红外线LED及其应用

1、红外LED的原理
普通的的红外线LED外形和一般的可见光LED相似，但却是发出红外线。其管压一般降约1.4v，工作电流一般小于20mA。为了适应不同的工作电压，回路中常常串有限流电阻。发射红外线去控制相应的受控装置时，其控制的距离与发射功率成正比。为了增加红外线的控制距离，红外发光二极体工作于脉冲状态，因为脉动光（调制光）的有效传送距离与脉冲的风致电流成正比，只需尽量提高峰值Ip，就能增加红外光的发射距离。提高Ip的方法，是减小脉冲占空比，即压缩脉冲的宽度T，一些彩电红外遥控器，其红外发光管的工作脉冲占空比约为1/3-1/4；一些电器产品红外遥控器，其占空比是1/10。减小脉冲占空比还可使小功率红外发光二极体的发射距离大大增加。普通的红外发光二极体，其功率分为小功率(1mW-10mW)、中功率（20mW-50mW)和大功率（50mW-100mW以上)三大类。要使红外发光二极体产生调制光，只需在驱动管上加上一定频率的脉冲电压。红外发光二极体发射红外线去控制受控装置时，受控装置中均有相应的红外光一电转换元件，如红外接收二极体，光电三极管等。实用中已有红外发射和接收配对的二级管。
2,红外LED的工作范围 , S( ]6 n* {7 ^3 I
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红外线发射与接收的方式有两种，其一是直射式，其二是反射式。直射式指发光管和接收管相对安放在发射与受控物的两端，中间相距一定距离；反射式指发光管与接收管并列一起，平时接收管始终无光照，只在发光管发出的红外光线遇到反射物时，接收管收到反射回来的红外光线才工作。双管红外发射电路，可提高发射功率，增加红外发射的作用距离。 4 V @; v$ v* Y5 r( |7 P9 W! P) ^9 g1 b; `
根据红外LED芯片的特性，依据不同波长可以得到更广泛的应用，例如： $ X: g/ m$ p# K1 q- L! p$ V
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波长：940nm，适用于遥控器，例如家用电器的遥控器； 
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波长：808nm，适用于医疗器具，空间光通信，红外照明，固体雷射器的泵浦源 3 \# ~  \* d, a! ^# M5 \+ m
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波长：830nm，适用于高速路的自动刷卡系统（夜视系统最好，可以看到管芯上有一点红光，效果比850nm要好）
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波长：840nm，适用于摄像机彩色变倍红外防水
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波长：850nm，适用于摄像头（视频拍摄）数位摄影，监控，楼寓对讲，防盗报警，红外防水 8 ^+ M0 I9 z! D7 f3 I
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波长：870nm，适用于商场，十字路口的摄像头 4 T$ m$ M! \0 E( N

3红外LED的市场 ( A+ f) ?3 P' |3 k( d$ q* n; m) u
红外光LED的发光功率比可见光来得大，常被应用于通讯及感测器领域。近年来由于家电产品的遥控器市场趋向饱和，遥控器需求成长有显著下降趋势，红外光LED于是转往无线通讯的领域发展，再加上近年来区域网路的兴起，通讯用的LED将有可能被广泛使用，尤其是电脑产品的数据传输领域。因此，在美国红外线数据传输协会制定无线数据传输模组(IrDA)的协定后， IrDA快速、可靠安全、干扰小的优点，使得IrDA成为短距离电脑无线数据传输的一项利器。在无线数据传输蓬勃发展的趋势下，IrDA与蓝芽一样备受注目，虽然IrDA具有对准角度小、不能有障碍物等缺点，但其可靠安全、干扰小的特性可望成为与蓝芽互补共同存在的无线数据传输技术，十分有利于电脑周边产品装置使用，未来对LED业者而言是一大商机。 ( {7 c# f* d  [0 h1 J
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红外光LED因功率较大，亦被用于取代激光在光纤通讯与打印机的用途上，其中LED用于建筑物的短距离光纤通讯发射、接收用途，因时候未到而尚无明显市场，而用于打印机的红外光LED则备受瞩目，但LED光源打印机在追求高解析度上仍需要相当时间发展，目前红外光LED的打印机仍无明显市场。尽管高功率的红外光LED尚在发展阶段，未来在「光纤到家」与红外光LED打印机解析度渐增的趋势下，仍不失为LED产业的一大商机。
1人们通常认为，红外LED是一个很小的市场，中国地区500家大型LED厂商中只有20%在生产红外LED，而且多数厂商红外LED产量只占其总产量的10-20%。但事实上，来自中国光学光电子行业协会的数据显示，去年大陆总体红外LED产量估计为53.1亿只左右，比2004年增长18%。由于电子和工业领域方面的需求仍然强劲，产业普遍预期红外LED产业将继续稳步发展，行业协会还预计今年产量还将上升18%，达到62.6亿只，生产厂商的数量也将增加到120家。 + T9 w+ O/ r( ] v" i; s

4、生产厂家的动向
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目前厂商的研发重点倾向于高功率多波长设计，主要生产峰值波长从850nm到940nm的红外LED，多数用于遥控器、磁盘驱动器、电脑鼠标、传感器、安全设备和显示器背光。推动大陆红外LED需求持续增长的动力来源于家用电器、安全系统和无线通讯产品。 面对欧盟RoHS和WEEE法令即将实施，国内红外LED厂商一直在努力使其产品符合上述指令的要求。在中国大陆，中低档红外LED的平均价格是0.02~0.04美元，而850nm红外LED的价格是0.16~0.32美元。按1000只计算，低档红外LED价格可以达到29美元，中档的约为35美元，高档的约为77美元。 ' A/ T R4 o+ v& G3 e5 m" X; U

闭路电视监控系统常用于加强街道、火车站、机场和学校等公共场所的安全。欧司朗光电半导体2009年4月推出的红外线OSTAR Lighting产品光输出效率卓越，可以说是闭路电视监控系统工业照明组件应用的理想选择。据了解，红外线OSTAR Lighting LED有两种波长的产品可供选择：SFH4750版本和SFH4751版本。 SFH4750版本的波长为850 nm，能为CCD和CMOS摄像机提供最佳的光谱灵敏度，达到最低的肉眼可见度。 SFH4751版本的波长为940 nm，肉眼几乎无法察觉其存在，因此可应用于不容许可见光源的场合。本次欧司朗的新品装配有六个功能强大的薄膜芯片和一个半球形透镜，能够在1 A的工作电流下产生3.5 W的光输出功率，并且可搭配市售的各款标准二次光学组件，产生不同的光束角和辐射强度。这种高功率组件采用六角蜂窝状设计，可集成多个红外线LED形成大型矩阵，这样不但节省空间，而且还能使输出功率提升多倍。该产品主要应用于闭路电视「CCTV」和智能交通系统「ITS」等摄像监控系统的工业照明。欧司朗德国区的红外组件市场经理Harry Feltges表示，「我们之所以能够迅速将红外线OSTAR Lighting产品推向市场，是因为我们在产品开发阶段就整合采用了多项技术以达到协同效应。该产品的封装与我们畅销的白光OSTAR Lighting相同，因此客户可采用相关的散热和机械设计。」  h @& j2 \0 b# T
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综上所述，国内对于红外LED还是在下游的封装，基本没有上游的外延和中游的高端芯片技术，而国外的LED巨头则在注重可见光LED的同时，还十分重视红外LED的发展，在整合可见光LED的技术基础上不断推出新产品。我们应该在注重可见光LED的前提下，也应该重视非可见光LED的发展。