ورقة بيانات ثنائي الأشعة تحت الحمراء IR323/H0-A بقطر 5.0 مم - عبوة 5 مم - جهد أمامي 1.2 فولت - طول موجي 940 نانومتر - تبديد طاقة 150 ميغاواط - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد IR323/H0-A ثنائي إشعاع للأشعة تحت الحمراء عالي الكثافة، مُحاط بغلاف بلاستيكي أزرق بقطر 5.0 مم. تم تصميمه للتطبيقات التي تتطلب انبعاثًا موثوقًا للأشعة تحت الحمراء في طيف 940 نانومتر. يتطابق الجهاز طيفيًا مع الترانزستورات الضوئية السيليكونية الشائعة، والثنائيات الضوئية، ووحدات استقبال الأشعة تحت الحمراء، مما يجعله مكونًا متعدد الاستخدامات لمختلف الأنظمة الإلكترونية الضوئية.

تشمل المزايا الرئيسية الموثوقية العالية، والشدة الإشعاعية الممتازة، والجهد الأمامي المنخفض، مما يساهم في تشغيل موفر للطاقة. المنتج متوافق مع اللوائح البيئية الرئيسية، بما في ذلك RoHS، وEU REACH، ومعايير الخالية من الهالوجين، مما يضمن ملاءمته للتصنيع الإلكتروني الحديث.

2. الغوص العميق في المواصفات الفنية

2.1 القيم القصوى المطلقة

تم تصميم الجهاز للعمل ضمن حدود صارمة لضمان طول العمر والموثوقية. يتم تصنيف التيار الأمامي المستمر (IF) عند 100 مللي أمبير. للعمل النبضي، يُسمح بتيار أمامي ذروة (IFP) يبلغ 1.0 أمبير تحت ظروف محددة (عرض النبضة ≤100 ميكروثانية، دورة عمل ≤1%). الحد الأقصى لجهد الانعكاس (VR) هو 5 فولت. يتراوح نطاق درجة حرارة التشغيل (Topr) من -40°C إلى +85°C، بينما يمكن التخزين بين -40°C و +100°C. الحد الأقصى لتبديد الطاقة (Pd) عند درجة حرارة محيطة 25°C أو أقل هو 150 ميغاواط. يجب ألا تتجاوز درجة حرارة اللحام 260°C لمدة 5 ثوانٍ أو أقل.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم تحديد جميع الخصائص عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25°C. الشدة الإشعاعية (Ie) هي مقياس أداء أساسي. عند تيار أمامي (IF) قدره 20 مللي أمبير، تكون الشدة الإشعاعية النموذجية 3.5 ميغاواط/ستراديان، بحد أدنى 2.0 ميغاواط/ستراديان. تحت الظروف النبضية (IF=100 مللي أمبير، عرض النبضة ≤100 ميكروثانية، دورة عمل ≤1%)، تصل الشدة النموذجية إلى 15 ميغاواط/ستراديان. عند تيار الذروة البالغ 1 أمبير تحت نفس الظروف النبضية، تكون الشدة النموذجية 150 ميغاواط/ستراديان.

طول موجة الانبعاث الذروة (λp) هو نموذجيًا 940 نانومتر، بعرض نطاق طيفي (Δλ) يبلغ 45 نانومتر. الجهد الأمامي (VF) منخفض، نموذجيًا 1.2 فولت عند 20 مللي أمبير، بحد أقصى 1.5 فولت. عند 100 مللي أمبير (نبضي)، يكون VF نموذجيًا 1.3 فولت (حد أقصى 1.6 فولت). عند 1 أمبير (نبضي)، يرتفع VF إلى نموذجي 2.6 فولت (حد أقصى 4.0 فولت). تيار الانعكاس (IR) هو بحد أقصى 10 ميكرو أمبير عند VR=5 فولت. زاوية الرؤية (2θ1/2) هي نموذجيًا 60 درجة، مما يحدد مخروط الانبعاث.

3. شرح نظام التصنيف

يتوفر المنتج في درجات أداء مختلفة، أو "صناديق"، بناءً على الشدة الإشعاعية المقاسة عند IF=20 مللي أمبير. وهذا يسمح للمصممين باختيار مكون يطابق بدقة متطلبات الحساسية الخاصة بهم.

• الصندوق H:نطاق الشدة الإشعاعية من 2.0 ميغاواط/ستراديان (الحد الأدنى) إلى 3.2 ميغاواط/ستراديان (الحد الأقصى).
• الصندوق J:نطاق الشدة الإشعاعية من 2.8 ميغاواط/ستراديان (الحد الأدنى) إلى 4.5 ميغاواط/ستراديان (الحد الأقصى).
• الصندوق K:نطاق الشدة الإشعاعية من 4.0 ميغاواط/ستراديان (الحد الأدنى) إلى 6.4 ميغاواط/ستراديان (الحد الأقصى).

يتم ملاحظة حالات عدم اليقين في القياس: ±0.1 فولت للجهد الأمامي، ±10% للشدة الضوئية، و ±1.0 نانومتر لطول الموجة السائد.

4. تحليل منحنى الأداء

4.1 التيار الأمامي مقابل درجة الحرارة المحيطة

يُظهر منحنى تخفيض التصنيف كيف ينخفض الحد الأقصى المسموح به للتيار الأمامي مع زيادة درجة الحرارة المحيطة فوق 25°C. هذا الرسم البياني بالغ الأهمية للإدارة الحرارية وضمان عمل LED ضمن منطقة التشغيل الآمنة (SOA) تحت جميع الظروف البيئية.

4.2 التوزيع الطيفي

يؤكد رسم بياني الناتج الطيفي على انبعاث النطاق الضيق المتمركز حول 940 نانومتر. هذا الطول الموجي مثالي للتطابق مع الكواشف القائمة على السيليكون، والتي تتمتع بحساسية ذروة في منطقة الأشعة تحت الحمراء القريبة، وهو أقل وضوحًا للعين البشرية مقارنة بأطوال موجات الأشعة تحت الحمراء الأقصر.

3.3 طول موجة الانبعاث الذروة مقابل درجة الحرارة المحيطة

يوضح هذا المنحنى التحول الطفيف في طول موجة الذروة مع التغيرات في درجة حرارة التقاطع. فهم هذا التحول مهم للتطبيقات التي تتطلب تطابقًا طيفيًا دقيقًا على نطاق واسع من درجات الحرارة.

4.4 التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي

منحنى الخاصية IV غير خطي، وهو نموذجي للثنائيات. يظهر العلاقة بين الجهد الأمامي المطبق والتيار الناتج. المنحنى ضروري لتصميم دائرة القيادة، سواء باستخدام مصادر تيار ثابت أو مصادر جهد محدودة بمقاوم.

4.5 الشدة الإشعاعية مقابل التيار الأمامي

يوضح هذا الرسم البياني العلاقة الفائقة الخطية بين تيار القيادة والإخراج البصري. تزداد الشدة الإشعاعية بشكل كبير مع التيار، خاصة في منطقة التيار العالي النبضي، مما يسلط الضوء على قدرة الجهاز على التطبيقات النبضية عالية السطوع.

4.6 الشدة الإشعاعية النسبية مقابل الإزاحة الزاوية

يصور الرسم البياني القطبي زاوية الرؤية، ويظهر كيف تنخفض الشدة المنبعثة مع زيادة الزاوية من المحور المركزي (0°). يتم تأكيد زاوية الرؤية النموذجية البالغة 60 درجة (حيث تنخفض الشدة إلى النصف) بواسطة هذا المنحنى، وهو أمر حيوي لتصميم المحاذاة البصرية والتغطية.

5. المعلومات الميكانيكية والمتعلقة بالعبوة

5.1 رسم أبعاد العبوة

يحدد الرسم الميكانيكي الأبعاد الفعلية لـ LED. تشمل القياسات الرئيسية القطر الكلي البالغ 5.0 مم، وتباعد الأطراف البالغ 2.54 مم (قياسي للمكونات ذات الثقب المار)، والمسافة من القاعدة إلى نقاط مختلفة على العدسة. يتضمن الرسم منظرًا علويًا وجانبيًا مع تسجيل التفاوتات الحرجة (عادة ±0.25 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك). يتم تحديد الطرف الموجب (الأنود) عادةً على أنه الطرف الأطول.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 تشكيل الأطراف

يجب ثني الأطراف عند نقطة تبعد على الأقل 3 مم عن قاعدة لمبة الإيبوكسي. يجب إجراء التشكيل قبل اللحام وفي درجة حرارة الغرفة لتجنب إجهاد العبوة أو إتلاف الروابط السلكية الداخلية. يجب أن تتماشى ثقوب PCB بدقة مع أطراف LED لمنع إجهاد التركيب.

6.2 التخزين

يجب تخزين مصابيح LED عند 30°C أو أقل ورطوبة نسبية 70% أو أقل. العمر الافتراضي للتخزين الموصى به بعد الشحن هو 3 أشهر. للتخزين لفترات أطول (حتى عام واحد)، استخدم حاوية محكمة الغلق بجو نيتروجين ومجفف. بعد فتح الكيس الحساس للرطوبة، يجب استخدام المكونات خلال 24 ساعة.

6.3 عملية اللحام

يجب إجراء اللحام مع وجود نقطة اللحام على بعد 3 مم على الأقل من لمبة الإيبوكسي. الظروف الموصى بها هي:

• اللحام اليدوي:درجة حرارة طرف المكواة بحد أقصى 300°C (30 واط كحد أقصى)، وقت اللحام بحد أقصى 3 ثوانٍ.
• اللحام بالموجة/الغمس:درجة حرارة التسخين المسبق بحد أقصى 100°C (60 ثانية كحد أقصى)، درجة حرارة حمام اللحام بحد أقصى 260°C لمدة 5 ثوانٍ كحد أقصى.

يتم توفير رسم بياني موصى به لملف اللحام، يظهر تسخينًا تدريجيًا، ووقتًا محددًا فوق نقطة الانصهار، وتبريدًا مضبوطًا. تجنب الدورات الحرارية السريعة. لا ينبغي إجراء اللحام بالغمس أو اليدوي أكثر من مرة. احمِ LED من الصدمات الميكانيكية أثناء السخونة.

6.4 التنظيف

إذا كان التنظيف ضروريًا، استخدم كحول الأيزوبروبيل في درجة حرارة الغرفة لمدة لا تزيد عن دقيقة واحدة، يليها التجفيف بالهواء. لا يُنصح بالتنظيف بالموجات فوق الصوتية بسبب خطر إتلاف الهيكل الداخلي.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات الملصق

يحتوي الملصق على العبوة على معلومات رئيسية: رقم منتج العميل (CPN)، رقم المنتج (P/N)، كمية التعبئة (QTY)، رتبة الشدة الضوئية (CAT)، رتبة طول الموجة السائد (HUE)، رتبة الجهد الأمامي (REF)، رقم الدفعة (LOT No)، ورمز الشهر (X).

7.2 مواصفات التعبئة

يتم تعبئة مصابيح LED في أكياس مضادة للكهرباء الساكنة. تدفق التعبئة القياسي هو: 200-500 قطعة لكل كيس، 5 أكياس لكل صندوق داخلي، و10 صناديق داخلية لكل صندوق رئيسي (خارجي).

8. اقتراحات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• أنظمة نقل الهواء الحر:لروابط البيانات اللاسلكية قصيرة المدى، أو أجهزة التحكم عن بعد، أو أجهزة استشعار القرب.
• المفاتيح الكهروضوئية وكشف الأجسام:تُستخدم مع كاشف ضوئي لاستشعار وجود أو موضع أو حركة جسم ما.
• محركات الأقراص المرنة:استُخدمت تاريخيًا لاستشعار وجود القرص أو موضع المسار.
• كاشفات الدخان:تُستخدم في كاشفات نوع التعتيم حيث تقوم جسيمات الدخان بتشتيت أو حجب حزمة الأشعة تحت الحمراء.
• أنظمة الأشعة تحت الحمراء العامة:أي تطبيق يتطلب مصدرًا موثوقًا للضوء تحت الأحمر بطول 940 نانومتر.

8.2 اعتبارات التصميم

• دائرة القيادة:استخدم مصدر تيار ثابت أو مقاوم محدد للتيار على التوالي لضبط التيار الأمامي المطلوب (IF). ضع في اعتبارك انخفاض الجهد الأمامي (VF) عند حساب متطلبات مصدر الطاقة.
• الإدارة الحرارية:التزم بمنحنى تخفيض التصنيف. للتشغيل المستمر عند تيارات عالية أو درجات حرارة محيطة مرتفعة، فكر في استخدام مشتت حراري أو تبريد هوائي قسري للحفاظ على درجة حرارة التقاطع ضمن الحدود.
• التصميم البصري:تحدد زاوية الرؤية البالغة 60 درجة انتشار الحزمة. استخدم عدسات أو فتحات إذا كان مطلوبًا نمط حزمة مختلف. تأكد من المحاذاة الصحيحة مع مستشعر الاستقبال.
• الحماية الكهربائية:قم بتضمين حماية ضد طفرات الجهد العكسي والتفريغ الكهروستاتيكي (ESD)، حيث أن الحد الأقصى لجهد الانعكاس هو 5 فولت فقط.

9. المقارنة الفنية والتمييز

يتميز IR323/H0-A من خلال مزيجه من عبوة قياسية بقطر 5 مم ذات ثقب مار، وطول موجي محدد بدقة 940 نانومتر، وشدة إشعاعية عالية. مقارنة بمصابيح LED تحت الحمراء العامة، فإنه يوفر صناديق أداء مضمونة، وامتثال بيئي شامل (RoHS، REACH، خالٍ من الهالوجين)، ومواصفات ورقة بيانات مفصلة وموثوقة مدعومة بمنحنيات أداء نموذجية. الجهد الأمامي المنخفض هو ميزة للتطبيقات التي تعمل بالبطارية، مما يقلل من استهلاك الطاقة في دائرة القيادة.

10. الأسئلة الشائعة (FAQ)

س: ما الفرق بين الصناديق H، وJ، وK؟

ج: تمثل الصناديق مستويات مختلفة مضمونة للحد الأدنى والأقصى للشدة الإشعاعية عند 20 مللي أمبير. يوفر الصندوق K أعلى إخراج، يليه J ثم H. اختر بناءً على الحساسية المطلوبة لدائرة المستقبل الخاصة بك.

س: هل يمكنني تشغيل هذا LED مباشرة بمصدر طاقة 5 فولت؟

ج: لا. الجهد الأمامي هو حوالي 1.2-1.5 فولت فقط عند 20 مللي أمبير. توصيله مباشرة بـ 5 فولت سيسبب تيارًا مفرطًا، مما يدمر LED. يجب عليك استخدام مقاوم على التوالي لتحديد التيار. على سبيل المثال، مع مصدر طاقة 5 فولت وهدف IF=20 مللي أمبير، R = (5V - 1.2V) / 0.02A = 190 أوم (استخدم مقاوم 200 أوم قياسي).

س: لماذا تيار الذروة (1A) أعلى بكثير من التيار المستمر (100mA)؟

ج: هذا بسبب القيود الحرارية. عند التيارات المستمرة العالية، تتراكم الحرارة في تقاطع أشباه الموصلات. في الوضع النبضي (نبضات قصيرة جدًا بدورة عمل منخفضة)، لا يكون لدى التقاطع وقت لارتفاع درجة الحرارة بشكل مفرط، مما يسمح بتيارات لحظية أعلى بكثير لفترات قصيرة.

س: هل لون العبوة الأزرق أهمية؟

ج: البلاستيك الأزرق هو راتنج إيبوكسي شفاف للضوء تحت الأحمر 940 نانومتر الذي ينبعث منه. اللون هو للتعريف البصري وله تأثير تصفية ضئيل على طول موجة الإخراج.

11. مثال عملي على حالة الاستخدام

تصميم مستشعر بسيط لكشف الأجسام:اقترن IR323/H0-A مع ترانزستور ضوئي. ضع LED والترانزستور الضوئي متقابلين عبر مسار. عندما يعترض جسم ما حزمة الأشعة تحت الحمراء، ينخفض الإشارة من الترانزستور الضوئي. طول الموجة 940 نانومتر غير مرئي، مما يمنع التداخل من الضوء المرئي المحيط. تضمن الشدة الإشعاعية العالية إشارة قوية للكشف الموثوق على مسافة تتراوح من عدة سنتيمترات إلى متر، اعتمادًا على المحاذاة والبصريات. يسمح الجهد الأمامي المنخفض بتشغيل المستشعر من لوحة متحكم دقيق 3.3 فولت مع مفتاح ترانزستور بسيط ومقاوم محدد للتيار لـ LED.

12. مبدأ التشغيل

ثنائي إصدار الضوء تحت الأحمر (IR LED) هو ثنائي تقاطع أشباه موصلات من النوع p-n. عند تطبيق جهد أمامي، يتم حقن الإلكترونات من المنطقة n والثقوب من المنطقة p في منطقة التقاطع. عندما تتحد حاملات الشحن هذه، يتم إطلاق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). تحدد مادة أشباه الموصلات المحددة المستخدمة (غاليوم ألومنيوم زرنيخيد - GaAlAs) فجوة النطاق الطاقي، والتي بدورها تحدد طول موجة الفوتونات المنبعثة - في هذه الحالة، حوالي 940 نانومتر، وهو في طيف الأشعة تحت الحمراء القريبة. تقوم العبوة البلاستيكية بتغليف وحماية شريحة أشباه الموصلات بينما تعمل كعدسة أولية لتشكيل حزمة الضوء المنبعثة.

13. اتجاهات التكنولوجيا

تستمر تكنولوجيا LED تحت الحمراء في التطور. تشمل الاتجاهات العامة زيادة الشدة الإشعاعية وكفاءة الطاقة (مزيد من إخراج الضوء لكل واط من المدخلات الكهربائية)، مما يتيح مدى أطول أو استهلاك طاقة أقل. هناك أيضًا اتجاه نحو التصغير مع انتشار عبوات أجهزة التركيب السطحي (SMD) أكثر من الأنواع ذات الثقب المار للتجميع الآلي. علاوة على ذلك، يعد التكامل اتجاهًا رئيسيًا، حيث يتم دمج مصابيح LED مع مشغلات، أو معدلات، أو حتى أجهزة استشعار في وحدات فردية لتطبيقات محددة مثل استشعار الإيماءات أو قياس المسافة بالوقت الطيران (ToF). يركز علم المواد الأساسي على تحسين الموثوقية، والأداء الحراري، واستقرار الطول الموجي.