У фотодиода написано в характеристиках: ток при освещенности 1мВт/см^2, а у светодиода я не понял, что нужно смотреть. Но каким образом определить расстояние, на котором поток, излучаемый светодиодом будет составляеть 1мВт/см^2? Что на что умножить и поделить?
Спасибо заранее большое

То, что Вам нужно, вроде называется оптико-энергетический расчет и штука это тонкая. Вам нужно знать оптические схемы (хотя бы углы расходимости) светодиода и фотодиода, реальную площадь площадки фотодиода, соответствие спектральных характеристик, наихудший случай взаимной ориентации приемника и излучателя и кучу чего еще.

Допустим, что они смотрят друг на другая прямо, без расхождений. Допустим, что пиковые длины волн равны. Допустим, что площадь фотодиода известна.
Допустим, что известна чувствительность фототранзистора: 0.1мА при облученности 1мВт/см^2.
Допустим, что известна яркость светодиода: 1мВт/стерадиан.
Можно ли на основе приведенных сведений определить дальность приема сигнала?

Нет, даже при таких допущениях можно только определить фототок, вызванный светодиодом. Если речь про дальность приема, то нужно еще знать шумовые характеристики приемника, к которому фототранзистор подключен, темновой ток фототранзистора и уровень паразитной засветки фототранзистора фоном (на котором нужно определить наличие горящего светодиода). Скорее всего, если Вам нужно именно дальность приема поднять, Вы захотите промодулировать свечение светодиода, скажем, частотой 34-38кГц, чтобы фильтром ее было легче выделить из помех и дальность увеличить - как, сопссно, во всех ИК ДУ-пультах сделано.

Основной закон фотометрии:
dW=dA1*dA2*L*cosQ1*cosQ2/R*R,
где dW-элементарный световой поток
L- яркость света элемента dA1 в направлении dA2
R - расстояние между поверхностями

Да и не забывайте про рассеяние и поглощение среды, через котрую передается излучение (в формуле оно не учтено).

Мне бы хотя примерно оценить максимальную дальность сигнала, хотя бы порядок.
Правильно ли я считаю:
Пусть у светодиода излучение 30мВт/стерадиан, а у фотодиода ток 1мА при 1мВт/см^2. Пусть площать фотодиода 1см^2, хотя таких больших наверно даже и не бывает.
Насколько я понимаю, площадь поверхности сферы, вырезанной одним стерадианом равна R*R, где R-радиус сферы. Тогда получается, что у светодиода излучение попадающее на площадь 1см^2, составляет 30мВт.
Следовательно, на расстоянии от диода sqrt(30)см (корень квадратный) =5.5см, попадает мощность, равная 1мВт, какая и нужна для получения фототока.
Но тогда получается, что слишком маленькая дальность, учитывая то, что диод по-моему достаточно сильный. К тому же никакого поглощения среды здесь не учтено, следовательно на практике еще меньше.
Такое ощущение, что где-то я ошибся в порядке, но не могу понять где.

Не мог бы мне кто-нибудь помочь найти ошибку в рассуждениях?

Спасибо заранее

У Вас есть одна принципиальная ошибка - вы считаете что мощность излучения светодиода в телесном угле 1 стер распределена равномерно. Это не так. Наибольшее излучение находится на оси светодиода, а далее оно не линейно уменьшается (обычно экспоненциально). Почитайте повнимательнее datasheet на светодиод. В расчетах вы не учли множитель L, поэтому и получили странные результаты.

2 DmitriyX: А почему Вы считаете, что " мощность, равная 1мВт, какая и нужна для получения фототока" ? 1мВт мощности - это ОЧЕНЬ много, это целый 1 мА фототока. Что Вам мешает работать с меньшим фототоком? И какие все же параметры реально есть у Вас для светодиода - общая мощность излучения по всем направлениям и угол "раскрыва" диаграммы направленности по некоторому уровню (скажем, -10дБ), или мВт/ср на максимуме диаграммы направленности светодиода? Обычно там надо из кандел выползать.

В документации на фототранзистор указан фототок только при 1мВт/см^2.
и графика там нет. Прилагаю документацию на фотодиод и светодиод. На расхождение длин волн можно не обращать внимание, т.к. вся документация аналогична на диоды с разной длиной волны.
Если не сложно, то посмотрите, пожалуйста, эту документацию и помогите примерно прикинуть порядок максимальной дальности обмена между двумя светодиодами. Совсем запутался.

1) В этих pdf-ках задано все в энергетических величинах => геморроя с канделами и прочими световыми единицами нет.
2) Мощность излучения задана на максимуме диаграммы, P0(минимум при токе 20мА)=0.4мВт/ср => на малую площадку, перпендикулярную оси светодиода, будет попадать Pout=P0/(4*Pi*R^2) (на расстоянии R=1м получим 32мкВт на м2, или 3.2нВт/см2); площадь приемника сокращается при таком рассмотрении.
3) Предположим, у нас нет никакой модуляции и просто самый фиговый приемник из всех возможных - некая пороговая схема по току фототранзистора: если ток меньше какого-то уровня (скажем, Iпорог=0.1мкА - максимально возможный темновой), то принимается решение "светодиода нет или выключен", если ток больше - то решение "есть включенный светодиод". Но, поскольку минимальный темновой ток не задан, нам надо гарантировать, что ток превысит заданный нами порог даже при нулевом темновом токе ( ток = фототок + темновой ток), т.е. нужна Pin = Ee * Iпорог/I(on) = 1мВт/см2 * 0.1мкА/0.1мА = 1мкВт/см2 - фотоприемники (в отличие от излучателей) весьма линейны, графики тут не нужны, догонять поток до паспортного для фототранзистора 1мВт/см2 для работы совсем не надо.
4) Если на 1м расстояния мы имели 3.2нВт/см2, а надо 1мкВт/см2, то придется подтащить фототранзистор к светодиоду на расстояние 1м/sqrt(1000/3.2) = 5.6см - похожая на Вашу цифра, но совсем другая тем не менее

Итого: Вам гарантированно удастся получить сигнал от этого cветодиода даже с таким убогим (убогим в смысле принципа; надежно проверить ток на превышение 100nА легко, но не абсолютно легко) приемником на расстоянии 5.6см. Если взять не минимумы, а типичные величины - то больше.

А чтобы максимальную дальность получить, надо модуляцию добавлять, внешнюю засветку считать и/или ИК-фильтры вводить; возможно, упомянутые Вами какие-то другие диоды с 30мВт/ср брать (хотя бы не с таким широким углом видимости, как тот, на который pdf-ка), может даже оптику ставить, ... - и вообще как-то понимать, зачем это все делается.

А вообще, если кто профессионально выполненную "рыбу" оптико-энергетического расчета бросит - что для конкретной пары "светодиод - фотодиод", что для матричного ИК-фотоприемника с объективом и охлаждаемой диафрагмой - то я и сам с удовольствием ознакомлюсь

Да, 4*Pi у меня лишние - и расстояние будет побольше, соответственно - смотреть расчеты тут:

http://www.fairchildsemi.com/ds/1N%2F1N6266.pdf

примерные мощности которые используются для оценки оптической связи

на PIN диодах - стабильный сигнал при 1 мквт
на ЛФД диодах - стабильный сигнал при 0.04 мквт
при ФЭУ - стабильный сигнал при 0.002 мквт
в полосе 1 ГГц
для сравнения сетевая карта выдает мощность заведенную в оптоволокно порядка 20-14 мквт в зависимости от хорошей согласованности оптоволокна и "фотодиода"

"примерные мощности которые используются для оценки оптической связи" - по прочтении http://www.fairchildsemi.com/ds/1N%2F1N6266.pdf и подобных у меня сложилось впечатление, что тут речь не о связи, а о применениях типа обычной шариковой мышки - почти вплотную стоят ИК-светодиод и фототранзистор, между ними - колесико с дырками; этакий разнесенный оптрон, без всяких усилителей/модуляторов получают логический сигнал.

Спасибо огромное!
Ваши советы очень помогли!

Очевиднр Ваш канал будет работать с импульсным синалом. Здесь очень важно, какой именно импульс тока чере СИД Вы намерены пропускать. Допустимый импульсный ток, при боьшой скважности, может в десятки раз превышать среднее значение. Важно, чтобы соблюдалось условие: частное от деления импульсного тока на скважность должно быть меньше или равно сренему допустимому току. И ещё: увеличению дальности способствуют отражатели на передающей и приемной стороне (даже банальные рефлекторы от фонариков). Вообще, масса тонкостей. Проще собрать макет и щупать, чем все рассчитать.