دیود نورگسیل مادون قرمز (Infrared Emitting Diode - IRED)، در مدارهای الکتریکی (Electrical Circuit)
انواع دیودها (Diode) را در آموزش زیر شرح دادیم :
دیود نورگسیل مادون قرمز (Infrared Emitting Diode - IRED) :
دیود نورگسیل مادون قرمز یا IRED (Infrared Emitting Diode) نوعی دیود نورافشان (LED) است که نور در محدوده طول موج مادون قرمز (Infrared) تولید می کند. این طول موج معمولا بین ۷۰۰ نانومتر تا ۱ میلی متر است، اما IREDهای تجاری معمولا در محدوده ۸۵۰ نانومتر تا ۹۴۰ نانومتر کار می کنند. این نور برای چشم انسان نامرئی است، اما توسط سنسورهای مخصوص (فتودیودها و دوربین های مادون قرمز) قابل تشخیص است.
ساختار IRED مشابه LEDهای مرئی است، اما از مواد نیمه هادی با گاف انرژی (Bandgap) مناسب برای تولید نور مادون قرمز استفاده می کند. رایج ترین ماده برای IRED، گالیوم آرسناید (Gallium Arsenide - GaAs) است که نور در محدوده ۸۵۰-۹۴۰ نانومتر تولید می کند. با تغییر ترکیب مواد (مانند AlGaAs)، می توان طول موج را تنظیم کرد.
پارامترهای مهم IRED عبارتند از: طول موج پیک (Peak Wavelength)، توان نوری خروجی (Optical Output Power)، زاویه تابش (Beam Angle)، ولتاژ آستانه (Forward Voltage) (معمولا ۱.۲-۱.۵ ولت)، و جریان کاری (معمولا ۲۰-۱۰۰ میلی آمپر برای انواع معمولی). IREDهای پرقدرت می توانند جریان های چند آمپری را تحمل کنند.
کاربرد اصلی IRED در کنترل از راه دور (Remote Controls) برای تلویزیون ها، کولرها، و سایر لوازم خانگی است. با فشار دادن دکمه ها، یک کد مدوله شده (معمولا با فرکانس ۳۸ کیلوهرتز) به IRED ارسال می شود و آن را روشن و خاموش می کند. گیرنده مادون قرمز در دستگاه، این پالس ها را تشخیص داده و فرمان را اجرا می کند.
کاربرد دیگر در سنسورهای مجاورت (Proximity Sensors) است. در این کاربرد، IRED و یک فتودیود در کنار هم قرار می گیرند. وقتی جسمی نزدیک می شود، نور مادون قرمز بازتاب شده به فتودیود می رسد و مدار تشخیص می دهد که جسم نزدیک است. این فناوری در تلفن های همراه (برای خاموش کردن صفحه هنگام صحبت)، ربات ها، و شیرهای آب اتوماتیک استفاده می شود.
در سیستم های مخابرات نوری با فیبر نوری (Fiber Optic Communications) برای مسافت های کوتاه، از IREDها به عنوان فرستنده استفاده می شود. همچنین در تجهیزات پزشکی مانند پالس اکسیمترها (Pulse Oximeters) برای اندازه گیری اکسیژن خون، از IRED و LED قرمز استفاده می شود. نور عبوری از انگشت توسط فتودیود اندازه گیری شده و نسبت جذب در دو طول موج محاسبه می شود.
سری معروف IREDها شامل SFH (از OSRAM)، TSH (از Vishay)، و سری IR (از Everlight) است. به عنوان مثال، IRED SFH4511 با طول موج ۹۵۰ نانومتر و زاویه تابش ۴۰ درجه، در کنترل از راه دور کاربرد دارد. IREDهای پرقدرت مانند SFH4235 با توان نوری بالا در سنسورهای صنعتی استفاده می شوند.
یکی از نکات مهم در استفاده از IREDها، رعایت نکات ایمنی است. اگرچه نور مادون قرمز نامرئی است، اما می تواند به چشم آسیب برساند (به ویژه IREDهای پرقدرت). بنابراین، نباید مستقیما به IRED پرقدرت خیره شد. استانداردهای ایمنی مانند IEC 62471 برای طبقه بندی خطرات نوری وجود دارد.
دمای کاری بر عملکرد IRED تأثیر می گذارد. با افزایش دما، توان نوری خروجی کاهش می یابد و طول موج پیک کمی افزایش می یابد. در کاربردهای دقیق (مانند پالس اکسیمتر)، ممکن است نیاز به جبران سازی دمایی باشد. همچنین IREDها مانند LEDها به جریان ثابت (Constant Current) نیاز دارند تا طول عمر آنها افزایش یابد.
در نهایت، IREDها قطعات ساده، ارزان و بسیار پرکاربردی هستند که زندگی مدرن را تحت تأثیر قرار داده اند. از کنترل تلویزیون گرفته تا سنسورهای پیشرفته در خودروها و تلفن های همراه، این دیودهای نامرئی نقش مهمی ایفا می کنند. با پیشرفت فناوری، IREDها با توان بالاتر و بازده بیشتر در حال توسعه هستند.
