Spesifikasi Teknikal IR204-A - Diod Pancaran Inframerah 3.0mm - Panjang Gelombang 940nm - Arus 100mA

1. Gambaran Keseluruhan Produk

IR204-A ialah diod pancaran inframerah berkeamatan tinggi yang dibungkus dalam pakej plastik biru standard 3mm (T-1). Ia direka untuk memancarkan cahaya pada panjang gelombang puncak 940nm, menjadikannya sepadan secara spektrum dengan fototransistor biasa, fotodiod, dan modul penerima inframerah. Peranti ini dicirikan oleh kebolehpercayaan tinggi, keamatan pancaran tinggi, dan voltan hadapan rendah, menjadikannya sesuai untuk pelbagai aplikasi penghantaran inframerah.

1.1 Kelebihan Teras

• Keamatan Pancaran Tinggi:Memberikan output inframerah yang kuat untuk penghantaran isyarat yang boleh dipercayai.
• Penyelarasan Panjang Gelombang:Panjang gelombang puncak 940nm dioptimumkan untuk keserasian dengan penerima IR standard.
• Kompak dan Piawai:Pakej 3mm dengan jarak kaki 2.54mm membolehkan penyepaduan mudah ke dalam susun atur PCB standard.
• Pematuhan:Produk ini mematuhi piawaian RoHS, EU REACH, dan bebas halogen (Br < 900ppm, Cl < 900ppm, Br+Cl < 1500ppm).

1.2 Aplikasi Sasaran

LED inframerah ini terutamanya bertujuan untuk sistem yang memerlukan komunikasi cahaya tidak kelihatan. Kawasan aplikasi utama termasuk unit kawalan jauh inframerah dengan keperluan kuasa tinggi, sistem penghantaran udara bebas, pengesan asap, dan sistem penderiaan atau komunikasi berasaskan inframerah am yang lain.

2. Parameter Teknikal: Tafsiran Objektif Mendalam

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

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

• Arus Hadapan Berterusan (IF):100 mA. Arus DC maksimum yang boleh digunakan secara berterusan.
• Arus Hadapan Puncak (IFP):1.0 A. Arus tinggi ini hanya dibenarkan di bawah keadaan berdenyut (Lebar Denyut ≤ 100μs, Kitar Tugas ≤ 1%).
• Voltan Songsang (VR):5 V. Melebihi voltan ini dalam pincang songsang boleh merosakkan simpang diod.
• Suhu Operasi & Penyimpanan (Topr/Tstg):-40°C hingga +85°C. Peranti ini dinilai untuk julat suhu perindustrian.
• Pelesapan Kuasa (Pd):150 mW pada 25°C. Kuasa maksimum yang boleh dipelesapkan oleh pakej tanpa melebihi had termanya.

2.2 Ciri Elektro-Optik

Parameter ini diukur pada suhu simpang standard 25°C dan menentukan prestasi peranti di bawah keadaan yang ditetapkan.

• Keamatan Pancaran (Ie):Metrik prestasi utama. Pada arus pacuan standard 20mA, keamatan pancaran tipikal ialah 5.6 mW/sr. Di bawah operasi berdenyut arus tinggi (100mA, 1A), output meningkat dengan ketara kepada 38 mW/sr dan 350 mW/sr masing-masing, membolehkan aplikasi berdenyut jarak jauh atau kecerahan tinggi.
• Panjang Gelombang Puncak (λp):940 nm (tipikal). Ini berada dalam spektrum inframerah-dekat, tidak kelihatan oleh mata manusia tetapi dikesan dengan cekap oleh penderia berasaskan silikon.
• Lebar Jalur Spektrum (Δλ):Kira-kira 45 nm. Ini menentukan lebar spektrum cahaya yang dipancarkan di sekitar panjang gelombang puncak.
• Voltan Hadapan (VF):Biasanya 1.2V pada 20mA, meningkat dengan arus. Voltan rendah ini menyumbang kepada penggunaan kuasa yang lebih rendah dalam reka bentuk.
• Sudut Pandangan (2θ1/2):35 darjah. Ini ialah penyebaran sudut di mana keamatan pancaran jatuh kepada separuh daripada nilai puncaknya, menentukan corak pancaran.

3. Penjelasan Sistem Pengelasan

Spesifikasi ini termasuk struktur pengelasan keamatan pancaran. LED disusun ke dalam kumpulan (K, L, M, N) berdasarkan output yang diukur pada IF=20mA. Sebagai contoh, kelas 'L' mempunyai keamatan minimum 5.6 mW/sr dan maksimum 8.9 mW/sr. Ini membolehkan pereka memilih bahagian dengan tahap prestasi minimum yang dijamin untuk tingkah laku sistem yang konsisten. Spesifikasi tidak menunjukkan pengelasan untuk panjang gelombang atau voltan hadapan untuk nombor bahagian khusus ini.

4. Analisis Lengkung Prestasi

Spesifikasi ini menyediakan beberapa lengkung ciri yang penting untuk reka bentuk.

4.1 Arus Hadapan vs. Suhu Persekitaran (Rajah 1)

Lengkung ini menunjukkan bagaimana arus hadapan berterusan maksimum yang dibenarkan menyusut apabila suhu persekitaran meningkat melebihi 25°C. Pereka mesti menggunakan graf ini untuk memastikan arus operasi tidak melebihi had selamat pada suhu persekitaran maksimum aplikasi.

4.2 Taburan Spektrum (Rajah 2)

Menggambarkan kuasa pancaran relatif sebagai fungsi panjang gelombang, berpusat di sekitar puncak 940nm dengan lebar jalur ~45nm yang ditetapkan.

4.3 Panjang Gelombang Pancaran Puncak vs. Suhu (Rajah 3)

Menunjukkan anjakan dalam panjang gelombang puncak dengan perubahan suhu persekitaran (dan seterusnya suhu simpang). Ini penting untuk aplikasi di mana penyelarasan spektrum tepat dengan pengesan adalah kritikal.

4.4 Arus Hadapan vs. Voltan Hadapan (Lengkung IV) (Rajah 4)

Menggambarkan hubungan tidak linear antara arus dan voltan. Lengkung ini penting untuk mereka bentuk litar pembatas arus (contohnya, pengiraan perintang siri).

4.5 Keamatan Relatif vs. Arus Hadapan (Rajah 5)

Menunjukkan bahawa output cahaya tidak berkadar linear dengan arus, terutamanya pada arus yang lebih tinggi di mana kecekapan mungkin jatuh disebabkan pemanasan dan kesan lain.

4.6 Keamatan Pancaran Relatif vs. Anjakan Sudut (Rajah 6)

Ini ialah corak pancaran spatial, menunjukkan sudut pandangan 35 darjah secara grafik. Ia penting untuk reka bentuk optik untuk memastikan penjajaran dan liputan yang betul.

5. Maklumat Mekanikal dan Pakej

5.1 Dimensi Pakej

Peranti menggunakan pakej bulat T-1 (3mm) standard. Lukisan mekanikal terperinci dalam spesifikasi memberikan semua dimensi kritikal termasuk diameter badan (3.0mm tipikal), jarak kaki (2.54mm), dan diameter kaki. Toleransi biasanya ±0.25mm melainkan dinyatakan sebaliknya. Bahan pakej ialah plastik berwarna biru, yang bertindak sebagai penapis terbina dalam.

5.2 Pengenalpastian Kutub

Kaki yang lebih panjang ialah anod (+), dan kaki yang lebih pendek ialah katod (-). Ini ialah konvensyen standard untuk LED. Bahagian rata pada pinggir pakej juga mungkin menunjukkan sisi katod.

6. Panduan Pateri dan Pemasangan

• Suhu Pateri:Suhu pateri maksimum ialah 260°C.
• Masa Pateri:Kaki tidak boleh terdedah kepada suhu pateri melebihi 260°C selama lebih daripada 5 saat.
• Pengendalian Umum:Langkah berjaga-jaga ESD (Nyahcas Elektrostatik) standard harus dipatuhi semasa pengendalian dan pemasangan untuk mengelakkan kerosakan pada simpang semikonduktor.
• Keadaan Penyimpanan:Peranti harus disimpan dalam julat suhu yang ditetapkan -40°C hingga +85°C dalam persekitaran kering.

7. Maklumat Pembungkusan dan Pesanan

7.1 Spesifikasi Pembungkusan

LED biasanya dibungkus dalam beg (200-1000 keping setiap beg). Empat beg diletakkan dalam satu kotak, dan sepuluh kotak membentuk satu karton.

7.2 Maklumat Label

Label pada pembungkusan termasuk maklumat utama seperti Nombor Bahagian (P/N), kuantiti (QTY), pangkat/kelas (CAT), panjang gelombang puncak (HUE), nombor lot (LOT No.), dan kod rujukan. Kebolehkesanan ini penting untuk kawalan kualiti.

8. Cadangan Aplikasi

8.1 Litar Aplikasi Tipikal

Dalam litar asas, LED dipacu oleh sumber voltan melalui perintang pembatas arus. Nilai perintang (R) dikira menggunakan Hukum Ohm: R = (Vcc - Vf) / If, di mana Vcc ialah voltan bekalan, Vf ialah voltan hadapan LED (contohnya, 1.2V pada 20mA), dan If ialah arus hadapan yang dikehendaki. Untuk operasi berdenyut (contohnya, dalam kawalan jauh), suis transistor biasanya digunakan untuk menyediakan arus puncak tinggi (sehingga 1A) daripada kapasitor atau terus daripada bekalan kuasa.

8.2 Pertimbangan Reka Bentuk

• Pemacu Arus:Sentiasa pacu LED dengan arus terkawal, bukan voltan tetap. Gunakan perintang siri atau pemacu arus malar.
• Pengurusan Terma:Walaupun pakej mempunyai rintangan terma rendah, operasi berterusan pada arus tinggi (menghampiri 100mA) atau dalam suhu persekitaran tinggi memerlukan pertimbangan lengkung penyusutan untuk mengelakkan terlalu panas.
• Penjajaran Optik:Sudut pandangan 35 darjah memerlukan penjajaran yang betul dengan penderia penerima untuk kekuatan isyarat optimum. Kanta atau pemantul boleh digunakan untuk mengubah suai corak pancaran jika perlu.
• Hinggaan Bekalan Kuasa:Dalam aplikasi penderiaan analog sensitif, pastikan litar pemacu LED tidak memperkenalkan hinggaan elektrik yang boleh mengganggu isyarat lemah daripada pengesan.

9. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

Pembeza utama IR204-A ialah gabungan pakej standard 3mm, keamatan pancaran berdenyut tinggi (sehingga 350 mW/sr), dan panjang gelombang 940nm yang ditakrif dengan tepat. Berbanding dengan LED IR generik, ia menawarkan prestasi minimum yang dijamin (melalui pengelasan) dan pematuhan dengan peraturan alam sekitar moden. Bahan cip GaAlAsnya adalah standard untuk pancaran inframerah yang cekap.

10. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

10.1 Bolehkah saya pacu LED ini terus daripada pin mikropengawal 5V atau 3.3V?

Tidak, tidak secara langsung.Pin mikropengawal biasanya tidak boleh membekalkan 20mA secara berterusan (semak spesifikasi MCU anda), dan ia pasti tidak boleh menyediakan arus puncak 1A. Lebih penting lagi, anda mesti menggunakan perintang siri untuk menghadkan arus kepada nilai yang dikehendaki (contohnya, 20mA). Transistor (BJT atau MOSFET) diperlukan untuk menukar arus yang lebih tinggi yang diperlukan untuk LED.

10.2 Mengapakah keamatan pancaran jauh lebih tinggi di bawah keadaan berdenyut?

Penarafan berdenyut yang lebih tinggi (100mA, 1A) membolehkan simpang dipacu dengan arus yang jauh lebih banyak untuk tempoh yang sangat singkat. Ini menghasilkan lebih banyak cahaya tanpa menyebabkan suhu simpang purata meningkat ke tahap merosakkan, kerana jisim terma cip dan pakej mempunyai masa untuk menyejuk antara denyutan. Ini sesuai untuk komunikasi letupan seperti kawalan jauh.

10.3 Apakah maksud "sepadan secara spektrum dengan fototransistor"?

Fototransistor dan fotodiod berasaskan silikon mempunyai sensitiviti puncak dalam kawasan inframerah-dekat, sekitar 800-900nm. Pancaran 940nm IR204-A berada dalam jalur sensitiviti tinggi ini, memastikan pengesan menerima isyarat yang kuat, yang meningkatkan nisbah isyarat-ke-hinggaan dan jarak operasi sistem.

11. Kes Reka Bentuk dan Penggunaan Praktikal

Kes: Pemancar Kawalan Jauh Inframerah Mudah.Kegunaan biasa adalah dalam kawalan jauh TV. Mikropengawal menjana kod digital termodulat (contohnya, pembawa 38kHz). Isyarat ini memacu tapak transistor. Transistor menukar arus pengumpul melalui IR204-A. Kapasitor berhampiran LED mungkin menyediakan denyutan arus tinggi ringkas (sehingga 100mA atau lebih) yang diperlukan untuk isyarat yang kuat. LED didenyut pada frekuensi 38kHz. Cahaya 940nm tidak kelihatan, dan keamatan berdenyut tinggi membolehkan isyarat dipantulkan dari dinding dan masih dikesan oleh penerima di seberang bilik. Voltan hadapan rendah membantu menjimatkan kuasa bateri.

12. Pengenalan Prinsip

Diod Pancaran Cahaya Inframerah (IR LED) ialah diod simpang p-n semikonduktor. Apabila voltan hadapan dikenakan, elektron dari kawasan-n dan lubang dari kawasan-p disuntik ke dalam kawasan simpang. Apabila pembawa cas ini bergabung semula, mereka membebaskan tenaga. Dalam peranti khusus ini, bahan semikonduktor (Gallium Aluminium Arsenide - GaAlAs) dipilih supaya tenaga ini dibebaskan terutamanya sebagai foton cahaya dalam spektrum inframerah (panjang gelombang 940 nanometer). Pakej plastik biru bertindak sebagai penapis, berpotensi menyekat beberapa cahaya kelihatan dan juga mungkin berfungsi sebagai kanta untuk membentuk pancaran output.

13. Trend Pembangunan

Trend dalam teknologi LED inframerah termasuk pembangunan peranti dengan kecekapan dinding-soket yang lebih tinggi (lebih banyak output cahaya per watt elektrik input), yang membolehkan hayat bateri lebih lama atau jarak lebih jauh. Terdapat juga kerja berterusan untuk menghasilkan LED dengan lebar jalur spektrum yang lebih sempit untuk aplikasi yang memerlukan kawalan panjang gelombang tepat dan untuk mengurangkan sensitiviti kepada hinggaan cahaya persekitaran. Integrasi LED dengan IC pemacu atau pengesan foto ke dalam modul tunggal adalah trend lain, memudahkan reka bentuk sistem. Dorongan untuk ketumpatan kuasa lebih tinggi dalam pakej yang lebih kecil berterusan, bersama-sama dengan dorongan industri sejagat untuk pematuhan penuh dengan peraturan alam sekitar dan keselamatan.