Светочувствительный сенсор из светодиода

Светодиоды давно и широко применяются в различных устройствах. Тем не менее, и в насто­ящее время открываются их новые возможности, которые позволяют использовать светодиоды в ряде «нетрадиционных» режимов и схем.

В зависимости от типа кристаллов светодио­дов (LED) свет излучается в видимой или инфра­красной части спектра. Если излучение происхо­дит в видимой глазом человека части спектра, то это воспринимается человеком как свечение LED определенным цветом. Например, отечест­венные светодиоды типа АЛ307БМ излучают красный свет.

Если кристалл светодиода освещать внешним светом, то кванты оптического излучения прони­кают в зону его p-n-перехода. Это приводит к резкому снижению обратного сопротивления пе­рехода и образованию разности потенциалов между областями кристалла с различными типа­ми проводимости. Возникает, так называемая, фотоЭДС, и на выводах LED появляется разность потенциалов.

Ток, который может развить во внешней цепи освещенный светом кристалл светодиода, очень мал, но разность потенциалов на выводах свето­диода может составлять 0.6… 1.3 В. Конкретная величина ЭДС зависит от цвета свечения LED, его типа и величины нагрузочного сопротивления.

При экспериментах наибольшую отдачу обес­печивали светодиоды красного цвета свечения, в частности, отечественные светодиоды типа АЛ307БМ и АЛ307КМ. Несколько меньшую ЭДС развивают «зеленые» светодиоды, например, АЛ307ВМ (АЛ307В). При этом имеется очень большой разброс величин ЭДС даже среди све­тодиодов одного типа.

На рис.1 показана принципиальная схема из [1]. Напряжение, генерируемое освещенным индикаторным светодиодом LED, вызывает от­пирание транзистора Т1 типа BC548B. При этом напряжение на коллекторе этого транзистора уменьшается. С целью получения более выраженного эффекта работы этого устройства в ней можно включить несколько светодиодов последовательно. Однако входное сопротивле­ние базового перехода биполярного транзисто­ра Т1 невелико, и он достаточно сильно шунти­рует светодиод LED, выступающий источником фотоЭДС.

Рис. 1

В схеме рис.2 [1] фотоЭДС, развиваемая светодиодами при их освещении светом, будет значительно больше. Это объясняется тем, что полевой транзистор Т1 имеет очень большое входное сопротивление. Светодиоды LED, бу­дут работать как источник ЭДС в режиме «холо­стого хода». Напряжение двух «красных» свето­диодов при их освещении достаточно интен­сивным светом, естественно, больше, чем од­ного. Выбор типа полевого транзистора Т1 про­изводится по наименьшей величине порогового напряжения его отпирания. Среди импортных транзисторов такими параметрами обладают, например, BS170, BS108, BSS138. Если же при­обретенный для схемы транзистор имеет боль­шое напряжение отсечки, то можно вместо двух «приемных» светодиодов использовать три или более. Реле RE1, включенное в цепь стока поле­вого транзистора, срабатывает при освещении светодиодов и может использоваться для вклю­чения/выключения осветительных или иных электроприборов.

Рис. 2

Вопросу использования светодиодов в каче­стве фотоприемников были также посвящены статьи в [1-4].

Литература

1. РЕ-AR. — 2016. — №4. — 30.
2. Geoff Nicholls, LEDs double as photosensors // — 2009. — №12. — P.56.
3. — 2010. — №1. — P.56.
4. Евгений Яковлев. LED фотоприемник-индикатор для систем охранной сигнализации // Эле­ктрик. — 2011. — №4. — С.84-85.

Автор: Андрей Николаев, г. Запорожье
Источник: Радиоаматор №4/2017