دیتاشیت فنی LED مادون قرمز IR383 - قطر 5 میلی‌متر - طول موج اوج 940 نانومتر - ولتاژ مستقیم 1.2 ولت - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

IR383 یک دیود ساطع‌کننده مادون قرمز با شدت بالا است که در یک بسته پلاستیکی آبی استاندارد T-1 (5mm) قرار دارد. این قطعه برای ارائه عملکرد قابل اعتماد در سیستم‌های انتقال مادون قرمز طراحی شده است. عملکرد اصلی دستگاه، انتشار نور مادون قرمز در طول موج اوج 940 نانومتر است که آن را از نظر طیفی با فوتوترانزیستورها، فوتودیودها و ماژول‌های گیرنده مادون قرمز متداول سازگار می‌کند. مزایای اصلی آن شامل شدت تابش بالا، ولتاژ مستقیم پایین و طراحی منطبق با استانداردهای RoHS، REACH و عاری از هالوژن است که مناسب بودن آن را برای نیازهای تولید الکترونیکی مدرن تضمین می‌کند.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

2.1 مقادیر حداکثر مطلق

این دستگاه برای کار در محدوده‌های دقیق جهت اطمینان از طول عمر و قابلیت اطمینان طراحی شده است. جریان مستقیم پیوسته (IF) در 100mA درجه‌بندی شده است، در حالی که جریان مستقیم اوج (IFP) معادل 1.0A تحت شرایط پالسی (عرض پالس ≤100μs، چرخه کاری ≤1%) مجاز است. حداکثر ولتاژ معکوس (VR) برابر 5V است. محدوده دمای عملیاتی از 40- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد است و دمای نگهداری تا 100+ درجه سانتی‌گراد مجاز است. دستگاه می‌تواند دمای لحیم‌کاری 260 درجه سانتی‌گراد را تا 10 ثانیه تحمل کند. حداکثر اتلاف توان (Pd) در دمای محیط 25 درجه سانتی‌گراد یا کمتر، برابر 120mW است.

2.2 مشخصات الکترواپتیکی

پارامترهای کلیدی عملکرد در دمای استاندارد 25 درجه سانتی‌گراد اندازه‌گیری می‌شوند. شدت تابش (Ie) حداقل 15.0 mW/sr در جریان مستقیم 20mA است که مقدار معمول آن 20.0 mW/sr می‌باشد. در شرایط کار پالسی (IF=50mA، عرض پالس ≤100μs، چرخه کاری ≤1%)، شدت تابش معمول به 80.0 mW/sr می‌رسد. طول موج اوج انتشار (λp) بر روی 940nm متمرکز است و پهنای باند طیفی معمول (Δλ) برابر 45nm است. ولتاژ مستقیم (VF) معمولاً در 20mA برابر 1.2V و حداکثر 1.5V است. در 50mA تحت شرایط پالسی، VF معمولاً 1.4V (حداکثر 1.8V) است. جریان معکوس (IR) حداکثر 10μA در بایاس معکوس 5V است. زاویه دید (2θ1/2) معمولاً 20 درجه است.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

IR383 از یک سیستم دسته‌بندی شدت تابش برای طبقه‌بندی دستگاه‌ها بر اساس توان خروجی آن‌ها استفاده می‌کند. دسته‌ها به شرح زیر تعریف شده‌اند: دسته P (15.0-24.0 mW/sr)، دسته Q (21.0-34.0 mW/sr)، دسته R (30.0-48.0 mW/sr) و دسته S (42.0-67.0 mW/sr). این دسته‌بندی به طراحان اجازه می‌دهد تا قطعاتی را انتخاب کنند که نیازهای شدت خاص برای کاربردشان را برآورده می‌کنند و عملکرد یکنواخت سیستم را تضمین می‌نمایند. عدم قطعیت‌های اندازه‌گیری برای ولتاژ مستقیم ±0.1V، برای شدت نور ±10% و برای طول موج غالب ±1.0nm ذکر شده است.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت شامل چندین منحنی مشخصه است که رفتار دستگاه را تحت شرایط مختلف نشان می‌دهد. شکل 1 رابطه بین جریان مستقیم و دمای محیط را نشان می‌دهد. شکل 2 توزیع طیفی را به تصویر می‌کشد که اوج 940 نانومتری را تأیید می‌کند. شکل 3 تغییر طول موج اوج انتشار را در مقابل دمای محیط ترسیم می‌کند. شکل 4 رابطه جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم را نشان می‌دهد. شکل 5 نحوه تغییر شدت نسبی با جریان مستقیم را نمایش می‌دهد. شکل 6 شدت تابش نسبی را به عنوان تابعی از جابجایی زاویه‌ای از محور مرکزی ارائه می‌دهد. شکل 7 شدت نسبی را در مقابل دمای محیط رسم می‌کند و شکل 8 نشان می‌دهد که ولتاژ مستقیم نسبی چگونه با دمای محیط تغییر می‌کند. این منحنی‌ها برای پیش‌بینی عملکرد در محیط‌های عملیاتی واقعی ضروری هستند.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

IR383 از یک بسته پلاستیکی آبی استاندارد T-1 (قطر 5mm) استفاده می‌کند. فاصله پایه‌ها 2.54mm است که با بردهای بردبورد و PCB استاندارد سازگار است. یک نقشه ابعاد دقیق بسته در دیتاشیت ارائه شده است که تمام ابعاد بر حسب میلی‌متر مشخص شده‌اند. تلرانس برای ابعاد نامشخص ±0.25mm است. ماده لنز آبی به شناسایی دستگاه به عنوان یک ساطع‌کننده مادون قرمز کمک می‌کند.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

این دستگاه برای لحیم‌کاری موجی یا ریفلو در حداکثر دمای 260 درجه سانتی‌گراد به مدت حداکثر 10 ثانیه درجه‌بندی شده است. رعایت این محدودیت‌ها برای جلوگیری از آسیب به بسته پلاستیکی یا تراشه نیمه‌هادی بسیار مهم است. دستگاه بدون سرب و منطبق با استانداردهای عاری از هالوژن (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm) است. احتیاط‌های استاندارد ESD (تخلیه الکترواستاتیک) باید در حین جابجایی و مونتاژ رعایت شود.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

مشخصات بسته‌بندی استاندارد شامل 500 قطعه در هر کیسه، 5 کیسه در هر جعبه و 10 جعبه در هر کارتن است که در مجموع 25000 قطعه در هر کارتن می‌شود. فرم برچسب شامل فیلدهایی برای شماره قطعه مشتری (CPN)، شماره قطعه تولید (P/N)، تعداد بسته‌بندی (QTY)، رتبه شدت (AT)، طول موج اوج (HUE)، مرجع (REF) و شماره سری ساخت (LOT No) است.

8. توصیه‌های کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی متداول

IR383 به‌طور ایده‌آل برای سیستم‌های انتقال مادون قرمز در فضای آزاد، مانند واحدهای کنترل از راه دور برای لوازم الکترونیکی مصرفی (تلویزیون‌ها، سیستم‌های صوتی، ست‌تاپ‌باکس‌ها) که در آن توان خروجی بالا محدوده عملیاتی را افزایش می‌دهد، مناسب است. همچنین در آشکارسازهای دود، جایی که با یک گیرنده جفت می‌شود تا ذرات معلق را تشخیص دهد، و در سایر سیستم‌های حسگری و ارتباطی مبتنی بر مادون قرمز کاربرد دارد.

8.2 ملاحظات طراحی

هنگام طراحی مدار درایو، جریان مستقیم باید با استفاده از یک مقاومت سری یا منبع جریان ثابت به مقادیر حداکثر پیوسته یا پالسی محدود شود. ولتاژ مستقیم پایین، مصرف توان را کاهش می‌دهد. زاویه دید باریک 20 درجه، پرتو متمرکزتری ایجاد می‌کند که برای ارتباط نقطه به نقطه مفید است اما نیاز به هم‌ترازی دقیق دارد. در صورت کار نزدیک به حداکثر اتلاف توان، به ویژه در دمای محیط بالا، ممکن است نیاز به هیت‌سینک باشد.

9. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با LEDهای مادون قرمز 5mm عمومی، IR383 حداقل شدت تابش تضمین‌شده را ارائه می‌دهد و با مجموعه‌ای جامع از منحنی‌های عملکرد و یک ساختار دسته‌بندی رسمی مشخص شده است. انطباق آن با مقررات زیست‌محیطی مدرن (RoHS، REACH، عاری از هالوژن) یک تمایز کلیدی برای بازارهایی با محدودیت‌های سخت‌گیرانه مواد است. طول موج مشخص‌شده 940nm یک استاندارد متداول است که سازگاری گسترده با آی‌سی‌های گیرنده را تضمین می‌کند.

10. پرسش‌های متداول (FAQs)

س: تفاوت بین درجه‌بندی جریان مستقیم پیوسته و پالسی چیست؟

ج: درجه‌بندی پیوسته (100mA) برای کار حالت پایدار است. درجه‌بندی پالسی (1.0A) اجازه جریان لحظه‌ای بسیار بالاتر برای دستیابی به جرقه‌های نور روشن‌تر را می‌دهد، اما فقط برای پالس‌های بسیار کوتاه (≤100μs) با چرخه کاری کم (≤1%) تا از گرمای بیش از حد جلوگیری شود.

س: دمای محیط چگونه بر عملکرد تأثیر می‌گذارد؟

ج: همانطور که در منحنی‌های مشخصه نشان داده شده است، افزایش دما معمولاً باعث کاهش خروجی تابشی و افزایش جزئی ولتاژ مستقیم می‌شود. طراحان باید هنگام کار بالاتر از 25 درجه سانتی‌گراد، پارامترهای عملکرد را کاهش درجه (درریت) دهند.

س: آیا این LED برای انتقال داده قابل استفاده است؟

ج: بله، زمان پاسخ سریع آن (ذاتی LEDها) و خروجی بالا، آن را برای انتقال داده مدوله‌شده در کنترل‌های از راه دور و پیوندهای ارتباطی کوتاه‌برد مناسب می‌سازد، اگرچه دیتاشیت پهنای باند مدولاسیون را مشخص نکرده است.

11. موردکاوی عملی طراحی و استفاده

مورد: طراحی یک کنترل از راه دور مادون قرمز برد بلند

برای یک کنترل از راه دور که نیاز به برد گسترده دارد، یک طراح یک IR383 از دسته S را برای بالاترین شدت تابش انتخاب می‌کند. مدار درایو از یک میکروکنترلر برای تولید سیگنال مدوله‌شده (مثلاً حامل 38kHz) استفاده می‌کند. یک سوئیچ ترانزیستوری LED را در 50mA یا بالاتر پالس می‌دهد و در محدوده چرخه کاری 1% برای عرض پالس استفاده‌شده در پروتکل باقی می‌ماند. زاویه دید باریک به تمرکز انرژی به سمت گیرنده کمک می‌کند. یک مقاومت سری ساده به صورت R = (Vcc - Vf) / If محاسبه می‌شود، که در آن Vf از مقدار معمول در جریان پالسی گرفته می‌شود.

12. معرفی اصول عملکرد

یک دیود ساطع‌کننده نور مادون قرمز (IR LED) یک دیود پیوند p-n نیمه‌هادی است که هنگام بایاس مستقیم، نور نامرئی مادون قرمز ساطع می‌کند. الکترون‌ها با حفره‌ها در داخل دستگاه بازترکیب می‌شوند و انرژی را به شکل فوتون آزاد می‌کنند. ماده خاص (GaAlAs برای IR383) و ساختار نیمه‌هادی، طول موج نور ساطع‌شده را تعیین می‌کند که در این مورد 940nm است. بسته پلاستیکی تراشه را محصور می‌کند، محافظت مکانیکی فراهم می‌کند و لنز الگوی تابش را شکل می‌دهد.

13. روندهای فناوری

روند در LEDهای مادون قرمز به سمت بازدهی بالاتر (خروجی تابشی بیشتر در هر وات الکتریکی) ادامه دارد که مصرف توان و تولید گرما را کاهش می‌دهد. همچنین تلاش برای افزایش قابلیت اطمینان و طول عمر بیشتر وجود دارد. بسته‌بندی در حال تکامل است تا مدیریت حرارتی بهتر و کنترل نوری دقیق‌تری را ممکن سازد. علاوه بر این، ادغام با مدارهای درایور و حسگرها در ماژول‌های فشرده برای طراحی ساده‌تر کاربر نهایی رایج‌تر می‌شود. انطباق با مقررات زیست‌محیطی و مواد جهانی در حال تحول، همچنان یک تمرکز حیاتی صنعت باقی می‌ماند.