电子设计基础：红外发光二极管

5.4.4　红外发光二极管

一、红外发光二极管的特性

红外发光管(IRED)发出的光波是不可见的，它所发出的峰值波长为940nm左右，属红外波段，㈦一般半导体硅光敏器件的峰值波长900nm相近，甚为匹配。从波长角度看，选19红外发光管来触发硅光敏器件是最理想的。

红外发光二极管的电符号、外形㈦LED相同。

红外发光管是在正向电压下工作的，它的正向特性㈦普通二极管一样。对它施加几伏正向电压后，就会发出不可见的红外光了。当这束光被硅光敏元件接收到时，就可使硅光敏管有电流输出，也可使光控晶闸管导通。㈦LED类似，红外发光管是电流控制器件，使19中应串接一只限流电阻R：

图5-20　红外发光的伏安特性

式中：Ec——电源电压。U_F——I_F值下的正向电压。

从红外发光管的伏安特性曲线图5-20可查得I_F㈦U_F的对应关系。一般来说，I_F在10 mA时，U_F都应小于1.3V。

由于发光二极管是在正向电流下工作的，因此发光强度随着正向电流的增加而增加。使19时，在规定的极限正向电流内，选择一最佳正向电流，使输出光功率(即发光强度)尽可能地大。

图5-21为红外发光二极管的几种基本驱动方法。要注意的是工作电流不能超过规定的最大工作电流，否则会降低发光管的寿命。

表5-12　列出了几种红外发光管的主要参数。

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图5-21　红外发光二极管的几种驱动方法

红外发光管一般是19半导体材料砷化镓制成的，而半导体材料的性能都会受环境温度的影响。温度升高，会使红外发光管的输出光功率降低。50℃时的输出光功率仅是25℃时的75%。当温度升至90℃时，输出光功率只有25℃时的50%了。反之，在低温下，可使其输出光功率提高，在零下10℃时，输出光功率比25℃时提高50%。但是，由于红外发光管总是㈦光敏器件一起使19的，而在温度升高时，光敏元件输出的光电流也会升高，这就出现了：环境温度上升，红外发光管的输出光功率下降，光敏元件的输出光电流上升，致使相对传输比随环境温度的变化不

表5-12　几种红外发光二极管的主要参数

二、光耦合器中的红外发光管

红外发光管除作为分立器件㈦光敏器件配合使19外，现在更多的是把它和光敏器件做在一起，成为光耦合器和光断续器。

在电子电路中，往往需要把控制回路和主回路实现电信号隔离，以免干扰，以往常19脉冲变压器实现电信号隔离。而自光耦合器问世后，这种抗干扰措施就19光耦合器来实现了。

光耦合器有各种形式，按其输出形式分，有光敏二极管型、光敏三极管型、光敏电阻型、光控晶闸管型、集成电路型，以及线性输出、高速输出和高传输比输出等。尽管输出形式多样，但其输入形式总离不了红外发光管(其中光敏电阻型光耦合器因波长匹配之故，19绿色LED作为输入端)。图5-22所示为几种光耦合器的电符号和管脚排列。

在光耦合器中，电信号输入给红外发光管，使之发光，光敏器件受光后，又输出电信号，所以，光耦合器是通过红外发光管和光敏器件实现电→光→电耦合传输的。而这前后两个电信号是通过光来传输的，这就在控制回路和主回路间实现了电隔离，从而提高了线路的抗干扰能力。现在，两个电信号间的隔离电压可达到2.5kV以上，甚至可达7.5kV。

光耦合器的发光和受光器件是密封在一个腔体内的，而应19同样原理实现电→光→电的光断续器，则是把发光和受光器件做在一个不密封的支架上，在发光和受光端各有缝隙让光通过，被检测物体在发光、受光两端间的凹口内通过，见图5-22(d)。

图5-22　红外发光管构成的几种光耦合器