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红外对管的原理及应用

日期:2019-11-15

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  红外线接收管是在LED行业中命名的,是专门用来接收和感应红外线发射管发出的红外线光线的。一般情况下都是与红外线发射管成套运用在产品设备当中。


  特征与原理:


  红外线接收管是将红外线光信号变成电信号的半导体器件,它的核心部件是一个特殊材料的PN结,和普通二极管相比,在结构上采取了大的改变,红外线接收管为了更多更大面积的接受入射光线,PN结面积尽量做的比较大,电极面积尽量减小,而且PN结的结深很浅,一般小于1微米。红外线接收二极管是在反向电压作用之下工作的。没有光照时,反向电流很小(一般小于0.1微安),称为暗电流。当有红外线光照时,携带能量的红外线光子进入PN结后,把能量传给共价键上的束缚电子,使部分电子挣脱共价键,从而产生电子---空穴对(简称:光生载流子)。它们在反向电压作用下参加漂移运动,使反向电流明显变大,光的强度越大,反向电流也越大。这种特性称为“光电导”。红外线接收二极管在一般照度的光线照射下,所产生的电流叫光电流。如果在外电路上接上负载,负载上就获得了电信号,而且这个电信号随着光的变化而相应变化。


红外发射管1.jpg


  分类:红外线接收管有两种,一种是光电二极管,另一种是光电三极管。光电二极管就是将光信号转化为电信号,光电三极管在将光信号转化为电信号的同时,也把电流放大了。因此,光电三极管也分为两种,分别别是NPN型和PNP型。


  作用:红外接收管的作用是进行光电转换,在光控、红外线遥控、光探测、光纤通信、光电耦合等方面有广泛的应用。如何选择红外线接收管:红外线最重要的参数就是光电信号的放大倍率,一般的有1000-13001300-18001800-2500,这些对灵敏度有决定作用。


  红外对管是红外线发射管与光敏接收管,或者红外线接收管,或者红外线接收头配合在一起使用时候的总称。红外线在光谱中波长自0.76至400微米的一段称为红外线,红外线是不可见光线。所有高于绝对零度(-273.15℃)的物质都可以产生红外线。现代物理学称之为热射线。医用红外线可分为两类:近红外线与远红外线。


  红外线发射管


  红外线发射管在LED封装行业中主要有三个常用的波段,如下850NM、875NM、940NM。根据波长的特性运用的产品也有很大的差异,850NM波长的主要用于红外线监控设备、875NM主要用于医疗设备、940NM波段的主要用于红外线控制设备。EG:红外线遥控器、光电开关、光电记数设备等。


  功能说明


  管子的极性不能搞错,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。测得正向电阻较小时,黑表笔所接的引脚即为正极。


  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。以500型万用表R×1k档为例,如果测得正向电阻值大于20kΩ,就存在老化的嫌疑;如果接近于零,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。


红外发射管2.jpg


  光敏接收管


  它是一个具有光敏特征的PN结,属于光敏三极管,具有单向导电性,因此工作时需加上反向电压。无光照时,有很小的饱和反向漏电流(暗电流)。此时光敏管不导通。当光照时,饱和反向漏电流马上增加,形成光电流,在一定的范围内它随入射光强度的变化而增大。


  红外线接收管


  功能与光敏接收管相似只是不受可见光的干扰,属于光敏二极管,只对红外线有反应。


  红外线接收头


  就是在红外线接收管的基础上进行放大的信号的作用,类似与三极管的放大效果。


  红外线对管的判断方法


  人们习惯把红外线发射管和红外线接收管称为红外对管。红外对管的外形与普通圆形的发光二极管类似。初接触红外对管者,较难区分发射管和接收管。


  1).用三用表测量识别可用500型或其他型号指针式三用表的Rxlk电阻挡,测量红外对管的极间电阻,以判别红外对管。


  判据一:在红外对管的端部不受光线照射的条件下调换表笔测量,发射管的正向电阻小,反向电阻大,且黑表笔接正极(长引脚)时,电阻小的(1k—20k)是发射管。正反向电阻都很大的是接收管。


  判据二:黑表笔接负极(短引脚)时电阻大的是发射管,电阻小并且三用表指针随着光线强弱变化时,指针摆动的是接收管。


  注:(1)黑表笔接正极,红表笔接负极时测量正向电阻。(2)电阻大是指三用表指针基本不动。


  2)通电试验方法判别


  用一只发光二极管和—只电阻与被测的对管串联,如图2所示。图中电阻起限流作用,阻值取220欧--510欧。LED发光二极管用来显示被测红外管的工作状态。用遥控器(电视机遥控器等)对着被测管按下遥控器的任意键,LED亮时,被测管是红外接收管。不亮则是红外发射管。


红外发射管3.jpg


  测量红外发光二极管在发射器电路上的工作电压和工作电流,可以简便地判定其工作善如何。测量管子两端的工作电压时,静态下(即没有按键按下时)通常为零,而动态下(即按下某一按键时)将跳变为一个较小的电压值,因遥控系统的编码方式、驱动电路的结构以及工作电源电压的不同,该电压值通常在0.07~0.4V之间,而且表笔还应微微颤抖。当使用数字式万用表测量时,其测量值将普遍高于指针式万用表测得的数值,通常在0.1~0.8V之间。如果出现静态时表针颤抖而动态时不抖、静态下和动态下都颤抖、静态下和动态下均不颤抖,以及动态电压与静态电压无明显差别等现象,可判定红外发光二极管工作异常,倘若驱动放大电路正常,则多为红外发光二极管损坏。


  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,轻者可能降低遥控的灵敏度,缩减控制距离,重者可能产生失灵,甚至遥控失效。


  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,焊接时间更不宜过长,最好用金属镊子夹住引脚的根部,以帮助散热。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。


  红外线接收头


  采用小型设计、内屏蔽模块封装,可以做红外线解码实验,红外线遥控器等等。配合遥控器完成遥控解码及红外遥控实验。在红外遥控系统中作为接收元件广泛应用于


  1、视听器材(如VCD、DVD、DVB、TV等)


  2、家庭器材(如冷气机,电风扇、电灯等)


  3、红外线摇控(如玩具等)


  金属封装红外线接收管,适用于各类光电转换的自控仪器,传感器.各类光电检测器的信号光源.根据驱动方式可获得稳定光.脉冲光,缓变光.常用于控制,报警等方面.持点;采用反射功能的结构形式,光功率较强,低驱动电压,易与晶体管电路匹配.结构坚固耐震.可靠性高.金属玻璃封装器件,耐磨耐温性好。


  接收器对外只有3个引脚:Out、GND、Vcc与单片机接口非常方便,如图所示。


  ①脉冲信号输出接,直接接单片机的IO接口。


  ②GND接系统的地线(0V);


  ③Vcc接系统的电源正极(+5V);


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