دیتاشیت LED مادون قرمز 850nm SMD - طول موج اوج 850nm - ولتاژ مستقیم 1.4V - شدت تابشی 20mW/sr - سند فنی فارسی

1. مرور محصول

این سند جزئیات مشخصات یک قطعه گسسته فرستنده مادون قرمز طراحی شده برای کاربردهای فناوری سطح‌نصب (SMT) را تشریح می‌کند. این قطعه یک دیود تابشی مادون قرمز (IRED) با طول موج 850 نانومتر است که با سیستم ماده AlGaAs ساخته شده و در یک بسته‌بندی استاندارد EIA با لنز گنبدی سیاه برای توزیع کنترل‌شده نور محصور شده است. این قطعه برای ارائه عملکرد قابل اعتماد در محیط‌های مونتاژ خودکار طراحی شده است.

عملکرد اصلی این قطعه، تبدیل کارآمد جریان الکتریکی به نور مادون قرمز در طول موج اوج 850 نانومتر است. این طول موج معمولاً در کاربردهایی استفاده می‌شود که تابش نور مرئی نامطلوب است، یا سازگاری با آشکارسازهای نوری مبتنی بر سیلیکون (که حساسیت بالایی در محدوده 850-940 نانومتر دارند) مورد نیاز است. این محصول مطابق با دستورالعمل‌های RoHS است و به عنوان یک محصول سبز طبقه‌بندی می‌شود.

1.1 ویژگی‌های کلیدی و کاربردها

فرستنده مادون قرمز با چندین ویژگی کلیدی مشخص می‌شود که آن را برای تولید الکترونیک مدرن مناسب می‌سازد:

• سازگاری با فرآیندهای لحیم‌کاری رفلو مادون قرمز، که برای مونتاژ PCB در حجم بالا ضروری است.
• بسته‌بندی شده در نوار 8 میلی‌متری روی قرقره‌های 7 اینچی برای استفاده با تجهیزات برداشت و قراردادن خودکار.
• دارای طراحی نمای بالا با لنز گنبدی سیاه، که زاویه دید معمولی (2θ1/2) 20 درجه را برای تابش جهت‌دار فراهم می‌کند.
• طول موج تابش اوج (λp) در 850 نانومتر مشخص شده است.

حوزه‌های کاربرد اصلی:این قطعه عمدتاً برای استفاده به عنوان یک فرستنده مادون قرمز در سیستم‌هایی که نیاز به ارتباط یا سنجش با نور نامرئی دارند، در نظر گرفته شده است. کاربردهای معمول شامل، اما نه محدود به، واحدهای کنترل از راه دور برای لوازم الکترونیکی مصرفی، پیوندهای انتقال داده بی‌سیم مادون قرمز برد کوتاه، و سیستم‌های حسگر مادون قرمز نصب شده روی PCB مانند حسگرهای مجاورتی یا قطع‌کننده‌ها می‌شود.

2. حداکثر مقادیر مجاز مطلق

کارکرد دستگاه فراتر از این محدودیت‌ها ممکن است باعث آسیب دائمی شود. تمامی مقادیر در دمای محیط (TA) 25 درجه سانتی‌گراد مشخص شده‌اند.

• اتلاف توان (PD):100 میلی‌وات
• جریان مستقیم اوج (IFP):800 میلی‌آمپر (تحت شرایط پالسی: 300 پالس در ثانیه، عرض پالس 10 میکروثانیه)
• جریان مستقیم DC (IF):60 میلی‌آمپر
• ولتاژ معکوس (VR):5 ولت
• محدوده دمای عملیاتی (Topr):40- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد
• محدوده دمای نگهداری (Tstg):55- درجه سانتی‌گراد تا 100+ درجه سانتی‌گراد
• لحیم‌کاری رفلو مادون قرمز:حداکثر دمای اوج 260 درجه سانتی‌گراد به مدت 10 ثانیه مجاز است.

این مقادیر، مرزهای عملیاتی برای عمر قابل اعتماد دستگاه را تعریف می‌کنند. تجاوز از جریان مستقیم DC یا اتلاف توان، گرمای بیش از حد ایجاد می‌کند که ممکن است منجر به تخریب تسریع‌شده پیوند نیمه‌هادی شود. مقدار مجاز ولتاژ معکوس برای محافظت از LED در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD) یا اتصال قطبیت اشتباه در مدار حیاتی است.

3. مشخصات الکتریکی و نوری

پارامترهای زیر در دمای محیط 25 درجه سانتی‌گراد تحت شرایط آزمایش مشخص شده تضمین می‌شوند. این مقادیر نمایانگر عملکرد معمولی مورد انتظار از دستگاه هستند.

• شدت تابشی (I_E):20 میلی‌وات بر استرادیان (معمولی) در جریان مستقیم (I_F) 20 میلی‌آمپر. تلرانس آزمایش برای این اندازه‌گیری ±15% است.
• طول موج تابش اوج (λ_اوج):850 نانومتر (معمولی) در I_F= 20 میلی‌آمپر.
• عرض نیم‌خط طیفی (Δλ):50 نانومتر (معمولی) در I_F= 20 میلی‌آمپر. این نشان‌دهنده پهنای باند طیفی است که در آن شدت تابشی حداقل نصف مقدار اوج خود است.
• ولتاژ مستقیم (V_F):1.4 ولت (معمولی)، با حداکثر 1.7 ولت در I_F= 20 میلی‌آمپر.
• جریان معکوس (I_R):10 میکروآمپر (حداکثر) در ولتاژ معکوس (V_R) 5 ولت.
• زاویه دید (2θ_1/2):20 درجه (معمولی). θ_1/2به عنوان زاویه خارج از محور تعریف می‌شود که در آن شدت تابشی به نصف مقدار خود در محور نوری (0 درجه) کاهش می‌یابد.

ولتاژ مستقیم یک پارامتر حیاتی برای طراحی مدار است، زیرا افت ولتاژ در سراسر LED را تعیین می‌کند و برای محاسبه مقدار مقاومت محدودکننده جریان ضروری است. زاویه دید 20 درجه نشان‌دهنده یک پرتو نسبتاً باریک است که برای کاربردهایی که نیاز به روشنایی جهت‌دار بر روی یک ناحیه یا فاصله خاص دارند، مفید است.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت چندین منحنی مشخصه ارائه می‌دهد که رفتار دستگاه را تحت شرایط مختلف نشان می‌دهد. درک این منحنی‌ها برای طراحی سیستم مستحکم حیاتی است.

4.1 توزیع طیفی

منحنی توزیع طیفی، شدت تابشی نسبی را به عنوان تابعی از طول موج نشان می‌دهد. برای این فرستنده 850 نانومتری، خروجی حول 850 نانومتر متمرکز شده با عرض نیمه معمولی 50 نانومتر. این مشخصه برای تطبیق فرستنده با حساسیت طیفی آشکارساز نوری گیرنده (مانند فوتودیود PIN سیلیکونی یا فوتوترانزیستور) به منظور حداکثر کردن نسبت سیگنال به نویز مهم است.

4.2 جریان مستقیم در مقابل دمای محیط

این منحنی کاهش رتبه، حداکثر جریان مستقیم DC مجاز را نشان می‌دهد که با افزایش دمای محیط کاهش می‌یابد. در حداکثر دمای عملیاتی 85+ درجه سانتی‌گراد، جریان پیوسته مجاز به طور قابل توجهی کمتر از رتبه 60 میلی‌آمپر در 25 درجه سانتی‌گراد است. طراحان باید از این منحنی استفاده کنند تا اطمینان حاصل شود LED در محیط‌های با دمای بالا بیش از حد تحریک نمی‌شود.

4.3 جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی IV)

منحنی IV رابطه غیرخطی بین ولتاژ مستقیم اعمال شده و جریان حاصل از طریق LED را به تصویر می‌کشد. ولتاژ مستقیم معمولی 1.4 ولت در 20 میلی‌آمپر روی این منحنی نشان داده شده است. ماهیت نمایی منحنی بر این نکته تأکید می‌کند که چرا LEDها باید توسط یک منبع جریان یا با یک مقاومت سری محدودکننده جریان راه‌اندازی شوند، زیرا یک تغییر کوچک در ولتاژ می‌تواند باعث تغییر بزرگی در جریان شود.

4.4 شدت تابشی نسبی در مقابل جریان مستقیم

این منحنی نشان می‌دهد که خروجی نور (شدت تابشی) در محدوده عملیاتی عادی آن تقریباً متناسب با جریان مستقیم است. به دلیل گرمایش و سایر عوامل بازدهی کاملاً خطی نیست، اما تأیید می‌کند که کنترل جریان، روش اصلی برای کنترل خروجی نور است.

4.5 شدت تابشی نسبی در مقابل دمای محیط

توان خروجی یک LED با افزایش دمای پیوند آن کاهش می‌یابد. این منحنی آن رابطه را کمّی می‌کند و نشان می‌دهد که شدت تابشی نسبی با افزایش دمای محیط کاهش می‌یابد، حتی اگر جریان راه‌اندازی ثابت نگه داشته شود. این کاهش رتبه حرارتی باید در کاربردهایی که نیاز به خروجی پایدار در محدوده دمایی وسیع دارند، در نظر گرفته شود.

4.6 الگوی تابش (نمودار قطبی)

نمودار قطبی، زاویه دید را به صورت گرافیکی نشان می‌دهد. شدت نرمال‌شده در برابر زاویه از محور مرکزی رسم شده است. نمودار برای این دستگاه، نیم‌زاویه 20 درجه را تأیید می‌کند و یک الگوی پرتو را نشان می‌دهد که در مرکز قوی‌ترین است و به صورت متقارن کاهش می‌یابد.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد کلی

دستگاه مطابق با طرح کلی بسته‌بندی سطح‌نصب استاندارد EIA است. ابعاد کلیدی شامل اندازه بدنه، فاصله پایه‌ها و ارتفاع کلی می‌شود. تمامی ابعاد بر حسب میلی‌متر با تلرانس معمولی ±0.1 میلی‌متر ارائه شده‌اند، مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد. بسته‌بندی دارای بدنه اپوکسی سیاه با لنز گنبدی است.

5.2 طرح پیشنهادی پد لحیم‌کاری

یک الگوی زمین توصیه‌شده (ردپا) برای طراحی PCB ارائه شده است تا اطمینان حاصل شود اتصال لحیم قابل اعتماد در حین رفلو تشکیل می‌شود. ابعاد برای نواحی پد اصلی 1.8 میلی‌متر طول و 1.0 میلی‌متر عرض است، با فاصله 1.0 میلی‌متر بین آن‌ها. توصیه می‌شود از استنسیل فلزی برای اعمال خمیر لحیم با ضخامت 0.1 میلی‌متر (4 میل) یا 0.12 میلی‌متر (5 میل) استفاده شود.

5.3 ابعاد بسته‌بندی نوار و قرقره

قطعات در نوار حامل برجسته‌دار روی قرقره‌های با قطر 7 اینچ (178 میلی‌متر) عرضه می‌شوند. عرض نوار 8 میلی‌متر است. هر قرقره حاوی 2000 قطعه است. بسته‌بندی مطابق با مشخصات ANSI/EIA 481-1-A-1994 است. نوار با یک نوار پوششی مهر و موم شده است و حداکثر تعداد مجاز قطعات گمشده متوالی در یک قرقره دو عدد است.

6. دستورالعمل‌های مونتاژ، جابجایی و کاربردی

6.1 لحیم‌کاری و پروفیل رفلو

دستگاه با فرآیندهای لحیم‌کاری رفلو مادون قرمز (IR) سازگار است که استاندارد مونتاژ SMT می‌باشد. یک پروفیل رفلو مطابق با JEDEC برای لحیم بدون سرب (Pb-free) توصیه می‌شود. پارامترهای کلیدی این پروفیل شامل موارد زیر است: یک مرحله پیش‌گرم در 150-200 درجه سانتی‌گراد تا 120 ثانیه، به دنبال آن افزایش دما تا اوج حداکثر 260 درجه سانتی‌گراد. زمان بالای 245 درجه سانتی‌گراد باید کنترل شود و کل زمان در دمای اوج 260 درجه سانتی‌گراد نباید از 10 ثانیه تجاوز کند. پیروی از توصیه‌های سازنده خمیر لحیم و انجام مشخصه‌یابی در سطح برد حیاتی است، زیرا پروفیل ایده‌آل می‌تواند بر اساس مونتاژ PCB خاص متفاوت باشد.

برای تعمیر دستی با هویه لحیم، دمای نوک نباید از 300 درجه سانتی‌گراد تجاوز کند و زمان تماس باید به 3 ثانیه برای هر اتصال لحیم محدود شود.

6.2 نگهداری و حساسیت به رطوبت

هنگامی که کیسه مانع رطوبت اصلی (با ماده خشک‌کن) مهر و موم شده است، قطعات باید در دمای 30 درجه سانتی‌گراد یا کمتر و رطوبت نسبی (RH) 90% یا کمتر نگهداری شوند. عمر مفید تحت این شرایط یک سال است. هنگامی که کیسه مانع باز می‌شود، قطعات در معرض رطوبت محیط قرار می‌گیرند. برای نگهداری طولانی‌مدت خارج از بسته‌بندی اصلی (بیش از یک هفته)، اکیداً توصیه می‌شود آن‌ها را در یک ظرف دربسته با ماده خشک‌کن یا در یک خشک‌کن پاک‌شده با نیتروژن نگهداری کنید. اگر قطعات بیش از یک هفته در معرض شرایط محیطی قرار گرفته‌اند، قبل از لحیم‌کاری رفلو، یک فرآیند پخت (حدود 60 درجه سانتی‌گراد برای حداقل 20 ساعت) مورد نیاز است تا رطوبت جذب شده حذف شود و از آسیب \"پاپ کورن\" در حین رفلو جلوگیری شود.

6.3 تمیزکاری

اگر تمیزکاری پس از لحیم‌کاری ضروری است، فقط باید از حلال‌های مبتنی بر الکل مانند ایزوپروپیل الکل (IPA) استفاده شود. تمیزکننده‌های شیمیایی خشن یا مهاجم ممکن است به لنز اپوکسی یا بسته‌بندی آسیب برسانند.

6.4 طراحی مدار راه‌انداز

یک LED یک دستگاه عملیاتی با جریان است. برای اطمینان از خروجی نور یکنواخت و جلوگیری از آسیب، باید توسط یک منبع جریان کنترل‌شده راه‌اندازی شود. ساده‌ترین و رایج‌ترین روش، استفاده از یک مقاومت سری محدودکننده جریان است. مقدار مقاومت (R_سری) را می‌توان با استفاده از قانون اهم محاسبه کرد: R_سری= (V_منبع- V_F) / I_F, که در آن V_Fولتاژ مستقیم LED در جریان مورد نظر I_Fاست. هنگامی که چندین LED به صورت موازی متصل می‌شوند، اکیداً توصیه می‌شود برای هر LED یک مقاومت محدودکننده جریان جداگانه استفاده شود (همانطور که در \"مدار A\" در سند اصلی نشان داده شده است) تا از هجوم جریان جلوگیری شود و یکنواختی روشنایی تضمین شود، زیرا ولتاژ مستقیم می‌تواند کمی از دستگاهی به دستگاه دیگر متفاوت باشد.

6.5 ملاحظات و احتیاط‌های کاربردی

این محصول برای استفاده در تجهیزات الکترونیکی تجاری و صنعتی استاندارد، از جمله تجهیزات اداری، دستگاه‌های ارتباطی و لوازم خانگی طراحی شده است. برای کاربردهایی که نیاز به قابلیت اطمینان استثنایی دارند که در آن خرابی می‌تواند جان یا سلامتی را به خطر بیندازد (مانند هوانوردی، سیستم‌های پزشکی، دستگاه‌های ایمنی حیاتی)، صلاحیت‌یابی خاص و مشورت با سازنده قطعه قبل از طراحی ضروری است. طراحان باید همیشه دستگاه را در محدوده حداکثر مقادیر مجاز مطلق و شرایط عملیاتی توصیه‌شده آن به کار گیرند و بدترین سناریوهای محیطی برای کاربرد خود را در نظر بگیرند.