LED مادون قرمز 3.8x3.8x2.28mm 850nm 2W بسته EMC - ولتاژ پیشرو 1.8V - شار تابشی 800mW - دیتاشیت فارسی

1. مرور کلی محصول

RF-E38A8-IR3-FR یک LED مادون قرمز است که برای کاربردهای با قابلیت اطمینان بالا طراحی شده است. این محصول از بسته EMC (ترکیب قالب اپوکسی) استفاده می‌کند که استحکام و مدیریت حرارتی کارآمد را فراهم می‌کند. با اندازه فشرده 3.80mm × 3.80mm × 2.28mm، در طرح‌های نوری فشرده مختلف جای می‌گیرد. این LED در طول موج پیک 850nm تابش می‌کند و برای نظارت امنیتی، روشنایی مادون قرمز و سیستم‌های حسگر ایده‌آل است. این محصول مطابق با RoHS و سطح حساسیت رطوبتی 3 است.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

2.1 ویژگی‌های الکتریکی و نوری (در Ts=25°C)

این دستگاه با ولتاژ پیشرو (VF) معمولی 1.8V و حداکثر 2.3V در جریان پیشرو 1000mA (IF) کار می‌کند. جریان معکوس (IR) در VR=5V به 10µA محدود شده است. کل شار تابشی (Φe) معمولی 800mW و حداکثر 1120mW است. زاویه دید (2θ1/2) 80 درجه است که الگوی تابشی گسترده‌ای برای روشنایی ناحیه‌ای فراهم می‌کند. طول موج پیک 850nm با پهنای باند طیفی 39nm است. مقاومت حرارتی از اتصال تا نقطه لحیم (RTHJ-S) 11°C/W است که نشان‌دهنده دفع حرارتی خوب است.

2.2 حداکثر مقادیر مجاز

اتلاف توان (PD) 2W، حداکثر جریان پیشرو (IF) 1000mA، حداکثر ولتاژ معکوس (VR) 5V. تخلیه الکترواستاتیک (ESD, HBM) تا 2000V مقاومت دارد. محدوده دمای کاری 40- تا 85+ درجه سانتی‌گراد، دمای نگهداری 40- تا 100+ درجه سانتی‌گراد، حداکثر دمای اتصال (TJ) 125°C. توجه داشته باشید که کاهش توان بر اساس دمای نقطه لحیم لازم است؛ جریان پیشرو باید در دماهای بالا کاهش یابد.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی

اگرچه دیتاشیت کدهای دسته‌بندی را به تفصیل شرح نمی‌دهد، مشخصات برچسب شامل فیلدهایی برای کد دسته (BIN CODE)، کل شار تابشی (Φe)، طول موج پیک (WLP) و ولتاژ پیشرو (VF) است. این نشان می‌دهد محصول بر اساس این پارامترها دسته‌بندی می‌شود. دسته‌بندی‌های معمولی شامل دسته‌های شار (مانند R, S, T) و دسته‌های ولتاژ (مانند V1, V2) است. تلورانس طول موج معمولی 5±nm در اطراف 850nm است. مشتریان باید برای نیازهای خاص دسته‌بندی به کدهای سفارش مراجعه کنند.

4. تحلیل منحنی عملکرد

4.1 ولتاژ پیشرو در مقابل جریان پیشرو

منحنی I-V نشان می‌دهد جریان پیشرو از حدود 200mA در 1.5V به 1000mA در حدود 1.8V افزایش می‌یابد. شیب نشان‌دهنده ویژگی‌های معمول دیود پیشرو با مقاومت دینامیکی حدود 0.3-0.4Ω در ناحیه کاری است.

4.2 جریان پیشرو در مقابل شدت نسبی

شدت نسبی به طور تقریباً خطی با جریان پیشرو از 200mA به 1000mA افزایش می‌یابد. در 1000mA خروجی تقریباً 100% (نرمال شده) است، با اشباع جزئی در جریان‌های بالاتر. این خطی بودن طراحی کنترل جریان را ساده می‌کند.

4.3 وابستگی به دما

شدت نسبی با افزایش دمای نقطه لحیم کاهش می‌یابد. در 85°C، شدت به حدود 80% مقدار در 25°C کاهش می‌یابد. مدیریت حرارتی برای حفظ خروجی نور ثابت در محیط‌های با دمای بالا حیاتی است.

4.4 توزیع طیفی

تابش طیفی در 850nm متمرکز شده و عرض کامل در نصف بیشینه (FWHM) حدود 39nm دارد. منحنی متقارن و برای LEDهای مادون قرمز مبتنی بر GaAs معمول است. تابش ناچیزی خارج از محدوده 780-950nm وجود دارد.

4.5 الگوی تابشی

نمودار تابشی توزیع مشابه لامبرتی با زاویه نیمه 80 درجه را نشان می‌دهد. شدت نسبی از 40- تا 40+ درجه بالای 50% است و LED را برای کاربردهای روشنایی زاویه باز مناسب می‌کند.

4.6 کاهش جریان پیشرو

حداکثر جریان پیشرو باید به صورت خطی از 1000mA در 25°C به 0mA در 125°C کاهش یابد. این منحنی برای طراحی حرارتی ضروری است؛ در عمل در 85°C جریان مجاز تقریباً 600mA است.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته

این LED یک بسته حفره‌ای با ابعاد 3.80mm (طول) × 3.80mm (عرض) × 2.28mm (ارتفاع) دارد. قطبیت با یک بریدگی در نمای بالا نشان داده می‌شود: دو آند (پایه‌های 1 و 2) و یک کاتد (پایه 3) در نمای پایین. چیدمان لنت لحیم توصیه شده شامل یک لنت مرکزی 2.7mm در 2.7mm برای دفع حرارت است.

5.2 نوار حامل و قرقره

بسته‌بندی در نوار حامل با عرض 12mm و گام 4mm، 3000 عدد در هر قرقره است. ابعاد قرقره مطابق با استاندارد EIA-481 است: قطر فلنج 330.2mm، قطر توپی 79.5mm. نوار شامل علامت‌های قطبیت است.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفایل لحیم کاری ریفلو

از پروفایل ریفلو بدون سرب JEDEC J-STD-020 پیروی کنید. پیش‌گرمایش از 150°C تا 200°C به مدت 60-120 ثانیه، نرخ افزایش ≤3°C/s، زمان بالای 217°C (TL) تا 60 ثانیه، دمای اوج 260°C (حداکثر 10 ثانیه در 260°C). نرخ خنک‌سازی ≤6°C/s. بیش از دو بار ریفلو انجام ندهید؛ اگر فاصله بیش از 24 ساعت باشد، قبل از لحیم‌کاری پخت لازم است.

6.2 لحیم‌کاری دستی و تعمیر

لحیم‌کاری دستی: دمای هویه<300°C، مدت زمان<3 ثانیه، فقط یک بار. تعمیر توصیه نمی‌شود؛ در صورت لزوم از هویه دو سر و اعتبارسنجی پیشین ویژگی‌های LED استفاده کنید.

6.3 نگهداری و مدیریت رطوبت

سطح حساسیت رطوبتی 3. کیسه‌های باز نشده را در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤75% تا 1 سال نگهداری کنید. پس از باز کردن، ظرف 168 ساعت (≤30°C/≤60%RH) استفاده کنید یا قبل از استفاده در دمای 60±5°C به مدت >24 ساعت پخت کنید. در صورت انقضای خشک‌کننده یا آسیب دیدن کیسه از استفاده خودداری کنید.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

بسته‌بندی استاندارد: 3000 عدد در هر قرقره. قرقره‌ها در کیسه مانع رطوبت با ژل سیلیکا و نشانگر رطوبت مهر و موم می‌شوند. برچسب شامل شماره قطعه، شماره لات، کدهای دسته، تعداد و کد تاریخ است. کارتن‌های خارجی حاوی چندین قرقره هستند.

8. توصیه‌های کاربردی

8.1 کاربردهای معمول

دوربین‌های نظارتی، روشنایی مادون قرمز برای امنیت، سیستم‌های بینایی ماشین، حسگرهای مجاورت و انتقال داده نوری. طول موج 850nm با دوربین‌های CMOS/CCD همخوانی خوبی دارد.

8.2 ملاحظات طراحی

مدیریت حرارتی: از سطح مسی کافی PCB و ویای حرارتی استفاده کنید. هرگز از حداکثر مقادیر مجاز تجاوز نکنید. همیشه از مقاومت محدودکننده جریان یا درایور جریان ثابت برای جلوگیری از فرار حرارتی استفاده کنید. از ولتاژ معکوس خودداری کنید. LEDها را با زمین‌کردن و حمل مناسب از تخلیه الکترواستاتیک محافظت کنید. از قرارگیری در معرض ترکیبات گوگرد، برم، کلر بالاتر از حد مشخص شده خودداری کنید. به لنز سیلیکونی فشار مکانیکی وارد نکنید.

8.3 تمیزکاری

ایزوپروپیل الکل برای تمیزکاری توصیه می‌شود. از حلال‌هایی که ممکن است به بسته آسیب برسانند استفاده نکنید. تمیزکاری اولتراسونیک توصیه نمی‌شود زیرا ممکن است به اتصالات سیم داخلی آسیب برساند.

9. مقایسه فنی با محصولات رقیب

در مقایسه با LEDهای مادون قرمز استاندارد 5mm، بسته EMC توان بالاتر (2W در مقابل 100mW معمولی) و مدیریت حرارتی بهتر را ارائه می‌دهد. امیترهای مادون قرمز میان‌توان در بسته‌های SMD مشابه (مثلاً 3.5x3.5mm) اغلب شار تابشی کمتری (500-700mW) یا زاویه دید بازتر (120°) دارند. زاویه پرتو 80 درجه این دستگاه هم‌گرایی بهتری برای روشنایی دوربرد فراهم می‌کند. ولتاژ پیشرو پایین (1.8V) تلفات توان در مدارهای درایور را کاهش می‌دهد.

10. سوالات متداول (FAQ)

س1: آیا می‌توانم این LED را با جریان 2A راه‌اندازی کنم؟
خیر، حداکثر جریان پیشرو مطلق 1000mA است. تجاوز از این مقدار باعث گرم شدن بیش از حد و آسیب دائمی می‌شود.

س2: جریان درایو توصیه شده برای بهترین بازده چیست؟
بازده (شار تابشی در مقابل توان ورودی) معمولاً در حدود 500-800mA بهینه است. به منحنی جریان پیشرو در مقابل شدت نسبی مراجعه کنید.

س3: آیا LED برای عملکرد پیوسته مناسب است؟
بله، به شرطی که مدیریت حرارتی دمای اتصال را زیر 125°C نگه دارد. عملکرد پالسی با دیوتی سایکل کمتر از 10% و عرض پالس کوتاه (0.1ms) می‌تواند به جریان‌های اوج بالاتری دست یابد.

11. موارد کاربردی عملی

مورد 1: نورافکن دید در شب CCTV
آرایه‌ای از 4 LED، هر یک با جریان 700mA، توان کل ~5W، روشنایی برای میدان دید 20 متری فراهم می‌کند. هیت‌سینک مناسب افزایش دما را زیر 30°C نگه می‌دارد.

مورد 2: استروب بینایی ماشین صنعتی
دو LED به صورت سری، پالسی با جریان 1A و دیوتی سایکل 1%، همگام با شاتر دوربین. شدت بالا برای بازرسی سرعت بالا به دست می‌آید.

12. اصول عملکرد

LEDهای مادون قرمز بر اساس نیمه‌هادی‌های با شکاف مستقیم (AlGaAs یا GaAs) ساخته می‌شوند. هنگامی که بایاس مستقیم می‌شوند، الکترون‌ها با حفره‌ها در ناحیه فعال بازترکیب می‌شوند و فوتون‌هایی با انرژی مربوط به شکاف (~1.46 eV برای 850nm) ساطع می‌کنند. بسته EMC چیپ را روی یک فریم فلزی برای استخراج حرارت قرار می‌دهد. لنز سیلیکونی بازده استخراج را افزایش می‌دهد و الگوی تابشی را شکل می‌دهد.

13. روندهای توسعه

بازار به سمت چگالی توان بالاتر (2W و بالاتر) در بسته‌های SMD فشرده برای کاربردهای محدود به فضا حرکت می‌کند. بهبود در فناوری مادون قرمز بدون فسفر بر بازده تبدیل بالاتر و قابلیت اطمینان حرارتی بهتر تمرکز دارد. آرایه‌های چند چیپ و اپتیک یکپارچه برای پاسخگویی به نیازهای متنوع روشنایی در حال ظهور هستند. این محصول با روند کوچک‌سازی و عملکرد بالا برای امنیت و حسگری صنعتی هماهنگ است.