Lembaran Data LED Inframerah 3mm IR204/H16/L10 - Dimensi 3mm - Voltan 1.5V - Panjang Gelombang 940nm - 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 dibungkus dalam pakej plastik lutsinar biru dan direka untuk padanan spektrum optimum dengan pengesan foto silikon, fototransistor, dan modul penerima inframerah. Fungsi utamanya adalah untuk memancarkan cahaya inframerah pada panjang gelombang puncak 940 nanometer, menjadikannya tidak kelihatan oleh mata manusia sementara sangat boleh dikesan oleh sensor elektronik.

1.1 Kelebihan Teras dan Pasaran Sasaran

LED ini menawarkan beberapa kelebihan utama termasuk kebolehpercayaan tinggi, voltan hadapan rendah, dan keamatan sinaran tinggi. Ia direka dengan jarak plumbum standard 2.54mm untuk integrasi PCB yang mudah. Produk ini mematuhi piawaian RoHS, EU REACH, dan bebas halogen (Br < 900ppm, Cl < 900ppm, Br+Cl < 1500ppm), menjadikannya sesuai untuk pasaran yang prihatin terhadap alam sekitar dan terkawal. Aplikasi sasaran utamanya adalah dalam sistem berasaskan inframerah seperti alat kawalan jauh, sensor jarak, pengesanan objek, dan suis optik.

2. Analisis Parameter Teknikal Mendalam

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Peranti ini direka untuk beroperasi dalam had yang ketat untuk memastikan jangka hayat dan kebolehpercayaan. Arus hadapan berterusan (IF) tidak boleh melebihi 100 mA. Untuk operasi berdenyut dengan lebar denyut ≤100μs dan kitar tugas ≤1%, arus hadapan puncak (IFP) sehingga 1.0 A dibenarkan. Voltan songsang maksimum (VR) ialah 5 V. Julat suhu operasi (Topr) adalah dari -40°C hingga +85°C, manakala suhu penyimpanan (Tstg) adalah dari -40°C hingga +100°C. Suhu pateri (Tsol) mesti dikekalkan pada atau di bawah 260°C untuk tempoh tidak melebihi 5 saat. Penyerakan kuasa maksimum (Pd) pada suhu udara bebas 25°C ialah 150 mW.

2.2 Ciri-ciri Elektro-Optik

Semua ciri elektro-optik dinyatakan pada suhu persekitaran (Ta) 25°C dan arus hadapan (IF) 20mA, melainkan dinyatakan sebaliknya. Keamatan sinaran (IE) dikelaskan, dengan nilai minimum antara 4.0 hingga 11.0 mW/sr bergantung pada pangkat. Panjang gelombang puncak (λp) biasanya 940 nm, dengan lebar jalur spektrum (Δλ) 45 nm. Voltan hadapan (VF) biasanya 1.2 V dengan maksimum 1.5 V. Arus songsang (IR) adalah maksimum 10 μA pada voltan songsang 5V. Sudut pandangan (2θ1/2), ditakrifkan sebagai sudut penuh pada separuh keamatan, biasanya 50 darjah.

3. Penjelasan Sistem Pengelasan

Output sinaran LED dikategorikan kepada bin untuk memastikan konsistensi dalam reka bentuk aplikasi. Pengelasan ini berdasarkan keamatan sinaran yang diukur pada IF=20mA. Bin yang tersedia ialah K, L, M, dan N, dengan nilai keamatan sinaran minimum dan maksimum yang sepadan seperti berikut: Bin K: 4.0-6.4 mW/sr; Bin L: 5.6-8.9 mW/sr; Bin M: 7.8-12.5 mW/sr; Bin N: 11.0-17.6 mW/sr. Ini membolehkan pereka memilih komponen yang memenuhi keperluan kepekaan khusus litar pengesan foto mereka.

4. Analisis Keluk Prestasi

4.1 Arus Hadapan vs. Suhu Persekitaran

Keluk penyahkadaratan menunjukkan hubungan antara arus hadapan berterusan maksimum yang dibenarkan dan suhu persekitaran. Apabila suhu persekitaran meningkat, arus hadapan maksimum yang dibenarkan berkurangan secara linear. Ini adalah pertimbangan reka bentuk kritikal untuk mencegah pelarian haba dan memastikan suhu simpang kekal dalam had operasi selamat, seterusnya mengekalkan kebolehpercayaan peranti.

4.2 Taburan Spektrum

Graf taburan spektrum menggambarkan keamatan sinaran relatif sebagai fungsi panjang gelombang. Pancaran berpusat di sekitar panjang gelombang puncak tipikal 940 nm dengan lebar jalur yang ditakrifkan. Ciri ini adalah penting untuk memastikan keserasian dengan sensor penerima, yang biasanya mempunyai keluk kepekaan spektrumnya sendiri. Padanan yang baik memaksimumkan kecekapan sistem dan nisbah isyarat-ke-hingar.

4.3 Keamatan Sinaran vs. Arus Hadapan

Graf ini menggambarkan hubungan tidak linear antara output sinaran (Ie) dan arus hadapan (IF). Keamatan sinaran meningkat dengan arus tetapi bukan secara linear sempurna, terutamanya pada aras arus yang lebih tinggi. Memahami keluk ini adalah penting untuk memacu LED dengan betul untuk mencapai output optik yang dikehendaki tanpa melebihi penarafan maksimum mutlak.

4.4 Keamatan Sinaran Relatif vs. Sesaran Sudut

Graf corak sinaran menunjukkan bagaimana keamatan cahaya yang dipancarkan berubah dengan sudut dari paksi pusat (0°). Corak ini biasanya Lambertian atau hampir Lambertian untuk jenis pakej ini, dengan keamatan jatuh kepada 50% daripada nilai pada-paksi pada kira-kira ±25 darjah (menghasilkan sudut pandangan 50°). Maklumat ini adalah penting untuk reka bentuk optik, menentukan kawasan liputan dan keperluan penjajaran dalam sistem.

5. Maklumat Mekanikal dan Pakej

LED ini dibungkus dalam pakej plumbum jejarian T-1 (3mm) standard. Badannya diperbuat daripada plastik lutsinar biru. Plumbum mempunyai jarak standard 2.54mm (0.1 inci). Lukisan dimensi (yang tersirat dalam PDF) akan memberikan ukuran tepat untuk diameter badan, panjang plumbum, dan dimensi kritikal lain, biasanya dengan toleransi ±0.25mm melainkan dinyatakan sebaliknya. Katod biasanya dikenal pasti oleh titik rata pada pinggir kanta atau plumbum yang lebih pendek, walaupun penandaan khusus harus disahkan dari lukisan mekanikal.

6. Garis Panduan Pateri dan Pemasangan

Proses pateri tangan atau pateri gelombang boleh digunakan. Suhu pateri maksimum mutlak ialah 260°C, dan masa pateri tidak boleh melebihi 5 saat. Adalah disyorkan untuk mengikuti garis panduan IPC standard untuk pateri komponen lubang tembus. Pendedahan berpanjangan kepada suhu tinggi boleh merosakkan pakej plastik dan die semikonduktor dalaman. Peranti harus disimpan dalam persekitaran kering untuk mengelakkan penyerapan lembapan, yang boleh menyebabkan 'popcorning' semasa reflow jika terpakai, walaupun ini terutamanya komponen lubang tembus.

7. Maklumat Pembungkusan dan Pesanan

Spesifikasi pembungkusan standard ialah 200 hingga 1000 keping setiap beg, 4 beg setiap kotak, dan 10 kotak setiap karton. Label pada pembungkusan termasuk maklumat kritikal untuk kebolehjejakan dan pengenalan: Nombor Pengeluaran Pelanggan (CPN), Nombor Pengeluaran (P/N), Kuantiti Pembungkusan (QTY), Pangkat (CAT), Panjang Gelombang Puncak (HUE), Rujukan (REF), Nombor Lot (LOT No), dan Tempat Pengeluaran. Bahan pembungkusan tahan lembapan digunakan untuk melindungi komponen semasa penyimpanan dan transit.

8. Cadangan Aplikasi

8.1 Senario Aplikasi Biasa

LED inframerah ini sangat sesuai untuk pelbagai aplikasi penderiaan dan isyarat tanpa sentuh. Kegunaan biasa termasuk alat kawalan jauh inframerah untuk elektronik pengguna (TV, sistem audio), pengesanan jarak dan objek dalam perkakas dan peralatan industri, pengekod optik, sensor pemutus pancaran, dan sebagai sumber cahaya dalam modul pemancar-pengesan berpasangan untuk pengiraan atau penderiaan aras.

8.2 Pertimbangan Reka Bentuk

Apabila mereka bentuk litar, sentiasa sertakan perintang pembatas arus secara bersiri dengan LED untuk mengawal arus hadapan dan mencegah kerosakan. Nilainya boleh dikira menggunakan Hukum Ohm: R = (Vsupply - VF) / IF. Pilih bin keamatan sinaran yang sesuai berdasarkan jarak penderiaan yang diperlukan dan kepekaan pengesan. Pertimbangkan sudut pandangan apabila menjajarkan LED dengan penerima. Untuk operasi berdenyut untuk mencapai output segera yang lebih tinggi (contohnya, untuk jarak lebih jauh), pastikan lebar denyut dan kitar tugas kekal dalam had yang ditetapkan untuk IFP. Sediakan susun atur PCB yang mencukupi untuk menyerakkan haba, terutamanya apabila beroperasi berhampiran penarafan maksimum.

9. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

Berbanding dengan LED inframerah generik, peranti ini menawarkan output spektrum yang jelas dan konsisten berpusat pada 940nm, yang merupakan panjang gelombang kepekaan puncak biasa untuk fotodiod dan fototransistor silikon, memastikan gandingan yang cekap. Ketersediaan bin keamatan sinaran membolehkan prestasi yang boleh diramalkan dalam pengeluaran pukal. Gabungan voltan hadapan rendah (biasanya 1.2V) dan keamatan sinaran tinggi boleh membawa kepada reka bentuk yang lebih cekap tenaga. Pematuhan dengan piawaian alam sekitar moden (RoHS, REACH, Bebas Halogen) adalah kelebihan penting untuk produk yang menyasarkan pasaran global dengan peraturan yang ketat.

10. Soalan Lazim (FAQ)

S: Apakah perbezaan antara bin K, L, M, dan N?

J: Bin mewakili julat keamatan sinaran minimum yang berbeza. Bin N mempunyai output tertinggi (11.0-17.6 mW/sr), manakala Bin K mempunyai output terendah (4.0-6.4 mW/sr). Pilih bin berdasarkan kekuatan isyarat yang diperlukan untuk aplikasi anda.

S: Bolehkah saya memacu LED ini dengan bekalan 5V secara langsung?

J: Tidak boleh. Voltan hadapan hanya kira-kira 1.2-1.5V. Menyambungkannya terus ke 5V akan menyebabkan aliran arus berlebihan dan memusnahkan LED. Anda mesti sentiasa menggunakan perintang pembatas arus bersiri.

S: Bagaimanakah saya mengenal pasti katod?

J: Untuk pakej T-1 standard, katod biasanya ditunjukkan oleh tepi rata pada pinggir kanta plastik. Sebagai alternatif, apabila melihat LED dari bawah, plumbum yang sepadan dengan sisi rata ialah katod. Katod juga mungkin plumbum yang lebih pendek.

S: Apakah jangka hayat operasi tipikal?

J: Walaupun tidak dinyatakan secara jelas dalam lembaran data ini, LED inframerah seperti ini biasanya mempunyai jangka hayat operasi yang sangat panjang (puluhan ribu jam) apabila beroperasi dalam penarafan maksimum mutlak yang ditetapkan, terutamanya had arus dan suhu.

11. Contoh Kes Penggunaan Praktikal

Senario: Mereka Bentuk Sensor Pengesanan Objek Mudah.

Seorang jurutera perlu mengesan kehadiran objek yang melalui celah. Mereka memasangkan LED IR204 ini dengan fototransistor yang diletakkan di seberang celah (konfigurasi pancaran-terus). Mereka memilih LED dari Bin M untuk keamatan yang mencukupi. LED dipacu dengan arus malar 20mA dari pin mikropengawal 3.3V melalui perintang 100Ω (R = (3.3V - 1.2V) / 0.02A ≈ 105Ω). Pengumpul fototransistor ditarik ke 3.3V melalui perintang, dan voltan pada pengumpul dibaca oleh ADC mikropengawal. Apabila pancaran tidak terhalang, fototransistor mengkonduksi, menarik voltan rendah. Apabila objek menghalang pancaran, fototransistor berhenti mengkonduksi, dan voltan menjadi tinggi, menandakan kehadiran objek. Sudut pandangan 50° memastikan pancaran yang cukup lebar untuk pengesanan yang boleh dipercayai walaupun dengan sedikit ketidaksejajaran.

12. Pengenalan Prinsip Operasi

LED inframerah ialah diod simpang p-n semikonduktor. Apabila voltan hadapan melebihi tenaga jurang jalurnya dikenakan, elektron dari kawasan-n bergabung semula dengan lubang dari kawasan-p dalam kawasan aktif (dibuat daripada GaAlAs dalam kes ini). Proses penggabungan semula ini membebaskan tenaga dalam bentuk foton (cahaya). Komposisi bahan khusus (Gallium Aluminum Arsenide) menentukan panjang gelombang foton yang dipancarkan, yang dalam peranti ini berada dalam spektrum inframerah sekitar 940 nm. Pakej plastik lutsinar biru bukan penapis tetapi bertindak sebagai kanta untuk membentuk pancaran output dan melindungi cip semikonduktor.

13. Trend Teknologi

Teknologi LED inframerah terus berkembang ke arah kecekapan yang lebih tinggi (lebih banyak output sinaran per watt elektrik input), ketumpatan kuasa yang lebih tinggi untuk aplikasi jarak jauh seperti LiDAR dan penderiaan masa-terbang, dan saiz pakej yang lebih kecil untuk integrasi ke dalam peranti pengguna padat. Terdapat juga trend ke arah kawalan panjang gelombang yang lebih tepat dan lebar jalur spektrum yang lebih sempit untuk aplikasi penderiaan khusus, seperti pengesanan gas atau pemantauan fisiologi. Integrasi pemacu dan logik kawalan terus dengan die LED (LED pintar) adalah satu lagi bidang pembangunan. Prinsip asas peranti seperti yang diterangkan di sini kekal kritikal untuk pelbagai sistem optoelektronik yang mantap dan baru muncul.