ИК светодиод в запредельных режимах работы.

на страницах сайта 

electrosad.narod.ru Rambler's Top100

Процессор и .. Охлаждение ПК Статьи Полезные советы Ссылки Электроника Linux Список литературы Проекты, идеи
Все полупроводниковые устройства способны работать в предельных режимах. Это давно известно и применяется на практике. Примером может служить работа транзистора в лавинном режиме или как еще говорят в режиме лавинного пробоя коллекторного перехода транзистора. Исследование этого явления привело к созданию отдельного класса транзисторов – лавинных транзисторов. Для них предельный режим стал нормальным режимом работы.

Основным условием стабильной работы в предельном режиме является следующее правило.

Превышение предельного уровня одним из параметров не должно приводить к выходу за предельные величины всех остальных предельных параметров. При выполнении этого условия надежность полупроводникового прибора не снижается.

Эксперименты с предельными режимами часто позволяют получить новые характеристики полупроводниковых приборов. Так после исследований поведения транзисторов при повышенных напряжениях был обнаружен лавинный пробой коллекторного перехода и создан лавинный транзистор. Часто это позволяет создавать новые схемы или многократно улучшить характеристики.

Рассмотрим работу ИК светодиода в предельном режиме по току на примере AsGa светодиода типа АЛ107. Это достаточно старый светодиод с хорошими для своего времени характеристиками. Его мощность излучения тип А - 6 мВт, тип Б - 10 мВт при токе 100 мА.

Исходя из приведенного выше правила, недопустимо превышать рассеиваемую светодиодом мощность и температуру перехода.

Исходя из соотношения:

Pср = Pи/Q,

где Pср - средняя мощность рассеивания светодиода (200 мВт в нашем случае), Pи – импульсная мощность на светодиоде (определяется как Pи=IихU), Q - скважность (определяется как Q=T/tи, в нашем случае tи =10 мксек), и вытекающего из него

Pср=(Pи х tи)/T

можно выбирать импульсную мощность Pи и ток допустимые для данной цепи.

Поэтому исследование характеристик светодиода при повышенных токах проводятся в импульсном режиме при постоянном контроле остальных параметров.

Для области токов до 500мА получена вольтамперная характеристика исследуемого светодиода, которая имеет вид:

Вольтамперная характеристика

При подаче на светодиод прямых импульсов тока он генерирует импульсы ИК излучения, мощность которых пропорциональна этому току. Результаты приведены в таблице:

Iсд А 0,1 0,5 1 5 10
Pизл отн 1 5 10 50 <80
Pизл мВт 6 20 60 300 <500

Здесь Pизл.отн = Pном/Pи

При токах более 5А увеличение излучаемой мощности продолжается уже непропорционально (красный столбец). Поэтому работа при токах более 5А менее эффективна.

Светодиод АЛ107 в импульсном режиме может обеспечить мощность излучения до 300 мВт. Это позволяет применить его в устройствах, где необходимы именно высокая мощность излучения.

Практически светодиоды АЛ107 в длительном режиме при импульсе токе до 5 А, частоте повторения импульсов более 3 104 Гц способны длительно работать без снижения надежности. При импульсном токе 1А более десятка светодиодов работали более 5 л в условиях повышенных напряжений и электромагнитных помех.

Особенности питания ИК светодиода в импульсном режиме.

Не так просто обеспечить нормальную работу светодиода в таком режиме. Для минимизации тепловыделения светодиод надо питать от источника импульсов с малым внутренним сопротивлением при этом фронт импульса накачки должен быть порядка 0,1 мкс. А при таких временах уже начинает сказываться и индуктивность цепи HL-VT-Cф, поэтому она должна быть минимальна.

Следует, упомянут о параметре, который не освещается в литературе. Это постоянная времени формирования излучения (постоянная времени светодиода). Опытным путем, она установлена при фронте импульса питания длительностью на порядок меньше постоянной времени светодиода. Она оказалась равной 0,2-0,5 мкс.

Схема включения

В схеме VT быстродействующий транзистор средней мощности (подбирается по параметрам тока питания светодиода). Транзистор должен иметь малое напряжение Uкэ в режиме насыщения. Величина R определяется из соотношений:

F = 1/T = 1/ 3 R (Cвч + Cнч),              R = E / I сд.макс.

Величина суммарной емкости конденсаторов Cнч + Cвч такова, что при разрядке её на светодиод напряжение на ней не должно падать более чем на 10%, причем С вч состоит из двух керамических конденсаторов: одного емкостью до 5 мкФ и другого 0,1 мкФ, а С нч – оксидный имеющий малую индуктивность.

Здесь коммутирующий транзистор и схема управления должны обеспечить длительность фронта тока возбуждения порядка 10 - 70 нс. Это необходимо не только для повышения рабочей частота, но и для снижения рассеиваемой мощности на выходном транзисторе и светодиоде. В такой схеме транзистор может работать без радиатора.

P.S.
Не говорите о устарелости этого материала. Действительно работа выполнена более 15 лет назад, сейчас появились импортные светодиоды с высоким уровнем излучения, но Вы не найдете ни одного светодиода  такой конструкции, которая имеет множество преимуществ. Да и прочитав этот материал Вы можете исследовать новые светодиоды и применить их в этом режиме.

  Rambler's Top100

<<назад>> <<в начало>> <<на главную>>

Попасть прямо в разделы сайта можно здесь:

При полном или частичном использовании материалов ссылка на "electrosad.narod.ru" обязательна.
Ваши замечания, предложения, вопросы можно отправить автору через гостевую книгу или почтой.

Copyright Sorokin A.D.

Дата - 2007 год. Ver.4


Сайт создан в системе uCoz