ورقة بيانات مصباح الأشعة تحت الحمراء LTL-E7939Q2K - حزمة مثبتة عبر الثقب - الطول الموجي 850 نانومتر - الشدة الإشعاعية 20 مللي واط/ستراديان - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

توفر هذه الوثيقة المواصفات التقنية الكاملة لصمام ثنائي باعث للضوء (LED) عالي الأداء للأشعة تحت الحمراء (IR) مثبت عبر الثقب. تم تصميم الجهاز للتطبيقات التي تتطلب مصدرًا موثوقًا وقويًا للضوء تحت الأحمر بطول موجي نموذجي يبلغ 850 نانومتر. يتميز بعدسة شفافة تمامًا ويتم تصنيعه باستخدام تقنية أشباه الموصلات من نوع AlGaAs (ألومنيوم جاليوم زرنيخيد)، وهي مناسبة تمامًا لانبعاث الأشعة تحت الحمراء بكفاءة. المنتج متوافق مع توجيهات RoHS، مما يشير إلى خلوه من المواد الخطرة مثل الرصاص (Pb). تشمل مزاياه الأساسية التشغيل عالي السرعة، وإخراج طاقة إشعاعية عالية، والتوافق مع الدوائر المتكاملة القياسية نظرًا لمتطلباته المنخفضة للتيار. وهو مخصص للتركيب المتعدد الاستخدامات على لوحات الدوائر المطبوعة (PCBs) أو الألواح في مختلف قطاعات المعدات الإلكترونية.

2. الغوص العميق في المعلمات التقنية

2.1 الحدود القصوى المطلقة

يتم تحديد حدود تشغيل الجهاز تحت درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية. قد يؤدي تجاوز هذه التصنيفات إلى تلف دائم.

• تبديد الطاقة:120 مللي واط كحد أقصى.
• تيار الأمامي الذروي:1 أمبير كحد أقصى تحت ظروف النبض (300 نبضة في الثانية، عرض النبضة 10 ميكروثانية).
• تيار الأمامي المستمر:60 مللي أمبير كحد أقصى للتشغيل المستمر.
• الجهد العكسي:5 فولت كحد أقصى. تطبيق جهد عكسي أعلى يمكن أن يؤدي إلى انهيار تقاطع LED.
• نطاق درجة حرارة التشغيل:من -30 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية.
• نطاق درجة حرارة التخزين:من -40 درجة مئوية إلى +100 درجة مئوية.
• درجة حرارة لحام الأطراف:260 درجة مئوية لمدة أقصاها 5 ثوانٍ، مقاسة على بعد 2.0 مم من جسم LED.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

يتم تحديد هذه المعلمات عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية وتمثل الأداء النموذجي للجهاز.

• الشدة الإشعاعية (Ie):20.0 مللي واط/ستراديان كحد أدنى عند تشغيله بتيار أمامي (IF) قدره 20 مللي أمبير. يجب اعتبار القيمة الفعلية مع تسامح ±15٪. يتم وضع رمز التصنيف المحدد على كيس التعبئة الخاص بالمنتج.
• زاوية الرؤية (2θ1/2):25 درجة بشكل نموذجي، مع حد أدنى 18 درجة. هذه هي الزاوية الكاملة التي تنخفض عندها الشدة الإشعاعية إلى نصف قيمتها المحورية القصوى.
• الطول الموجي الذروي (λP):850 نانومتر بشكل نموذجي، مما يضعه في طيف الأشعة تحت الحمراء القريبة.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):40 نانومتر بشكل نموذجي. هذا يحدد عرض النطاق الطيفي للضوء المنبعث.
• الجهد الأمامي (VF):1.3 فولت بشكل نموذجي، مع حد أقصى 1.65 فولت عند IF = 20 مللي أمبير.
• التيار العكسي (IR):10 ميكرو أمبير كحد أقصى عند تطبيق جهد عكسي (VR) قدره 5 فولت.

3. تحليل منحنى الأداء

تتضمن ورقة البيانات عدة منحنيات خصائص نموذجية توفر نظرة أعمق على سلوك الجهاز تحت ظروف مختلفة. هذه لا تقدر بثمن لتصميم الدوائر وإدارة الحرارة.

3.1 الطيف

يظهر منحنى التوزيع الطيفي شدة الضوء المنبعث عبر أطوال موجية مختلفة، متمركزًا حول الذروة 850 نانومتر. يشير نصف العرض 40 نانومتر إلى انتشار الانبعاث.

3.2 الجهد الأمامي مقابل التيار الأمامي

يوضح منحنى IV هذا العلاقة بين الجهد عبر LED والتيار المتدفق عبره. إنه غير خطي، نموذجي للصمام الثنائي. يستخدم المصممون هذا لتحديد جهد التشغيل اللازم لتيار تشغيل مستهدف.

3.3 الطاقة الإشعاعية النسبية مقابل تيار المستمر الأمامي

يظهر هذا المنحنى كيف تزداد طاقة إخراج الضوء مع زيادة تيار التشغيل المستمر. يساعد في اختيار نقطة التشغيل المناسبة لتحقيق السطوع المطلوب مع إدارة تبديد الطاقة.

3.4 الطاقة الإشعاعية النسبية مقابل تيار الذروة

للتشغيل النبضي، يوضح هذا المنحنى العلاقة بين تيار الذروة في النبضة وطاقة الإخراج الإشعاعية الناتجة، وهو أمر بالغ الأهمية للتطبيقات مثل نقل البيانات بالأشعة تحت الحمراء.

3.5 الطاقة الإشعاعية النسبية مقابل درجة الحرارة

هذا منحنى أداء حرجي حراري. يوضح كيف ينخفض إخراج الضوء مع زيادة درجة الحرارة المحيطة (أو التقاطع). فهم هذا التخفيض ضروري لتصميم الأنظمة التي تحافظ على أداء ثابت عبر نطاق درجة الحرارة المحدد.

3.6 الاتجاهية

يمثل منحنى الاتجاهية أو نمط الإشعاع زاوية الرؤية بصريًا، ويوضح كيفية توزيع الشدة مكانيًا حول المحور المركزي لـ LED.

4. المعلومات الميكانيكية والتغليف

4.1 أبعاد الحزمة

الجهاز عبارة عن حزمة LED قياسية مثبتة عبر الثقب. تشمل ملاحظات الأبعاد الرئيسية:

• جميع الأبعاد بالمليمترات (يتم توفير البوصات بين قوسين).
• ينطبق تسامح عام قدره ±0.25 مم (±0.010 بوصة) ما لم يُذكر خلاف ذلك.
• الحد الأقصى لبروز الراتنج تحت الحافة هو 1.0 مم (0.04 بوصة).
• يتم قياس تباعد الأطراف عند النقطة التي تخرج فيها الأطراف من جسم الحزمة.

يتم الرجوع إلى الرسم البعدي المحدد في ورقة البيانات، والذي يوضح قطر الجسم، وطول الأطراف، والتباعد.

4.2 تحديد القطبية

بالنسبة لمصابيح LED المثبتة عبر الثقب، عادةً ما يتم الإشارة إلى القطبية بطول الأطراف (الطرف الأطول عادةً هو الأنود) أو عن طريق بقعة مسطحة على حافة عدسة LED. سيحدد الرسم الميكانيكي في ورقة البيانات طريقة التعريف الدقيقة.

5. إرشادات اللحام والتجميع

التعامل السليم أمر بالغ الأهمية لضمان الموثوقية ومنع التلف.

5.1 تشكيل الأطراف

• يجب إجراء الانحناء عند نقطة على الأقل 3 مم من قاعدة عدسة LED.
• يجب عدم استخدام قاعدة إطار الأطراف كنقطة ارتكاز أثناء الانحناء.
• يجب إجراء تشكيل الأطراف في درجة حرارة الغرفة العادية وقبلعملية اللحام.
• أثناء الإدخال في PCB، استخدم الحد الأدنى من قوة التثبيت اللازمة لتجنب فرض إجهاد ميكانيكي مفرط على جسم LED.

5.2 عملية اللحام

• الحفاظ على مسافة لا تقل عن 2 مم من قاعدة العدسة إلى نقطة اللحام.
• تجنب غمر العدسة في اللحام.
• لا تطبق إجهادًا خارجيًا على الأطراف بينما يكون LED في درجة حرارة عالية من اللحام.

ظروف اللحام الموصى بها:

• مكواة اللحام:الحد الأقصى لدرجة الحرارة 350 درجة مئوية، لمدة أقصاها 3 ثوانٍ (لحام لمرة واحدة فقط).
• لحام الموجة:
  • التسخين المسبق: الحد الأقصى 100 درجة مئوية لمدة تصل إلى 60 ثانية.
  • موجة اللحام: الحد الأقصى 260 درجة مئوية لمدة تصل إلى 5 ثوانٍ.

ملاحظة مهمة:يمكن أن تؤدي درجة حرارة أو وقت اللحام المفرط إلى تشوه العدسة أو فشل كارثي لـ LED. لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR)غيرمناسب لهذا النوع من LED المثبت عبر الثقب.

5.3 التنظيف

إذا كان التنظيف ضروريًا، استخدم المذيبات القائمة على الكحول مثل كحول الأيزوبروبيل.

5.4 التخزين

لأفضل عمر تخزين:

• يجب ألا تتجاوز بيئة التخزين 30 درجة مئوية و 70٪ رطوبة نسبية.
• يجب استخدام مصابيح LED التي تمت إزالتها من عبوة الحماية الأصلية في غضون ثلاثة أشهر.
• للتخزين الممتد خارج العبوة الأصلية، قم بالتخزين في حاوية محكمة الغلق مع مجفف أو في مجفف مملوء بالنيتروجين.

6. طريقة التشغيل وتصميم الدائرة

مصابيح LED هي أجهزة تعمل بالتيار. لضمان إخراج ضوء ثابت، خاصة عند تشغيل عدة مصابيح LED، فإن تنظيم التيار المناسب أمر ضروري.

• الدائرة الموصى بها (الدائرة أ):قم بتضمين مقاومة محددة للتيار على التوالي معكلLED. هذه هي الطريقة المفضلة لأنها تعوض عن الاختلافات الطفيفة في خاصية الجهد الأمامي (Vf) بين مصابيح LED الفردية، مما يضمن سطوعًا موحدًا عبر جميع الأجهزة في مصفوفة.
• الدائرة غير الموصى بها (الدائرة ب):يتم تثبيط توصيل عدة مصابيح LED مباشرة على التوازي مع مقاومة محددة للتيار مشتركة واحدة. بسبب الاختلافات الطبيعية في منحنى I-V لكل LED، لن يتم توزيع التيار (وبالتالي السطوع) بالتساوي، مما يؤدي إلى أن تكون بعض مصابيح LED أكثر سطوعًا من غيرها.

7. الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)

هذا المكون حساس للتفريغ الكهروستاتيكي. يمكن أن يسبب ESD تلفًا فوريًا أو كامنًا، يتجلى على شكل تيار تسرب عكسي مرتفع، أو جهد أمامي منخفض بشكل غير طبيعي، أو فشل في الإضاءة عند التيارات المنخفضة.

إجراءات الوقاية:

• يجب على الأفراد ارتداء أساور معصم موصلة أو قفازات مضادة للكهرباء الساكنة عند التعامل مع مصابيح LED.
• يجب تأريض جميع المعدات ومحطات العمل والآلات بشكل صحيح.
• استخدم مؤينات لتحييد الشحنة الساكنة التي قد تتراكم على سطح العدسة البلاستيكية بسبب احتكاك التعامل.

التحقق من تلف ESD:تحقق من مصابيح LED المشتبه بها عن طريق اختبار الإضاءة وقياس الجهد الأمامي (Vf) عند تيار اختبار منخفض.

8. معلومات التغليف والطلب

8.1 مواصفات التغليف

يتم توريد المنتج في نظام تغليف متعدد المستويات:

• الوحدة الأساسية:1000 قطعة لكل كيس تعبئة مضاد للكهرباء الساكنة.
• الصندوق الداخلي:يحتوي على 6 أكياس تعبئة، بإجمالي 6000 قطعة.
• الصندوق الخارجي:يحتوي على 8 صناديق داخلية، بإجمالي 48000 قطعة.

8.2 هيكل رقم القطعة

يشفر رقم القطعة LTL-E7939Q2K السمات الرئيسية:

• LTL:معرف عائلة المنتج.
• E7939:طراز/سلسلة الجهاز المحددة.
• Q2K:يشير على الأرجح إلى فرز محدد للشدة الإشعاعية و/أو زاوية الرؤية وفقًا لرمز التصنيف الموجود على الكيس (على سبيل المثال، الشدة في النطاق الأدنى 18-21.5 مللي واط/ستراديان، زاوية الرؤية 20-29 درجة نموذجيًا).

9. اقتراحات التطبيق واعتبارات التصميم

9.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

هذا المصباح LED للأشعة تحت الحمراء عالي الطاقة 850 نانومتر مناسب لمجموعة واسعة من التطبيقات بما في ذلك، على سبيل المثال لا الحصر:

• الإضاءة بالأشعة تحت الحمراء:لكاميرات الأمن، وأنظمة الرؤية الليلية، والرؤية الآلية في ظروف الإضاءة المنخفضة.
• الاستشعار البصري:أجهزة استشعار القرب، وكشف الأشياء، والروبوتات المتتبعة للخط.
• نقل البيانات:روابط البيانات بالأشعة تحت الحمراء (IrDA)، وأجهزة التحكم عن بعد (حيث تزيد الطاقة العالية المدى)، والمشفرات البصرية.
• الأتمتة الصناعية:استشعار الموضع، والعد، وأجهزة استشعار كسر الشعاع.

9.2 اعتبارات التصميم

• إدارة الحرارة:بينما يمكن للجهاز التعامل مع 120 مللي واط، فإن التشغيل عند أو بالقرب من الحد الأقصى لتيار المستمر (60 مللي أمبير) سيولد حرارة. تأكد من وجود مساحة نحاسية كافية في PCB أو تبريد حراري إذا تم استخدامه في بيئات ذات درجة حرارة محيطة عالية لمنع تدهور الأداء وإطالة العمر الافتراضي.
• التصميم البصري:توفر زاوية الرؤية النموذجية البالغة 25 درجة شعاعًا مركزًا نسبيًا. للحصول على تغطية أوسع، قد تكون البصريات الثانوية (الموزعات) مطلوبة. للحصول على مدى أطول، يمكن استخدام عدسة لجعل الشعاع متوازيًا.
• دائرة التشغيل:استخدم دائمًا مشغل تيار ثابت أو مقاومة على التوالي. احسب قيمة المقاومة بناءً على جهد الإمداد (Vs)، والجهد الأمامي النموذجي لـ LED (Vf)، وتيار التشغيل المطلوب (If): R = (Vs - Vf) / If. خذ في الاعتبار تسامح Vf وتغيرات جهد الإمداد.
• حماية ESD في الدائرة:في البيئات المعرضة لـ ESD، فكر في إضافة صمامات ثنائية لقمع الجهد العابر (TVS) أو مكونات حماية أخرى على الخطوط المتصلة بـ LED.

10. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنة بمصابيح LED المرئية القياسية أو مصابيح LED للأشعة تحت الحمراء منخفضة الطاقة، يقدم هذا الجهاز مزايا مميزة:

• شدة إشعاعية عالية:20 مللي واط/ستراديان كحد أدنى توفر قوة إشارة قوية للاستشعار والإضاءة، مما يسمح بمسافات تشغيل أطول أو متطلبات حساسية مستقبل أقل.
• قدرة عالية السرعة:القدرة على التعامل مع تيار ذروة 1 أمبير في نبضات قصيرة (10 ميكروثانية) تجعله مناسبًا لتطبيقات نقل البيانات المعدلة.
• الامتثال لـ RoHS:يلبي اللوائح البيئية الحديثة للتصنيع الخالي من الرصاص.
• موثوقية التركيب عبر الثقب:توفر حزمة التركيب عبر الثقب تثبيتًا ميكانيكيًا قويًا وتوصيل حراري ممتاز إلى PCB مقارنة ببعض البدائل المثبتة على السطح، وهو مفيد للتشغيل عالي الطاقة.

11. الأسئلة الشائعة (FAQs)

11.1 ما الفرق بين الشدة الإشعاعية (مللي واط/ستراديان) والشدة الضوئية (ميللي كانديلا)؟

تقيس الشدة الإشعاعية الطاقة البصرية الفعلية المنبعثة لكل زاوية صلبة (ستراديان)، بغض النظر عن حساسية العين البشرية. يتم استخدامها لأجهزة الأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية. يتم ترجيح الشدة الضوئية باستجابة العين البشرية الضوئية (المتكيفة مع ضوء النهار) ويتم قياسها بالكانديلا (cd) أو الميللي كانديلا (mcd). إنها ذات معنى فقط للضوء المرئي. يتم تحديد هذا LED للأشعة تحت الحمراء بشكل صحيح بوحدة مللي واط/ستراديان.

11.2 هل يمكنني تشغيل هذا LED مباشرة من دبوس متحكم دقيق 3.3 فولت أو 5 فولت؟

No.لدى دبابيس المتحكم الدقيق قدرة محدودة على توفير/استهلاك التيار (عادةً 20-50 مللي أمبير كحد أقصى) ولم يتم تصميمها لتشغيل تيار ثابت. من شأن توصيل LED مباشرة أن يفرط في تحميل الدبوس، ويتلف المتحكم الدقيق، ويوفر تيارًا غير منضبط لـ LED. استخدم دائمًا دائرة تشغيل بمقاومة على التوالي أو IC مخصص لتشغيل LED.

11.3 لماذا يوجد تسامح ±15٪ على الشدة الإشعاعية؟

هذا تباين طبيعي متأصل في عمليات تصنيع أشباه الموصلات. يتم فرز مصابيح LED (تصنيفها) بناءً على الشدة المقاسة. يشير "رمز التصنيف" المحدد على كيس التعبئة إلى أي مجموعة شدة تنتمي إليها مصابيح LED، مما يسمح للمصممين باختيار أجزاء ذات أداء متسق لتطبيقهم.

11.4 هل هناك حاجة إلى مرشح للأشعة تحت الحمراء للمستقبل؟

في العديد من التطبيقات، نعم. يمكن أن يؤدي استخدام مرشح تمرير نطاق 850 نانومتر على المستقبل (الصمام الثنائي الضوئي أو المستشعر) إلى تحسين نسبة الإشارة إلى الضوضاء بشكل كبير عن طريق حجب الضوء المرئي المحيط ومصادر الأشعة تحت الحمراء غير المرغوب فيها الأخرى (مثل ضوء الشمس أو المصابيح المتوهجة)، مما يجعل النظام أكثر موثوقية، خاصة في ظروف ضوء النهار.

12. مثال تطبيقي عملي

حالة تصميم: مستشعر قرب بالأشعة تحت الحمراء بسيط

الهدف:كشف جسم على بعد 10 سم.

التصميم: 1. دائرة الباعث:شغل مصباح LED LTL-E7939Q2K بتيار ثابت 20 مللي أمبير. باستخدام مصدر طاقة 5 فولت وجهد أمامي نموذجي 1.3 فولت، احسب المقاومة على التوالي: R = (5V - 1.3V) / 0.020A = 185 أوم. استخدم مقاومة قياسية 180 أو 200 أوم. 2.دائرة المستقبل:ضع ترانزستور ضوئي من السيليكون أو صمام ثنائي ضوئي حساس للضوء 850 نانومتر على بعد بضعة سنتيمترات من LED، محاذاة على نفس المحور. استخدم صمام ثنائي ضوئي متحيز عكسيًا مع مضخم تحويل التيار إلى جهد أو ترانزستور ضوئي في تكوين مفتاح بسيط. 3.التشغيل:يصدر LED ضوء الأشعة تحت الحمراء باستمرار. عندما يدخل جسم منطقة الكشف، فإنه يعكس بعض هذا الضوء مرة أخرى إلى المستقبل. تزداد إشارة خرج المستقبل، والتي يمكن قراءتها بواسطة مقارن أو ADC متحكم دقيق لتحريك إجراء. 4.اعتبارات:احمِ المستقبل من التعرض المباشر للباعث لمنع التشبع. استخدم ضوءًا معدلًا (نبض LED) ودائرة كشف متزامنة في المستقبل لجعل النظام محصنًا ضد تقلبات الضوء المحيط.

13. مبدأ التشغيل

هذا الجهاز هو صمام ثنائي باعث للضوء يعتمد على تقاطع أشباه موصلات من نوع AlGaAs. عندما يتم تطبيق جهد أمامي يتجاوز عتبة التقاطع (حوالي 1.3 فولت)، يتم حقن الإلكترونات والثقوب عبر التقاطع. يؤدي إعادة اتحادها إلى إطلاق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد لمادة أشباه الموصلات ألومنيوم جاليوم زرنيخيد (AlGaAs) طاقة فجوة النطاق، والتي تتوافق مباشرة مع الطول الموجي للفوتونات المنبعثة - في هذه الحالة، حوالي 850 نانومتر، وهو في منطقة الأشعة تحت الحمراء القريبة من الطيف الكهرومغناطيسي، غير مرئي للعين البشرية.

14. اتجاهات التكنولوجيا

تستمر تكنولوجيا LED للأشعة تحت الحمراء في التطور. تشمل الاتجاهات العامة في الصناعة:

• زيادة الكفاءة:تطوير مواد أشباه موصلات جديدة وهياكل طبقات رقيقة (مثل آبار الكم المتعددة) لتحقيق كفاءة أعلى للطاقة (مزيد من إخراج الضوء لكل واط كهربائي مدخل)، مما يقلل من توليد الحرارة واستهلاك الطاقة.
• كثافة طاقة أعلى:تسمح التطورات في التغليف وإدارة الحرارة للأجهزة الأصغر بالتعامل مع تيارات تشغيل أعلى، مما يتيح أنظمة إضاءة بالأشعة تحت الحمراء أكثر إحكاما وقوة.
• تنوع الطول الموجي:بينما 850 نانومتر و 940 نانومتر شائعة، هناك تطوير لتطبيقات محددة، مثل 810 نانومتر للعلاج الطبي أو أطوال موجية محددة محسنة لحساسيات مستشعرات معينة.
• التكامل:اتجاهات نحو دمج دائرة تشغيل LED، ومكونات الحماية، وأحيانًا حتى المستشعر في وحدات أكثر إحكاما أو حلول نظام في حزمة (SiP) لتبسيط تصميم المستخدم النهائي.

تهدف هذه الاتجاهات إلى توفير حلول أكثر موثوقية وكفاءة ومخصصة للتطبيق للأسواق المتنامية في الرؤية الآلية، والاستشعار الحيوي، والليدار، والاتصالات البصرية.