赤外線技術の分野では、赤外線発光ダイオード (IR LED) が極めて重要な役割を果たします。信頼できる IR LED サプライヤーとして、当社はこれらのコンポーネントの寿命と最適なパフォーマンスを確保することの重要性を理解しています。 IR LED に対する最も一般的な脅威の 1 つは過電圧であり、早期故障、効率の低下、さらには永久的な損傷につながる可能性があります。このブログでは、IR LED を過電圧から保護する方法に関するさまざまな戦略を検討します。
IR LED への過電圧の影響を理解する
保護方法を詳しく説明する前に、なぜ過電圧が IR LED にとってそれほど有害なのかを理解することが重要です。 IR LED は、電流が流れると赤外光を放射する半導体デバイスです。各 IR LED には特定の順方向電圧定格があり、これは正しく動作するために必要な電圧です。印加電圧がこの定格を超えると、いくつかの問題が発生する可能性があります。
まず、過剰な電圧は過電流状態を引き起こす可能性があります。オームの法則 (V = IR、V は電圧、I は電流、R は抵抗) によれば、抵抗が一定であれば、電圧が増加すると電流も比例して増加します。突然の電流のサージにより、IR LED 内で過剰な熱が発生する可能性があります。熱は半導体デバイスにとって大敵であるため、熱は IR LED の内部コンポーネントの劣化を促進し、寿命を縮め、発光効率を低下させる可能性があります。
第二に、過電圧により、IR LED の半導体材料に電気的破壊が生じる可能性があります。この故障により、デバイス内で短絡または開回路が発生し、完全に動作不能になる可能性があります。
過電圧保護コンポーネントの組み込み
抵抗器
IR LED を過電圧から保護する最も簡単かつ一般的な方法の 1 つは、抵抗を使用することです。 IR LEDを備えた回路に直列抵抗を接続できます。抵抗は過剰な電圧を降下させることで、LED に流れる電流を制限します。
抵抗の値を計算するには、次の式を使用できます。
[R=\frac{V_{s}-V_{f}}{I_{f}}]
ここで、(R) は抵抗値、(V_{s}) は電源電圧、(V_{f}) は IR LED の順方向電圧、(I_{f}) は LED の望ましい順方向電流です。
たとえば、電源電圧 (V_{s} = 5V)、順方向電圧 (V_{f}=1.6V) の IR LED があり、順方向電流 (I_{f}=20mA = 0.02A) が必要な場合、抵抗値 (R=\frac{5 - 1.6}{0.02}=170\Omega) が求められます。
ツェナーダイオード
ツェナー ダイオードは、IR LED を過電圧から保護するもう 1 つの効果的なツールです。ツェナー ダイオードは、その両端の電圧がツェナー電圧 ((V_{z})) に達すると逆バイアス方向に導通するように設計されています。
IR LEDと並列に接続すると、回路両端の電圧がツェナー電圧を超えると、ツェナーダイオードが導通を開始し、過剰な電流をIR LEDから分流します。これにより、IR LED が過電圧状態に陥るのを防ぎます。
たとえば、最大電圧 2V に耐えられる IR LED がある場合は、ツェナー電圧 2V のツェナー ダイオードを選択できます。回路内の電圧が 2V を超えようとすると、ツェナー ダイオードが導通し、IR LED の両端の電圧がさらに上昇するのを防ぎます。
金属酸化物バリスタ (MOV)
金属酸化物バリスタは、電圧に依存する抵抗器です。両端の電圧がクランプ電圧として知られる特定の値を超えると、それらの抵抗は大幅に減少します。
MOV を IR LED と並列に接続すると、過電圧スパイクによって生じる過剰電流をすぐに迂回させることができます。 MOV は、電力サージや静電気放電によって引き起こされる過渡的な過電圧イベントからの保護に特に役立ちます。
回路設計の考慮事項
適切な電源の選択
適切な電源を選択することは、IR LED を過電圧から保護するための基本です。適切に調整された電源は安定した出力電圧を維持し、電圧変動のリスクを軽減します。
多くの場合、スイッチ モード電源 (SMPS) は、IR LED に電力を供給するのに適した選択肢です。これらは効率が高く、広範囲の入力電圧にわたって安定化された出力電圧を提供できます。ただし、IR LED および関連する保護コンポーネントの負荷を処理するのに十分な電力定格を持つ SMPS を選択することが重要です。
PCB レイアウト
プリント基板 (PCB) のレイアウトも、IR LED を過電圧から保護する上で重要な役割を果たします。適切な PCB レイアウトにより、電磁干渉 (EMI) や電圧スパイクの影響を最小限に抑えることができます。
回路内のインダクタンスを低減するために、電源と IR LED の配線をできるだけ短くしてください。電流が急速に変化すると、インダクタンスによって電圧スパイクが発生する可能性があり、IR LED に有害となる可能性があります。さらに、適切な接地技術を使用して、浮遊電荷が安全に放散されるようにしてください。
当社の製品範囲
確立された IR LED サプライヤーとして、当社は高品質の IR LED および関連コンポーネントを幅広く提供しています。当社の人気製品の一部をチェックしてください:
- SMDサイドビュー赤外線LED: これらのサイドビュー IR LED は、特定の視野角が必要な用途に最適です。
- SMD 4154 デュアルフォトダイオード LED: デュアルフォトダイオード機能を必要とするアプリケーションに最適です。
- 0603 SMD フォトトランジスタ 940nm – ブラック / クリアレンズ: 940nm の波長を備えたこれらのフォトトランジスタは、さまざまな赤外線検知アプリケーションに適しています。
- 3535 赤外線 LED: さまざまな照明およびセンシング用途向けの信頼性が高く効率的な 3535 サイズの IR LED。
- SMD 3535 IR LED 740nm: 740nm の波長を提供するこの SMD LED は、特殊な赤外線アプリケーションに適しています。
結論
IR LED を過電圧から保護することは、長期的な性能と信頼性を確保するために不可欠です。抵抗、ツェナー ダイオード、MOV などの適切な過電圧保護コンポーネントを使用し、電源の選択や PCB レイアウトなどの回路設計要素を考慮することにより、IR LED アプリケーションの耐久性を大幅に向上させることができます。
高品質の IR LED を市場に投入していて、過電圧保護に関するさらなるガイダンスが必要な場合は、当社がお手伝いいたします。当社の専門家チームは、赤外線技術分野において豊富な知識と経験を持っています。詳細について、また調達についての話し合いを開始するには、弊社までお問い合わせください。お客様の赤外線コンポーネントのニーズを満たすために、お客様と提携できることを楽しみにしています。
参考文献
- ホロヴィッツ、P.、ヒル、W. (1989)。エレクトロニクスの芸術。ケンブリッジ大学出版局。
- ボイルスタッド、RL、ナシェルスキー、L. (2002)。電子デバイスと回路理論。プレンティス・ホール。