Pertenecen a una familia clásica de gafas ópticas diseñadas para la transmisión de infrarrojos. Su función principal es bloquear completamente los rayos ultravioleta (UV) y todo el espectro visible (violeta, azul, verde, amarillo, naranja, rojo) y transmitir sólo luz infrarroja cercana (NIR).
Características clave:
· Tipo: Filtro de Absorción
· Material: Vidrio óptico dopado con cobre
· Función principal: Transmitir luz infrarroja cercana (IR) mientras se bloquea completamente la luz visible.
· Apariencia visual: Estos filtros aparecen de color negro o violeta muy oscuro para el ojo humano porque absorben todas las longitudes de onda visibles.
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Cómo funcionan (mecanismo de absorción)
El dopante clave, el óxido de cobre (CuO), tiene niveles de energía electrónica que están perfectamente sintonizados para absorber fotones en todo el espectro de luz visible (aproximadamente 400-700 nm). La energía de estos fotones absorbidos se convierte en calor. Sin embargo, la energía de los fotones infrarrojos (normalmente >700 nm) es demasiado baja para ser absorbida por estas transiciones electrónicas, lo que permite que la luz IR atraviese el vidrio con alta eficiencia.
Rendimiento espectral y diferencias entre HWB1, HWB3 y HWB4
La principal diferencia entre estos filtros radica en su longitud de onda de corte, el punto específico en el que pasan de bloquear a transmitir luz. Esto determina qué parte del espectro IR aíslan.
HWB1:
· Longitud de onda de corte: Tiene la longitud de onda de corte más corta de las tres, normalmente alrededor de ~720 nm.
· Transmisión: comienza a transmitir luz en el borde mismo del espectro rojo visible y alcanza el pico de transmisión en el IR cercano (~800 nm y más). Permite pasar una luz roja intensa.
· Bloqueo: Excelente bloqueo de los rayos UV y la mayoría de la luz visible, aunque puede tener una ligera "fuga" en el rojo intenso.
· Aplicación: Útil para aplicaciones que requieren transición del rojo visible al IR.
HWB3:
· Longitud de onda de corte: un filtro IR "más profundo" que el HWB1. Su corte se desplaza a una longitud de onda más larga, normalmente alrededor de ~800 nm.
· Transmisión: Bloquea eficazmente toda la luz visible, incluida la roja intensa. Transmite una banda pura de radiación infrarroja cercana, con un pico de transmisión a menudo superior a 850 nm.
· Bloqueo: Bloqueo de luz visible superior en comparación con HWB1. Es un verdadero filtro "negro" para el ojo humano.
· Aplicación: El caballo de batalla para muchas aplicaciones IR estándar que requieren transmisión IR pura sin contaminación de luz visible.
HWB4:
· Longitud de onda de corte: Tiene la longitud de onda de corte más larga de este grupo. Es el filtro IR "más profundo".
· Transmisión: comienza a transmitir en longitudes de onda IR aún más largas (por ejemplo, >900 nm) y tiene una banda de transmisión más estrecha en el espectro IR.
· Bloqueo: Ofrece el mejor bloqueo tanto de la luz visible como de las longitudes de onda más cortas de la luz infrarroja cercana.
· Aplicación: Se utiliza para aislar bandas IR específicas de onda más larga y para aplicaciones donde cualquier fuga de luz roja o IR de onda corta es inaceptable.
Aplicaciones comunes
La capacidad de transmitir IR mientras se bloquea la luz visible hace que estos filtros sean críticos en muchos campos:
1. Visión artificial y vigilancia:
· Vigilancia por infrarrojos: se utiliza junto con LED de infrarrojos y cámaras CCTV sensibles a los infrarrojos para vigilancia nocturna encubierta. El filtro bloquea toda la luz visible, permitiendo que la cámara vea sólo la escena IR iluminada, que es invisible para el ojo humano.
· Inspección industrial: Se utiliza para detectar características o sustancias que tienen diferente reflectividad o absorción en el espectro IR que en la luz visible (por ejemplo, inspeccionar obleas de silicio, ver a través de ciertas pinturas o tintes).
2. Instrumentación Científica:
· Espectrofotometría: Aislamiento de la banda infrarroja para análisis químicos, como medir concentraciones de compuestos orgánicos.
· Microscopía de Fluorescencia: Se utiliza como filtro de bloqueo en sistemas basados en IR o para técnicas especializadas de imágenes IR.
· Tecnología Láser: Filtrado y acondicionamiento de luz en ambientes con láseres IR (p. ej., láseres Nd:YAG a 1064nm).
3. Control remoto y electrónica:
· Ventanas del receptor de infrarrojos: la ventana negra de un televisor o estéreo que recibe señales de un control remoto suele estar hecha de un vidrio tipo HWB. Parece negro para ocultar los componentes internos pero es perfectamente transparente a la señal IR del control remoto.
4. Fotografía:
· Fotografía IR: Aunque son menos comunes que los filtros de interferencia para este propósito, se pueden usar con sensores de cámara sensibles a IR para crear imágenes de paisajes surrealistas o de colores falsos al grabar solo la luz infrarroja reflejada.
Consideraciones importantes y desventajas
· Acumulación de calor: Este es el factor más crítico. Dado que estos filtros absorben todo el espectro visible, convierten una enorme cantidad de energía en calor. Bajo fuentes de luz brillante (por ejemplo, lámparas halógenas, luz solar), pueden calentarse mucho y agrietarse debido al estrés térmico si no se disipan adecuadamente o se protegen con un filtro secundario de absorción de calor (como un vidrio tipo KG).
· "Fugas" de transmisión secundaria: Algunas gafas IR de absorción pueden tener una banda de transmisión secundaria muy pequeña e involuntaria en el rojo lejano u otra parte del espectro. Esto debe caracterizarse para aplicaciones científicas críticas.
· Paso de banda fijo: a diferencia de los filtros de interferencia, su curva de transmisión está fijada por la química del vidrio y no se puede personalizar con bordes afilados.
· Fragilidad: Al ser de vidrio, son quebradizos y susceptibles de romperse por golpes mecánicos.
En resumen, la serie HWB son filtros de absorción fundamentales para el aislamiento de infrarrojos. HWB3 es el filtro de paso IR de uso general más común. La elección entre HWB1, HWB3 y HWB4 depende de la longitud de onda de corte específica requerida para bloquear completamente la luz visible y al mismo tiempo optimizar la transmisión de infrarrojos para una aplicación determinada. Son componentes esenciales en cualquier sistema que requiera iluminación o detección por infrarrojos invisibles.
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