赤外線光発光ダイオードの導入

赤外線光発光ダイオードの導入

赤外線光発光ダイオード（LED、およびIR LEDとも呼ばれます）は、電流が通過するときに赤外線スペクトルで光を放出する半導体デバイスです。これらのSMD LEDおよびDIP LEDは、リモートコントロール、セキュリティシステム、通信デバイス、ナイトビジョンテクノロジーなど、さまざまなアプリケーションで重要なコンポーネントになりました。赤外線LEDの定義、構成、作業原則、特性、および応用を詳細に伝えます。

赤外線発光ダイオード（LED）の定義。赤外線LEDは、電磁スペクトルの赤外線領域で光を放出する光発光ダイオードの一種です。赤外線スペクトルは、通常、目に見えるスペクトルの赤い端を越えて、波長の約700ナノメートル（nm）から1ミリ長（mm）の範囲です。赤外線LEDは、この範囲で光を放出するように特別に設計されており、肉眼では見えませんが、赤外線センサーとカメラで検出可能です。

赤外線LEDの組成

赤外線LED（これには、940NM LED、850NM LED、730NM LED、1050NM LED、1550NM LED ECTが含まれます）は、通常、電流が流れるときに光を放出する半導体材料で構成されています。赤外線LEDで最も一般的に使用される半導体材料は、アルセニドガリウム（GAAS）、リン化アルセニドガリウム（GAASP）、およびアルセニドアルミニウム（GAALAS）です。これらの材料は、赤外線スペクトルで光を放出する能力と、LEDの製造プロセスとの互換性のために選択されます。赤外線LEDの構造は、半導体材料のいくつかの層で構成されています。最も基本的な構造には、N型半導体層と、アクティブ領域として知られる接合部によって分離されたP型半導体層が含まれます。 PN接合部に前方電圧が加えられると、電子と穴が活性領域で再結合し、光子の形でエネルギーを放出します。これらの光子のエネルギーは、放出された光の波長に対応します。これは、赤外線LEDの場合は赤外線スペクトル内に収まります。

赤外線LEDの動作原理

赤外線LEDの動作原理は、半導体材料の電荷キャリア（電子と穴）の再結合の結果として光の放出が発生するエレクトロルミネセンスの現象に基づいています。順方向バイアス電圧がLEDのPN接合部に適用されると、N型領域からの電子とp型領域からの穴が活性領域に注入されます。活性領域では、電子が穴で再結合し、エネルギーを放出します。光子の形。半導体材料のエネルギーバンドギャップは、放出された光の波長を決定します。赤外線LEDの場合、バンドギャップは赤外線スペクトルで光を放出するように設計されています。これは人間の目には見えませんが、赤外線センサーとカメラで検出できます。

赤外線LEDの特性

赤外線LEDは、幅広いアプリケーションに適したいくつかの特性を示します。赤外線LEDの重要な特性には、次のものが含まれます。波長範囲：赤外線LEDは、通常、700ナノメートルから1ミリの波長の範囲の赤外線スペクトルに光を放出します。赤外線LEDによって放出される特定の波長は、その構造で使用される半導体材料に依存します。効率：赤外線LEDは、電気エネルギーを光エネルギーに変換するのに非常に効率的です。この効率は、ポータブルデバイスやバッテリー操作システムなど、電力消費が懸念事項であるアプリケーションにとって重要です。寿命：赤外線LEDの寿命は長く、通常は50,000〜100,000時間の連続動作です。この寿命により、メンテナンスまたは交換が困難または費用がかかるアプリケーションに理想的です。瞬時動作：赤外線LEDの応答時間は速いため、ほぼ瞬時にオンとオフにすることができます。この特性は、光源の迅速な変調または切り替えを必要とするアプリケーションに不可欠です。方向性：赤外線LEDは方向ビームで光を放出し、光源の正確なターゲティングが必要なアプリケーションに適しています。この方向出力は、光レンズまたはリフレクターを使用することでさらに強化できます。

赤外線LEDのアプリケーション

赤外線LEDは、さまざまな業界のさまざまなアプリケーションで広く使用されています。赤外線LEDの重要なアプリケーションには、次のものが含まれます。リモートコントロール：赤外線LEDは、テレビ、エアコン、その他の電子器具用のリモートコントロールデバイスで一般的に使用されます。 LEDによって放出される赤外線光は、受信デバイスのセンサーによってピックアップされ、ワイヤレス通信と制御が可能になります。セキュリティシステム：赤外線LEDは、監視カメラやモーションセンサーなど、セキュリティシステムの不可欠な部分です。赤外線は人間の目には見えませんが、赤外線センサーを装備したカメラで検出でき、暗視機能を可能にします。通信デバイス：赤外線LEDは、光学通信システムで使用され、短い距離でデータをワイヤレスで送信します。赤外線は、無線周波数信号からの干渉を受けないデータ信号を運ぶことができ、安全な通信アプリケーションに適しています。自動車用アプリケーション：近接センサー、ブレーキライト、インテリア照明などの自動車用途では、赤外線LEDがますます使用されています。赤外線センサーは、車両の周囲のオブジェクトを検出し、駐車支援システムを支援できます。医療機器：赤外線LEDは、光療法、血液酸素飽和度モニタリング、熱イメージングなどの用途に医療機器で採用されています。赤外線が組織に浸透する能力は、非侵襲的な医療処置に役立つようになります。産業自動化：赤外線LEDは、オブジェクト検出、位置検出、バーコードスキャンなどのタスクのために産業自動化システムで利用されます。赤外線センサーの信頼性と速度により、製造および物流アプリケーションに適しています。

結論

赤外線光発光ダイオード（LED）は、赤外線スペクトルで光を放出する半導体デバイスであり、目に見えない光源を必要とする幅広いアプリケーションにとって価値があります。赤外線LEDの構成、作業原理、特性、および応用により、電子機器、通信、自動車、ヘルスケア、セキュリティなど、さまざまな業界の多用途で必須のコンポーネントになります。赤外線LEDのように成長すると予想されます。赤外線LEDの基本原則と応用を理解することにより、エンジニアと研究者は、多様な用途向けの赤外線のユニークな特性を活用する新しい技術を革新し、開発し続けることができます。