Spesifikasi LED Inframerah 3mm 850nm HIR204C - Pakej T-1 - Voltan Hadapan 1.45V - Kuasa 150mW - Dokumen Teknikal Bahasa Melayu

1. Gambaran Keseluruhan Produk

Dokumen ini memperincikan spesifikasi untuk diod pemancar cahaya (LED) inframerah 3mm (T-1) berkeamatan tinggi. Peranti ini direka untuk memancarkan cahaya pada panjang gelombang puncak 850 nanometer (nm), menjadikannya sesuai untuk pelbagai aplikasi pengesanan dan penghantaran inframerah. Kelebihan utamanya termasuk kebolehpercayaan tinggi, output sinaran yang ketara, dan keperluan voltan hadapan yang rendah.

LED ini dibina menggunakan bahan cip Gallium Aluminum Arsenide (GaAlAs) dan dibungkus dalam pakej plastik jernih air. Output spektrum ini sengaja dipadankan untuk serasi dengan penerima inframerah biasa seperti fototransistor, fotodiod, dan modul penerima bersepadu. Produk ini mematuhi arahan RoHS (Sekatan Bahan Berbahaya).

1.1 Aplikasi Sasaran

Peranti ini direka untuk sistem yang memerlukan isyarat inframerah yang teguh. Kawasan aplikasi utama termasuk:

• Sistem penghantaran data optik udara bebas.
• Unit kawalan jauh inframerah, terutamanya yang memerlukan kuasa output yang lebih tinggi.
• Sistem pengesan asap dan penggera kebakaran yang menggunakan prinsip penderiaan optik.
• Sistem aplikasi berasaskan inframerah tujuan am untuk kegunaan industri atau pengguna.

2. Analisis Parameter Teknikal

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Penarafan ini menentukan had di mana kerosakan kekal pada peranti mungkin berlaku. Operasi di bawah keadaan ini tidak dijamin.

• Arus Hadapan Berterusan (I_F): 100 mA
• Arus Hadapan Puncak (I_FP): 1.0 A (Lebar Denyut ≤ 100μs, Kitar Tugas ≤ 1%)
• Voltan Songsang (V_R): 5 V
• Suhu Operasi (T_opr): -40°C hingga +85°C
• Suhu Penyimpanan (T_stg): -40°C hingga +100°C
• Suhu Paterian (T_sol): 260°C (untuk ≤ 5 saat)
• Pelesapan Kuasa (P_d): 150 mW (pada atau di bawah suhu ambien 25°C)

2.2 Ciri-Ciri Elektro-Optik (T_a= 25°C)

Parameter ini menentukan prestasi tipikal peranti di bawah keadaan ujian yang ditetapkan.

• Keamatan Sinaran (I_e):
  • Tipikal: 17.6 mW/sr pada I_F= 20 mA.
  • Tipikal: 90 mW/sr pada I_F= 100 mA (berdenyut).
  • Tipikal: 900 mW/sr pada I_F= 1 A (berdenyut).
• Panjang Gelombang Puncak (λ_p): Tipikal 850 nm pada I_F= 20 mA.
• Lebar Jalur Spektrum (Δλ): Tipikal 45 nm pada I_F= 20 mA.
• Voltan Hadapan (V_F):
  • Tipikal: 1.45 V, Maksimum: 1.65 V pada I_F= 20 mA.
  • Tipikal: 1.80 V, Maksimum: 2.40 V pada I_F= 100 mA (berdenyut).
  • Tipikal: 4.10 V, Maksimum: 5.25 V pada I_F= 1 A (berdenyut).
• Arus Songsang (I_R): Maksimum 10 μA pada V_R= 5 V.
• Sudut Pandangan (2θ_1/2): Tipikal 25 darjah pada I_F= 20 mA.

Nota: Ketidakpastian pengukuran ditetapkan untuk voltan hadapan (±0.1V), keamatan sinaran (±10%), dan panjang gelombang dominan (±1.0nm).

3. Analisis Lengkung Prestasi

Lembaran data menyediakan beberapa lengkung ciri yang menggambarkan tingkah laku peranti di bawah pelbagai keadaan. Ini adalah kritikal untuk jurutera reka bentuk untuk meramal prestasi dalam aplikasi dunia sebenar.

3.1 Arus Hadapan vs. Suhu Ambien

Lengkung ini menunjukkan penurunan arus hadapan maksimum yang dibenarkan apabila suhu ambien meningkat. Keupayaan pelesapan kuasa peranti berkurangan dengan peningkatan suhu, yang mesti diambil kira dalam reka bentuk terma untuk mengelakkan kepanasan berlebihan.

3.2 Taburan Spektrum

Graf output spektrum mengesahkan pancaran puncak pada 850nm dengan lebar jalur yang ditakrifkan. Ini adalah penting untuk memastikan keserasian dengan kepekaan spektrum penerima yang dimaksudkan (contohnya, pengesan foto silikon, yang paling sensitif sekitar 800-900nm).

3.3 Keamatan Sinaran vs. Arus Hadapan

Plot ini menunjukkan hubungan antara arus pacuan dan output optik. Ia biasanya menunjukkan peningkatan sub-linear, bermakna kecekapan mungkin jatuh pada arus yang sangat tinggi. Pereka bentuk menggunakan ini untuk memilih titik operasi yang mengimbangi kuasa output dengan kecekapan dan jangka hayat peranti.

3.4 Keamatan Sinaran Relatif vs. Anjakan Sudut

Plot kutub ini menentukan corak pancaran spatial (sudut pandangan). Separuh sudut tipikal 25 darjah menunjukkan pancaran yang agak fokus, yang berguna untuk mengarahkan tenaga inframerah ke arah sasaran atau penderia tertentu.

3.5 Panjang Gelombang Pancaran Puncak vs. Suhu Ambien

LED inframerah mempamerkan anjakan dalam panjang gelombang puncak dengan suhu, biasanya sekitar 0.2-0.3 nm/°C. Lengkung ini mengukur anjakan tersebut untuk HIR204C, yang penting untuk aplikasi di mana padanan panjang gelombang tepat adalah kritikal.

3.6 Arus Hadapan vs. Voltan Hadapan (Lengkung I-V)

Ciri elektrik asas diod. Lengkung ini digunakan untuk menentukan susutan voltan merentasi LED pada arus operasi tertentu, yang diperlukan untuk mereka bentuk litar pemacu (contohnya, memilih perintang had arus atau mereka bentuk pemacu arus malar).

4. Maklumat Mekanikal dan Pakej

4.1 Dimensi Pakej (T-1, 3mm)

Peranti ini mematuhi dimensi pakej berunjur radial T-1 (3mm) standard. Spesifikasi mekanikal utama termasuk:

• Diameter pakej keseluruhan adalah kira-kira 3.0mm.
• Jarak antara pusat kaki standard ialah 2.54mm (0.1 inci).
• Lukisan berdimensi terperinci disediakan dalam lembaran data, menentukan panjang, diameter, dan tolok wayar kaki dengan toleransi umum ±0.25mm melainkan dinyatakan sebaliknya.

4.2 Pengenalpastian Polarity

LED ini mempunyai sisi rata pada kanta atau kaki yang lebih pendek untuk menunjukkan terminal katod (negatif). Polarity yang betul mesti dipatuhi semasa pemasangan litar.

5. Garis Panduan Paterian dan Pemasangan

Pengendalian yang betul adalah penting untuk mengekalkan kebolehpercayaan dan prestasi peranti.

5.1 Pembentukan Kaki

• Lenturan mesti berlaku sekurang-kurangnya 3mm dari pangkal kanta epoksi untuk mengelakkan tekanan pada die dalaman dan ikatan wayar.
• Bentuk kaki sebelum memateri.
• Elakkan menggunakan tekanan pada pakej. Lubang PCB mesti sejajar sempurna dengan kaki LED untuk mengelakkan tekanan pemasangan.
• Potong kaki pada suhu bilik.

5.2 Keadaan Penyimpanan

• Penyimpanan disyorkan: ≤ 30°C dan ≤ 70% Kelembapan Relatif (RH).
• Jangka hayat rak selepas penghantaran ialah 3 bulan di bawah keadaan ini.
• Untuk penyimpanan lebih lama (sehingga 1 tahun), gunakan bekas tertutup dengan atmosfera nitrogen dan bahan pengering.
• Elakkan perubahan suhu mendadak dalam persekitaran lembap untuk mengelakkan kondensasi.

5.3 Cadangan Paterian

Kekalkan jarak minimum 3mm dari sambungan pateri ke mentol epoksi.

• Paterian Tangan: Suhu hujung besi ≤ 300°C (maks 30W), masa paterian ≤ 3 saat.
• Paterian Gelombang/Celup: Pemanasan awal ≤ 100°C (maks 60 saat), mandian pateri ≤ 260°C, masa rendaman ≤ 5 saat.
• Elakkan tekanan pada kaki semasa operasi suhu tinggi.
• Jangan lakukan paterian celup/tangan lebih daripada sekali.
• Biarkan peranti menyejuk secara beransur-ansur ke suhu bilik selepas paterian, lindunginya daripada kejutan atau getaran semasa penyejukan.

5.4 Pembersihan

• Jika perlu, bersihkan hanya dengan alkohol isopropil pada suhu bilik selama ≤ 1 minit. Keringkan dengan udara.
• Pembersihan ultrasonik tidak disyorkan. Jika tidak dapat dielakkan, kesan potensinya mesti dinilai dengan teliti.

6. Maklumat Pembungkusan dan Pesanan

6.1 Bahan & Spesifikasi Pembungkusan

Peranti dibungkus menggunakan bahan tahan lembap untuk mengelakkan kerosakan semasa penyimpanan dan pengangkutan. Hierarki pembungkusan adalah:

1. Peranti diletakkan dalam beg anti-statik.
2. Beg diletakkan dalam kotak dalaman.
3. Kotak dalaman dibungkus ke dalam kotak penghantaran utama.

6.2 Kuantiti Pembungkusan

• Minimum 200 hingga 1000 keping setiap beg anti-statik.
• 5 beg setiap kotak dalaman.
• 10 kotak setiap kotak penghantaran utama.

6.3 Penjelasan Label

Label pada pembungkusan mengandungi pengecam utama:

• CPN: Nombor Pengeluaran Pelanggan
• P/N: Nombor Pengeluaran (Nombor Bahagian)
• QTY: Kuantiti Pembungkusan
• CAT: Pangkat (bin prestasi)
• HUE: Panjang Gelombang Dominan
• REF: Rujukan
• LOT No: Nombor Lot untuk kebolehjejakan

7. Pertimbangan Reka Bentuk Aplikasi

7.1 Reka Bentuk Litar Pemacu

Disebabkan ciri I-V eksponen diod, pemacu arus malar atau perintang had arus adalah wajib. Nilai perintang (R_limit) boleh dikira menggunakan Hukum Ohm: R_limit= (V_supply- V_F) / I_F. Sentiasa gunakan V_Fmaksimum dari lembaran data untuk I_Ftertentu untuk memastikan arus mencukupi di bawah semua keadaan. Untuk operasi berdenyut (contohnya, kawalan jauh), pastikan pemacu boleh membekalkan arus puncak tinggi (sehingga 1A) dengan kitar tugas yang betul.

7.2 Pengurusan Terma

Walaupun pakej boleh melesapkan 150mW pada 25°C, penarafan ini menurun dengan suhu ambien. Dalam ruang tertutup atau suhu ambien tinggi, pastikan pelesapan kuasa sebenar (I_F* V_F) kekal di bawah had penurunan. Kawasan kuprum PCB yang mencukupi atau penyejuk haba lain mungkin diperlukan untuk operasi arus tinggi berterusan.

7.3 Reka Bentuk Optik

Sudut pandangan 25 darjah memberikan keseimbangan antara kepekatan pancaran dan liputan. Untuk aplikasi jarak lebih jauh, optik sekunder (kanta) boleh digunakan untuk mengkolimat pancaran. Untuk liputan kawasan luas, penyebar mungkin diperlukan. Pastikan medan pandangan dan kepekaan spektrum penerima selari dengan output LED.

8. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

Pembeza utama HIR204C dalam kelasnya (LED IR 3mm) ialah gabungankeamatan sinaran tinggi(sehingga 900 mW/sr berdenyut) danvoltan hadapan yang agak rendah(tipikal 1.45V pada 20mA). Ini menjadikannya cekap, mengurangkan penggunaan kuasa dan penjanaan haba untuk output cahaya tertentu berbanding peranti dengan V_Fyang lebih tinggi. Panjang gelombang 850nm adalah standard untuk penerima berasaskan silikon, menawarkan keseimbangan baik antara kepekaan penerima dan ketidaklihatan relatif. Pembinaan teguh dan bahan pakej jernih menyumbang kepada kebolehpercayaan tinggi yang dinyatakan.

9. Soalan Lazim (FAQ)

9.1 Apakah perbezaan antara penarafan arus berterusan dan berdenyut?

Penarafan arus berterusan (100mA) ialah arus DC maksimum yang boleh ditangani LED secara berterusan tanpa risiko kerosakan. Penarafan arus berdenyut (1A) adalah jauh lebih tinggi tetapi hanya boleh digunakan untuk denyutan sangat pendek (≤100μs) pada kitar tugas sangat rendah (≤1%). Ini membolehkan letupan kecerahan sangat tinggi yang singkat, biasa dalam isyarat kawalan jauh, tanpa memanaskan peranti secara berlebihan.

9.2 Mengapakah voltan hadapan lebih tinggi pada 1A berbanding 20mA?

Ini disebabkan oleh rintangan siri semula jadi dalam cip dan pakej LED. Apabila arus meningkat, susutan voltan merentasi rintangan dalaman ini (V = I * R) meningkat, membawa kepada jumlah voltan hadapan yang lebih tinggi. Lembaran data menyediakan data ini supaya pemacu boleh direka untuk membekalkan voltan yang diperlukan pada arus operasi sasaran.

9.3 Bolehkah LED ini digunakan untuk penghantaran data?

Ya, keupayaan pensuisan pantasnya (diimplikasikan oleh penggunaannya dalam kawalan jauh) menjadikannya sesuai untuk penghantaran data termodulasi dalam sistem udara bebas. Kadar data yang boleh dicapai akan bergantung pada keupayaan litar pemacu untuk menyuis arus dengan pantas dan lebar jalur penerima.

10. Contoh Kes Penggunaan Praktikal

10.1 Mereka Bentuk Suar IR Mudah

Objektif: Cipta suar IR yang sentiasa hidup untuk penderiaan jarak dekat dengan julat beberapa meter.

Langkah Reka Bentuk:

1. Pilih Titik Operasi: Pilih I_F= 50mA untuk keseimbangan output baik dan kuasa sederhana. Dari lengkung I-V, anggarkan V_F≈ 1.6V.
2. Kira Pemacu: Menggunakan bekalan 5V dan perintang siri: R = (5V - 1.6V) / 0.05A = 68Ω. Kuasa dalam perintang: P = I²R = (0.05)² * 68 = 0.17W. Gunakan perintang 68Ω, 0.25W.
3. Semak Terma: Pelesapan kuasa LED: P_LED= V_F* I_F= 1.6V * 0.05A = 80mW. Ini adalah jauh di bawah penarafan 150mW pada 25°C. Jika suhu ambien dijangka 50°C, rujuk lengkung penurunan untuk memastikan 80mW masih selamat.
4. Pemasangan: Letakkan pada PCB dengan lubang sejajar dengan kaki. Pateri, pastikan sambungan >3mm dari badan kanta.
5. Pemadanan: Gunakan fototransistor atau modul penerima sensitif kepada cahaya 850nm, diletakkan dalam kon pancaran 25 darjah LED.

11. Prinsip Operasi

LED inframerah ialah diod simpang p-n semikonduktor. Apabila voltan hadapan dikenakan, elektron dari rantau jenis-n dan lubang dari rantau jenis-p disuntik ke dalam rantau simpang. Apabila pembawa cas ini bergabung semula, mereka membebaskan tenaga dalam bentuk foton (cahaya). Bahan semikonduktor khusus yang digunakan (GaAlAs dalam kes ini) menentukan tenaga jurang jalur, yang secara langsung mentakrifkan panjang gelombang foton yang dipancarkan—dalam kes ini, dalam rantau inframerah dekat sekitar 850nm. Pakej epoksi jernih air bertindak sebagai kanta, membentuk pancaran output, dan melindungi cip semikonduktor yang halus.

12. Trend Teknologi

Pembangunan LED inframerah terus memberi tumpuan kepada beberapa bidang utama:Peningkatan Kecekapan(lebih banyak kuasa optik output per watt elektrik input),Ketumpatan Kuasa Lebih Tinggi(pakej lebih kecil mampu mengendalikan lebih banyak arus), danKebolehpercayaan Dipertingkatkandi bawah keadaan persekitaran sukar. Terdapat juga kerja berterusan untuk membangunkan peranti pada panjang gelombang khusus lain (contohnya, 940nm untuk peningkatan penyamaran, atau panjang gelombang khusus untuk penderiaan gas). Integrasi dengan litar pemacu dan penerima ke dalam modul padat adalah trend penting lain, memudahkan reka bentuk sistem untuk pengguna akhir. HIR204C mewakili teknologi matang dan boleh dipercayai yang sangat sesuai untuk aplikasi yang dimaksudkan.