红外线二极管

特性介绍

　　1、包装与外型

　　红外线发光二极管的包装种类分为三种，透镜消除型、陶瓷型及树脂分子型。若在使用环境上，用途上要求严格的话，应使用陶瓷型的。红外线发光二极管的外型，如图所示。

　　2、电流—电压特性

　　红外线发光二极管其电气的电路符号及特性曲线，如下图所示。阳极（P极）电  压加正，阴极（N极）电压加负，此时二极管所加之电压为正向电压，同时亦产生正向电流，提供了红外线发光二极管发射出光束的能量，其发光的条件与一般的发光二极管(LED)一样，只是红外线为不可见光。一般而言砷化镓的红外线发光二极体约须 1V，而镓质的红色发光二极管切入电压约须 1.8V；绿色发光二极管切入电压约须 2.0V左右。当加入之电压超过切入电压之后，电流便急速上升，而周围温度对二极管的切入电压影响亦很大，当温度较高时，将使其切入电压数值降低，反之，切入电压降低。

　　红外线发光二极管工作在反向电压时，只有微小的漏电流，但反向电压超过崩溃电压时，便立即产生大量的电流，将使元件烧毁，一般红外线二极管反向耐压之值约为 3~6V，在使用时尽量避免有此一情形发生。

　　3、损失

　　红外线发光二极管的热损失，是因元件所外加的电压 VF，产生的电流 IF累积而来的，除了一小部份能量做为光的发射外，大部份形成热能而散发，所散发的热能即所谓的损失。元件的功率损耗，在值的 60％以下范围内，元件使用上会很安全，功率的损其值与周围温度亦有关系。

　　4、发射束电流特性

　　一般可见光的发光二极管其输出光的强度是以光度表示之，而不可见光如红外线发光二极管其输出光的能量大小，是以发射束 Fe 表示，其单位为瓦特。发射束的意义是单位时间内，所能发射、搬移光的能量的多寡。红外线发光二极管的发射束大体上也是随电流比例而定，如下图所示，为发射束与正向电流的特性曲线。同时，发射束亦受周围温度影响，温度下降时，发射束反而增强；温度上升时，则下降（正向电流一般都有一固定值），然而因热损失之故，元件上的温度便形增加，如此发光效率就会受到影响而降低。

　　5、发光频谱

　　发光二极管所发射的光波长，常因其所用的材料而异。砷化镓的红外线发光二极管，其峰值发光波长为 940~950 nm，其中虚线部分，是 Si 质光电晶体的相对分光感度，光电晶体的感光范围很大，其范围由 500nm到 1100nm，而其感光峰值约在 800nm左右，所以光电晶体除了平常用来做可见光线侦测外，也常用来做红外线接收器。但使用光电晶体当红外线接收器时，须注意其它光线的干扰，为排除干扰可以在接收器的放大部份加入一带通滤波器，以让红外线发光二极管发射出来光线的频率通过，如此可以减少很多不必要的干扰。

　　5、方向特性

　　红外线发光二极管的发射强度因发射方向而异。发射强度是以值为基准，方向角度即为发射强度的相对值。当方向角度为零度时，其放射强度定义为 100％，当方向角度越大时，其放射强度相对的减少，发射强度如由光轴取其方向角度一半时，其值即为峰值的一半，此角度称为方向半值角，此角度越小即代表元件之指向性越灵敏。一般使用红外线发光二极管均附有透镜，使其指向性更灵敏。

　　6、距离特性

　　红外线发光二极管的幅射强度，依光轴上的距离而变，亦随受光元件的不同而变。基本上光量度是随距离的平方成反比，且和受光元件特性不同有关。

　　7、响应特性

　　响应特性所指的是，红外线发光二极管加入电流后，至发光的时间，一般红外线发光二极管的响应时间是随其制作方法不同而异。现在最快的是液体成长型红外线发光二极管，其响应速度约在 1~3uS  ，亦即在适当调节下，其使用频率约在 300KHz 以下。

主要参数

　　1、λpeak  峰值波长

　　主要波长有：850nm、870nm、880nm、940nm、980nm；

　　就辐射功率而言：850nm>880nm>940nm

　　就价格而言︰  850nm>880nm>940nm

　　现在市场上使用较多为 850nm 和 940nm；因为 850nm 发射功率大，照射的距离较远，所以主要用于红外监控器材上;而 940nm主要用于家电类的红外遥控器上。

　　2、△λ  半峰带宽：半峰值对应的波长带宽，一般为 40nm左右。

　　3、Ee  辐射强度：Power(单位:W,W/sr,W/cm2)

　　（注：辐射强度----指点辐射源在某方向上单位立体角内传送的辐射通量，辐射强度的 SI 单位为瓦／球面度。多数辐射源的辐射强度随方向而变。）

　　辐射强度用以表示红外线发光二极管(IR)其辐射红外线能量之大小。

　　辐射强度(Power)与输入电流(If)成正比。

　　发射距离与辐射强度(Power)  成正比。

　　W/sr︰表示红外线辐射强度的单位，为 IR 发射红外线光之单位立体角(sr)所辐射出的光功率的大小。

　　W/cm2︰表示照度的单位，为 sensor 单位面积(cm2)所接收 IR 发射之辐射功率的大小。

　　4、2θ1/2：半功率角︰

　　指红外线二极管其上下或左右两边所辐射出之红外线强度为该组件辐射强度的 50%时，其上下或左右两边所夹的角度称为半功率角。

　　5、 If  正向连续电流

　　6、 Ipeak  正向峰值脉冲电流

　　7、 Vr  反向电压

　　8、 Ir  反向漏电流

　　9、 P功率

　　10、工作温度范围（半导体器件对温度比较敏感）。

特点

　　易与晶体管集成电路相匹配。体积小、重量轻、结构坚固耐震、可靠性高。

识别

　　红外发光二极管识别

　　红外发光二极管，外形与普通发光二极管、光电二极管和光电三极管相似，极易造成混淆，应当注意辨别。红外发光二极管大多采用无色透明树脂封装或黑色、淡蓝色树脂封装三种形式，无色透明树脂封装的管子，可以透过树脂材料观察，若管芯下有一个浅盘，即是红外发光二极管，光电二极管和光电三极管无此浅盘；

　　红外发光二极管的极性

　　通常较长的引脚为正极，另一脚为负极。如果从引脚长度上无法辨识（比如已剪短引脚的），可以通过测量其正反向电阻确定之。数字万用表，测得正向电阻较小时，红表笔为正。（若是指针式万用表刚好相反，这与电表内部电池极性有关系）

　　补充：一般通过测量红外发光二极管的正反向电阻，还可以在很大程度上推测其性能的优劣。如果测得正向电阻值接近于零，则应报废。如果反向电阻只有数千欧姆，甚至接近于零，则管子必坏无疑；它的反向电阻愈大，表明其漏电流愈小，质量愈佳。

应用

　　适用于各类光电检测器的信号光源。

　　适用于各类光电转换的自动控制仪器，传感器等。

　　根据驱动方式，可获得稳定光、脉冲光、缓变光，常用于遥控、报警、无线通信等方面。

注意事项

　　红外发光二极管应保持清洁、完好状态，尤其是其前端的球面形发射部分既不能存在脏垢之类的污染物，更不能受到摩擦损伤，否则，从管芯发出的红外光将产生反射及散射现象，直接影响到红外光的传播。

　　红外发光二极管在工作过程中其各项参数均不得超过极限值，因此在代换选型时应当注意原装管子的型号和参数，不可随意更换。另外，也不可任意变更红外发光二极管的限流电阻。

　　由于红外光波长的范围相当宽，故红外发光二极管必须与红外接收二极管配对使用，否则将影响遥控的灵敏度，甚至造成失控。因此在代换选型时，要务必关注其所辐射红外光信号的波长参数。

　　红外发光二极管封装材料的硬度较低，它的耐高温性能更差，为避免损坏，焊点应当昼远离引脚的根部，焊接温度也不能太高，时间更不宜过长，用金属镊子夹住引脚的根部，以散热。引脚弯折开关的定型应当在焊接之前完成，焊接期间管体与引脚均不得受力。焊接后的器件引线割断，需冷却后进行。

　　红外发射二极管的发光功率与光敏器件的灵敏度因封装而有角分布，使用时注意安装的指向调整，更换时亦应做相应调整。注意管子的极性，管子不要与电路中的发热元件靠近。