Dokumen Teknikal LED Inframerah 3mm HIR234C - Pakej T-1 - Panjang Gelombang Puncak 850nm - Voltan Hadapan 1.65V

1. Gambaran Keseluruhan Produk

HIR234C ialah diod pancaran inframerah berkeamatan tinggi yang dibungkus dalam pakej plastik jernih air standard 3mm (T-1). Ia direka untuk memancarkan cahaya pada panjang gelombang puncak 850nm, menjadikannya serasi secara spektrum dengan fototransistor silikon biasa, fotodiod, dan modul penerima inframerah. Peranti ini direka untuk aplikasi yang memerlukan penghantaran inframerah yang boleh dipercayai dan cekap.

1.1 Kelebihan Teras

• Keamatan Sinaran Tinggi:Memberikan output optik yang kuat, sesuai untuk sistem penerima jarak jauh atau kepekaan rendah.
• Kebolehpercayaan Tinggi:Dibina untuk prestasi konsisten dan jangka hayat operasi yang panjang.
• Voltan Hadapan Rendah:Biasanya 1.65V pada 20mA, menyumbang kepada penggunaan kuasa yang lebih rendah dalam reka bentuk.
• Pematuhan Alam Sekitar:Produk ini mematuhi piawaian RoHS, EU REACH, dan bebas halogen (Br < 900ppm, Cl < 900ppm, Br+Cl < 1500ppm).
• Pakej Standard:Bentuk T-1 (3mm) yang biasa dengan jarak pin 2.54mm memastikan integrasi mudah ke dalam reka bentuk sedia ada dan susun atur PCB.

1.2 Aplikasi Sasaran

LED inframerah ini sesuai untuk pelbagai sistem yang memerlukan komunikasi atau penderiaan cahaya tidak kelihatan.

• Unit kawalan jauh inframerah, terutamanya yang mempunyai keperluan kuasa lebih tinggi.
• Pautan penghantaran data optik ruang bebas.
• Sistem pengesan asap.
• Sistem aplikasi inframerah tujuan am, termasuk sensor jarak dan penghitung objek.

2. Analisis Parameter Teknikal

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Penarafan 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
• Pelesapan Kuasa (P_d):150 mW (pada atau di bawah suhu ambien 25°C)
• Suhu Pateri (T_sol):260°C untuk ≤ 5 saat

2.2 Ciri-ciri Elektro-Optik

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

• Keamatan Sinaran (I_e):
  • 7.8 mW/sr (Min) / 15 mW/sr (Tip) pada I_F= 20mA (AT).
  • 50 mW/sr (Tip) pada I_F= 100mA (berdenyut).
  • 300 mW/sr (Tip) pada I_F= 1A (berdenyut).
• Panjang Gelombang Puncak (λ_p):850 nm (Tipikal) pada I_F= 20mA.
• Lebar Jalur Spektrum (Δλ):45 nm (Tipikal) pada I_F= 20mA.
• Voltan Hadapan (V_F):
  • 1.45V (Min) / 1.65V (Tip) / 1.65V (Maks) pada I_F= 20mA.
  • 1.80V (Tip) / 2.40V (Maks) pada I_F= 100mA (berdenyut).
  • 4.10V (Tip) / 5.25V (Maks) pada I_F= 1A (berdenyut).
• Arus Songsang (I_R):10 μA (Maks) pada V_R= 5V.
• Sudut Pandangan (2θ_1/2):30 darjah (Tipikal) pada I_F= 20mA.

Toleransi Pengukuran:Voltan Hadapan ±0.1V, Keamatan Sinaran ±10%, Panjang Gelombang Puncak ±1.0nm.

3. Analisis Keluk Prestasi

Dokumen spesifikasi menyediakan beberapa keluk ciri yang penting untuk memahami tingkah laku peranti di bawah keadaan operasi yang berbeza.

3.1 Kebergantungan Terma dan Arus

Arus Hadapan vs. Suhu Ambien (Rajah 1):Keluk ini menunjukkan penurunan arus hadapan maksimum yang dibenarkan apabila suhu ambien meningkat. Untuk memastikan kebolehpercayaan dan kekal dalam had pelesapan kuasa, arus pacuan mesti dikurangkan pada suhu yang lebih tinggi.

Panjang Gelombang Pancaran Puncak vs. Suhu Ambien (Rajah 3):Panjang gelombang puncak LED mempunyai pekali suhu, biasanya berubah sedikit dengan suhu. Keluk ini mengukur perubahan tersebut untuk HIR234C, yang penting untuk aplikasi di mana padanan spektrum tepat adalah kritikal.

Arus Hadapan vs. Voltan Hadapan (Rajah 4):Ini ialah keluk I-V asas diod. Ia menunjukkan hubungan eksponen antara arus dan voltan. Keluk ini membantu dalam mereka bentuk litar had arus dan memahami susut voltan merentasi LED di bawah keadaan pacuan yang berbeza.

3.2 Ciri-ciri Output Optik

Taburan Spektrum (Rajah 2):Graf ini memplot keamatan sinaran relatif terhadap panjang gelombang. Ia mengesahkan secara visual puncak 850nm dan lebar jalur spektrum kira-kira 45nm, menunjukkan julat panjang gelombang yang dipancarkan.

Keamatan Sinaran vs. Arus Hadapan (Rajah 5):Keluk ini menunjukkan hubungan antara kuasa output optik (dalam mW/sr) dan arus input elektrik. Ia secara amnya linear dalam julat pertengahan tetapi mungkin tepu pada arus yang sangat tinggi disebabkan oleh kesan terma dan kecekapan.

Keamatan Sinaran Relatif vs. Sesaran Sudut (Rajah 6):Plot kutub ini mentakrifkan corak sinaran LED. Ia menunjukkan bagaimana keamatan menurun apabila anda bergerak menjauhi paksi tengah (0°), akhirnya mentakrifkan sudut pandangan 30 darjah di mana keamatan jatuh kepada separuh nilai puncaknya.

Keamatan Sinaran vs. Suhu Ambien (Rajah 7):Output optik berkurangan apabila suhu simpang meningkat. Keluk ini mengukur pengurangan tipikal dalam keamatan sinaran apabila suhu ambien (dan seterusnya suhu simpang) meningkat, yang penting untuk mereka bentuk sistem yang beroperasi dalam julat suhu yang luas.

Voltan Hadapan Relatif vs. Suhu Ambien (Rajah 8):Voltan hadapan diod mempunyai pekali suhu negatif. Keluk ini menunjukkan bagaimana V_Fbiasanya berkurangan apabila suhu meningkat, yang boleh menjadi faktor dalam skim pacuan voltan malar atau untuk menggunakan LED sebagai sensor suhu.

4. Maklumat Mekanikal dan Pembungkusan

4.1 Pemilihan dan Pembinaan Peranti

• Bahan Cip:GaAlAs (Gallium Aluminium Arsenide).
• Kanta/Warna:Plastik jernih air.

4.2 Dimensi Pakej (T-1, 3mm)

Peranti ini mematuhi dimensi pakej LED bulat standard T-1 (3mm). Nota mekanikal utama daripada dokumen spesifikasi termasuk:

• Semua dimensi adalah dalam milimeter (mm).
• Toleransi dimensi standard adalah ±0.25mm melainkan dinyatakan sebaliknya.
• Lukisan biasanya menunjukkan diameter badan (3.0mm), jarak pin (2.54mm), dan dimensi keseluruhan termasuk bentuk kanta dan panjang/diameter pin.

Pengenalpastian Kutub:Katod biasanya dikenal pasti oleh titik rata pada tepi kanta plastik dan/atau pin yang lebih pendek. Sentiasa rujuk lukisan pakej untuk pengenalpastian muktamad.

5. Garis Panduan Pateri dan Pemasangan

• Pateri Tangan:Gunakan besi terkawal suhu. Hadkan masa pateri per pin kepada maksimum 3 saat pada suhu tidak melebihi 350°C.
• Pateri Gelombang:Boleh digunakan, tetapi pemanasan awal dan masa pendedahan harus dikawal untuk mengurangkan tekanan terma pada pakej plastik.
• Pateri Alir Semula:Peranti ini boleh menahan suhu pateri puncak 260°C untuk maksimum 5 saat, mengikut Penarafan Maksimum Mutlak. Ini serasi dengan profil alir semula bebas plumbum standard (cth., IPC/JEDEC J-STD-020).
• Langkah Berjaga-jaga Umum:
  • Elakkan menggunakan tekanan mekanikal pada pin atau kanta semasa pengendalian.
  • Jangan melebihi julat suhu penyimpanan yang ditetapkan.
  • Gunakan langkah berjaga-jaga ESD (Nyahcas Elektrostatik) yang betul semasa pengendalian dan pemasangan.

6. Maklumat Pembungkusan dan Pesanan

6.1 Spesifikasi Pembungkusan

• Pembungkusan standard: 200 hingga 1000 keping per beg.
• 5 beg dibungkus menjadi 1 kotak.
• 10 kotak dibungkus menjadi 1 karton.

6.2 Maklumat Label

Label produk termasuk pengenal pasti utama untuk kebolehjejakan dan pengesahan:

• CPN:Nombor Bahagian Pelanggan
• P/N:Nombor Pengeluaran (HIR234C)
• QTY:Kuantiti dalam pakej
• CAT:Pangkat/Kategori (cth., tong kecerahan)
• HUE:Maklumat Panjang Gelombang Puncak
• REF:Rujukan
• No LOT:Nombor Lot Pembuatan untuk kebolehjejakan

7. Pertimbangan Reka Bentuk Aplikasi

7.1 Memacu LED

Pacuan Arus Malar:LED ialah peranti pacuan arus. Untuk output optik yang stabil dan boleh diramal, gunakan sumber arus malar atau perintang had arus bersiri dengan sumber voltan. Nilai perintang boleh dikira menggunakan Hukum Ohm: R = (V_bekalan- V_F) / I_F. Sentiasa gunakan V_Fmaksimum daripada dokumen spesifikasi untuk reka bentuk konservatif.

Operasi Berdenyut:Untuk aplikasi yang memerlukan keamatan serta-merta yang sangat tinggi (seperti kawalan jauh jarak jauh), LED boleh dipacu dengan denyut arus tinggi yang pendek (sehingga 1A) seperti yang ditetapkan. Ini mesti dilakukan dengan mematuhi had lebar denyut (≤100μs) dan kitar tugas (≤1%) dengan ketat untuk mengelakkan pemanasan berlebihan.

7.2 Reka Bentuk Optik

Pemilihan Kanta:Kanta jernih air memancarkan pancaran 30 darjah. Untuk pancaran yang lebih sempit atau berbentuk berbeza, optik sekunder (kanta plastik, pemantul) boleh digunakan.

Padanan Penerima:Panjang gelombang puncak 850nm dikesan secara optimum oleh sensor berasaskan silikon. Pastikan fototransistor, fotodiod, atau modul penerima IR yang dipilih mempunyai kepekaan puncak dalam julat 800-900nm.

Kekebalan Cahaya Ambien:Dalam persekitaran dengan cahaya ambien yang kuat (terutamanya cahaya matahari yang mengandungi IR), pertimbangkan untuk memodulatkan isyarat pacuan LED pada frekuensi tertentu dan menggunakan penerima yang ditala kepada frekuensi tersebut untuk menolak bunyi latar belakang.

8. Perbandingan dan Kedudukan Teknikal

HIR234C menempatkan dirinya sebagai pemancar inframerah tujuan am, kebolehpercayaan tinggi dalam pakej 3mm yang ada di mana-mana.

• vs. LED IR 5mm Standard:Pakej 3mm menawarkan tapak kaki yang lebih kecil, yang boleh menjadi kelebihan dalam reka bentuk diminiaturkan, sambil masih memberikan keamatan sinaran yang besar.
• vs. LED IR SMD:Pakej T-1 lubang melalui sering diutamakan untuk prototaip, pemasangan tangan, atau aplikasi di mana keteguhan mekanikal yang lebih tinggi atau penyingkiran haba yang lebih mudah melalui pin dikehendaki berbanding peranti permukaan-pasang.
• Pembeza Utama:Gabungankeamatan sinaran berdenyut tinggi (300 mW/sr)danpakej standardmenjadikannya sesuai untuk aplikasi yang memerlukan letupan cahaya IR yang kuat daripada bentuk faktor yang biasa tersedia.

9. Soalan Lazim (FAQ)

S1: Apakah perbezaan antara keamatan sinaran (mW/sr) dan kuasa output (mW)?

J1: Keamatan sinaran mengukur kuasa optik per sudut pepejal (steradian). Ia menunjukkan betapa pekatnya pancaran. Jumlah fluks sinaran (mW) memerlukan pengamiran keamatan merentasi keseluruhan corak pancaran. Untuk LED 30 darjah, jumlah kuasa adalah jauh lebih rendah daripada nilai keamatan puncak.

S2: Bolehkah saya memacu LED ini secara berterusan pada 100mA?

J2: Penarafan Maksimum Mutlak untuk arus hadapan berterusan ialah 100mA. Walau bagaimanapun, operasi berterusan pada arus maksimum ini akan menghasilkan haba yang ketara, meningkatkan suhu simpang. Untuk operasi jangka panjang yang boleh dipercayai, adalah dinasihatkan untuk beroperasi pada arus yang lebih rendah (cth., 20-50mA) atau melaksanakan penyingkiran haba yang mencukupi, terutamanya dalam suhu ambien yang tinggi.

S3: Mengapakah voltan hadapan jauh lebih tinggi pada 1A berdenyut (5.25V maks) berbanding 20mA AT (1.65V maks)?

J3: Ini disebabkan oleh rintangan siri dalam cip dan pakej LED. Pada arus yang sangat tinggi, susut voltan merentasi rintangan dalaman ini menjadi ketara, membawa kepada jumlah V_Fyang lebih tinggi. Ini adalah ciri biasa semua LED.

S4: Adakah LED 850nm boleh dilihat?

J4: 850nm berada dalam spektrum inframerah-dekat (NIR). Ia secara amnya tidak kelihatan oleh mata manusia. Walau bagaimanapun, sesetengah orang mungkin melihat cahaya merah tua yang sangat samar daripada LED 850nm berkuasa tinggi, kerana spektrum pancaran mempunyai "ekor" kecil yang memanjang ke kawasan merah yang boleh dilihat. Untuk operasi tersembunyi sepenuhnya, LED 940nm biasanya digunakan.

10. Kajian Kes Reka Bentuk dan Penggunaan

Kes: Pemancar Kawalan Jauh Inframerah Jarak Jauh

Objektif:Reka kawalan jauh yang mesti beroperasi dengan boleh dipercayai pada jarak 15 meter dalam persekitaran ruang tamu biasa.

Pilihan Reka Bentuk:

1. Pemilihan LED:HIR234C dipilih untuk keamatan sinaran berdenyut tingginya (300 mW/sr tip pada 1A).
2. Litar Pacuan:Suis transistor ringkas digunakan untuk mendenyutkan LED daripada bekalan bateri 3V. Perintang siri dikira untuk menghadkan arus denyut kepada kira-kira 800mA (selamat di bawah maks 1A), mengambil kira susut voltan bateri dan V_FLED pada arus tinggi.
3. Modulasi Isyarat:Denyut pacuan dikodkan dengan frekuensi pembawa 38kHz, piawaian biasa untuk kawalan jauh IR.
4. Optik:Kanta pelurus plastik ringkas diletakkan di hadapan LED untuk mengecilkan pancaran dari 30 darjah kepada kira-kira 10 darjah, memusatkan lebih banyak tenaga yang dipancarkan ke arah penerima yang jauh.

Keputusan:Gabungan pacuan berdenyut berkeamatan tinggi dan pelurusan pancaran memastikan isyarat yang kuat dan boleh dikesan sampai ke modul penerima IR pada jarak sasaran, walaupun dengan kehadiran bunyi IR ambien yang sederhana.

11. Prinsip Operasi

Diod Pemancar 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 kawasan simpang. Apabila pembawa cas ini bergabung semula, tenaga dibebaskan. Dalam kes bahan GaAlAs HIR234C, tenaga ini sepadan dengan foton dengan panjang gelombang berpusat sekitar 850 nanometer, yang berada dalam bahagian inframerah spektrum elektromagnet. Panjang gelombang khusus ditentukan oleh tenaga jurang jalur bahan semikonduktor. Pakej epoksi jernih air bertindak sebagai kanta, membentuk cahaya yang dipancarkan kepada sudut pandangan yang ditetapkan.

12. Trend Teknologi

Teknologi LED inframerah terus berkembang bersama-sama dengan teknologi LED boleh lihat. Trend umum yang berkaitan dengan peranti seperti HIR234C termasuk:

• Kecekapan Meningkat:Penambahbaikan bahan dan pertumbuhan epitaksial yang berterusan membawa kepada kecekapan dinding-soket yang lebih tinggi (lebih banyak output cahaya per watt elektrik input), mengurangkan penggunaan kuasa dan penjanaan haba.
• Modulasi Kelajuan Lebih Tinggi:Pembangunan LED yang mampu pensuisan lebih pantas didorong oleh aplikasi dalam komunikasi data optik (IrDA, Li-Fi) dan penderiaan lanjutan seperti masa-penerbangan (ToF).
• Peminiaturan:Walaupun pakej lubang melalui kekal popular, terdapat peralihan pasaran yang kuat ke arah pakej peranti permukaan-pasang (SMD) (cth., 0805, 0603, skala-cip) untuk pemasangan automatik dan reka bentuk terhad ruang.
• Pelbagai Panjang Gelombang dan VCSEL:Untuk penderiaan khusus (cth., analisis gas, biometrik), sumber IR pelbagai panjang gelombang sedang muncul. Laser Permukaan-Pancang Rongga Menegak (VCSEL) juga mendapat tarikan dalam penderiaan 3D berprestasi tinggi dan aplikasi cahaya berstruktur kerana ciri pancaran tepat mereka.

HIR234C mewakili penyelesaian matang, boleh dipercayai, dan kos efektif dalam landskap yang berkembang ini, sangat sesuai untuk aplikasi sasarannya dalam elektronik pengguna dan penderiaan industri.