紅外線發(fā)射管（IR LED）

也稱(chēng)紅外線發(fā)射二極管，屬于二極管類(lèi)。它是可以將電能直接轉(zhuǎn)換成近紅外光（不可見(jiàn)光）并能輻射出去的發(fā)光器件，主要應(yīng)用于各種光電開(kāi)關(guān)、觸摸屏及遙控發(fā)射電路中。紅外線發(fā)射管的結(jié)構(gòu)、原理與普通發(fā)光二極管相近，只是使用的半導(dǎo)體材料不同。紅外發(fā)光二極管通常使用砷化鎵（GaAs）、砷鋁化鎵（GaAlAs）等材料，采用全透明或淺藍(lán)色、黑色的樹(shù)脂封裝。

主要參數(shù)

發(fā)射距離、發(fā)射角度（15度、30度、45度、60度、90度、120度、180度）、發(fā)射的光強(qiáng)度、波長(zhǎng)。以上為物理參數(shù)，需了解其電性能參數(shù)：市場(chǎng)上常用的直徑3mm,5mm為小功率紅外線發(fā)射管，8mm,10mm為中功率及大功率發(fā)射管。小功率發(fā)射管正向電壓：1.1－1.5V，電流20mA,中功率為正向電壓：1.4-1.65V 50－100mA，大功率發(fā)射管為正向電壓：1.5-1.9V200－350mA.煜星電子做出1－10W大功率紅外線發(fā)射管可應(yīng)用于紅外監(jiān)控照明。

工作原理

普通的的紅外線發(fā)射管外形和一般的可見(jiàn)光LED相似，但卻是發(fā)出紅外線。其管壓一般降約1.4v，工作電流一般小于20mA。為了適應(yīng)不同的工作電壓，回路中常常串有限流電阻。發(fā)射紅外線去控制相應(yīng)的受控裝置時(shí)，其控制的距離與發(fā)射功率成正比。為了增加紅外線的控制距離，紅外發(fā)光二極管工作于脈沖狀態(tài)，因?yàn)槊}動(dòng)光（調(diào)制光）的有效傳送距離與脈沖的峰值電流成正比，只需盡量提高峰值Ip，就能增加紅外光的發(fā)射距離。提高Ip的方法，是減小脈沖占空比，即壓縮脈沖的寬度T，一些彩電紅外遙控器，其紅外發(fā)光管的工作脈沖占空比約為1/3-1/4；一些電器產(chǎn)品紅外遙控器，其占空比是1/10。減小脈沖占空比還可使小功率紅外發(fā)光二極管的發(fā)射距離大大增加。普通的紅外發(fā)光二極管，其功率分為小功率(1mW-10mW)、中功率（20mW-50mW)和大功率（50mW-100mW以上)三大類(lèi)。要使紅外發(fā)光二極管產(chǎn)生調(diào)制光，只需在驅(qū)動(dòng)管上加上一定頻率的脈沖電壓。紅外發(fā)光二極管發(fā)射紅外線去控制受控裝置時(shí)，受控裝置中均有相應(yīng)的紅外光一電轉(zhuǎn)換元件，如紅外接收二極體，光電三極管等。

紅外光

是太陽(yáng)光線中眾多不可見(jiàn)光線中的一種，由英國(guó)科學(xué)家赫歇爾于1800年發(fā)現(xiàn)，又稱(chēng)為紅外熱輻射，熱作用強(qiáng)。他將太陽(yáng)光用三棱鏡分解開(kāi)，在各種不同顏色的色帶位置上放置了溫度計(jì)，試圖測(cè)量各種顏色的光的加熱效應(yīng)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，位于紅光外側(cè)的那支溫度計(jì)升溫最快。因此得到結(jié)論：太陽(yáng)光譜中，紅光的外側(cè)必定存在看不見(jiàn)的光線，這就是紅外線。也可以當(dāng)作傳輸之媒介。 太陽(yáng)光譜上紅外線的波長(zhǎng)大于可見(jiàn)光線，波長(zhǎng)為0.75～1000μm。紅外線可分為三部分，即近紅外線，波長(zhǎng)為(0.75-1)～(2.5-3)μm之間；中紅外線，波長(zhǎng)為(2.5-3)～(25-40)μm之間；遠(yuǎn)紅外線，波長(zhǎng)為(25-40)～l500μm 之間。

紅外線（Infrared）

是波長(zhǎng)介于微波與可見(jiàn)光之間的電磁波，波長(zhǎng)在1mm到760納米（nm）之間，比紅光長(zhǎng)的非可見(jiàn)光。高于絕對(duì)零度（-273.15℃）的物質(zhì)都可以產(chǎn)生紅外線?，F(xiàn)代物理學(xué)稱(chēng)之為熱射線。醫(yī)用紅外線可分為兩類(lèi)：近紅外線與遠(yuǎn)紅外線。含熱能，太陽(yáng)的熱量主要通過(guò)紅外線傳到地球。如圖所示，我們把紅光之外的輻射叫做紅外線（紫光之外是紫外線），肉眼不可見(jiàn)?？梢?jiàn)光是指肉眼可見(jiàn)的光波域從400nm（紫光）到700nm（紅光），而波長(zhǎng)760nm到1mm之間的光稱(chēng)為紅外線，是一種肉眼看不到的光。借助一些光學(xué)設(shè)備，我們可以感受到紅外線，通常紅外線攝像機(jī)接收到紅外線后會(huì)將其轉(zhuǎn)化為可見(jiàn)的綠光，我們的肉眼永遠(yuǎn)見(jiàn)不到真正的紅外線。電影中常出現(xiàn)的能看到紅外線的眼鏡也是不存在的。

紅外線接收管

是在LED行業(yè)中命名的，是專(zhuān)門(mén)用來(lái)接收和感應(yīng)紅外線發(fā)射管發(fā)出的紅外線光線的。一般情況下都是與紅外線發(fā)射管成套運(yùn)用在產(chǎn)品設(shè)備當(dāng)中。紅外線接收管有兩種，一種是光電二極管，另一種是光電三極管。光電二極管就是將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，光電三極管在將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的同時(shí)，也把電流放大了。因此，光電三極管也分為兩種，分別是NPN型和PNP型。紅外接收管的作用是進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，在光控、紅外線遙控、光探測(cè)、光纖通信、光電耦合等方面有廣泛的應(yīng)用。

工作原理

紅外線接收管是將紅外線光信號(hào)變成電信號(hào)的半導(dǎo)體器件，它的核心部件是一個(gè)特殊材料的PN結(jié)，和普通二極管相比，在結(jié)構(gòu)上采取了大的改變，紅外線接收管為了更多更大面積的接受入射光線，PN結(jié)面積盡量做的比較大，電極面積盡量減小，而且PN結(jié)的結(jié)深很淺，一般小于1微米。紅外線接收二極管是在反向電壓作用之下工作的。沒(méi)有光照時(shí)，反向電流很?。ㄒ话阈∮?.1微安），稱(chēng)為暗電流。當(dāng)有紅外線光照時(shí)，攜帶能量的紅外線光子進(jìn)入PN結(jié)后，把能量傳給共價(jià)鍵上的束縛電子，使部分電子掙脫共價(jià)鍵，從而產(chǎn)生電子---空穴對(duì)（簡(jiǎn)稱(chēng)：光生載流子）。它們?cè)诜聪螂妷鹤饔孟聟⒓悠七\(yùn)動(dòng)，使反向電流明顯變大，光的強(qiáng)度越大，反向電流也越大。這種特性稱(chēng)為“光電導(dǎo)”。紅外線接收二極管在一般照度的光線照射下，所產(chǎn)生的電流叫光電流。如果在外電路上接上負(fù)載，負(fù)載上就獲得了電信號(hào)，而且這個(gè)電信號(hào)隨著光的變化而相應(yīng)變化。

紅外避障傳感器模塊（距離可調(diào)光電接近開(kāi)關(guān)）

模塊描述

該傳感器模塊對(duì)環(huán)境光線適應(yīng)能力強(qiáng)，其有一對(duì)紅外線發(fā)射與接收管，發(fā)射管發(fā)射出一定頻率的紅外線，當(dāng)檢測(cè)方向遇到障礙物（反射面）時(shí)，紅外線反射回來(lái)被接收管接收，經(jīng)過(guò)比較器電路處理之后，綠色指示燈會(huì)亮起，同時(shí)信號(hào)輸出接口輸出數(shù)字信號(hào)（一個(gè)低電平信號(hào)），可通過(guò)電位器旋鈕調(diào)節(jié)檢測(cè)距離，有效距離范圍 2～30cm，工作電壓為 3.3V-5V。該傳感器的探測(cè)距離可以通過(guò)電位器調(diào)節(jié)、具有干擾小、便于裝配、使用方便等特點(diǎn)，可以廣泛應(yīng)用于機(jī)器人避障、避障小車(chē)、流水線計(jì)數(shù)及黑白線循跡等眾多場(chǎng)合。

紅外避障模塊電原理圖

模塊參數(shù)說(shuō)明

1 當(dāng)模塊檢測(cè)到前方障礙物信號(hào)時(shí)，電路板上綠色指示燈點(diǎn)亮電平，同時(shí) OUT端口持續(xù)輸出低電平信號(hào)，該模塊檢測(cè)距離 2～30cm，檢測(cè)角度 35°，檢測(cè)距離可以通過(guò)電位器進(jìn)行調(diào)節(jié)，順時(shí)針調(diào)電位器，檢測(cè)距離增加；逆時(shí)針調(diào)電位器，檢測(cè)距離減少；

2、傳感器主動(dòng)紅外線反射探測(cè)，因此目標(biāo)的反射率和形狀是探測(cè)距離的關(guān)鍵。其中黑色探測(cè)距離最小，白色最大；小面積物體距離小，大面積距離大；

3、傳感器模塊輸出端口 OUT 可直接與單片機(jī) IO 口連接即可，也可以直接驅(qū)動(dòng)一個(gè) 5V 繼電器；連接方式：VCC-VCC；GND-GND；OUT-IO；

4、比較器采用 LM393，工作穩(wěn)定；

5、可采用 3-5V 直流電源對(duì)模塊進(jìn)行供電。當(dāng)電源接通時(shí)，紅色電源指示燈點(diǎn)亮；

6、具有 3mm 的螺絲孔，便于固定、安裝；

7、電路板尺寸：3.2CM*1.4CM

8、每個(gè)模塊已經(jīng)將閾值比較電壓通過(guò)電位器調(diào)節(jié)好，非特殊情況，請(qǐng)勿隨意調(diào)節(jié)電位器。

模塊接口說(shuō)明
1 VCC 外接 3.3V-5V 電壓（可以直接與 5v 單片機(jī)和 3.3v 單片機(jī)相連）
2 GND 外接 GND
3 OUT 小板數(shù)字量輸出接口（0 和 1）

實(shí)驗(yàn)的靈敏度比預(yù)料高一些，感應(yīng)到單只手，40CM處就可觸動(dòng)開(kāi)關(guān)了