ورقة بيانات الصمام الثنائي الباعث للأشعة تحت الحمراء SIR333-A - عبوة 5.0 مم - جهد أمامي 1.65 فولت - طول موجي 875 نانومتر - تبديد طاقة 150 ميغاواط - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

يعد SIR333-A صمامًا ثنائيًا باعثًا للأشعة تحت الحمراء (IR) عالي الشدة مقاس 5 مم. وهو مُشكل في عبوة بلاستيكية زرقاء ومصمم للتطبيقات التي تتطلب انبعاثًا موثوقًا للأشعة تحت الحمراء. يتطابق الناتج الطيفي للجهاز مع الترانزستورات الضوئية والثنائيات الضوئية ووحدات استقبال الأشعة تحت الحمراء الشائعة، مما يجعله مناسبًا لمختلف أنظمة الاستشعار والإرسال.

1.1 الميزات والمزايا الأساسية

• موثوقية عالية:مصمم لأداء طويل الأمد متسق.
• شدة إشعاعية عالية:يوفر ناتجًا قويًا للأشعة تحت الحمراء لنقل إشارة فعال.
• طول موجي محدد:طول موجة الانبعاث الذروي (λp) يبلغ 875 نانومتر.
• تباعد الأطراف القياسي:تباعد دبابيس 2.54 مم لسهولة التركيب على لوحة الدوائر المطبوعة (PCB).
• جهد أمامي منخفض:يساهم في تشغيل موفر للطاقة.
• الامتثال البيئي:المنتج خالٍ من الرصاص، ومتوافق مع معايير RoHS، وEU REACH، والخالي من الهالوجين (Br < 900 جزء في المليون، Cl < 900 جزء في المليون، Br+Cl < 1500 جزء في المليون).

1.2 التطبيقات المستهدفة

• أنظمة الإرسال في الهواء الطلق.
• وحدات التحكم عن بعد بالأشعة تحت الحمراء ذات متطلبات طاقة عالية.
• كاشفات الدخان.
• أنظمة الأشعة تحت الحمراء التطبيقية العامة.

2. المواصفات الفنية والتفسير الموضوعي

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات الحدود التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل تحت أو عند هذه الحدود.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

هذه هي معلمات الأداء النموذجية المقاسة عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25°م.

تفاوتات القياس:الجهد الأمامي: ±0.1 فولت، الشدة الإشعاعية: ±10%، الطول الموجي الذروي: ±1.0 نانومتر.

2.3 الاعتبارات الحرارية

أداء الجهاز يعتمد على درجة الحرارة. يتم تحديد أقصى تبديد للطاقة وهو 150 ميلي واط عند درجة حرارة هواء حر تبلغ 25°م أو أقل. مع زيادة درجة الحرارة المحيطة، يقل تبديد الطاقة المسموح به، وهو ما يجب مراعاته في التصميم الحراري لضمان الموثوقية ومنع ارتفاع درجة الحرارة.

3. شرح نظام التصنيف

يتوفر SIR333-A في درجات أداء مختلفة، أو "صناديق"، بناءً على شدته الإشعاعية المقاسة عند تيار أمامي (IF) قدره 20 مللي أمبير. وهذا يسمح للمصممين باختيار مكون يطابق بدقة متطلبات الحساسية لتطبيقهم.

لا يوجد تصنيف منفصل للجهد الأمامي أو الطول الموجي الذروي في البيانات المقدمة؛ يتم استخدام القيم النموذجية.

4. تحليل منحنى الأداء

4.1 التيار الأمامي مقابل درجة الحرارة المحيطة

يظهر هذا المنحنى تخفيض الحد الأقصى المسموح به للتيار الأمامي المستمر مع ارتفاع درجة الحرارة المحيطة فوق 25°م. يجب على المصممين الرجوع إلى هذا الرسم البياني لتجنب تجاوز حدود التشغيل الآمنة في بيئات درجة الحرارة المرتفعة.

4.2 التوزيع الطيفي

يرسم الرسم البياني الشدة الإشعاعية النسبية مقابل الطول الموجي. يؤكد الطول الموجي الذروي النموذجي البالغ 875 نانومتر وعرض النطاق الطيفي البالغ حوالي 80 نانومتر (العرض الكامل عند نصف الحد الأقصى). هذا النطاق الضيق مفيد لتقليل التداخل من الضوء المحيط ومطابقة المرشحات البصرية في المستقبلات.

3.3 الطول الموجي الذروي للانبعاث مقابل درجة الحرارة المحيطة

تظهر هذه الخاصية كيف يتحول الطول الموجي الذروي مع درجة الحرارة. فهم هذا التحول أمر بالغ الأهمية للتطبيقات التي يتم فيها ضبط المستقبل على طول موجي محدد، حيث قد يختلف أداء النظام عبر نطاق درجة حرارة التشغيل.

4.4 التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى IV)

منحنى IV أساسي لتصميم الدائرة. يظهر العلاقة غير الخطية بين التيار والجهد. الجهد الأمامي النموذجي هو 1.3 فولت عند 20 مللي أمبير، ولكنه يزداد مع التيار ويمكن أن يختلف بين الوحدات. المقاوم المحدد للتيار أو مشغل التيار الثابت ضروري.

4.5 الشدة الإشعاعية مقابل التيار الأمامي

يوضح هذا الرسم أن الناتج الإشعاعي يزداد مع التيار الأمامي، ولكن ليس بشكل خطي. يسلط الضوء على الكسب الكبير في الناتج عند تشغيل الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) عند أقصى تيار نبضي له (100 مللي أمبير) مقارنة بـ 20 مللي أمبير القياسية، وهو أمر مفيد للتطبيقات التي تتطلب مدى أطول أو قوة إشارة أعلى.

4.6 الشدة الإشعاعية النسبية مقابل الإزاحة الزاوية

يوضح الرسم البياني القطبي زاوية الرؤية أو نمط الانبعاث. نصف الزاوية النموذجي هو 20 درجة، مما يعني أن الشدة تنخفض إلى 50% من قيمتها على المحور عند ±20 درجة من المركز. هذا يحدد عرض حزمة الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) وهو أمر بالغ الأهمية لمحاذاته مع مستقبل أو مستشعر.

5. المعلومات الميكانيكية والعبوة

5.1 أبعاد العبوة

يتم وضع الجهاز في عبوة صمام ثنائي باعث للضوء (LED) دائري قياسي مقاس 5 مم. تشمل الأبعاد الرئيسية القطر الكلي (5.0 مم)، وتباعد الأطراف (2.54 مم)، وقطر الأطراف. يتم توفير رسم مفصل بالأبعاد في ورقة البيانات لتصميم بصمة PCB دقيقة. جميع التفاوتات غير المحددة هي ±0.25 مم.

5.2 تحديد القطبية

يحتوي الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) على جانب مسطح على حافة العبوة، والذي يشير عادةً إلى الطرف السالب (الكاثود). الطرف الأطول عادةً هو الطرف الموجب (الأنود). يجب مراعاة القطبية الصحيحة أثناء التثبيت.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 تشكيل الأطراف

• اثني الأطراف عند نقطة تبعد 3 مم على الأقل من قاعدة لمبة الإيبوكسي.
• قم بتشكيل الأطرافقبل soldering.
• تجنب إجهاد العبوة أثناء الانحناء.
• اقطع الأطراف في درجة حرارة الغرفة.
• تأكد من محاذاة ثقوب PCB تمامًا مع أطراف الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) لتجنب إجهاد التركيب.

6.2 معاملات اللحام

اللحام اليدوي:درجة حرارة طرف المكواة: 300°م كحد أقصى (30 واط كحد أقصى). وقت اللحام: 3 ثوانٍ كحد أقصى. حافظ على مسافة لا تقل عن 3 مم من نقطة اللحام إلى لمبة الإيبوكسي.
اللحام بالموجة/الغمس:درجة حرارة التسخين المسبق: 100°م كحد أقصى (60 ثانية كحد أقصى). درجة حرارة حمام اللحام: 260°م كحد أقصى، الوقت: 5 ثوانٍ كحد أقصى. المسافة من نقطة اللحام إلى اللمبة: 3 مم كحد أدنى.
القواعد العامة:تجنب إجهاد الأطراف في درجة حرارة عالية. لا تلحم أكثر من مرة. احمِ الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) من الصدمات أثناء التبريد. تجنب عمليات التبريد السريع.

6.3 التنظيف

إذا لزم الأمر، نظف فقط باستخدام كحول الأيزوبروبيل في درجة حرارة الغرفة لمدة لا تزيد عن دقيقة واحدة. لا تستخدم التنظيف بالموجات فوق الصوتية، حيث يمكن أن يتلف الهيكل الداخلي. إذا كان التنظيف بالموجات فوق الصوتية لا مفر منه، فمطلوب الحذر الشديد بشأن الطاقة وحالة التجميع.

6.4 ظروف التخزين

قم بالتخزين عند 30°م 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 ومادة ماصة للرطوبة. تجنب التحولات السريعة في درجة الحرارة في البيئات الرطبة لمنع التكثيف.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات الملصق

يتضمن ملصق المنتج عدة رموز: CPN (رقم منتج العميل)، P/N (رقم المنتج)، QTY (كمية التعبئة)، CAT (رتبة/صندوق الشدة الضوئية)، HUE (رتبة الطول الموجي السائد)، REF (رتبة الجهد الأمامي)، LOT No. (رقم الدفعة)، ورمز التاريخ (الشهر).

7.2 كميات التعبئة

• 200 إلى 500 قطعة لكل كيس.
• 5 أكياس لكل صندوق داخلي.
• 10 صناديق داخلية لكل صندوق رئيسي (خارجي).

8. اقتراحات التطبيق

8.1 دوائر التطبيق النموذجية

للتشغيل الأساسي، يجب تشغيل الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) بمقاوم محدد للتيار على التوالي. يمكن حساب قيمة المقاومة (R) باستخدام قانون أوم: R = (Vsupply - VF) / IF، حيث VF هو الجهد الأمامي من ورقة البيانات (استخدم القيمة القصوى للسلامة) وIF هو التيار الأمامي المطلوب (مثل 20 مللي أمبير). للتشغيل النبضي لمدى أطول (مثل في أجهزة التحكم عن بعد)، يمكن استخدام مفتاح ترانزستور يتم تشغيله بواسطة متحكم دقيق لتوفير تيار الذروة العالي (حتى 1 أمبير تحت دورة عمل محددة).

8.2 اعتبارات التصميم

• المحاذاة البصرية:استخدم زاوية الرؤية 20 درجة لمحاذاة الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) بشكل صحيح مع مجال رؤية المستقبل.
• تشغيل التيار:استخدم دائمًا تيارًا ثابتًا أو مقاومًا محددًا للتيار. سيؤدي التوصيل مباشرة بمصدر جهد إلى تدمير الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED).
• الإدارة الحرارية:تأكد من أن لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) والبيئة تسمح بتبديد حرارة كافٍ، خاصة إذا كان التشغيل بالقرب من الحدود القصوى.
• مطابقة المستقبل:اختر كاشفًا ضوئيًا أو وحدة استقبال تتطابق حساسيتها الذروية مع انبعاث 875 نانومتر لهذا الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED).
• مناعة الضوء المحيط:للأنظمة المستخدمة في بيئات ذات إضاءة متغيرة، فكر في تعديل إشارة الأشعة تحت الحمراء واستخدام مستقبل بتردد تعديل مطابق لرفض الضوضاء المحيطة.

9. المقارنة الفنية والتمييز

يتميز SIR333-A من خلال مزيجه منشدة إشعاعية عالية(حتى 90 ميلي واط/ستراديان نبضي) وزاوية رؤية ضيقة نسبيًا تبلغ 20 درجة. وهذا يجعله مناسبًا بشكل خاص للتطبيقات التي تتطلب حزم أشعة تحت حمراء موجهة وعالية الطاقة، مثل أجهزة التحكم عن بعد طويلة المدى أو تطبيقات المستشعرات المحددة. كما أن امتثاله لمعايير البيئة الحديثة (RoHS، REACH، الخالي من الهالوجين) هو أيضًا ميزة رئيسية للمنتجات التي تستهدف الأسواق العالمية. يتيح التوفر في صناديق الشدة التحسين من حيث التكلفة بناءً على احتياجات الأداء.

10. الأسئلة الشائعة (FAQs)

10.1 ما الفرق بين تصنيفات التيار الأمامي المستمر والنبضي؟

التيار الأمامي المستمر (100 مللي أمبير) هو أقصى تيار يمكن للصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) تحمله إلى أجل غير مسمى عند 25°م. التيار الأمامي الذروي (1.0 أمبير) هو تيار أعلى بكثير يمكنه تحمله فقط لنبضات قصيرة جدًا (≤100 ميكروثانية) عند دورة عمل منخفضة جدًا (≤1%). وهذا يسمح باندفاعات ضوئية عالية الشدة قصيرة المدى لنقل بعيد المدى دون ارتفاع درجة الحرارة.

10.2 كيف أختار المقاوم المحدد للتيار الصحيح؟

استخدم الصيغة R = (Vsupply - VF) / IF. لمصدر طاقة 5 فولت والتشغيل عند 20 مللي أمبير، باستخدام أقصى VF وهو 1.65 فولت: R = (5 - 1.65) / 0.02 = 167.5 أوم. سيكون المقاوم القياسي 180 أوم أو 150 أوم خيارًا آمنًا. احسب دائمًا باستخدام أقصى VF لضمان ألا يتجاوز التيار الحد المطلوب.

10.3 هل يمكنني استخدام هذا الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) لنقل البيانات؟

نعم، تسمح مادة شريحة GaAlAs السريعة له بأن يتم تعديله بسرعات عالية، مما يجعله مناسبًا لروابط بيانات الأشعة تحت الحمراء. كما تدعم الشدة الإشعاعية العالية مسافات ارتباط أطول. يجب أن يستخدم التصميم دائرة تشغيل مناسبة لتحقيق سرعة التعديل المطلوبة.

10.4 لماذا تعتبر حالة التخزين مهمة؟

يمكن للعبوة الإيبوكسية امتصاص الرطوبة من الهواء. أثناء عملية اللحام عالية الحرارة، يمكن أن تتمدد هذه الرطوبة المحتبسة بسرعة، مما يسبب تشققات داخلية أو انفصال الطبقات (\"تفرقع\")، مما قد يؤدي إلى فشل فوري أو كامن. يقلل التخزين السليم من هذه المخاطر.

11. تصميم عملي وحالة استخدام

11.1 دراسة حالة: جهاز تحكم عن بعد بالأشعة تحت الحمراء طويل المدى

الهدف:تصميم جهاز تحكم عن بعد يعمل بشكل موثوق من مسافة تصل إلى 15 مترًا في بيئة غرفة معيشة نموذجية.
الحل:استخدم SIR333-A الذي يتم تشغيله في الوضع النبضي. يولد المتحكم الدقيق إشارة حاملة 38 كيلو هرتز معدلة ببيانات الأمر. يقوم مفتاح ترانزستور بتشغيل الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) بنبضات عند تيار الذروة 1 أمبير (بدورة عمل ≤1%). يوفر هذا الناتج النبضي عالي الشدة قوة الإشارة اللازمة للمدى الأطول. وحدة الاستقبال على التلفزيون مضبوطة على 38 كيلو هرتز، مما يوفر رفضًا ممتازًا للضوء والضوضاء المحيطة.

12. مقدمة المبدأ

الصمام الثنائي الباعث للضوء تحت الأحمر (IR LED) هو صمام ثنائي تقاطع p-n شبه موصل يصدر ضوءًا تحت أحمر غير مرئي عند تحيزه كهربائيًا في الاتجاه الأمامي. تتحد الإلكترونات مع الفجوات داخل الجهاز، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات. يتم تحديد طول موجة الضوء المنبعث من خلال فجوة النطاق الطاقي لمادة أشباه الموصلات. يستخدم SIR333-A زرنيخيد الغاليوم الألومنيوم (GaAlAs)، والذي يوفر انبعاثًا فعالًا في الطيف تحت الأحمر القريب حول 875 نانومتر.

13. اتجاهات التطوير

الاتجاه العام في تكنولوجيا الصمام الثنائي الباعث للضوء تحت الأحمر (IR LED) هو نحوكفاءة أعلى(مزيد من الناتج الإشعاعي لكل واط كهربائي مدخل)،زيادة كثافة الطاقةللتطبيقات طويلة المدى، وأحجام عبوات أصغرللتكامل في الأجهزة المدمجة. هناك أيضًا تركيز على تطوير صمامات ثنائية باعثة للضوء (LED) ذات قمم طول موجي ضيقة ومحددة للتطبيقات الاستشعارية المتقدمة (مثل استشعار الغاز) وتحسين سرعة التعديل للاتصالات البصرية عالية النطاق (Li-Fi). يستمر السعي نحو الاستدامة البيئية في دفع اعتماد أوسع لمعايير التصنيع الخالية من الهالوجين وغيرها من المعايير الخضراء.