ورقة بيانات الصمام الثنائي الباعث للأشعة تحت الحمراء IR533C - عبوة 5 مم - الطول الموجي القياسي 940 نانومتر - تيار أمامي 100 مللي أمبير - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد IR533C صمامًا ثنائيًا عالي الكثافة يُصدر الأشعة تحت الحمراء، مُحاطًا بغلاف بلاستيكي أزرق قياسي مقاس 5.0 مم (T-1 3/4). تم تصميمه للتطبيقات التي تتطلب انبعاثًا قويًا وموثوقًا للأشعة تحت الحمراء في طيف 940 نانومتر. يتطابق الجهاز طيفيًا مع الترانزستورات الضوئية السليكونية الشائعة، والصمامات الثنائية الضوئية، ووحدات استقبال الأشعة تحت الحمراء، مما يجعله مصدرًا مثاليًا للأنظمة البصرية ذات الحلقة المغلقة.

يتمثل التموضع الرئيسي لهذا المكون في التطبيقات عالية الحجم وفعالة التكلفة، حيث يكون الإخراج المتسق للأشعة تحت الحمراء والتوافق مع العبوة القياسية أمرًا بالغ الأهمية. تشمل مزاياه الأساسية الموثوقية العالية، وإخراج كثافة إشعاعية كبيرة، وخاصية جهد أمامي منخفض، مما يساهم في إدارة طاقة النظام بكفاءة.

يشمل السوق المستهدف الإلكترونيات الاستهلاكية، والاستشعار الصناعي، ومعدات السلامة. وهو مناسب بشكل خاص لمصممي وحدات التحكم عن بعد بالأشعة تحت الحمراء، وروابط البيانات البصرية في الفضاء الحر، وأنظمة كشف الدخان، ومختلف أنظمة التطبيقات الأخرى القائمة على الأشعة تحت الحمراء.

2. تحليل متعمق للمعايير التقنية

2.1 التصنيفات القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات حدود الإجهاد التي قد يتسبب تجاوزها في حدوث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل تحت هذه الحدود أو عندها.

• التيار الأمامي المستمر (IF):100 مللي أمبير. هذا هو الحد الأقصى للتيار المستمر الذي يمكن تمريره عبر الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) إلى أجل غير مسمى عند درجة حرارة محيطة تبلغ 25 درجة مئوية.
• تيار الذروة الأمامي (IFP):1.0 أمبير. يُسمح بهذا التيار العالي فقط في ظل ظروف النبض بعرض نبضة ≤100 ميكروثانية ودورة عمل ≤1%. يُعد هذا التصنيف حاسمًا للتطبيقات التي تتطلب دفقات قصيرة وعالية الكثافة من ضوء الأشعة تحت الحمراء.
• الجهد العكسي (VR):5 فولت. يمكن أن يتسبب تجاوز جهد الانحياز العكسي هذا في انهيار الوصلة.
• تبديد الطاقة (Pd):150 ملي واط عند درجة حرارة هواء حر تبلغ 25 درجة مئوية أو أقل. تحدد هذه المعلمة، جنبًا إلى جنب مع المقاومة الحرارية، أقصى طاقة مسموح بها تحت التشغيل المستمر.
• نطاقات درجة الحرارة:تم تصنيف الجهاز للتشغيل من -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية ويمكن تخزينه من -40 درجة مئوية إلى +100 درجة مئوية.
• درجة حرارة اللحام (Tsol):260 درجة مئوية لمدة لا تزيد عن 5 ثوانٍ، متوافقة مع ملفات إعادة التدفق الخالية من الرصاص النموذجية.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم قياس هذه المعلمات عند درجة حرارة محيطة قياسية تبلغ 25 درجة مئوية وتحدد أداء الجهاز في ظل الظروف المحددة.

• كثافة الإشعاع (Ie):هذا هو المقياس الأساسي لقوة الإخراج البصري لكل زاوية صلبة (ستراديان).
  • عند تيار تشغيل قياسي يبلغ 20 مللي أمبير تيار مستمر، تبلغ كثافة الإشعاع النموذجية 7.8 ملي واط/ستراديان، مع حد أدنى يبلغ 4.0 ملي واط/ستراديان.
  • تحت التشغيل النبضي عند 100 مللي أمبير (≤100 ميكروثانية، دورة عمل ≤1%)، يزداد الإخراج بشكل كبير.
  • عند أقصى تيار نبضي يبلغ 1 أمبير، تصل كثافة الإشعاع النموذجية إلى 350 ملي واط/ستراديان، مما يظهر قدرته على الانبعاث عالي الطاقة وقصير المدة.
• الطول الموجي القياسي (λp):940 نانومتر (نموذجي). هذا الطول الموجي مثالي لأنه يقع ضمن نافذة نقل عالية للعديد من المواد البلاستيكية والزجاجية ويتطابق بشكل جيد مع حساسية الذروة للكاشفات السليكونية، بينما يكون غير مرئي إلى حد كبير للعين البشرية.
• عرض النطاق الطيفي (Δλ):حوالي 45 نانومتر (نموذجي). هذا يُعرّف العرض الطيفي للضوء المنبعث عند نصف أقصى كثافة له (FWHM).
• الجهد الأمامي (VF):معلمة رئيسية لتصميم الدائرة.
  • عند 20 مللي أمبير، يكون VF عادةً 1.5 فولت بحد أقصى 1.5 فولت.
  • عند 100 مللي أمبير نبضي، يرتفع إلى نموذجي 1.4 فولت (بحد أقصى 1.85 فولت).
  • عند 1 أمبير نبضي، يكون VF النموذجي 2.6 فولت (بحد أقصى 4.0 فولت)، مما يشير إلى زيادة انخفاض جهد الوصلة عند التيارات العالية جدًا.
• زاوية الرؤية (2θ1/2):25 درجة (نموذجي). هذه هي الزاوية الكاملة التي تنخفض عندها كثافة الإشعاع إلى نصف قيمتها عند 0 درجة (على المحور). توفر زاوية 25 درجة حزمة مركزة بشكل معتدل.
• التيار العكسي (IR):بحد أقصى 10 ميكرو أمبير عند VR=5 فولت، مما يشير إلى جودة وصلة جيدة.

3. شرح نظام التصنيف

تتضمن ورقة البيانات جدول تصنيف لكثافة الإشعاع عند IF=20 مللي أمبير. التصنيف هو عملية مراقبة الجودة حيث يتم فرز مصابيح LED (تصنيفها) بناءً على معلمات الأداء المقاسة بعد التصنيع.

تصنيف كثافة الإشعاع:يتم تصنيف مصابيح LED إلى فئات (K، L، M، N، P) بناءً على كثافة الإشعاع المقاسة. على سبيل المثال، تتضمن الفئة 'K' مصابيح LED بكثافة تتراوح بين 4.0 و 6.4 ملي واط/ستراديان، بينما تتضمن الفئة 'P' تلك التي تتراوح بين 15.0 و 24.0 ملي واط/ستراديان. يسمح هذا للمصممين باختيار أجزاء ذات مستويات إخراج مضمونة (دنيا وعليا) لتطبيقهم، مما يضمن الاتساق في أداء النظام، خاصة في مصفوفات LED المتعددة أو أنظمة الاستقبال الحساسة. يُشار إلى الفئة المحددة للدفعة المعينة على ملصق التعبئة والتغليف.

4. تحليل منحنى الأداء

توفر ورقة البيانات عدة منحنيات مميزة توضح اتجاهات الأداء التي تتجاوز بيانات النقطة الواحدة في الجداول.

• التيار الأمامي مقابل درجة الحرارة المحيطة (الشكل 1):يُظهر هذا المنحنى كيف ينخفض الحد الأقصى المسموح به للتيار الأمامي المستمر مع زيادة درجة الحرارة المحيطة عن 25 درجة مئوية. لمنع ارتفاع درجة الحرارة، يجب تقليل تيار التشغيل عند درجات الحرارة المرتفعة.
• التوزيع الطيفي (الشكل 2):رسم بياني يرسم الكثافة النسبية مقابل الطول الموجي، مؤكدًا بصريًا ذروة 940 نانومتر وعرض النطاق ~45 نانومتر.
• الطول الموجي لذروة الانبعاث مقابل درجة الحرارة المحيطة (الشكل 3):يوضح التحول في الطول الموجي القياسي (عادةً زيادة طفيفة) مع تغير درجة حرارة الوصلة. هذا مهم للتطبيقات ذات الترشيح الطيفي الدقيق.
• التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى IV) (الشكل 4):يُظهر العلاقة غير الخطية بين التيار والجهد. يصبح المنحنى أكثر انحدارًا عند التيارات العالية بسبب المقاومة التسلسلية في أشباه الموصلات والعبوة.
• الكثافة النسبية مقابل التيار الأمامي (الشكل 5):يوضح العلاقة شبه الخطية بين تيار التشغيل وإخراج الضوء. غالبًا ما تنخفض الكفاءة (إخراج الضوء لكل وحدة تيار) عند التيارات العالية جدًا.
• الكثافة الإشعاعية النسبية مقابل الإزاحة الزاوية (الشكل 6):هذا هو نمط الإشعاع المكاني، يُعرّف بيانيًا زاوية الرؤية البالغة 25 درجة. يُظهر كيف تنخفض الكثافة مع الابتعاد عن المحور المركزي.
• الكثافة النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة (الشكل 7):يُظهر انخفاض إخراج الضوء مع ارتفاع درجة الحرارة المحيطة (وبالتالي درجة حرارة الوصلة)، وهي ظاهرة تُعرف باسم التبريد الحراري.
• الجهد الأمامي مقابل درجة الحرارة المحيطة (الشكل 8):يشير إلى كيفية انخفاض انخفاض الجهد الأمامي مع زيادة درجة الحرارة، وهي خاصية لوصلات أشباه الموصلات.

5. المعلومات الميكانيكية والمتعلقة بالعبوة

5.1 أبعاد العبوة

يستخدم IR533C العبوة الشعاعية ذات الأطراف القياسية في الصناعة مقاس 5.0 مم (T-1 3/4). تشمل المواصفات الأبعاد الرئيسية من الرسم:

• القطر الكلي: 5.0 مم (اسمي).
• تباعد الأطراف: 2.54 مم (0.1 بوصة)، متوافق مع اللوحات المثقبة القياسية والمقابس.
• جسم العبوة مصبوب من البلاستيك المزرق، وهو نموذجي لمصابيح LED تحت الحمراء للإشارة إلى الوظيفة وقد يوفر بعض الترشيح.
• العدسة شفافة.
• مادة الشريحة هي زرنيخيد الغاليوم الألومنيوم (GaAlAs).
• جميع التسامحات الأبعاد هي ±0.25 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك.

5.2 تحديد القطبية

مثل معظم مصابيح LED الشعاعية، يكون أحد الأطراف أطول من الآخر. الطرف الأطول هو الأنود (موجب، A+)، والطرف الأقصر هو الكاثود (سالب، K-). قد تحتوي العبوة أيضًا على بقعة مسطحة على الحافة بالقرب من طرف الكاثود. القطبية الصحيحة ضرورية للتشغيل.

6. إرشادات اللحام والتجميع

• اللحام اليدوي:استخدم مكواة ذات تحكم في درجة الحرارة. قلل وقت اللحام لكل طرف إلى حد أقصى 3-5 ثوانٍ عند درجة حرارة لا تتجاوز 350 درجة مئوية لمنع التلف الحراري للعبوة البلاستيكية والروابط الداخلية للسلك.
• اللحام بالموجة:ممكن ولكنه يتطلب تحكمًا دقيقًا في ملفات درجة حرارة التسخين المسبق وموجة اللحام للبقاء ضمن الحد الأقصى للتصنيف 260 درجة مئوية لمدة 5 ثوانٍ.
• التنظيف:إذا كان التنظيف ضروريًا بعد اللحام، فاستخدم المذيبات المناسبة المتوافقة مع مادة العبوة البلاستيكية الزرقاء. تجنب التنظيف بالموجات فوق الصوتية الذي يمكن أن يتلف هيكل القالب الداخلي.
• ثني الأطراف:إذا كان تشكيل الأطراف مطلوبًا، فقم بثني الأطراف عند نقطة لا تقل عن 3 مم من جسم العبوة لتجنب الإجهاد على الختم. استخدم الأدوات المناسبة لتجنب خدش أو إتلاف الأطراف.
• ظروف التخزين:قم بالتخزين في بيئة جافة ومضادة للكهرباء الساكنة عند درجات حرارة تتراوح بين -40 درجة مئوية و +100 درجة مئوية. لم يتم ذكر مستوى حساسية الرطوبة (MSL) صراحةً، ولكن معاملته على أنه MSL 2A أو أفضل (عمر الرف >1 سنة) هو نموذجي لهذا النوع من العبوات.

7. معلومات التعبئة والتغليف والطلب

• مواصفات التعبئة والتغليف:عادةً ما يتم تعبئة مصابيح LED في أكياس تحتوي على 200 إلى 500 قطعة. توضع خمسة أكياس في صندوق واحد، وعشرة صناديق تشكل صندوق شحن واحد.
• معلومات الملصق:يتضمن ملصق التعبئة والتغليف معلومات حاسمة للتتبع والتعريف:
  • CPN (رقم جزء العميل): كما يُعينه المشتري.
  • P/N (رقم الإنتاج): رقم جزء الشركة المصنعة (IR533C).
  • QTY (كمية التعبئة): عدد القطع في الكيس/الصندوق.
  • CAT (الرتب): رمز فئة الأداء (على سبيل المثال، M لكثافة الإشعاع).
  • HUE: فئة الطول الموجي القياسي.
  • LOT No: رقم الدفعة التصنيعية الفريد للتتبع.

8. توصيات التطبيق

8.1 دوائر التطبيق النموذجية

دائرة التشغيل الأساسية:تتضمن أبسط دائرة مقاومة محددة للتيار متسلسلة متصلة بمصدر جهد. يتم حساب قيمة المقاومة (R) باستخدام قانون أوم: R = (Vcc - VF) / IF، حيث Vcc هو جهد الإمداد، VF هو جهد الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) الأمامي عند التيار المطلوب IF، و IF هو التيار الأمامي المستهدف (على سبيل المثال، 20 مللي أمبير). تأكد دائمًا من أن تصنيف قدرة المقاومة كافٍ (P = IF² * R).

التشغيل النبضي للكثافة العالية:للتطبيقات مثل أجهزة التحكم عن بعد بعيدة المدى، استخدم التصنيفات النبضية. يمكن استخدام ترانزستور (BJT أو MOSFET) لتبديل التيار النبضي العالي (حتى 1 أمبير) من مكثف أو مصدر جهد أعلى. يجب حساب المقاومة التسلسلية بناءً على VF النبضي وتيار النبض المطلوب. تأكد من الالتزام الصارم بقيود عرض النبضة ودورة العمل (≤100 ميكروثانية، ≤1%).

8.2 اعتبارات التصميم

• تبديد الحرارة:بينما تتمتع العبوة بقدرة محدودة على تبديد الحرارة، للتشغيل المستمر بالقرب من الحد الأقصى للتيار (100 مللي أمبير)، ضع في اعتبارك درجة الحرارة المحيطة ووفر تهوية كافية. يجب اتباع منحنى التخفيض (الشكل 1).
• التصميم البصري:توفر زاوية الرؤية البالغة 25 درجة تركيزًا طبيعيًا. للحزم الأضيق، يمكن استخدام عدسات خارجية أو عواكس. للتغطية الأوسع، قد تكون هناك حاجة إلى مصابيح LED متعددة أو موزعات ضوئية.
• مطابقة المستقبل:تأكد من أن المستقبل (الترانزستور الضوئي، الصمام الثنائي الضوئي، أو الدائرة المتكاملة) حساس في منطقة 940 نانومتر. يمكن أن يؤدي استخدام مرشح IR مطابق على المستقبل إلى تحسين نسبة الإشارة إلى الضوضاء بشكل كبير عن طريق حجب الضوء المرئي المحيط.
• الضوضاء الكهربائية:في تطبيقات الاستشعار التناظرية الحساسة، قم بتشغيل الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) بمصدر تيار ثابت بدلاً من مقاومة بسيطة للحصول على إخراج أكثر استقرارًا. بالنسبة للأنظمة الرقمية النبضية، تأكد من أوقات ارتفاع/هبوط سريعة لإشارة التشغيل.

9. المقارنة التقنية والتمييز

يضع IR533C نفسه ضمن سوق مصابيح LED تحت الحمراء مقاس 5 مم الواسع من خلال خصائص محددة:

• كثافة إشعاعية عالية:تجعل كثافته النموذجية البالغة 7.8 ملي واط/ستراديان عند 20 مللي أمبير وقدرته على إخراج نبضي عالٍ جدًا (350 ملي واط/ستراديان عند 1 أمبير) مناسبة للتطبيقات التي تتطلب مدى أطول أو قوة إشارة أعلى مقارنة بمصابيح LED تحت الحمراء منخفضة الطاقة القياسية.
• الطول الموجي 940 نانومتر:هذا هو الطول الموجي للأشعة تحت الحمراء الأكثر شيوعًا وتنوعًا. يوفر توازنًا جيدًا بين حساسية الكاشف السليكوني، وتوافر المرشحات المطابقة، والسلامة النسبية للعين مقارنة بأطوال موجات الأشعة تحت الحمراء القريبة الأقصر.
• عبوة قياسية:يضمن عامل الشكل الشائع مقاس 5 مم التكامل السهل في التصميمات الحالية، ولوحات النماذج الأولية، وفتحات الألواح القياسية.
• جهد أمامي منخفض:يسمح VF النموذجي البالغ 1.5 فولت عند 20 مللي أمبير بالتشغيل الفعال من مصادر منطقية منخفضة الجهد (3.3 فولت، 5 فولت) مع انخفاض جهد ضئيل عبر المقاومة المحددة للتيار، مما يترك هامشًا أكبر للتشغيل المستقر.
• الامتثال:يعالج الامتثال المعلن لمعايير RoHS (خالي من الرصاص)، وREACH التابع للاتحاد الأوروبي، والخالي من الهالوجين المتطلبات البيئية والتنظيمية الحديثة للمكونات الإلكترونية.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)

س1: هل يمكنني تشغيل هذا الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) باستمرار عند 100 مللي أمبير؟

ج1: التصنيف الأقصى المطلق للتيار الأمامي المستمر هو 100 مللي أمبير عند Ta=25 درجة مئوية. ومع ذلك، يجب عليك الرجوع إلى منحنى التخفيض (الشكل 1). عند درجات الحرارة المحيطة المرتفعة، ينخفض الحد الأقصى المسموح به للتيار المستمر بشكل كبير لمنع تجاوز درجة حرارة الوصلة القصوى وحد تبديد الطاقة البالغ 150 ملي واط. للتشغيل الموثوق على المدى الطويل، غالبًا ما يُنصح بالتصميم لتيار أقل (على سبيل المثال، 50-75 مللي أمبير).

س2: ما الفرق بين كثافة الإشعاع (ملي واط/ستراديان) والقوة الإشعاعية (ملي واط)؟

ج2: كثافة الإشعاع هي القوة البصرية المنبعثة لكل وحدة زاوية صلبة (ستراديان). القوة الإشعاعية (أو التدفق) هي إجمالي القوة البصرية المنبعثة في جميع الاتجاهات. لتقدير الطاقة الإجمالية، ستحتاج إلى تكامل الكثافة على نمط الانبعاث المكاني بأكمله (الشكل 6). بالنسبة لصمام LED بزاوية رؤية 25 درجة، تكون الطاقة الإجمالية أقل بكثير من قيمة الكثافة على المحور مضروبة في 4π ستراديان.

س3: كيف أختار المقاومة المحددة للتيار الصحيحة؟

ج3: استخدم الصيغة R = (Vs - VF) / IF. استخدم *الحد الأقصى* لـ VF من ورقة البيانات لـ IF المختار لضمان انخفاض جهد كافٍ عبر المقاومة في جميع الظروف، مما يمنع التيار الزائد. على سبيل المثال، لمصدر 5 فولت وهدف 20 مللي أمبير: R = (5V - 1.5V) / 0.02A = 175 أوم. استخدم القيمة القياسية التالية (180 أوم). الطاقة في المقاومة: P = (0.02A)² * 180Ω = 0.072W، لذا فإن مقاومة 1/8W أو 1/4W آمنة.

س4: لماذا يكون الجهد الأمامي أقل عند 100 مللي أمبير نبضي منه عند 20 مللي أمبير تيار مستمر في الجدول؟

ج4: يبدو أن هذا تناقض في البيانات المقدمة (نموذجي 1.4 فولت عند 100 مللي أمبير نبضي مقابل 1.5 فولت عند 20 مللي أمبير). في الواقع، يجب أن يزيد VF مع التيار بسبب المقاومة التسلسلية. قد يكون لقياس النبض عند 100 مللي أمبير ارتفاع أقل في درجة حرارة الوصلة من قياس التيار المستمر عند 20 مللي أمبير، مما قد يؤثر قليلاً على VF. صمم دائمًا باستخدام *الحد الأقصى* المحدد لـ VF لحالة التشغيل الخاصة بك لتكون آمنًا.

11. أمثلة عملية للتصميم والاستخدام

المثال 1: جهاز إرسال تحكم عن بعد بالأشعة تحت الحمراء بعيد المدى.

الهدف: تحقيق مدى 30 مترًا في الظروف الداخلية.

التصميم: استخدم التشغيل النبضي عند الحد الأقصى للتصنيف. قم بتشغيل IR533C بنبضات 1 أمبير بعرض 50 ميكروثانية عند دورة عمل 1/40 (على سبيل المثال، تشغيل 50 ميكروثانية، إيقاف 1950 ميكروثانية، مستوفية للمواصفات ≤100 ميكروثانية، ≤1%). تستخدم دائرة بسيطة دبوس GPIO لوحدة التحكم الدقيقة لتشغيل قاعدة ترانزستور NPN (على سبيل المثال، 2N2222) عبر مقاومة قاعدة صغيرة. يتم توصيل مجمع الترانزستور بأنود LED، ويتم توصيل كاثود LED بالأرضية من خلال مقاومة تحديد تيار منخفضة القيمة محسوبة لـ 1 أمبير. يتم أيضًا توصيل أنود LED بمكثف مشحون (على سبيل المثال، 100 ميكروفاراد) بالقرب من LED لتزويد تيار الذروة العالي. يستفيد هذا الإعداد من كثافة الإشعاع النبضي العالية (350 ملي واط/ستراديان نموذجي) لأقصى مدى.

المثال 2: مستشعر القرب أو كشف الأشياء.

الهدف: كشف جسم على بعد 10 سم.

التصميم: استخدم التشغيل المستمر عند تيار معتدل (على سبيل المثال، 50 مللي أمبير) للحصول على إخراج مستقر. قم بإقران IR533C بترانزستور ضوئي سليكوني مطابق يوضع على بعد بضعة سنتيمترات. قم بتعديل تيار تشغيل LED بتردد محدد (على سبيل المثال، 38 كيلو هرتز) باستخدام وحدة التحكم الدقيقة. تتضمن دائرة المستقبل مرشح تمرير نطاق مضبوط على 38 كيلو هرتز. تجعل هذه التقنية النظام محصنًا ضد تغيرات الضوء المحيط (ضوء الشمس، أضواء الغرفة). يقلل الطول الموجي 940 نانومتر من تداخل الضوء المرئي. يسمح VF المنخفض للنظام بالعمل من مصدر وحدة تحكم دقيقة 3.3 فولت.

12. مبدأ التشغيل

الصمام الثنائي الباعث للضوء تحت الأحمر (IR LED) هو صمام ثنائي وصلة p-n شبه موصل. عند انحيازه أماميًا (يتم تطبيق جهد موجب على الجانب p بالنسبة للجانب n)، يتم حقن الإلكترونات من المنطقة n عبر الوصلة إلى المنطقة p، ويتم حقن الثقوب من المنطقة p إلى المنطقة n. تندمج هذه حاملات الأقلية المحقونة (الإلكترونات في المنطقة p، الثقوب في المنطقة n) مع حاملات الأغلبية. في أشباه الموصلات ذات الفجوة المباشرة مثل زرنيخيد الغاليوم الألومنيوم (GaAlAs)، يتم إطلاق جزء كبير من حدث إعادة التركيب هذا في شكل فوتونات (ضوء). يتم تحديد الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث بواسطة طاقة الفجوة (Eg) لمادة أشباه الموصلات، وفقًا للمعادلة λ ≈ 1240 / Eg (مع Eg بوحدة إلكترون فولت و λ بوحدة نانومتر). بالنسبة لـ GaAlAs المضبوط لانبعاث 940 نانومتر، تبلغ الفجوة حوالي 1.32 إلكترون فولت. يتم هندسة التطعيم المحدد وهيكل الطبقة للشريحة لتعظيم كفاءة عملية إعادة التركيب الإشعاعي هذه ضمن طيف الأشعة تحت الحمراء.

13. اتجاهات التكنولوجيا

التكنولوجيا الأساسية وراء أجهزة مثل IR533C ناضجة. ومع ذلك، تؤثر الاتجاهات في سوق مصابيح LED تحت الحمراء الأوسع على سياق تطبيقها وتطويرها:

• زيادة الطاقة والكفاءة:يهدف البحث المستمر في علوم المواد إلى تحسين كفاءة الحائط المقبس (القوة البصرية الخارجة / الطاقة الكهربائية الداخلة) لمصابيح LED تحت الحمراء، مما يسمح بإخراج أكثر سطوعًا أو استهلاك طاقة أقل. يتم دفع هذا من خلال التطبيقات في مستشعرات وقت الطيران (ToF)، والليدار، والتعرف على الوجه.
• التصغير:بينما يظل مقاس 5 مم شائعًا للتصميمات ذات الثقوب المارة، أصبحت عبوات الأجهزة ذات التركيب السطحي (SMD) (على سبيل المثال، 0805، 1206، وعبوات على مستوى الشريحة) مهيمنة للتجميع الآلي والتصميمات المقيدة بالمساحة مثل الهواتف الذكية والأجهزة القابلة للارتداء.
• الحلول المتكاملة:هناك اتجاه نحو دمج صمام LED تحت الحمراء مع دائرة متكاملة للسائق، وكاشف ضوئي، وأحيانًا حتى وحدة تحكم دقيقة في وحدة واحدة. تعمل وحدات "دمج المستشعرات" هذه على تبسيط التصميم للمستخدمين النهائيين في تطبيقات مثل التحكم بالإيماءات أو كشف الوجود.
• تنويع الطول الموجي:بينما يعد 940 نانومتر قياسيًا، تُستخدم أطوال موجية أخرى مثل 850 نانومتر (غالبًا ما تكون مرئية كوهج أحمر خافت) حيث يكون بعض الرؤية مقبولاً وتكون حساسية الكاشف السليكوني أعلى قليلاً. تُستخدم الأطوال الموجية الأطول (1050 نانومتر، 1300 نانومتر، 1550 نانومتر) للتطبيقات المتخصصة مثل الليدار الآمن للعين والاتصالات البصرية.
• توسيع التطبيق:يخلق نمو إنترنت الأشياء (IoT)، وأتمتة المنزل الذكي، ومراقبة سائق السيارات، والأمن البيومتري باستمرار تطبيقات جديدة لباعثات الأشعة تحت الحمراء الموثوقة ومنخفضة التكلفة مثل IR533C.