LEDs parpadeantes de alta frecuencia y un sensor para eso

Question

Quiero hacer que los LEDs parpadeen rápidamente. (más de 1000 parpadeos por segundo, más rápido es mejor)

En primer lugar, tengo curiosidad por saber si los LEDs comunes tienen la capacidad de parpadear con una frecuencia tan alta.

La hoja de datos de los LED que estoy usando actualmente es aquí . No tengo ni idea de qué información debo ver para mi propósito. O podría sugerirme otros productos.

Segundo, ¿hay algún sensor (fotoresistor, etc...) que tenga una resolución de tiempo tan buena para detectar LEDs que parpadean rápidamente.

Mis candidatos son dos, Fotoresistor de células CdS y Generador de tensión sensible a la luz . De nuevo, ¿qué información tengo que investigar?

p.s. Hago estas preguntas porque quiero construir un sistema de comunicación de luz visible. He logrado que los LEDs parpadeen 32 veces por segundo. Pero más allá de eso, no puedo averiguar si funciona o no con los ojos desnudos.

Answer 1

Para abordar las subpartes una por una:

Los LEDs comunes del mercado tienen la capacidad de parpadear con una frecuencia tan alta

Prácticamente cualquier LED disponible puede funcionar a frecuencias de parpadeo muy superiores a 1 KHz: Los LEDs blancos u otros que utilizan un fósforo secundario serían los más lentos, a menudo alcanzando un máximo en la región de 1 a 5 MHz, mientras que los LEDs primarios estándar disponibles en el mercado (rojo, azul, verde, IR, UV, etc.) suelen estar clasificados en un frecuencia de corte de 10 a 50 MHz (onda sinusoidal).

La frecuencia de corte es la frecuencia máxima a la que la emisión de luz cae a la mitad de la intensidad inicial. En pocas hojas de datos de los LEDs se indica la frecuencia de corte, pero es más común el tiempo de subida y el tiempo de bajada del LED - desgraciadamente no para la hoja de datos específica enlazada en la pregunta.

En la práctica, uno estaría seguro en el tope de una décima parte de la frecuencia de corte para un pulso cuadrado bien formado, por lo que Comunicación de luz visible de 1 MHz es muy razonable. Siempre que los LEDs sean SMD o con longitudes de cable muy cortas, y que la capacitancia y la inductancia de la pista de la PCB/componente se mantengan al mínimo, es posible conducir un LED a 1 MHz sin necesidad de complejos circuitos de accionamiento con forma de pulso.

Puede encontrar más información académica sobre el tema de las frecuencias de corte de los LEDs aquí .

¿hay algún sensor (fotorresistencia, etc...) que tenga una resolución temporal tan buena para detectar los LEDs que parpadean rápidamente?

Una fotocélula de CdS no sería adecuada para la detección de luz de alta frecuencia: El tiempo de subida y bajada de las células CdS comunes es del orden de decenas a cientos de milisegundos. Por ejemplo, esta hoja de datos elegida al azar menciona un tiempo de subida de 60 mS y un tiempo de bajada de 25 mS. Por lo tanto, la frecuencia más alta que puede manejar es inferior a 11 Hertz.

Los fotodiodos y los fototransistores son las opciones preferidas para detectar pulsos de luz de mayor velocidad a una intensidad de baja a moderada (es decir, a una distancia de la fuente LED). Este ficha técnica del BPW34 El diodo PIN indica tiempos de subida y bajada de 100 nanosegundos cada uno, lo que toleraría una señalización de 5 MHz, por lo que manteniendo un margen de seguridad, 1 MHz sería cómodo.

Para una mayor velocidad de señalización y una menor intensidad de señal, los fotodiodos de avalancha de silicio supercaros de alta velocidad, como este tienen tiempos de subida y bajada de tan sólo 0,5 nanosegundos, lo que permite una señal de 1 GHz, mucho más de lo que admiten los LED estándar.

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Si la intensidad de la señal emitida puede ser lo suficientemente alta, como por ejemplo teniendo la fuente LED y el sensor cerca el uno del otro, o utilizando lentes adecuadas, y el ancho de banda de la señal deseada no es demasiado ambicioso, entonces un LED estándar de color adecuado es en sí mismo un sensor de luz adecuado. Los LEDs funcionan bien como detectores de luz, y serían suficientes para señalar frecuencias de cientos de KHz, quizás incluso hasta MHz, dependiendo del LED específico elegido para el emisor y el sensor.

Un interesante documento de Disney Research habla de esta aplicación específica: " Un sistema de comunicación de luz visible entre LEDs con sincronización basada en software "

Answer 2

Anindo ya te ha dado excelentes respuestas directas, así que esto es para añadir dos puntos secundarios.

Primero parece que quieres "ver" la comunicación, o al menos ver visualmente el parpadeo del LED. Eso no va a suceder más allá de unos pocos 10s de Hz debido a la peristance de la visión de sus ojos. Tus ojos son mucho más lento que los LED.

En segundo lugar, dado que no vas a ver pulsos o parpadeos a 1 KHz de todos modos, tal vez puedas relajar tu requisito de señalización con luz visible. La señalización con LEDs se suele hacer con LEDs IR por una buena razón. Los LEDs IR generalmente requieren menos energía para el mismo nivel de luz, o pueden manejar pulsos de corriente más altos. El nivel de luz ambiental suele ser menor en IR. También hay detectores de silicio muy adecuados para detectar la luz IR. 940 nm es una longitud de onda común. Se pueden encontrar tanto LEDs como fotodiodos optimizados para ello.