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红外发射管也称红外线发射二极管,属于发光二极管。它是可以将电能直接转换成近红外光(不可见光)并能辐射出去的发光器件,主要应用于各种光电开关及遥控发射电路中。红外线发射管的结构、原理与普通发光二极管相近,只是使用的半导体材料不同。红外发光二极管通常使用砷化镓(GaAs)、砷铝化镓(GaAlAs)等材料,采用全透明或浅蓝色、黑色的树脂封装。
红外线发射管也称红外线发射二极管,由红外发光二级管组成发光体。红外发射二级管由红外辐射效率高的材料(常用砷化镓(GaAs)、砷铝化镓(GaAlAs)等材料)制成PN结,外加正向偏压向PN结注入电流激发红外光。光谱功率分布为中心波长830~950nm,半峰带宽约40nm左右,它是窄带分布,为普通CCD黑白摄像机可感受的范围。其最大的优点是可以完全无红暴,(采用940~950nm波长红外管)或仅有微弱红暴(红暴为有可见红光)和寿命长。
红外发光二极管的发射功率用辐照度μW/cm2或者mW/m2表示。一般来说,其红外辐射功率与正向工作电流成正比,但在接近正向电流的最大额定值时,器件的温度因电流的热耗而上升,使光发射功率下降。红外二极管电流过小,将影响其辐射功率的发挥,但工作电流过大将影响其寿命,甚至使红外二极管烧毁。
当电压越过正向阈值电压(约1.0V左右)电流开始流动,而且是一很陡直的曲线,表明其工作电流对工作电压十分敏感。因此要求工作电压准确、稳定,否则影响辐射功率的发挥及其可靠性。辐射功率随环境温度的升高 ( 包括其本身的发热所产生的环境温度升高 ) 会使其辐射功率下降。红外灯特别是远距离红外灯,热耗是设计和选择时应注意的问题。
红外二极管的最大辐射强度一般在光轴的正前方,并随辐射方向与光轴夹角的增加而减小。辐射强度为最大值的50[%]的角度称为半强度辐射角。不同封装工艺型号的红外发光二极管的辐射角度有所不同。
白色陶瓷基座、金属封装、直径4.8mm。
高发射功率、绝缘性好、抗湿、耐磨。
长寿命、高可靠性。
镀金引脚可焊性好。
红外发射管(红外线灯管)可广泛用于红外摄像机、音频输出等红外引用产品中,其里面晶片功率大小通常决定发射距离,但红外监控摄像机效果又与红外二极管的角度,灯组多少,机板,镜头等有关。红外摄像机设计距离较近就用角度较大的IR发射管,并且还要跟镜头视角相配合;20米以上的必须用台湾正型12mil以上晶片,日本的也行。由于市场无序竞争,厂家标榜的照射距离和实际可视距离概念不清,大部分小的红外摄像机生产商为了降低生产成本大量采用国产及台湾10mil、8mil晶片,甚至散型晶圆封装的(包括封装厂IR发射管不良品)做正型红外灯来装配摄像机。建议打长距离的用户还是用正型晶片封装的IR发射管,鼎元相对衰减慢、夜视清晰。
不能,也不会持续输出低电平,该接收头是38khz解调接收头,不是一般的开关量输出,是编码输出,也就是说输出的是数字信号,普通的持续红外信号,它是视而不见的。
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大功率的发射管一般是850nm波长的,有直插和贴片两种,直插的发射管由于散热的问题一般做到0.5W左右,而贴片的红外发射管能做到0.8到1W,型号是WZ-1WAIR850C1B2-140(万州光电品牌...
各种仪器的控制发射光源。
点钞机、复印机、扩印机。
监控器红外线发射光源。
按峰值波长(λp)主要为:850nm、870nm、880nm、940nm、980nm。
就POWER而言︰ 850nm>880nm>940nm。
就价格而言︰ 850nm>880nm>940nm。
现在市场上使用较多为850nm和940nm
因为850nm发射功率大,照射的距离较远,所以主要用于红外监控器材上;而940nm主要用于家电类的红外遥控器上。
峰值波长︰λp(单位︰nm)发光体或物体在分光仪上所量测的能量分布,其峰值位置所对应的波长,称为峰值波长(λp)。
辐射强度︰Power(单位:W,W/sr,W/cm2)用以表示红外线发光二极管(IR)其辐射红外线能量之大小。
辐射强度(Power)与输入电流(If)成正比。
发射距离与辐射强度(Power) 成正比。
W/sr︰表示红外线辐射强度的单位,为IR发射红外线光之单位立体角(sr)所辐射出的光功率的大小。
W/cm2︰表示照度的单位,为单位面积所接收IR发射到的辐射功率的大小。
1.红外发射管封装材料的硬度较低,耐高温性能不是很好,为避免损坏,焊点应当远离引脚的根部,焊接温度也不能太高,焊接时间不宜过长,最好用金属镊子夹住引脚的根部,以帮助散热。另外引脚弯折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。
2.极限参数包括以下几个方面,都是值得我们注意的:允许功耗Pm,最大瞬间电流IFP,最大正向电流IFM,最大反向电压VRm,工作温度topm。红外发射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射管的限流电阻。
3.红外线发射管前端的球面形发射部分既不能存在污染物,更不能受到摩擦损伤,否则,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辐射,可能会降低遥控的灵敏度和遥控距离,也有可能完全失效,红外发射应保持清洁、完好状态。
红外开关原理
红外感应开关的主要器件为人体热释电红外传感器。 人体热释电红外传感器:人体都有恒定的体温,一般在 37 度,所以会 发出特定波长 10UM 左右的红外线,被动式红外探头就是探测人体发射 的 10UM 左右的红外线而进行工作的。人体发射的 10UM 左右的红外 线通过菲泥尔滤光片增强后聚集到红外感应源上。 红外感应源通常采用 热释电元件,这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去 电荷平衡,向外释放电荷,后续电路经检测处理后就能触发开关动作。 当有人进入开关感应范围时,专用传感器探测到人体红外光谱的变化, 开关自动接通负载,人不离开感应范围,开关将持续接通;人离开后或 在感应区域内无动作,开关延时(时间可调 TIME 5-120 秒)自动关闭 负载。 红外感应开关 感应角度 120 度,距离 7-10 米,延时时间可调。 红外感应技术现已经相当成熟,并运用与各个领域,未来的发展更不可
关于红外对管的原理及应用
简介与说明 :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。 详细可 参阅:广州市光汇电子有限公司的产品说明。 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
红外发射管是由红外发光二极管矩组成发光体,用红外辐射效率高的材料(常用砷化镓)制成PN结,正向偏压向PN结注入电流激发红外光,其光谱功率分布为中心波长830~950nm。LED是英文Light Emitting Diode的简称,表现是正温度系数,电流越大温度越高,温度越高电流越大,LED红外灯的功率和电流大小有关,但正向电流超过最大额定值时,红外灯发射功率反而下降。
以下是遥控发射管亿光IR333C-A的详细参数:
绝对最大额定值(TA =25℃)
参数 | 符号 | 等级 | 单位 |
连续正向电流 | If | 100 | mA |
峰值正向电流 | Ifp | 1.0 | A |
反向电压 | Vr | 5 | V |
工作温度 | Topr | -40 -+85 | °c |
储藏温度 | Tstg | -40 -+85 | °c |
焊接温度 | Tsol | 260 | c |
功耗 | Pd | 150 | mW |
注:* 1:IFP条件 - 脉冲宽度100 // s和职务^ 1%。
光电特性(TA =25℃)
参数 | 符号 | 条件 | 最小值 | 标准值 | 最大值 | 单位 |
辐射强度 | Ee | IF=20mA | 7.8 | 20 | - | mW/sr |
IF=100mA Pulse Widths 100 ^s ,Duty^ 1% | -- | 85 | -- | |||
If=1A Pulse Widths 100 ^s ,Duty ^ 1%. | -- | 750 | -- | |||
峰值波长 | Ap | IF=20mA | __ | 940 | -- | nm |
光谱带宽 | AA | IF=20mA | -- | 45 | -- | nm |
正向电压 | Vf | IF=20mA | 1.2 | 1.5 | V | |
IF=100mA Pulse Widths 100 ^s ,Duty^ 1% | -- | 1.4 | 1.8 | |||
If=1A Pulse Widths 100 ^s ,Duty ^ 1%. | -- | 2.6 | 4.0 | |||
反向电流 | Ir | Vr=5V | -- | -- | 10 | 11A |
视角 | 2 01/2 | IF=20mA | -- | 20 | -- | deg |
在进行阐述之前,首先说明什么样的情况下称之为“红外发射管和红外接收管在同一光轴线”以及“红外发射管和红外接收管不在同一光轴线”;参考图5,在X轴方向上,有16对红外发射接收对管,若红外发射管x1发射,红外接收管y1接收,此时称之为“红外发射管x1和红外接收管y1在同一光轴线上”,在此种情况下,对触摸屏的扫描称之为,垂直扫描;若红外发射管x1发射,除红外接收管y1以外的红外接收管接收,此时称之为“红外发射管和红外接收管不在同一光轴线上”,在此种情况下,对触摸屏的扫描,称之为斜扫描;在Y轴方向上同理。
下面介绍《一种红外触摸屏触摸点识别方法和装置》公开的一种红外触摸屏触摸点识别方法,参考图1,包括步骤:
101、获取红外接收管的第一模拟信号;选通的红外发射管和红外接收管在同一光轴线时,在没有触摸点的情况下进行第一次全屏扫描,获取红外接收管的第一模拟信号数据。
102、获取红外接收管的第二模拟信号;以后每个扫描周期对触摸屏进行全屏扫描,获取红外接收管的第二模拟信号数据。
103、获取红外接收管的数字信号数据;选通的红外发射管与红外接收管不在同一光轴线时,进行周期性的全屏幕扫描,获取红外接收管的数字信号数据。
104、判断是否存在触摸点;根据第一模拟信号数据与第二模拟信号数据和预设的数值,判断是否存在触摸点,若第一模拟信号数据与第二模拟信号数据的差值大于等于预设数值,则判断存在触摸点,进行步骤105。
105、确定理论触摸点;根据第一模拟信号数据和第二模拟信号数据确定理论触摸点。
106、判断是否有红外光被遮挡;根据数字信号数据判断红外发射管的光线是否被遮挡,若是,则进行步骤107。
107、根据数字信号数据确定真实触摸点;根据被遮挡光线的交点情况从所述理论触摸点中筛选出真实触摸点。
108、计算真实触摸点坐标。
获取真实触摸点的坐标。所述触摸点的坐标可以在该步骤中根据第一模拟信号数据和第二模拟信号数据计算,也可以在步骤105确定理论触摸点时计算。
《一种红外触摸屏触摸点识别方法和装置》通过获取红外发射管和红外接收管在同一光轴线时的接收管模拟信号数据,比较初始状态时的模拟信号数据和触摸以后获取的模拟信号数据,若他们的差值大于等于预设的数值,则判定存在触摸点,并初步确定理论触摸点;获取红外发射管和红外接收管不在同一光轴线时的接收管数字信号数据,剔除伪触摸点;计算触摸点坐标时,采用模拟信号数据,可以提高触摸点的识别精度;采用数字信号数据的识别方法可以提高多个触摸点识别时的识别速度。
具体地,作为一种优选方式,可以对所述红外接收管接收的信号设定阈值,在所述红外接收管的输出超过所述阈值时,获得数字信号数据为1或0;在所述红外接收管的输出不超过所述阈值时,获得数字信号数据为0或1。通过所述数字信号数据可以判断所述红外接收管是否接收到有效足量的红外线,从而可快速判断对应的红外发射管与红外接收管之间是否被遮挡。
在触摸屏上触摸的时候并非每次都是多点触摸,很多时候是单点触摸,单点触摸时,并非必须获取红外接收管的数字信号数据,以剔除伪触摸点;单点触摸时,只需利用获取的红外接收管的模拟信号数据就可以准确的得到触摸点的坐标。这样可以提高触摸点识别的速度。因此可以对上述实施例做进一步改进:
在步骤105中确定理论触摸点后,包括步骤:判断理论触摸点是否超过一个,若是,进行106步骤;若否,则直接获取触摸点的坐标。
考虑到,触摸屏启动之后可能存在没有触摸点的情况,可对上述实施例的方案,做进一步的改进:
在步骤104中,若第一模拟信号数据与第二模拟信号数据的差值小于预设数值,则返回102步骤。
同时考虑到,在进行斜扫描时,红外发射管的光线并没有被遮挡的情况,可对上述实施例,做进一步的改进:
在步骤106根据数字信号数据判断红外发射管的光线是否被遮挡的步骤中,若红外发射管的光线没有被遮挡,则返回102步骤。
上述步骤103的执行顺序,并非一定要在步骤104之前,也可以在步骤104或者步骤105之后,步骤106之前。
以上实施例中,触摸点坐标的计算并非一定要在确定真实触摸点的步骤之后,可以在确定理论触摸点时,计算理论触摸点的坐标;待确定真实触摸点之后,获取对应的真实触摸点的坐标即可。
其中,《一种红外触摸屏触摸点识别方法和装置》中提及的模拟信号数据可以是红外接收管输出的电压值,也可以是电流值。
接着介绍《一种红外触摸屏触摸点识别方法和装置》的装置,参考图2,一种红外触摸屏触摸点识别装置,包括:
扫描单元T1,用于对触摸屏进行全屏扫描;
第一获取单元T2,用于当选通的红外发射管和红外接收管在同一光轴线时,并在没有触摸点时获取红外接收管的第一模拟信号数据,以及在下一个扫描周期开始,获取红外接收管的第二模拟信号数据;
第二获取单元T3,用于当选通的红外发射管与红外接收管不在同一光轴线时,获取红外接收管的数字信号数据;
第一判断单元T4,用于在所述第一模拟信号数据与所述第二模拟信号数据的差值大于等于预设数值时,根据所述第一模拟信号数据和所述第二模拟信号数据确定理论触摸点;
第二判断单元T5,用于根据所述数字信号数据判断红外发射管的光线是否被遮挡,若是,则根据所述被遮挡光线的交点情况从所述理论触摸点中筛选出真实触摸点;
定位单元T6,用于获取所述真实触摸点的坐标。
《一种红外触摸屏触摸点识别方法和装置》通过获取红外发射管和红外接收管在同一光轴线时的接收管模拟信号数据,比较初始状态时的模拟信号数据和触摸以后获取的模拟信号数据,若他们的差值大于等于预设的数值,则判定存在触摸点,并初步确定理论触摸点;获取红外发射管和红外接收管不在同一光轴线时的接收管数字信号数据,剔除伪触摸点;计算触摸点坐标时,采用模拟信号数据,可以提高触摸点的识别精度;采用数字信号数据的识别多个触摸点的方法可以提高多个触摸点识别时的识别速度。
在触摸屏上触摸的时候并非每次都是多点触摸,很多时候是单点触摸,单点触摸时并非必须进行获取红外接收管的数字信号数据,以剔除伪触摸点;单点触摸时,只需利用获取的红外接收管的模拟信号数据就可以准确的得到触摸点的坐标。这样可以提高触摸点识别的速度。因此可以对上述实施例做进一步改进:
参考图3,上述装置还包括:
第三判断单元T7,用于判断理论触摸点的个数是否超过一个,若是,则通知第二判断单元T5确定真实触摸点,若否,则通知定位单元T6获取触摸点坐标。
考虑到,触摸屏启动之后可能存在没有触摸点的情况,可对上述实施例的方案,做进一步的改进:
经第一判断单元T4的计算,若第一模拟信号数据与第二模拟信号数据的差值小于预设数值,则通知第一获取单元T2继续获取第二模拟信号数据的操作。
同时考虑到,在进行斜扫描时,红外发射管的光线并没有被遮挡的情况,可对上述实施例,做进一步的改进:
第二判断单元T5判断红外发射管的光线没有被遮挡,则通知第一获取单元T2继续进行获取红外接收管的第二模拟信号数据的操作。
在第一判断单元T4确定理论触摸点时,同时根据第一模拟信号数据和第二模拟信号数据计算理论触摸点的坐标;
在第二判断单元T5根据被遮挡光线的交点情况确定真实触摸点后,直接通知定位单元T6获取真实触摸点的坐标。
接着介绍《一种红外触摸屏触摸点识别方法和装置》的具体应用例,参考图4,以触摸屏的左下角为坐标原点建立如图4所示的坐标系XOY,在X轴方向上,存在16对红外发射接收管,在Y轴方向上,存在12对红外发射接收管;进行垂直扫描时,得到相应的模拟信号数据,根据相应的模拟信号数据可以初步确定4个触摸点:触摸点A、触摸点B、伪触摸点C以及伪触摸点D;在进行斜扫描之前,是不能排除伪触摸点C和伪触摸点D的;接着进行斜扫描,获得对应的数字信号数据,然后根据对应的数字信号数据判断红外发射管的光线是否被遮挡,经过判断,存在遮挡,然后获取被遮挡光线,根据被遮挡光线的交点判断哪些是真实的触摸点,经过判断剔除了伪触摸点C和伪触摸点D。
经过图4实施例的方法,剔除了伪触摸点;此时可以使用获取的红外接收管的模拟信号数据(如,红外接收管的电压或者电流值)来计算触摸点的具体坐标。为节省篇幅,下面将以计算一个触摸点的坐标为例进行介绍,请参考图5,同样,以触摸屏的左下角为坐标原点,建立如图5所示的坐标系XOY,以红外管在触摸屏上的地址为坐标值,或者以红外管的按顺序编号的号码为坐标值,在X轴方向上,存在16对红外发射接收管,在Y轴方向上,存在12对红外发射接收管。在该实施例,以电压值作为红外接收管的模拟信号数据,以红外管的编号为坐标值(在X轴方向,编号从原点开始依次为1、2、3......16,在Y轴方向,从原点开始依次为1、2、3......12)为例。
在触摸屏刚启动时,进行X轴和Y轴的垂直扫描,获取X轴方向上的红外接收管的初始模拟信号数据;获取Y轴方向上的红外接收管的初始模拟信号数据;
有触摸点时,进行垂直扫描,在X轴方向上,获取红外接收管的模拟信号数据,经过与初始模拟信号数据的比较发现y3、y4、y5、y6和y7的电压值改变;并且红外接收管y3和y7各自对应的红外发射管的光线不是全部被遮挡,从初始模拟信号数据中获取红外接收管y3的模拟信号数据ORG[y3]以及红外接收管y7的模拟信号数据ORG[y7];从有触摸点时,扫描得到的红外接收管的模拟信号数据中获取红外接收管y3的模拟信号数据X[y3]以及红外接收管y7的模拟信号数据X[y7];则可依据以下步骤计算得到触摸点在X轴方向上的坐标C1:D1=X[y3]/ORG[y3];D2=X[y7]/ORG[y7];A1=y3;A2=y7-1;B1=A1-D1;B2=A2 D2;那么C1=(B1 B2)/2。
在Y轴方向上,获取红外接收管的模拟信号数据,经过与初始模拟信号数据的比较发现z3、z4、z5和z6的电压值改变;并且红外接收管z3和z6各自对应的红外发射管的光线不是全部被遮挡,从获取的初始模拟信号数据中获取红外接收管z3的模拟信号数据ORG[z3]以及红外接收管z6的模拟信号数据ORG[z6];从有触摸点时,扫描得到的红外接收管的模拟信号数据中获取红外接收管z3的模拟信号数据Y[z3]以及红外接收管z6的模拟信号数据Y[z6];则可依据以下步骤计算得到触摸点在Y轴方向上的坐标C2:D3=Y[z3]/ORG[z3];D2=Y[z6]/ORG[z6];A3=z3;A4=z6-1;B3=A3-D3;B4=A4 D4;那么C2=(B3 B4)/2。
由此得到触摸点的精确坐标值(C1,C2)。
最后将对传统方法中利用数字信号识别触摸点的方法定位每个触摸点的坐标与采用《一种红外触摸屏触摸点识别方法和装置》方法计算触摸点坐标的差别:其中步长是衡量触摸点识别精度的参数,步长越小,则触摸点识别精度越高;传统采用数字信号识别触摸点的方式中:坐标精度为:步长=最大逻辑坐标值÷总灯管数;例如:设x轴共100灯管,第2,3,4号灯管被遮,最大逻辑坐标为4095,则步长为4095÷100=41;而《一种红外触摸屏触摸点识别方法和装置》方法中:坐标精度为:步长=最大逻辑坐标值÷总灯管数÷模拟信号获取器件的分辨率;例如:设x轴共100灯管,使用8位的模拟信号获取器件(分辨率为256)获取模拟信号,最大逻辑坐标为4095,则步长=4095÷100÷256<1;理论上可达到步长=1。由此可见,《一种红外触摸屏触摸点识别方法和装置》提高了触摸点的识别精度。