光二极管(LED)类似,只是发出的红外线不可见。一般来说,砷化镓材质的红外线发光二极管所需电压约为 1V,而镓质的红色发光二极管切入电压约为 1.8V,绿色发光二极管切入电压约为 2.0V 左右。当施加的电压超过切入电压后,电流会急剧上升。同时,周围温度对二极管的切入电压影响显著,温度升高时,切入电压数值降低;温度降低时,切入电压升高。当红外线发光二极管工作在反向电压时,仅有微小的漏电流,但一旦反向电压超过崩溃电压,就会瞬间产生大量电流,导致元件烧毁,通常红外线二极管的反向耐压值在 3 - 6V,因此在使用时务必避免这种情况发生。​
 
在我们的日常生活中,红外线二极管的应用随处可见。电视遥控器就是最常见的例子,当我们按下遥控器按键,对着电视机选择频道或切换视频源时,常常能看到一个红色光点闪烁,这便是红外发光二极管在工作。空调遥控器、风扇遥控器、水晶灯遥控器等也都是基于同样的工作模式。从封装形式来看,红外发光二极管可分为直插式、贴片式和大功率灯珠形式。在生活中,小功率的直插式红外发光二极管应用较为广泛,像 3mm、5mm 圆头或平头的红外发光二极管就是常见规格。而在贴片式方面,0603、0805 等规格的贴片灯较为常用。大功率 1 瓦、3 瓦的红外发光二极管则主要应用于安防监控等对功率要求较高的产品中。​
 
此外,关于红外发光二极管的电压问题,它作为低电流低电压的电子元器件,一般单颗电压在 5 伏以内。其中,红光、黄光、橙光、黄绿光等发光二极管电压通常在 1.8 - 2.4 伏,蓝光、翠绿光、紫光、白光等发光二极管电压在 2.8 - 3.4 伏,而红外发光二极管的电压更低,一般在 1.5 - 1.8 伏。较低的电压意味着较低的功耗,这也是为什么电视遥控器更换电池后可以使用较长时间的原因。不过,具体的电压值会因功率大小和规格型号的不同而有所差异,一般单颗功率大的发光二极管电压相对功率小的要低一些。而且,由于不同厂家封装芯片的差异,电压也会稍有不同。如果需要准确的电压值,建议向红外发光二极管厂家索要相应的规格书并进行样品测试。​
 
红外线二极管凭借其独特的工作原理、特性以及广泛的应用,在电子领域占据着重要地位。从我们日常的生活电器到专业的安防监控设备,它都发挥着不可或缺的作用。随着科技的不断进步,相信红外线二极管还将在更多领域展现其魅力,为我们的生活带来更多便利和创新。无论是电子爱好者深入研究,还是工程师在实际项目中应用,对红外线二极管的深入了解都将大有裨益。
 
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