ورقة بيانات ثنائي باعث للضوء تحت الأحمر SIR234 3 مم - قطر 3.0 مم - جهد أمامي 1.6 فولت - طول موجي 875 نانومتر - تبديد طاقة 150 ميغاواط - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

SIR234 هو ثنائي باعث للضوء تحت الأحمر عالي الشدة، مُحاط بغلاف بلاستيكي أزرق شفاف بقطر 3 مم (T-1). تم تصميمه للتطبيقات التي تتطلب انبعاثًا موثوقًا للأشعة تحت الحمراء مع توافق طيفي جيد مع المستشعرات الضوئية السيليكونية، والترانزستورات الضوئية، ووحدات استقبال الأشعة تحت الحمراء. يتميز الجهاز بجهد أمامي منخفض وهو مصنوع من مواد خالية من الرصاص، ومتوافقة مع لوائح RoHS، وخالية من الهالوجين، كما يتوافق مع لوائح الاتحاد الأوروبي REACH.

1.1 المزايا الأساسية

• موثوقية عالية وعمر تشغيلي طويل.
• عامل شكل مدمج مع تباعد أقطاب قياسي 2.54 مم لتسهيل التكامل مع لوحات الدوائر المطبوعة.
• جهد أمامي منخفض، مما يساهم في تشغيل موفر للطاقة.
• توافق طيفي ممتاز مع المستشعرات الضوئية السيليكونية الشائعة، مما يحسن استقبال الإشارة.
• تصميم صديق للبيئة (خالي من الرصاص، خالي من الهالوجين، متوافق مع RoHS و REACH).

1.2 السوق المستهدف والتطبيقات

هذا الثنائي الباعث للضوء تحت الأحمر مناسب لمجموعة متنوعة من الأنظمة الكهروضوئية. تشمل التطبيقات الرئيسية أنظمة الإرسال في الهواء الطلق لأجهزة التحكم عن بُعد، والمفاتيح الكهروضوئية للكشف عن الأشياء والعد، وكاشفات الدخان، ومختلف أنظمة الاستشعار القائمة على الأشعة تحت الحمراء، والتكامل مع أجهزة التخزين القديمة مثل محركات الأقراص المرنة.

2. تعمق في المعلمات التقنية

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه القيم الحدود التي إذا تم تجاوزها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل تحت هذه الظروف.

• التيار الأمامي المستمر (I_F): 100 مللي أمبير
• التيار الأمامي الذروي (I_FP): 1.0 أمبير (عرض النبضة ≤ 100 ميكروثانية، دورة العمل ≤ 1%)
• الجهد العكسي (V_R): 5 فولت
• درجة حرارة التشغيل (T_opr): من -40°C إلى +85°C
• درجة حرارة التخزين (T_stg): من -40°C إلى +85°C
• درجة حرارة اللحام (T_sol): 260°C (لمدة ≤ 5 ثوانٍ)
• تبديد الطاقة (P_d): 150 ميغاواط (عند درجة حرارة محيطة 25°C أو أقل)

2.2 الخصائص الكهروضوئية

تم قياس هذه المعلمات عند درجة حرارة محيطة (T_a) قدرها 25°C، وهي تحدد أداء الجهاز تحت ظروف التشغيل العادية.

• الشدة الإشعاعية (E_e):
  • عند I_F= 20 مللي أمبير: نموذجي 9.3 ميغاواط/ستراديان (الحد الأدنى 5.6 ميغاواط/ستراديان).
  • عند I_F= 100 مللي أمبير (نبضي): نموذجي 35 ميغاواط/ستراديان.
  • عند I_F= 1 أمبير (نبضي): نموذجي 350 ميغاواط/ستراديان.
• الطول الموجي الذروي (λ_p): 875 نانومتر (نموذجي عند I_F=20 مللي أمبير).
• عرض النطاق الطيفي (Δλ): 80 نانومتر (نموذجي عند I_F=20 مللي أمبير).
• الجهد الأمامي (V_F):
  • عند I_F= 20 مللي أمبير: 1.3 فولت (الحد الأدنى)، 1.6 فولت (النموذجي).
  • عند I_F= 100 مللي أمبير (نبضي): 1.4 فولت (النموذجي)، 1.8 فولت (الحد الأقصى).
  • عند I_F= 1 أمبير (نبضي): 2.6 فولت (النموذجي)، 4.0 فولت (الحد الأقصى).
• التيار العكسي (I_R): ≤ 10 ميكرو أمبير عند V_R= 5 فولت.
• زاوية الرؤية (2θ_1/2): 30 درجة (نموذجي).

3. شرح نظام التصنيف

يتوفر SIR234 في درجات أداء مختلفة أو \"فئات\" بناءً على شدته الإشعاعية. وهذا يسمح للمصممين باختيار جهاز يلبي متطلبات الإخراج المحددة لتطبيقهم.

شرط القياس: I_F= 20 مللي أمبير، T_a= 25°C.

4. تحليل منحنيات الأداء

4.1 التيار الأمامي مقابل درجة الحرارة المحيطة

يظهر منحنى التخفيض كيف ينخفض الحد الأقصى المسموح به للتيار الأمامي المستمر مع زيادة درجة الحرارة المحيطة فوق 25°C لمنع تجاوز حد تبديد الطاقة.

4.2 التوزيع الطيفي

يؤكد رسم الإخراج الطيفي على الانبعاث الذروي عند 875 نانومتر بعرض نطاق نموذجي 80 نانومتر، مما يضمن التوافق مع المستشعرات الضوئية السيليكونية التي تتمتع بحساسية ذروية في منطقة الأشعة تحت الحمراء القريبة.

4.3 التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى I-V)

يوضح هذا المنحنى العلاقة غير الخطية بين التيار والجهد. يشير الجهد الأمامي النموذجي المنخفض V_Fالبالغ 1.6 فولت عند 20 مللي أمبير إلى تشغيل فعال، لكن الجهد يزداد بشكل ملحوظ تحت تيارات النبض العالية (مثل 1 أمبير).

4.4 الشدة الإشعاعية النسبية مقابل الإزاحة الزاوية

يحدد هذا الرسم نمط الانبعاث المكاني، ويظهر نصف الزاوية 30 درجة حيث تنخفض الشدة إلى 50% من قيمتها القصوى. وهذا أمر بالغ الأهمية لتصميم الاقتران البصري والمحاذاة.

4.5 اعتماد الطول الموجي والشدة على درجة الحرارة

تظهر المنحنيات أن الطول الموجي الذروي يتحول قليلاً، وعادةً ما تنخفض الشدة الإشعاعية مع ارتفاع درجة حرارة الوصلة، وهو أمر مهم لإدارة الحرارة في التطبيقات الدقيقة.

5. معلومات الميكانيكا والعبوة

5.1 أبعاد العبوة

يستخدم SIR234 عبوة دائرية قياسية T-1 (قطر 3 مم). تشمل الأبعاد الرئيسية قطر الجسم 3.0 مم، وتباعد أقطاب نموذجي 2.54 مم (0.1 بوصة)، وطول إجمالي. جميع التفاوتات الأبعاد هي ±0.25 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. يتم تحديد القطب السالب عادةً عن طريق بقعة مسطحة على حافة العبوة و/أو قطب أقصر.

6. إرشادات اللحام والتجميع

• اللحام اليدوي: استخدم مكواة ذات تحكم في درجة الحرارة. قلل وقت اللحام لكل قطب إلى حد أقصى 3 ثوانٍ عند درجة حرارة لا تتجاوز 350°C.
• لحام الموجة/إعادة التدفق: يمكن للجهاز تحمل درجة حرارة لحام ذروية تبلغ 260°C لمدة أقصاها 5 ثوانٍ، وفقًا للحدود القصوى المطلقة.
• التنظيف: استخدم المذيبات المناسبة المتوافقة مع الإيبوكسي البلاستيكي الأزرق الشفاف.
• ظروف التخزين: قم بالتخزين في بيئة جافة ومضادة للكهرباء الساكنة ضمن نطاق درجة الحرارة المحدد من -40°C إلى +85°C. تجنب التعرض للرطوبة المفرطة.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات التعبئة

يتم تعبئة الوحدات عادةً في أكياس: من 200 إلى 1000 قطعة لكل كيس. يتم تعبئة خمسة أكياس في صندوق واحد، وعشرة صناديق في كرتونة رئيسية واحدة.

7.2 معلومات الملصق

يتضمن ملصق المنتج معرفات رئيسية: رقم جزء العميل (CPN)، رقم جزء الشركة المصنعة (P/N)، كمية التعبئة (QTY)، رتبة الأداء (CAT)، الطول الموجي الذروي (HUE)، ورقم الدفعة (LOT No).

8. اقتراحات تصميم التطبيق

8.1 دوائر التطبيق النموذجية

للتشغيل المستمر، يلزم وجود مقاومة محددة للتيار على التوالي. يتم حساب قيمة المقاومة كالتالي: R = (V_supply- V_F) / I_F. للتشغيل النبضي لتحقيق شدة ذروية أعلى، تأكد من أن دائرة القيادة يمكنها توفير نبضة التيار اللازمة ضمن حدود العرض ودورة العمل المحددة (≤100 ميكروثانية، ≤1%).

8.2 اعتبارات التصميم

• قيادة التيار: لا تتجاوز أبدًا الحدود القصوى المطلقة للتيار المستمر أو النبضي. استخدم مصدر تيار مستقر أو مقاومة على التوالي محسوبة جيدًا لتشغيل موثوق.
• تبديد الحرارة: على الرغم من أن العبوة صغيرة، إلا أنه للتشغيل المستمر عند تيارات عالية أو في درجات حرارة محيطة مرتفعة، فكر في تقنيات تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة (وسادات تخفيف حرارية، صبات نحاسية) للمساعدة في تبديد الحرارة والحفاظ على الأداء.
• التصميم البصري: يجب أن تتطابق زاوية الرؤية 30 درجة والطول الموجي 875 نانومتر مع مجال الرؤية والحساسية الطيفية لمستشعر الاستقبال (الصمام الثنائي الضوئي، الترانزستور الضوئي، أو دائرة متكاملة مستقبلة للأشعة تحت الحمراء) للحصول على أفضل نسبة إشارة إلى ضوضاء.
• الحماية من عكس القطبيةيمكن لجهد عكسي يتجاوز 5 فولت أن يتلف الثنائي الباعث للضوء. قم بتضمين حماية إذا كان من الممكن عكس قطبية مصدر الطاقة.

9. المقارنة التقنية والتمييز

يتميز SIR234 من خلال مزيجه من عبوة 3 مم قياسية، وشدة إشعاعية عالية نسبيًا (تصل إلى 24 ميغاواط/ستراديان في الفئة P)، وجهد أمامي منخفض. مقارنة ببعض ثنائيات الأشعة تحت الحمراء القديمة أو العامة، فإن مواصفاته المضمونة للتشغيل النبضي (ذروة 1 أمبير) وامتثاله الصريح للمعايير البيئية الحديثة (RoHS، خالي من الهالوجين، REACH) تجعله مناسبًا لمتطلبات التصميم المعاصرة.

10. الأسئلة الشائعة (FAQs)

10.1 ما هو الغرض من العبوة الزرقاء الشفافة؟

يعمل البلاستيك الأزرق كمرشح يمرر الأطوال الموجية القصيرة، حيث يحجب الضوء المرئي من الخارج (والذي قد يسبب ضوضاء في المستشعر) بينما يسمح بمرور الضوء تحت الأحمر 875 نانومتر من الشريحة بكفاءة. كما يوفر حماية ميكانيكية وبيئية.

10.2 هل يمكنني تشغيل هذا الثنائي الباعث للضوء مباشرة من دبوس متحكم دقيق 5 فولت؟

لا. عادةً لا يمكن لدبوس الإدخال/الإخراج للأغراض العامة في المتحكم الدقيق توفير 20 مللي أمبير بشكل مستمر دون مخاطر، وبالتأكيد لا يمكنه توفير نبضات 100 مللي أمبير أو 1 أمبير. يجب عليك استخدام دائرة قيادة خارجية، مثل ترانزستور (BJT أو MOSFET) يتم التحكم فيه بواسطة دبوس المتحكم الدقيق، لتبديل التيار الأعلى المطلوب من قبل الثنائي الباعث للضوء.

10.3 كيف أختار الفئة الصحيحة (L، M، N، P)؟

اختر بناءً على الشدة الإشعاعية المطلوبة لميزانية ارتباط تطبيقك (المسافة، حساسية المستشعر). للمسافات الأطول أو المستشعرات ذات الحساسية المنخفضة، تكون الفئة الأعلى (N أو P) أفضل. للتطبيقات قصيرة المدى، قد تكون الفئة الأقل (L أو M) كافية واقتصادية.

10.4 لماذا يكون الجهد الأمامي أعلى عند نبضة 1 أمبير مقارنة بـ 20 مللي أمبير؟

هذا بسبب المقاومة الداخلية على التوالي لشريحة أشباه الموصلات وأسلاك الربط. مع زيادة التيار، يزداد انخفاض الجهد عبر هذه المقاومة (V = I * R) بشكل كبير، مما يؤدي إلى جهد أمامي إجمالي أعلى.

11. مثال عملي على الاستخدام

السيناريو: الكشف عن الأشياء في آلة بيع.يتم وضع ثنائي باعث للضوء تحت الأحمر SIR234 وترانزستور ضوئي مطابق على جانبي قناة المنتج. يتم تشغيل الثنائي الباعث للضوء بتيار مستمر 20 مللي أمبير (تم اختيار الفئة M لإخراج ثابت). عندما لا يكون هناك جسم، يستقبل الترانزستور الضوئي حزمة الأشعة تحت الحمراء ويوصل. عندما يسقط منتج عبر القناة، فإنه يعترض الحزمة، مما يتسبب في تغيير حالة إخراج الترانزستور الضوئي. يتم إرسال هذه الإشارة إلى وحدة تحكم الآلة لتأكيد توزيع المنتج. تضمن الحزمة بزاوية 30 درجة الكشف الموثوق حتى مع وجود سوء محاذاة ميكانيكي طفيف بمرور الوقت.

12. مبدأ التشغيل

ثنائي باعث للضوء تحت الأحمر (IR LED) هو ثنائي وصلة أشباه موصلات من النوع p-n. عند انحيازه أماميًا (تطبيق جهد موجب على الأنود بالنسبة للكاثود)، يتم حقن الإلكترونات من المنطقة n والثقوب من المنطقة p في منطقة الوصلة. عندما تتحد حاملات الشحنة هذه، فإنها تطلق الطاقة. في هذا الجهاز المحدد، المصنوع من زرنيخيد الغاليوم ألومنيوم (GaAlAs)، يتم إطلاق هذه الطاقة بشكل أساسي على شكل فوتونات من الضوء تحت الأحمر بطول موجي ذروي يبلغ 875 نانومتر، وهو غير مرئي للعين البشرية ولكنه يمكن اكتشافه بواسطة المستشعرات القائمة على السيليكون.

13. اتجاهات الصناعة

يتجه تطور باعثات الأشعة تحت الحمراء للاستشعار نحو كفاءة أعلى، واستهلاك طاقة أقل، وزيادة التكامل. وهذا يشمل أجهزة ذات دوائر قيادة مدمجة، وإخراج معدل لمقاومة الضوضاء، وعبوات للتركيب السطحي (SMD) للتجميع الآلي. بينما تظل المكونات ذات الثقوب مثل عبوة T-1 3 مم حيوية للنماذج الأولية والإصلاحات وبعض التطبيقات الصناعية، فإن التصاميم الجديدة تفضل بشكل متزايد المتغيرات SMD لبصمتها الأصغر وملاءمتها للتصنيع بكميات كبيرة. إن التركيز على الامتثال البيئي (RoHS، خالي من الهالوجين) أصبح الآن متطلبًا قياسيًا عبر صناعة الإلكترونيات.