Spesifikasi Teknikal SIR204C - Diod Pancaran Inframerah 3mm - Voltan Hadapan 1.3V - Panjang Gelombang 875nm - Penyerakan Kuasa 150mW

1. Gambaran Keseluruhan Produk

SIR204C ialah diod pancaran inframerah berintensiti tinggi yang dibungkus dalam pakej plastik lutsinar 3mm (T-1). Ia direka untuk aplikasi yang memerlukan pancaran inframerah yang boleh dipercayai dengan padanan spektrum yang baik kepada pengesan foto berasaskan silikon. Peranti ini menggunakan cip GaAlAs untuk menghasilkan cahaya pada panjang gelombang puncak 875nm, menjadikannya sesuai untuk pelbagai sistem penderiaan dan penghantaran.

1.1 Kelebihan Teras dan Sasaran Pasaran

LED ini menawarkan beberapa kelebihan utama termasuk kebolehpercayaan tinggi, voltan hadapan rendah, dan faktor bentuk padat dengan jarak kaki piawai 2.54mm. Ia dipadankan secara spektrum dengan fototransistor biasa, fotodiod, dan modul penerima inframerah. Produk ini mematuhi piawaian RoHS, EU REACH, dan bebas halogen (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm). Sasaran pasaran utamanya termasuk elektronik pengguna, automasi perindustrian, dan peralatan keselamatan yang memerlukan isyarat atau penderiaan inframerah.

2. Analisis Parameter Teknikal Mendalam

Bahagian berikut memberikan pecahan terperinci spesifikasi elektrik, optik, dan terma peranti.

2.1 Had Maksimum Mutlak

Had ini mentakrifkan 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)
• Penyerakan Kuasa (P_d):150 mW (pada atau di bawah suhu ambien 25°C)

2.2 Ciri Elektro-Optik

Parameter ini diukur pada suhu ambien (T_a) 25°C dan mentakrifkan prestasi tipikal peranti.

• Keamatan Sinaran (I_e):4.0 mW/sr (Min) hingga 6.4 mW/sr (Tip) pada I_F=20mA. Di bawah keadaan berdenyut (I_F=100mA, 1% kitar tugas), ia boleh mencapai 30 mW/sr, dan sehingga 300 mW/sr pada I_F=1A.
• Panjang Gelombang Puncak (λ_p):875 nm (Tipikal) pada I_F=20mA.
• Lebar Jalur Spektrum (Δλ):80 nm (Tipikal) pada I_F=20mA.
• Voltan Hadapan (V_F):1.3V (Tip) hingga 1.6V (Maks) pada I_F=20mA. Ini meningkat di bawah operasi denyut arus yang lebih tinggi.
• Arus Songsang (I_R):Maksimum 10 μA pada V_R=5V.
• Sudut Pandangan (2θ_1/2):30 darjah (Tipikal) pada I_F=20mA.

Nota: Ketidakpastian pengukuran ialah ±0.1V untuk V_F, ±10% untuk I_e, dan ±1.0nm untuk λ_p.

3. Analisis Lengkung Prestasi

Spesifikasi ini merangkumi beberapa lengkung ciri yang menggambarkan kelakuan peranti di bawah pelbagai keadaan.

3.1 Arus Hadapan vs. Suhu Ambien

Lengkung ini menunjukkan hubungan antara arus hadapan berterusan maksimum yang dibenarkan dan suhu operasi ambien. Apabila suhu meningkat, arus maksimum yang dibenarkan berkurangan secara linear untuk mengelakkan melebihi had penyerakan kuasa dan memastikan kebolehpercayaan jangka panjang.

3.2 Taburan Spektrum

Graf output spektrum mengesahkan pancaran puncak pada 875nm dengan lebar jalur tipikal 80nm. Lebar jalur yang luas ini memastikan keserasian yang baik dengan pengesan silikon, yang mempunyai kepekaan spektrum yang luas di rantau inframerah dekat.

3.3 Panjang Gelombang Pancaran Puncak vs. Suhu Ambien

Panjang gelombang puncak menunjukkan anjakan sedikit dengan suhu, ciri biasa LED semikonduktor. Pereka bentuk mesti mengambil kira anjakan ini dalam aplikasi kritikal panjang gelombang, terutamanya sepanjang julat suhu operasi penuh -40°C hingga +85°C.

3.4 Arus Hadapan vs. Voltan Hadapan

Lengkung IV ini menunjukkan hubungan eksponen antara arus dan voltan. Voltan hadapan tipikal adalah rendah (1.3V pada 20mA), menyumbang kepada operasi cekap tenaga. Lengkung ini penting untuk mereka bentuk litar pembatas arus yang sesuai.

3.5 Keamatan Sinaran vs. Arus Hadapan

Keamatan sinaran meningkat dengan arus hadapan tetapi menunjukkan hubungan sub-linear pada arus yang lebih tinggi disebabkan oleh kesan terma dan kecekapan. Graf ini membantu menentukan arus pacuan optimum untuk keamatan output yang diperlukan.

3.6 Keamatan Sinaran Relatif vs. Sesaran Sudut

Plot kutub ini mentakrifkan corak pancaran spatial, dicirikan oleh separuh sudut 30 darjah. Keamatan adalah tertinggi pada 0° (paksi) dan berkurangan mengikut fungsi seperti kosinus, yang penting untuk reka bentuk sistem optik untuk memastikan penjajaran dan kekuatan isyarat yang betul.

4. Maklumat Mekanikal dan Pembungkusan

4.1 Dimensi Pakej

SIR204C menggunakan pakej bulat T-1 (3mm) piawai. Dimensi utama termasuk diameter badan 3.0mm, jarak kaki tipikal 2.54mm, dan panjang keseluruhan. Semua toleransi dimensi adalah ±0.25mm melainkan dinyatakan sebaliknya. Kanta adalah lutsinar, membolehkan spektrum inframerah penuh melalui tanpa penyerapan yang ketara.

4.2 Pengenalpastian Polarity

LED mempunyai sisi rata pada pinggir kanta plastik, yang biasanya menunjukkan kaki katod (negatif). Kaki yang lebih panjang biasanya adalah anod (positif). Polarity yang betul mesti diperhatikan semasa pemasangan litar untuk mengelakkan kerosakan bias songsang.

5. Panduan Paterian dan Pemasangan

Paterian tangan atau paterian gelombang boleh digunakan. Suhu paterian maksimum mutlak ialah 260°C, dan masa paterian tidak boleh melebihi 5 saat. Adalah disyorkan untuk mengekalkan badan LED sekurang-kurangnya 1.5mm di atas permukaan PCB semasa paterian gelombang untuk mengurangkan tekanan terma pada pakej epoksi. Peranti harus disimpan dalam persekitaran kering, anti-statik pada suhu antara -40°C dan +100°C.

6. Maklumat Pembungkusan dan Pesanan

6.1 Spesifikasi Kuantiti Pembungkusan

LED biasanya dibungkus dalam beg dan kotak: 200-1000 keping setiap beg, 5 beg setiap kotak, dan 10 kotak setiap karton.

6.2 Spesifikasi Borang Label

Label produk termasuk pengenal pasti utama: Nombor Pengeluaran Pelanggan (CPN), Nombor Pengeluaran (P/N), Kuantiti Pembungkusan (QTY), Pangkat (CAT), Panjang Gelombang Puncak (HUE), Rujukan (REF), dan Nombor Lot (LOT No).

7. Cadangan Aplikasi

7.1 Senario Aplikasi Tipikal

• Sistem Penghantaran Udara Bebas:Alat kawalan jauh, pautan data jarak dekat.
• Suis Optoelektronik:Pengesanan objek, penderiaan kedudukan, penderia slot.
• Pengesan Asap:Digunakan dalam kebuk pengesanan asap jenis pengaburan.
• Sistem Inframerah Umum:Penerangan penglihatan malam, sistem keselamatan.
• Pemacu Cakera Liut:Kegunaan sejarah untuk pengesanan trek-sifar.

7.2 Pertimbangan Reka Bentuk

• Pembatas Arus:Sentiasa gunakan perintang siri atau pemacu arus malar untuk mengehadkan I_Fkepada nilai yang dikehendaki, biasanya antara 20mA dan 100mA untuk operasi berterusan.
• Pengurusan Haba:Walaupun penyerakan kuasa adalah rendah, pastikan kawasan kuprum PCB atau penyejukan haba yang mencukupi jika beroperasi berhampiran had maksimum atau pada suhu ambien yang tinggi.
• Reka Bentuk Optik:Pertimbangkan sudut pandangan 30 darjah semasa mereka bentuk kanta, pemantul, atau apertur untuk mengumpul atau meluruskan cahaya yang dipancarkan dengan berkesan.
• Perlindungan Voltan Songsang:Kadar voltan songsang yang rendah (5V) menjadikan peranti mudah rosak daripada nyahcas statik atau polarity yang salah. Pertimbangkan untuk menambah diod perlindungan selari dalam litar di mana transien voltan songsang mungkin berlaku.

8. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

SIR204C membezakannya melalui gabungan pakej 3mm piawai, keamatan sinaran yang agak tinggi (sehingga 6.4 mW/sr pada 20mA), dan voltan hadapan rendah. Berbanding dengan beberapa LED inframerah lama, ia menawarkan kebolehpercayaan yang lebih baik dan pematuhan dengan peraturan alam sekitar moden (RoHS, Bebas Halogen). Padanan spektrumnya dengan pengesan silikon adalah kelebihan utama berbanding LED dengan panjang gelombang puncak yang berbeza, memaksimumkan kepekaan sistem.

9. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

9.1 Apakah perbezaan antara arus hadapan berterusan dan puncak?

Arus hadapan berterusan (100mA) ialah arus DC maksimum yang boleh digunakan secara tidak terbatas tanpa risiko kerosakan. Arus hadapan puncak (1A) ialah arus yang jauh lebih tinggi yang hanya boleh digunakan untuk denyutan yang sangat singkat (≤100μs) pada kitar tugas yang sangat rendah (≤1%). Ini membolehkan letupan cahaya berintensiti tinggi yang singkat untuk tujuan penderiaan jarak jauh atau penyegerakan.

9.2 Bagaimanakah suhu ambien mempengaruhi prestasi?

Seperti yang ditunjukkan dalam lengkung ciri, peningkatan suhu mengurangkan arus berterusan maksimum yang dibenarkan dan boleh menyebabkan anjakan sedikit dalam panjang gelombang puncak. Keamatan sinaran juga mungkin berkurangan pada suhu yang lebih tinggi. Reka bentuk yang bertujuan untuk beroperasi pada hujung julat -40°C hingga +85°C harus mengurangkan arus operasi dengan sewajarnya.

9.3 Adakah penyejuk haba diperlukan?

Untuk kebanyakan aplikasi yang beroperasi pada atau di bawah 50mA arus berterusan, penyejuk haba khusus tidak diperlukan jika PCB menyediakan beberapa kawasan kuprum untuk penyebaran haba. Untuk operasi pada 100mA arus berterusan, terutamanya dalam suhu ambien yang tinggi, reka bentuk terma yang teliti disyorkan untuk mengekalkan suhu simpang dalam had selamat.

10. Kes Reka Bentuk dan Penggunaan Praktikal

Kes: Penderia Kedekatan Objek

Dalam suis optoelektronik tipikal, SIR204C dipasangkan dengan fototransistor. LED didorong dengan arus 20-50mA, selalunya dimodulasi pada frekuensi tertentu (cth., 38kHz) untuk menolak gangguan cahaya ambien. Cahaya inframerah yang dipancarkan dipantulkan daripada objek berhampiran dan dikesan oleh fototransistor. Sudut pandangan 30 darjah LED memberikan keseimbangan yang baik antara julat pengesanan dan medan pandangan. Voltan hadapan yang rendah membolehkan penderia dikuasakan dengan cekap daripada bekalan logik 3.3V atau 5V dengan perintang pembatas arus yang mudah. Pereka bentuk mesti memastikan penjajaran mekanikal LED dan pengesan dan mungkin menggunakan penghalang untuk mengelakkan silang optik langsung.

11. Prinsip Operasi

Diod Pancaran Cahaya Inframerah (IR LED) ialah diod simpang p-n semikonduktor. Apabila dibias ke hadapan, elektron dari rantau-n dan lubang dari rantau-p disuntik ke dalam rantau aktif. Apabila pembawa cas ini bergabung semula, tenaga dibebaskan dalam bentuk foton. Panjang gelombang (warna) cahaya yang dipancarkan ditentukan oleh tenaga jurang jalur bahan semikonduktor (Gallium Aluminum Arsenide - GaAlAs dalam kes ini), yang direka untuk menghasilkan foton dalam spektrum inframerah dekat sekitar 875nm. Panjang gelombang ini tidak kelihatan oleh mata manusia tetapi dikesan dengan cekap oleh penderia berasaskan silikon.

12. Trend dan Perkembangan Industri

Trend dalam LED inframerah terus ke arah kecekapan yang lebih tinggi (lebih banyak output sinaran per watt elektrik), ketumpatan kuasa yang lebih tinggi untuk aplikasi jarak jauh seperti LiDAR dan pengawasan, dan saiz pakej yang lebih kecil untuk integrasi ke dalam peranti pengguna padat. Terdapat juga fokus untuk meningkatkan kelajuan modulasi untuk komunikasi data berkelajuan tinggi (cth., IrDA, Li-Fi). Pakej pelbagai panjang gelombang dan pemancar dwi menjadi lebih biasa untuk aplikasi penderiaan maju. Pematuhan alam sekitar (RoHS, REACH, Bebas Halogen) kini merupakan keperluan piawai di seluruh industri. SIR204C mewakili teknologi yang boleh dipercayai dan matang yang sangat sesuai untuk aplikasi berisiko kos tinggi, volum tinggi yang memerlukan prestasi terbukti.