دیتاشیت LED مادون قرمز 5 میلی‌متری SIR383C - بسته‌بندی 5mm - ولتاژ مستقیم 1.6V - طول موج 875nm - توان 150mW - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

SIR383C یک دیود ساطع‌کننده نور مادون قرمز (IR) پرتوان با اندازه 5 میلی‌متر است. این قطعه در یک بسته پلاستیکی شفاف قالب‌گیری شده و برای تابش نور در طول موج اوج 875 نانومتر (nm) طراحی شده است. طیف نوری این دستگاه با فوتوترانزیستورها، فوتودیودها و ماژول‌های گیرنده مادون قرمز رایج مطابقت دارد و آن را به منبعی ایده‌آل برای کاربردهای مختلف حس‌گری و انتقال مادون قرمز تبدیل می‌کند.

مزایای کلیدی این قطعه شامل قابلیت اطمینان بالا، خروجی شدت تابشی بالا و نیاز به ولتاژ مستقیم پایین است. این قطعه با استفاده از مواد بدون سرب (Pb-Free) ساخته شده و با مقررات زیست‌محیطی مرتبط از جمله RoHS، EU REACH و استانداردهای بدون هالوژن (Br < 900ppm, Cl < 900ppm, Br+Cl < 1500ppm) مطابقت دارد. فاصله استاندارد 2.54 میلی‌متری بین پایه‌ها، ادغام آسان در بردهای مدار چاپی (PCB) استاندارد را فراهم می‌کند.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

2.1 مقادیر حداکثر مطلق

این مقادیر محدودیت‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن‌ها ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. عملکرد تحت این شرایط تضمین نمی‌شود.

• جریان مستقیم پیوسته (I_F)): 100 میلی‌آمپر
• جریان مستقیم اوج (I_FP)): 1.0 آمپر (عرض پالس ≤ 100 میکروثانیه، چرخه کاری ≤ 1%)
• ولتاژ معکوس (V_R)): 5 ولت
• دمای کاری (T_opr)): 40- درجه سانتی‌گراد تا +85 درجه سانتی‌گراد
• دمای انبارش (T_stg)): 40- درجه سانتی‌گراد تا +100 درجه سانتی‌گراد
• دمای لحیم‌کاری (T_sol)): 260 درجه سانتی‌گراد (برای ≤ 5 ثانیه)
• توان تلف شده (P_d)): 150 میلی‌وات (در دمای هوای آزاد 25 درجه سانتی‌گراد یا پایین‌تر)

2.2 مشخصات الکترواپتیکی (T_a= 25°C)

اینها پارامترهای عملکردی متداول تحت شرایط آزمایش مشخص شده هستند.

• شدت تابشی (I_e)): به طور معمول 20 میلی‌وات بر استرادیان در I_F= 20mA. در شرایط پالسی (I_F= 100mA، پالس ≤ 100μs، چرخه کاری ≤ 1%)، می‌تواند به 95 mW/sr برسد و در I_F= 1A با همان محدودیت‌های پالس تا 950 mW/sr افزایش یابد.
• طول موج اوج (λ_p)): 875 نانومتر (در I_F= 20mA)
• پهنای باند طیفی (Δλ)): 80 نانومتر (در I_F= 20mA)
• ولتاژ مستقیم (V_F)): 1.3 ولت (متداول)، 1.6 ولت (حداکثر) در I_F= 20mA
• جریان معکوس (I_R)): 10 میکروآمپر (حداکثر) در V_R= 5V
• زاویه دید (2θ_1/2)): 20 درجه (در I_F= 20mA)

توجه: عدم قطعیت‌های اندازه‌گیری ±0.1V برای V_F، ±10% برای I_eو ±1.0nm برای λ_p.

3. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت چندین منحنی مشخصه ضروری برای مهندسان طراحی ارائه می‌دهد.

3.1 جریان مستقیم در مقابل دمای محیط

این منحنی کاهش رتبه نشان می‌دهد که چگونه حداکثر جریان مستقیم پیوسته مجاز با افزایش دمای محیط بالاتر از 25 درجه سانتی‌گراد کاهش می‌یابد. مدیریت حرارت مناسب مستلزم مشورت با این نمودار برای جلوگیری از گرمای بیش از حد و اطمینان از قابلیت اطمینان بلندمدت است.

3.2 توزیع طیفی

نمودار خروجی توان تابشی نسبی را در سراسر طیف طول موج، حول اوج 875nm نشان می‌دهد. پهنای باند 80nm محدوده طول موج‌های منتشر شده را نشان می‌دهد که برای مطابقت با منحنی حساسیت سنسور گیرنده مهم است.

3.3 طول موج اوج تابش در مقابل دمای محیط

این منحنی تغییر در طول موج اوج (λ_p) را با تغییرات دمای محیط نشان می‌دهد. درک این رانش حرارتی برای کاربردهایی که نیاز به همترازی دقیق طول موج دارند، حیاتی است.

3.4 جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی I-V)

منحنی I-V برای طراحی مدار اساسی است و رابطه غیرخطی بین جریان عبوری از LED و ولتاژ دو سر آن را نشان می‌دهد. این به انتخاب مقاومت‌های محدودکننده جریان مناسب و نیازمندی‌های منبع تغذیه کمک می‌کند.

3.5 شدت تابشی در مقابل جریان مستقیم

این نمودار خروجی نوری (شدت تابشی) را به عنوان تابعی از جریان راه‌اندازی نشان می‌دهد. معمولاً در جریان‌های بالاتر به دلیل اثرات حرارتی و بازدهی، زیرخطی است که اهمیت راه‌اندازی LED در محدوده بهینه آن را برجسته می‌کند.

3.6 شدت تابشی نسبی در مقابل جابجایی زاویه‌ای

این نمودار قطبی الگوی تابش فضایی یا زاویه دید LED را تعریف می‌کند. زاویه دید 20 درجه نشان‌دهنده پرتوی نسبتاً متمرکز است که برای کاربردهای مادون قرمز جهت‌دار مناسب است.

4. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

4.1 ابعاد بسته

SIR383C در یک بسته استاندارد LED گرد 5 میلی‌متری قرار دارد. ابعاد کلیدی شامل قطر بدنه 5.0 میلی‌متر، فاصله معمولی پایه‌ها 2.54 میلی‌متر و طول کلی است. کاتد معمولاً توسط یک طرف صاف روی لنز LED و/یا یک پایه کوتاه‌تر شناسایی می‌شود. تمام ابعاد دارای تلرانس ±0.25 میلی‌متر هستند مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد. مهندسان باید برای طراحی دقیق جایگذاری و ردپا، به نقشه مکانیکی دقیق در دیتاشیت مراجعه کنند.

5. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

مدیریت صحیح برای حفظ یکپارچگی و عملکرد دستگاه بسیار مهم است.

5.1 فرم‌دهی پایه‌ها

• خمش باید حداقل در فاصله 3 میلی‌متری از پایه حباب اپوکسی انجام شود.
• پایه‌ها را قبل از لحیم‌کاری فرم دهید و از اعمال تنش به بسته خودداری کنید.
• پایه‌ها را در دمای اتاق ببرید، نه زمانی که داغ هستند.
• اطمینان حاصل کنید که سوراخ‌های PCB کاملاً با پایه‌های LED تراز باشند تا از تنش نصب جلوگیری شود.

5.2 انبارش

• در دمای ≤ 30 درجه سانتی‌گراد و رطوبت نسبی ≤ 70% (RH) انبار کنید. عمر قفسه تحت این شرایط 3 ماه است.
• برای انبارش طولانی‌تر (تا 1 سال)، از یک ظرف درب‌سته با اتمسفر نیتروژن و ماده رطوبت‌گیر استفاده کنید.
• از تغییرات سریع دما در محیط‌های مرطوب برای جلوگیری از تعریق اجتناب کنید.

5.3 لحیم‌کاری

حداقل فاصله 3 میلی‌متری از نقطه لحیم تا حباب اپوکسی را حفظ کنید.

• لحیم‌کاری دستی: دمای نوک هویه ≤ 300 درجه سانتی‌گراد (برای هویه حداکثر 30 وات)، زمان لحیم‌کاری ≤ 3 ثانیه.
• لحیم‌کاری موجی/غوطه‌وری: پیش‌گرم ≤ 100 درجه سانتی‌گراد (حداکثر 60 ثانیه)، حمام لحیم ≤ 260 درجه سانتی‌گراد برای ≤ 5 ثانیه.
• از اعمال تنش بر پایه‌ها در حین و بلافاصله پس از لحیم‌کاری در حالی که دستگاه داغ است، خودداری کنید.
• لحیم‌کاری غوطه‌وری/دستی را بیش از یک بار انجام ندهید.
• اجازه دهید LED به تدریج تا دمای اتاق خنک شود و در حین خنک‌شدن از ضربه یا لرزش محافظت شود.

5.4 تمیزکاری

• در صورت لزوم، فقط با ایزوپروپیل الکل در دمای اتاق به مدت ≤ 1 دقیقه تمیز کنید. با هوا خشک کنید.
• از تمیزکاری اولتراسونیک خودداری کنید. در صورت نیاز مطلق، پارامترهای فرآیند را پیش‌تایید کنید تا اطمینان حاصل شود که آسیبی رخ نمی‌دهد.

5.5 مدیریت حرارت

مدیریت حرارتی باید در مرحله طراحی کاربرد در نظر گرفته شود. جریان کاری باید مطابق با منحنی جریان مستقیم در مقابل دمای محیط کاهش رتبه داده شود تا از دمای اتصال بیش از حد که می‌تواند عملکرد و عمر را کاهش دهد، جلوگیری شود.

6. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

6.1 مشخصات برچسب

برچسب محصول شامل اطلاعاتی مانند شماره قطعه مشتری (CPN)، شماره محصول (P/N)، تعداد در بسته (QTY) و رتبه‌های مختلف عملکرد (CAT برای شدت، HUE برای طول موج، REF برای ولتاژ) به همراه شماره LOT و کدهای تاریخ است.

6.2 تعداد در بسته

بسته‌بندی استاندارد 500 عدد در هر کیسه، با 5 کیسه در هر جعبه داخلی است. یک کارتن استاندارد حاوی 10 جعبه داخلی است که در مجموع 5000 عدد می‌شود.

7. پیشنهادات کاربردی

7.1 سناریوهای کاربردی متداول

• واحدهای کنترل از راه دور مادون قرمز: شدت تابشی بالای آن، به ویژه تحت عملکرد پالسی، آن را برای کنترل‌های از راه دور برد بلند یا پرتوان مناسب می‌کند.
• دودسنج‌ها: در دودسنج‌های فوتوالکتریک استفاده می‌شود که در آن یک پرتو IR توسط ذرات دود روی یک گیرنده پراکنده می‌شود.
• سیستم‌های کاربردی مادون قرمز: انتقال مادون قرمز عمومی برای پیوندهای داده، سنسورهای مجاورتی، شمارنده‌های اشیاء و اتوماسیون صنعتی.

7.2 ملاحظات طراحی

• راه‌اندازی جریان: از یک منبع جریان ثابت یا یک مقاومت محدودکننده جریان به صورت سری با LED استفاده کنید. به منحنی‌های I-V و کاهش رتبه مراجعه کنید.
• پالس برای خروجی بالاتر: برای کاربردهایی که نیاز به شدت لحظه‌ای بسیار بالا دارند (مانند انتقال برد بلند)، از مشخصات راه‌اندازی پالسی استفاده کنید (I_FPتا 1A با محدودیت‌های سخت چرخه کاری).
• مطابقت طیفی: اطمینان حاصل کنید که گیرنده (فوتوترانزیستور، فوتودیود یا ماژول IR) حساسیت اوج حول 875nm را برای قدرت سیگنال بهینه دارد.
• طراحی نوری: زاویه دید 20 درجه ممکن است نیاز به لنزها یا بازتابنده‌ها برای دستیابی به الگوی پرتو مطلوب داشته باشد.
• چیدمان PCB: ابعاد مکانیکی را دقیقاً دنبال کنید و به قانون حداقل فاصله 3 میلی‌متری لحیم تا بدنه پایبند باشید.

8. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با LEDهای مادون قرمز 5 میلی‌متری عمومی، SIR383C ترکیبی متعادل از ویژگی‌ها را ارائه می‌دهد:

• شدت بالا: شدت تابشی متداول آن 20 mW/sr در 20mA برای بسته‌های استاندارد 5 میلی‌متری رقابتی است.
• طول موج دقیق: اوج 875nm یک استاندارد رایج است که تضمین کننده سازگاری گسترده با گیرنده‌ها است.
• مشخصات قوی: رتبه‌بندی عملکرد پالسی به وضوح تعریف شده (تا 1A) انعطاف‌پذیری طراحی را برای کاربردهای با پالس بالا فراهم می‌کند.
• مطابقت جامع: مطابقت با RoHS، REACH و بدون هالوژن، طراحی‌ها را برای بازارهای جهانی آینده‌نگر می‌کند.
• یادداشت‌های کاربردی دقیق: دیتاشیت راهنمای گسترده‌ای در مورد مدیریت، لحیم‌کاری و انبارش ارائه می‌دهد که برای بازده تولید و قابلیت اطمینان محصول حیاتی است.

9. پرسش‌های متداول (FAQs)

9.1 تفاوت بین رتبه‌بندی جریان مستقیم پیوسته و پالسی چیست؟

جریان مستقیم پیوسته (100mA) حداکثر جریان DC است که LED می‌تواند بدون آسیب به طور نامحدود تحمل کند، با در نظر گرفتن محدودیت‌های حرارتی. جریان مستقیم اوج (1A) جریان بسیار بالاتری است که فقط برای پالس‌های بسیار کوتاه (≤100μs) در یک چرخه کاری کم (≤1%) مجاز است. این امکان می‌دهد تا جرقه‌های نوری با شدت بالا و کوتاه بدون گرم شدن بیش از حد دی LED ایجاد شود.

9.2 چگونه پایه کاتد (پایه منفی) را شناسایی کنم؟

کاتد معمولاً توسط دو ویژگی نشان داده می‌شود: 1) یک طرف صاف روی لبه لنز گرد LED، و 2) پایه کاتد معمولاً کوتاه‌تر از پایه آند است. همیشه قبل از لحیم‌کاری قطبیت را تأیید کنید تا از بایاس معکوس جلوگیری شود.

9.3 آیا می‌توانم این LED را مستقیماً از پین میکروکنترلر 3.3V یا 5V راه‌اندازی کنم؟

خیر، نباید آن را مستقیماً وصل کنید. ولتاژ مستقیم LED حدود 1.3-1.6V است. اتصال مستقیم آن به یک منبع ولتاژ بالاتر بدون مقاومت محدودکننده جریان باعث جریان بیش از حد می‌شود که ممکن است فوراً LED را از بین ببرد. همیشه از یک مقاومت سری استفاده کنید که به صورت R = (V_supply- V_F) / I_F.

محاسبه شده است.

9.4 چرا شرایط انبارش به 3 ماه محدود شده است؟

بسته پلاستیکی می‌تواند رطوبت را از هوا جذب کند. در طی فرآیندهای بعدی با دمای بالا مانند لحیم‌کاری، این رطوبت محبوس شده می‌تواند به سرعت منبسط شود و باعث لایه‌لایه شدن داخلی یا ترک خوردگی ("پاپ کورن") شود. محدودیت 3 ماهه فرض می‌کند شرایط استاندارد کف کارخانه است. برای انبارش طولانی‌تر، روش کیسه خشک (نیتروژن با رطوبت‌گیر) برای جلوگیری از جذب رطوبت تجویز شده است.

10. مورد عملی طراحی

سناریو: طراحی فرستنده کنترل از راه دور مادون قرمز برد بلند.هدف

: دستیابی به برد بیش از 30 متر در یک محیط معمولی اتاق نشیمن.:

1. مراحل طراحیانتخاب روش راه‌اندازی_FP: برای حداکثر کردن برد، به توان نوری لحظه‌ای بالا نیاز داریم. بنابراین، از راه‌اندازی پالسی در حداکثر رتبه I
2. معادل 1A استفاده خواهیم کرد.پارامترهای پالس
3. : عرض پالس را روی 100μs و چرخه کاری را روی 1% تنظیم کنید (مثلاً 100μs روشن، 9900μs خاموش). این اطمینان می‌دهد که در محدوده مقادیر حداکثر مطلق باقی می‌مانیم.طراحی مدار
4. : می‌توان از یک سوئیچ ترانزیستوری ساده (مانند NPN یا MOSFET کانال N) کنترل شده توسط یک پین GPIO میکروکنترلر استفاده کرد. یک مقاومت کوچک بیس/گیت جریان کنترل را محدود می‌کند. با در نظر گرفتن ولتاژ اشباع ترانزیستور، ممکن است هنوز یک مقاومت سری بین منبع تغذیه و LED برای تنظیم دقیق جریان پالس 1A مورد نیاز باشد.منبع تغذیه_F: ولتاژ تغذیه باید به اندازه‌ای بالا باشد که بر V
5. (≈1.5V در جریان بالا) به علاوه افت ولتاژ در ترانزیستور و هر مقاومت سری غلبه کند. یک منبع 5V معمولاً کافی است.مدولاسیون
6. : پالس‌های IR باید در یک فرکانس حامل (مانند 38kHz) سازگار با گیرنده مورد نظر مدوله شوند. این کار با روشن و خاموش کردن پالس‌های 1A در نرخ 38kHz در داخل پوشش 100μs انجام می‌شود.ملاحظات حرارتی_{: اگرچه چرخه کاری بسیار کم است، اما تأیید کنید که توان متوسط (P}avg_F= V_{* I}F_avg_{) در محدوده رتبه 150mW است. با پالس‌های 1A در چرخه کاری 1%، I}F_avg_{= 10mA. P}avg

≈ 1.5V * 0.01A = 15mW، که به خوبی در محدوده مجاز است.

این رویکرد از قابلیت پالسی LED برای دستیابی به برد به مراتب بالاتر از آنچه یک راه‌اندازی پیوسته 20mA اجازه می‌دهد، استفاده می‌کند.

11. معرفی اصول عملکرد

یک دیود ساطع‌کننده نور مادون قرمز (IR LED) یک دیود پیوند p-n نیمه‌هادی است که هنگام بایاس شدن الکتریکی در جهت مستقیم، نور مادون قرمز غیرقابل مشاهده ساطع می‌کند. الکترون‌ها با حفره‌ها در داخل دستگاه بازترکیب می‌شوند و انرژی را به شکل فوتون آزاد می‌کنند. طول موج خاص نور ساطع شده (مانند 875nm) توسط گاف انرژی ماده نیمه‌هادی مورد استفاده تعیین می‌شود که در این مورد گالیم آلومینیوم آرسناید (GaAlAs) است. لنز اپوکسی شفاف آب، نور IR را فیلتر نمی‌کند و امکان بازده انتقال بالا را فراهم می‌کند. شدت تابشی معیاری از توان نوری ساطع شده در واحد زاویه فضایی است که نشان می‌دهد پرتو ساطع شده چقدر متمرکز و قدرتمند است.

12. روندهای توسعه

• حوزه LEDهای مادون قرمز همچنان در حال تکامل است. روندهای کلی قابل مشاهده در صنعت شامل موارد زیر است:افزایش بازده
• : توسعه مواد نیمه‌هادی جدید و ساختارهای چیپ (مانند فلپ-چیپ، فیلم نازک) برای دستیابی به شدت تابشی بالاتر و بازده دیوار-پریز (توان نوری خروجی / توان الکتریکی ورودی) از همان اندازه بسته یا کوچک‌تر.کوچک‌سازی
• : تقاضا برای ردپای بسته کوچک‌تر (مانند SMD 0402، 0603) برای امکان‌پذیر کردن دستگاه‌های الکترونیکی فشرده‌تر، به ویژه در الکترونیک مصرفی و پوشیدنی‌ها.قابلیت اطمینان بهبود یافته
• : بهبود مواد و فرآیندهای بسته‌بندی برای مقاومت در برابر دمای لحیم‌کاری بالاتر (سازگار با الزامات بدون سرب)، شرایط محیطی سخت‌تر و طول عمر عملیاتی طولانی‌تر.راه‌حل‌های یکپارچه
• : رشد ماژول‌های ترکیبی فرستنده-گیرنده و مدارهای مجتمع خاص کاربرد (ASIC) که شامل درایورها، مدولاتورها و منطق هستند، طراحی سیستم را برای کاربران نهایی ساده می‌کند.تنوع طول موج