James Prietzel, Produktmanager bei Intelligent LED Solutions (ILS)
James Prietzel ist der ILS-Produktmanager für den LED-Bereich und arbeitet seit 2012 bei ILS. Er widmet sich dem Verständnis der neuesten Technologien und Innovationen von führenden Anbietern in der Welt der Optoelektronik, von Optik über LEDs bis zu intelligenten LED-Treibern.
Infrarot (IR) ist eine Art von elektromagnetischer Strahlung mit Wellenlängen ausserhalb des sichtbaren Lichtspektrums. Sie wurde 1800 von dem deutschen Astronomen William Herschel entdeckt, der Experimente zur Messung des Temperaturunterschieds zwischen Wellenlängenfarben durchführte. Dabei entdeckte er, dass die wärmsten Temperaturmessungen jenseits des roten Endes des sichtbaren Spektrums liegen.
Auch wenn Infrarotstrahlung ausserhalb des sichtbaren Lichtspektrums liegt, können wir IR-LEDs (Infrarot-Leuchtdioden) mit einer Wellenlänge nahe der Grenze zum sichtbaren Licht mit blossem Auge erkennen, da sie schwach rot leuchten. Wir können Infrarotstrahlung auch durch ihre Wärmeabstrahlung erkennen.
Wo liegt Infrarot im elektromagnetischen Spektrum?
Je nach Wellenlänge können IR-LEDs in verschiedenen Anwendungsbereichen verwendet werden, sei es in der Medizin, in Überwachungssystemen oder in Fernbedienungen. Bei kurzwelliger Infrarotstrahlung, also dem Wellenlängenbereich, der dem sichtbaren Spektrum am nächsten kommt, spricht man oft auch vom nahen Infrarot. IR-LEDs mit einer Wellenlänge von 750 bis 850 nm leuchten daher schwach rot. Wohingegen der mittlere und weite IR-Bereich für das menschliche Auge unsichtbar ist.
Was sind Infrarot-LEDs?
Infrarot-LEDs funktionieren wie jede andere LED, verwenden aber andere Materialien, um ein anderes Lichtspektrum zu erzeugen. IR-LEDs emittieren Wellenlängen am oberen Ende des elektromagnetischen Strahlungsspektrums jenseits des sichtbaren Bereichs. Im Gegensatz zu LEDs, die Wellenlängen und Farben im sichtbaren Spektrum aussenden, werden IR-LEDs jedoch nicht auf die gleiche Weise zur Beleuchtung eingesetzt.
Geben Infrarot-LEDs Wärme ab?
Zwar strahlt die IR-Strahlung auch Wärme ab, aber bei den meisten Anwendungen wird diese Wärme nicht verwendet. Bei Anwendungen mit grossen Entfernungen werden leistungsstarke IR-Wellenlängen verwendet, was dazu führt, dass Wärme abgegeben und innerhalb der LED eingeschlossen wird. Zur Kühlung und Ableitung der Wärme werden Wärmemanagementsysteme wie Kühlkörper und Wärmeleitmaterialien (TIM) eingesetzt.
Wofür werden Infrarot-LEDs verwendet?
IR-LEDs werden in vielen verschiedenen Bereichen eingesetzt, sowohl Zuhause als auch in der Industrie. Schauen wir uns einige ihrer Anwendungen näher an.
Fernbedienungen: IR-LEDs werden häufig für die Kommunikation über kurze Entfernungen verwendet, z. B. für Fernbedienungen von Fernsehern, Klimaanlagen und anderen elektronischen Geräten. Fernbedienungen enthalten eine IR-LED, die Impulse von nicht sichtbarem Infrarotlicht aussendet, um eine Nachricht an einen Empfänger zu übermitteln.
Videoüberwachungskameras: Damit Videokameras auch bei Dunkelheit klare Bilder liefern können, werden IR-LEDs als Beleuchtungsquelle verwendet. Sie sind oft um das Objektiv herum angeordnet, um die Umgebung auszuleuchten. Infrarot-LEDs kommen auch in Nachtsichtgeräten zum Einsatz.
Bewegungsmelder: Menschen, Tiere und nahezu alle Objekte geben Wärme in Form von Infrarotstrahlung ab, die von IR-Sensoren erfasst werden kann. Daher finden IR-Sensoren breite Anwendung in Bewegungsmeldern und Überwachungssystemen. Nähert sich ein Mensch oder ein Tier den Sensoren, erfassen die Sensoren die erhöhte abgegebene Infrarotstrahlung und lösen einen Alarm oder andere Aktionen aus.
Medizinische Geräte: IR-LEDs werden in medizinischen Geräten wie Pulsoximetern verwendet, um die Sauerstoffsättigung des Blutes (SpO2) und den Puls zu messen. Dafür wird eine Lichtquelle, die Infrarot-Lichtwellen aussendet, und ein Lichtsensor, der ermittelt, wie stark die Lichtanteile auf der gegenüberliegenden Seite absorbiert werden, verwendet. Das Pulsoximeter erkennt, ob das Blut hell- oder dunkelrot und damit sauerstoffreich oder sauerstoffarm ist. Da das Pulsoximeter sowohl die Sauerstoffsättigung als auch den Puls messen kann, ist es ein wichtiges Screening-Tool für Schlafapnoe-Patienten.
Automobilanwendungen: IR-LEDs werden z. B. in Kollisionserkennungssystemen und Fahrerüberwachungssystemen verwendet, die den Fahrer auf Objekte oder Fussgänger in der Nähe des Fahrzeugs aufmerksam machen sollen. IR ist hier die ideale Lösung, da die Erkennung durch Wärme und nicht durch Beleuchtung erfolgt und die Objekte und Personen somit auch nachts zu erkennen sind.
Barcode-Scanner: IR-LEDs werden auch in Barcode-Scannern verwendet. Sie lenken die IR-Wellenlängen auf die Oberfläche des Strichcodes. Das Lesegerät misst dann das Muster und die Menge des vom Strichcode reflektierten Lichts. Die empfangene Lichtemission wird von einem Decoder in Daten umgewandelt und an einen Computer weitergeleitet.
Smartwatches und Gesundheitsüberwachung: Smartwatches und andere medizinische Geräte verwenden Infrarotstrahlung, um die Herzfrequenz, den Sauerstoffgehalt im Blut und den Blutzuckerspiegel zu messen.
Produktempfehlungen
ILS IR-LED, 850 nm, 4,3 V, 350 mA, 130°
ILS IR-LED, 850 nm, 3,6 V, 90°
