ورقة بيانات الصمام الثنائي الباعث للأشعة تحت الحمراء الجانبي IR908-7C-F - عبوة إشعاع جانبي - الطول الموجي القياسي 940 نانومتر - جهد التشغيل الأمامي 1.25 فولت - زاوية الرؤية 40 درجة - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد IR908-7C-F صمامًا ثنائيًا عالي الكثافة لبث الأشعة تحت الحمراء، مُحاطًا بغلاف بلاستيكي موجه للجانب. يتميز هذا التصميم بشريحة تشع الإشعاع من جانب عدسة الإيبوكسي الشفافة، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات التي تتطلب نمط إشعاع جانبي. يتميز الجهاز بموثوقية عالية وكثافة إشعاعية، مع طول موجي قياسي يبلغ 940 نانومتر.

1.1 المزايا الأساسية

• موثوقية عالية وكثافة إشعاعية.
• تشغيل بجهد أمامي منخفض.
• خالٍ من الرصاص، متوافق مع RoHS، ومتوافق مع معايير EU REACH والخالي من الهالوجين (Br < 900 جزء في المليون، Cl < 900 جزء في المليون، Br+Cl < 1500 جزء في المليون).
• تباعد أطراف قياسي 2.54 مم لسهولة التكامل مع لوحة الدوائر المطبوعة.

1.2 التطبيقات المستهدفة

• فأرات الكمبيوتر للتتبع البصري.
• المفاتيح الكهروضوئية وأجهزة الاستشعار.
• أنظمة الأشعة تحت الحمراء العامة.

2. التعمق في المعلمات التقنية

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تُحدد التصنيفات التالية الحدود التي إذا تم تجاوزها قد يحدث تلف دائم للجهاز. يتم تحديد جميع القيم عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية.

• التيار الأمامي المستمر (IF):50 مللي أمبير
• الجهد العكسي (VR):5 فولت
• درجة حرارة التشغيل (Topr):من -25 إلى +85 درجة مئوية
• درجة حرارة التخزين (Tstg):من -40 إلى +85 درجة مئوية
• درجة حرارة اللحام (Tsol):260 درجة مئوية لمدة < 5 ثوانٍ
• تبديد الطاقة (Pd):75 ملي واط عند أو أقل من درجة حرارة هواء حر تبلغ 25 درجة مئوية

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم قياس معلمات الأداء النموذجية عند Ta=25 درجة مئوية. يُعد تيار الضوء (IC(ON)) معلمة رئيسية تُقاس تحت ظروف اختبار محددة (IF=4mA، VCE=3.5V).

• الطول الموجي القياسي (λp):940 نانومتر (نموذجي) عند IF=20mA
• عرض النطاق الطيفي (Δλ):50 نانومتر (نموذجي) عند IF=20mA
• الجهد الأمامي (VF):1.25 فولت (نموذجي)، 1.60 فولت (أقصى) عند IF=20mA
• التيار العكسي (IR):10 ميكرو أمبير (أقصى) عند VR=5V
• زاوية الرؤية (2θ1/2):40 درجة (نموذجية) عند IF=20mA

3. شرح نظام التصنيف

يتوفر IR908-7C-F في مراتب أداء مختلفة بناءً على تيار الضوء (IC(ON)). وهذا يسمح للمصممين باختيار أجهزة ذات إخراج بصري متسق لتطبيقهم.

3.1 المراتب التفصيلية (من E1 إلى E11)

توفر هذه المراتب اختيارًا دقيقًا لتيار الضوء. على سبيل المثال، تغطي المرتبة E1 من 143 إلى 255 ميكرو أمبير، بينما تغطي المرتبة E11 من 857 إلى 1137 ميكرو أمبير، وكلها مقاسة عند IF=4mA، VCE=3.5V.

3.2 المراتب التقريبية (7-2، 7-1، 6-2، 6-1)

هذه فئات أوسع. على سبيل المثال، تغطي المرتبة 6-1 نطاق تيار ضوئي من 650 إلى 1274 ميكرو أمبير. من المهم ملاحظة أن جدول التصنيف هذا هو للاسترشاد فقط وليس ضمانًا لشحن تصنيف محدد.

4. تحليل منحنيات الأداء

تتضمن ورقة البيانات عدة منحنيات خصائص نموذجية تعتبر حاسمة لتصميم الدوائر وإدارة الحرارة.

4.1 التيار الأمامي مقابل درجة الحرارة المحيطة

يُظهر هذا المنحنى كيف ينخفض الحد الأقصى المسموح به للتيار الأمامي مع زيادة درجة الحرارة المحيطة، وهو أمر بالغ الأهمية لضمان الموثوقية طويلة المدى.

4.2 التوزيع الطيفي

يوضح إخراج الطاقة المشعة كدالة للطول الموجي، ومركزه حول الذروة 940 نانومتر.

4.3 التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى IV)

يحدد العلاقة بين التيار المتدفق عبر الصمام الثنائي وانخفاض الجهد عبره، وهو أمر أساسي لتصميم دائرة القيادة.

4.4 الشدة المشعة النسبية مقابل الإزاحة الزاوية

يمثل هذا الرسم البياني القطبي زاوية الرؤية البالغة 40 درجة بشكل مرئي، ويوضح كيف تنخفض الشدة المنبعثة عند الزوايا بعيدًا عن المحور المركزي.

5. المعلومات الميكانيكية والمتعلقة بالعبوة

5.1 أبعاد العبوة

يأتي الجهاز في عبوة جانبية محددة. جميع الأبعاد بالميليمترات مع تسامح عام ±0.3 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. يتم توفير رسم تفصيلي بأبعاد في ورقة البيانات الأصلية، يُظهر حجم الجسم، وطول الأطراف، والتباعد.

5.2 تحديد القطبية

يتم تحديد الأنود والكاثود بوضوح. يجب مراعاة القطبية الصحيحة أثناء تجميع الدائرة لمنع التلف.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 تشكيل الأطراف

• يجب إجراء الانحناء على مسافة أكبر من 3 مم من أسفل جسم راتنج الإيبوكسي.
• يجب تثبيت إطار الأطراف أثناء الانحناء، ويجب تجنب الضغط على جسم الإيبوكسي.
• يجب دائمًا إجراء تشكيل الأطرافقبلعملية اللحام.
• يجب إجراء قطع الأطراف في درجة حرارة الغرفة.
• يجب أن تتماشى ثقوب لوحة الدوائر المطبوعة تمامًا مع أطراف LED لتجنب إجهاد التركيب.

6.2 معاملات اللحام

يجب الحرص على إبقاء نقطة اللحام على بعد 3 مم على الأقل من لمبة الإيبوكسي.

• اللحام اليدوي:درجة حرارة طرف المكواة بحد أقصى 300 درجة مئوية (30 واط كحد أقصى)، وقت اللحام < 3 ثوانٍ.
• اللحام بالغمس:درجة حرارة التسخين المسبق بحد أقصى 100 درجة مئوية (<60 ثانية)، درجة حرارة حمام اللحام بحد أقصى 260 درجة مئوية لمدة < 5 ثوانٍ.
• يتم توفير ملف درجة حرارة لحام موصى به لتقليل الصدمة الحرارية.
• تجنب الصدمات الميكانيكية أو الاهتزاز بينما يكون LED ساخنًا من اللحام.
• يجب عدم إجراء اللحام بالغمس أو اليدوي أكثر من مرة واحدة.

6.3 التنظيف

التنظيف بالموجات فوق الصوتيةغير موصى بهلهذا الجهاز.

6.4 ظروف التخزين

• بعد الشحن، قم بالتخزين عند 10-30 درجة مئوية ورطوبة نسبية 70% أو أقل لمدة تصل إلى 3 أشهر.
• للتخزين طويل المدى (>3 أشهر إلى سنة واحدة)، استخدم حاوية محكمة الغلق بجو نيتروجين عند 10-25 درجة مئوية ورطوبة نسبية 20-60%.
• بعد فتح العبوة الأصلية، استخدم الأجهزة خلال 24 ساعة إذا أمكن، وقم بتخزين الباقي عند 10-25 درجة مئوية ورطوبة نسبية 20-60%، مع إعادة إغلاق الكيس على الفور.
• تجنب التغيرات السريعة في درجة الحرارة في الرطوبة العالية لمنع التكثيف.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات التعبئة

كمية التعبئة القياسية هي 1000 قطعة لكل كيس، 8 أكياس لكل صندوق، و10 صناديق لكل كرتونة.

7.2 مواصفات الملصق

يتضمن ملصق المنتج حقولًا لرقم جزء العميل (CPN)، ورقم الجزء (P/N)، والكمية (QTY)، والمراتب (CAT)، والمرجع (REF)، ورقم الدفعة (LOT No).

8. اقتراحات التطبيق واعتبارات التصميم

8.1 دوائر التطبيق النموذجية

عند تصميم دائرة قيادة، يسمح الجهد الأمامي المنخفض (نموذجيًا 1.25 فولت) بالتشغيل من مصادر طاقة منخفضة الجهد. يُعد المقاوم المحدد للتيار ضروريًا للحفاظ على التيار الأمامي ضمن الحد الأقصى المطلق البالغ 50 مللي أمبير. للتشغيل النبضي، راجع منحنيات تخفيض التصنيف التي لم يتم عرضها صراحةً ولكنها مُستنتجة من تصنيف تبديد الطاقة.

8.2 إدارة الحرارة

تعد الإدارة الحرارية المناسبة أمرًا بالغ الأهمية. يتم تصنيف تبديد الطاقة عند 75 ملي واط عند 25 درجة مئوية. مع ارتفاع درجة الحرارة المحيطة، يجب تخفيض الحد الأقصى المسموح به للطاقة والتيار الأمامي وفقًا لذلك. يجب على المصممين التأكد من وجود مساحة كافية من النحاس على لوحة الدوائر المطبوعة أو طرق أخرى لتبديد الحرارة إذا كان التشغيل قريبًا من الحدود القصوى أو في بيئات مرتفعة الحرارة.

8.3 المحاذاة البصرية

تتطلب طبيعة الإشعاع الجانبي لهذا LED تصميمًا ميكانيكيًا دقيقًا لمحاذاة سطح الإشعاع بشكل صحيح مع مستشعر الهدف أو المسار البصري. تحدد زاوية الرؤية البالغة 40 درجة انتشار الحزمة.

9. المقارنة التقنية والتمييز

العامل المميز الأساسي لـ IR908-7C-F هوعبوته الجانبية (sidelooker). على عكس مصابيح LED الباعثة من الأعلى، تشع هذه العبوة ضوء الأشعة تحت الحمراء من جانب المكون. هذه ميزة كبيرة في التطبيقات المقيدة بالمساحة مثل فأرات الكمبيوتر البصرية، حيث يجب وضع LED والمستشعر بشكل موازٍ للسطح الذي يتم تتبعه، أو في مقاطعات الضوء من نوع الفتحة.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

10.1 ما الفرق بين مراتب E والمراتب التقريبية؟

تقدم مراتب E (من E1 إلى E11) اختيارًا أدق وأكثر تفصيلاً لإخراج الضوء للتطبيقات التي تتطلب اتساقًا شديدًا. تغطي المراتب التقريبية (مثل 7-2، 6-1) نطاقات أوسع وتُستخدم عادةً للتطبيقات التي يكون فيها تيار الضوء الدقيق أقل أهمية. تنص ورقة البيانات صراحةً على أن جدول التصنيف هو للاسترشاد فقط.

10.2 لماذا مسافة اللحام (3 مم من الإيبوكسي) مهمة جدًا؟

راتنج الإيبوكسي الذي يشكل العدسة وجسم LED حساس لدرجات الحرارة العالية. يمكن أن يتسبب الحرارة المفرطة أثناء اللحام في إجهاد داخلي، أو تشقق، أو تدهور الخصائص البصرية، مما يؤدي إلى فشل مبكر أو انخفاض في إخراج الضوء.

10.3 هل يمكنني تشغيل هذا LED عند أقصى تيار مستمر له وهو 50 مللي أمبير؟

على الرغم من أنه ممكن، إلا أنه غير موصى به للتشغيل الموثوق طويل المدى، خاصة في درجات الحرارة المحيطة الأعلى. سيكون تبديد الطاقة عند 50 مللي أمبير وجهد أمامي نموذجي 1.25 فولت هو 62.5 ملي واط، وهو قريب من تصنيف 75 ملي واط عند 25 درجة مئوية. يُعد تبديد الحرارة الجيد وتخفيض التيار وفقًا لمنحنى التيار الأمامي مقابل درجة الحرارة المحيطة أمرًا ضروريًا للتصميم القوي.

11. حالة تصميم واستخدام عملية

الحالة: التكامل في مفتاح كهروضوئي (مستشعر فتحة)

في مستشعر فتحة على شكل حرف U نموذجي، يتم تركيب IR908-7C-F على جانب واحد من الفتحة، مواجهًا لترانزستور ضوئي أو صمام ثنائي ضوئي على الجانب المقابل. نمط الإشعاع الجانبي مثالي لهذا الشكل الهندسي، حيث يوجه الضوء أفقيًا عبر الفجوة. يقوم جسم يمر عبر الفتحة بمقاطعة الحزمة، مما يؤدي إلى تشغيل المستشعر. تشمل خطوات التصميم: 1) اختيار مرتبة مناسبة (مثل E5) لوجود هامش إشارة كافٍ. 2) تصميم دائرة قيادة تيار ثابت مضبوطة على 20 مللي أمبير للحصول على أداء مثالي. 3) التأكد من أن الهيكل الميكانيكي يحاذي جانب إشعاع LED بدقة مع المستقبل. 4) اتباع جميع إرشادات اللحام لمنع التلف أثناء تجميع لوحة الدوائر المطبوعة.

12. مقدمة عن المبدأ

تعمل مصابيح الأشعة تحت الحمراء الباعثة للضوء (IR LEDs) على نفس المبدأ الأساسي لمصابيح LED المرئية: الإضاءة الكهربائية في مادة شبه موصلة. عند تطبيق جهد أمامي عبر تقاطع p-n، تتحد الإلكترونات والفجوات، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات. يتم تحديد الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث من خلال طاقة فجوة النطاق للمادة شبه الموصلة. لهذا الجهاز، يتم استخدام زرنيخيد الغاليوم (GaAs) لإنتاج فوتونات في طيف الأشعة تحت الحمراء القريبة، تحديدًا عند ذروة 940 نانومتر، وهي غير مرئية للعين البشرية ولكن يمكن اكتشافها بسهولة بواسطة كاشفات الضوء السيليكونية.

13. اتجاهات التطور

يستمر اتجاه تكنولوجيا مصابيح LED للأشعة تحت الحمراء نحو كفاءة أعلى (مزيد من الإخراج المشع لكل واط كهربائي مدخل)، وتحسين الموثوقية، وأحجام عبوات أصغر. هناك أيضًا دفع نحو تحسين الطول الموجي المحدد لتطبيقات مثل التعرف على الوجه (850 نانومتر، 940 نانومتر) واستشعار الغازات. يظل نمط العبوة الباعثة من الجانب، كما هو الحال في IR908-7C-F، عامل شكل حاسم لتصميمات المسار البصري المحددة ومن المرجح أن يشهد استخدامًا مستمرًا وتحسينًا في وحدات الاستشعار المصغرة.