Spesifikasi Teknikal LED Inframerah 3mm HIR204C/H0 - Dimensi 3.0mm - Panjang Gelombang Puncak 850nm - Voltan Hadapan 1.45V - Dokumen Teknikal MS

1. Gambaran Keseluruhan Produk

HIR204C/H0 ialah diod pancaran inframerah berintensiti tinggi yang dibungkus dalam pakej plastik lutsinar 3.0mm. Ia direka untuk aplikasi yang memerlukan pancaran inframerah yang boleh dipercayai dengan ciri spektrum tertentu.

1.1 Ciri dan Kelebihan Teras

Peranti ini menawarkan beberapa kelebihan utama untuk reka bentuk sistem inframerah:

• Kebolehpercayaan Tinggi:Direka untuk prestasi konsisten dan jangka hayat operasi yang panjang.
• Keamatan Sinaran Tinggi:Memberikan output inframerah yang kuat, sesuai untuk aplikasi jarak sederhana.
• Panjang Gelombang Puncak:Pancaran berpusat pada panjang gelombang tipikal (λp) 850 nanometer, yang merupakan piawaian biasa untuk banyak penerima dan sensor IR.
• Voltan Hadapan Rendah:Biasanya 1.45V pada 20mA, menyumbang kepada penggunaan kuasa yang lebih rendah dalam litar pemacu.
• Pematuhan Alam Sekitar:Produk ini Bebas Plumbum, mematuhi peraturan EU REACH, dan memenuhi keperluan Bebas Halogen (Br < 900ppm, Cl < 900ppm, Br+Cl < 1500ppm). Produk itu sendiri kekal dalam spesifikasi yang mematuhi RoHS.
• Jarak Kaki Piawai:Mempunyai jarak kaki 2.54mm (0.1 inci), serasi dengan papan prototaip piawai dan susun atur PCB.

1.2 Aplikasi Sasaran

LED inframerah ini sepadan secara spektrum dengan fototransistor biasa, fotodiod, dan modul penerima inframerah, menjadikannya sesuai untuk pelbagai sistem termasuk:

• Sistem penghantaran udara bebas untuk komunikasi data atau isyarat.
• Unit kawalan jauh inframerah yang memerlukan output kuasa lebih tinggi untuk jarak lanjutan atau melalui halangan.
• Pengesan asap, di mana pancaran IR digunakan untuk pengesanan zarah.
• Sistem inframerah gunaan am lain seperti penderiaan objek, pengesanan jarak dekat, dan automasi perindustrian.

2. Penerangan Mendalam Spesifikasi Teknikal

2.1 Rating Maksimum Mutlak

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

• Arus Hadapan Berterusan (IF):100 mA
• Arus Hadapan Puncak (IFP):1.0 A. Rating ini terpakai di bawah keadaan berdenyut dengan lebar denyut ≤ 100μs dan kitar tugas ≤ 1%.
• Voltan Songsang (VR):5 V
• Suhu Operasi (Topr):-40°C hingga +85°C
• Suhu Penyimpanan (Tstg):-40°C hingga +85°C
• Suhu Paterian (Tsol):Maksimum 260°C untuk tempoh tidak melebihi 5 saat.
• Pelesapan Kuasa (Pd):150 mW pada atau di bawah suhu ambien 25°C dalam udara bebas.

2.2 Ciri Elektro-Optik

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

• Keamatan Sinaran (Ie):Ukuran kuasa inframerah yang dipancarkan per sudut pepejal.
  • Nilai tipikal ialah 20 mW/sr apabila didorong pada arus hadapan (IF) 20mA.
  • Di bawah keadaan berdenyut (IF=100mA, Lebar Denyut ≤100μs, Kitar Tugas ≤1%), keamatan sinaran tipikal ialah 40 mW/sr.
• Panjang Gelombang Puncak (λp):850 nm (tipikal) pada IF=20mA. Ini ialah panjang gelombang di mana keamatan pancaran adalah tertinggi.
• Lebar Jalur Spektrum (Δλ):45 nm (tipikal) pada IF=20mA. Ini mentakrifkan julat panjang gelombang yang dipancarkan, berpusat di sekitar puncak.
• Voltan Hadapan (VF):
  • 1.45V (tipikal), 1.65V (maksimum) pada IF=20mA.
  • 1.80V (tipikal), 2.40V (maksimum) pada IF=100mA di bawah keadaan berdenyut.
• Arus Songsang (IR):Maksimum 10 μA apabila voltan songsang (VR) 5V dikenakan.
• Sudut Pandangan (2θ1/2):40 darjah (tipikal) pada IF=20mA. Ini ialah sudut penuh di mana keamatan sinaran jatuh kepada separuh daripada nilai maksimumnya (pada paksi).

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

3. Penjelasan Sistem Pembin

HIR204C/H0 boleh didapati dalam gred prestasi berbeza, atau \"bin\", terutamanya berdasarkan keamatan sinaran. Ini membolehkan pereka memilih peranti yang memenuhi keperluan output khusus aplikasi mereka.

3.1 Pembin Keamatan Sinaran

Pembin ditakrifkan pada keadaan ujian piawai IF = 20mA. Unit untuk keamatan sinaran ialah mW/sr.

• Bin N:Minimum 11.0, Maksimum 17.6
• Bin P:Minimum 15.0, Maksimum 24.0
• Bin Q:Minimum 21.0, Maksimum 34.0
• Bin R:Minimum 30.0, Maksimum 48.0

Pemilihan bin yang lebih tinggi (cth., R vs. N) memastikan output sinaran minimum terjamin yang lebih tinggi, yang boleh diterjemahkan kepada jarak lebih jauh atau kekuatan isyarat lebih kuat dalam aplikasi.

4. Analisis Lengkung Prestasi

Spesifikasi ini menyediakan beberapa lengkung ciri yang menggambarkan tingkah laku peranti di bawah pelbagai keadaan. Memahami ini adalah penting untuk reka bentuk litar yang teguh.

4.1 Arus Hadapan vs. Suhu Ambien

Lengkung ini menunjukkan penurunan rating arus hadapan berterusan maksimum yang dibenarkan apabila suhu ambien meningkat. Pada 25°C, maksimum ialah 100mA. Apabila suhu meningkat, arus maksimum ini mesti dikurangkan untuk mengelakkan melebihi had pelesapan kuasa peranti dan menyebabkan kerosakan haba. Lengkung biasanya menunjukkan penurunan linear dari 100mA pada 25°C kepada nilai yang lebih rendah pada 85°C.

4.2 Taburan Spektrum

Graf ini memplot keamatan sinaran relatif terhadap panjang gelombang. Ia mengesahkan secara visual panjang gelombang puncak (λp) 850nm dan lebar jalur spektrum (Δλ) kira-kira 45nm. Lengkung ini biasanya berbentuk Gaussian, berpusat pada 850nm.

4.3 Keamatan Sinaran vs. Arus Hadapan

Ini ialah lengkung reka bentuk utama. Ia menunjukkan bahawa keamatan sinaran (Ie) meningkat dengan arus hadapan (IF), tetapi hubungannya tidak linear sempurna, terutamanya pada arus yang lebih tinggi. Terdapat titik pulangan berkurangan di mana peningkatan arus menghasilkan output optik tambahan yang kurang dan menjana lebih banyak haba. Pereka selalunya mengendalikan LED pada atau di bawah arus berterusan yang disyorkan (20mA atau 100mA berdenyut) berdasarkan lengkung ini dan pertimbangan haba.

4.4 Keamatan Sinaran Relatif vs. Sesaran Sudut

Plot kutub ini menggambarkan corak pancaran spatial LED. Ia menunjukkan bagaimana keamatan berkurangan apabila anda bergerak jauh dari paksi tengah (0°). \"Sudut pandangan\" 40° ditakrifkan di mana keamatan jatuh kepada 50% daripada nilai pada paksi. Maklumat ini adalah penting untuk reka bentuk optik, menentukan liputan pancaran, dan menyelaraskan LED dengan penerima.

5. Maklumat Mekanikal dan Pakej

5.1 Dimensi Pakej

LED ini dibungkus dalam pakej bulat 3.0mm piawai. Lukisan mekanikal terperinci dalam spesifikasi menyediakan semua dimensi kritikal termasuk:

• Diameter dan ketinggian keseluruhan kanta epoksi.
• Diameter dan panjang kaki.
• Jarak dari pangkal kanta ke selekoh pada kaki.
• Satah dudukan.

Toleransi Am:Melainkan dinyatakan sebaliknya, dimensi mempunyai toleransi ±0.25mm. Adalah penting untuk merujuk lukisan tepat untuk penempatan lubang PCB dan kesesuaian mekanikal.

5.2 Pengenalpastian Polarity

<>Pakej biasanya menggunakan sisi rata pada bibir atau kaki yang lebih panjang untuk menandakan katod (sisi negatif). Lukisan spesifikasi akan menunjukkan dengan jelas anod dan katod. Polarity yang betul mesti dipatuhi semasa pemasangan litar.

6. Garis Panduan Paterian dan Pemasangan

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

6.1 Pembentukan Kaki

• Lenturan mesti dilakukan pada titik sekurang-kurangnya 3mm dari pangkal mentol epoksi.
• Sentiasa membentuk kakisebelummemateri komponen.
• Elakkan mengenakan tekanan pada pakej LED atau pangkalnya semasa pembentukan, kerana ini boleh merosakkan sambungan dalaman atau memecahkan epoksi.
• Potong kaki pada suhu bilik. Pemotongan suhu tinggi boleh menyebabkan kegagalan.
• Pastikan lubang PCB sejajar sempurna dengan kaki LED untuk mengelakkan tekanan pemasangan.

6.2 Keadaan Penyimpanan

• Penyimpanan disyorkan selepas penerimaan: ≤ 30°C dan ≤ 70% Kelembapan Relatif.
• Jangka hayat rak di bawah keadaan ini ialah 3 bulan.
• Untuk penyimpanan lebih lama (sehingga 1 tahun), letakkan dalam bekas tertutup dengan atmosfera nitrogen dan bahan pengering.
• Sebaik sahaja pembungkusan asal dibuka, gunakan komponen dalam masa 24 jam.
• Elakkan perubahan suhu mendadak dalam persekitaran lembap untuk mengelakkan kondensasi.

6.3 Cadangan Paterian

Sambungan pateri mestilah sekurang-kurangnya 3mm dari mentol epoksi.

• Paterian Tangan:Suhu hujung besi ≤ 300°C (untuk besi maksimum 30W). Masa paterian ≤ 3 saat per kaki.
• Paterian Gelombang/Celup:Suhu pemanasan awal ≤ 100°C untuk ≤ 60 saat. Suhu tab mandi pateri ≤ 260°C untuk ≤ 5 saat.
• Peraturan Am:
  • Elakkan tekanan pada kaki semasa dan sejurus selepas paterian semasa peranti panas.
  • Jangan lakukan paterian celup/tangan lebih daripada sekali.
  • Lindungi LED daripada kejutan/getaran mekanikal sehingga ia sejuk ke suhu bilik selepas paterian.
  • Elakkan proses penyejukan pantas.
  • Sentiasa gunakan suhu dan masa paterian efektif terendah.

6.4 Pembersihan

• Jika pembersihan diperlukan, gunakan alkohol isopropil pada suhu bilik tidak lebih daripada satu minit. Keringkan udara pada suhu bilik.
• Elakkan pembersihan ultrasonik.Jika benar-benar diperlukan, pra-kelayakan yang meluas adalah perlu untuk memastikan kuasa ultrasonik khusus dan keadaan pemasangan tidak merosakkan die LED atau ikatan wayar.

6.5 Pengurusan Haba

Walaupun tidak terperinci dengan nilai rintangan haba khusus dalam spesifikasi ini, pengurusan haba ditekankan. Rating pelesapan kuasa (Pd) 150mW adalah untuk udara bebas pada 25°C. Dalam aplikasi sebenar, terutamanya apabila didorong pada arus yang lebih tinggi atau dalam ruang tertutup, suhu simpang LED akan meningkat. Ini boleh mengurangkan keberkesanan bercahaya dan jangka hayat. Pereka mesti mempertimbangkan penyingkiran haba, kawasan kuprum PCB, dan keadaan ambien semasa fasa reka bentuk aplikasi untuk memastikan LED beroperasi dalam had suhu yang selamat.

7. Pembungkusan dan Maklumat Pesanan

7.1 Spesifikasi Label

Label pada pembungkusan mengandungi maklumat utama untuk kebolehjejakan dan pengenalan:

• CPN:Nombor Produk Pelanggan
• P/N:Nombor Produk (cth., HIR204C/H0)
• QTY:Kuantiti dalam pakej
• CAT:Pangkat Keamatan Bercahaya (Kod bin, cth., N, P, Q, R)
• HUE:Pangkat Panjang Gelombang Dominan
• REF:Pangkat Voltan Hadapan
• No. LOT:Nombor Lot Pembuatan
• X:Bulan pengeluaran
• REF:Nombor rujukan label

7.2 Spesifikasi Pembungkusan

• Pembungkusan Primer:Beg anti-statik.
• Pembungkusan Sekunder:Karton dalaman.
• Pembungkusan Tertier:Karton luar utama.
• Kuantiti Pembungkusan Piawai:
  • 200 hingga 1000 keping per beg anti-statik.
  • 5 beg dibungkus ke dalam 1 karton dalaman.
  • 10 karton dalaman dibungkus ke dalam 1 karton luar.

8. Pertimbangan Reka Bentuk Aplikasi

8.1 Reka Bentuk Litar Pemacu

Untuk mengendalikan LED, litar had arus adalah wajib. Perintang siri ringkas selalunya mencukupi untuk aplikasi asas. Nilai perintang (R) boleh dikira menggunakan Hukum Ohm: R = (Vsupply - Vf) / If. Contohnya, dengan bekalan 5V, Vf 1.45V, dan If yang dikehendaki 20mA: R = (5 - 1.45) / 0.02 = 177.5Ω. Perintang piawai 180Ω akan sesuai. Untuk operasi berdenyut pada arus yang lebih tinggi (cth., 100mA), transistor atau IC pemacu LED khusus adalah disyorkan untuk memberikan denyut arus yang diperlukan.

8.2 Reka Bentuk dan Penyelarasan Optik

Sudut pandangan 40 darjah memberikan pancaran yang agak luas. Untuk aplikasi jarak jauh atau fokus, kanta boleh ditambah di hadapan LED. Sebaliknya, untuk liputan yang sangat luas, berbilang LED mungkin diperlukan. Penyelarasan mekanikal tepat dengan sensor penerima (fototransistor, modul penerima IR) adalah penting untuk prestasi sistem yang optimum. Lengkung corak pancaran spatial harus dirujuk untuk memahami kekuatan isyarat pada sudut luar paksi.

8.3 Gangguan dan Kekebalan Bunyi

Sistem inframerah boleh terdedah kepada bunyi cahaya ambien, terutamanya dari cahaya matahari dan lampu pijar yang mengandungi komponen IR. Strategi untuk mengurangkan ini termasuk:

• Menggunakan isyarat IR termodulat (cth., pembawa 38kHz) dan penerima yang ditala kepada frekuensi yang sama.
• Menambah penapis optik yang menyekat cahaya nampak tetapi melepasi IR 850nm di sisi penerima.
• Melindungi secara fizikal pasangan LED dan penerima daripada sumber cahaya ambien langsung.

9. Perbandingan dan Kedudukan Teknikal

HIR204C/H0 menduduki kedudukan khusus dalam pasaran LED inframerah. Berbanding dengan LED IR SMD yang lebih kecil, ia menawarkan output sinaran berpotensi lebih tinggi disebabkan saiz die dan pakejnya yang lebih besar, menjadikannya sesuai untuk aplikasi yang memerlukan lebih banyak kuasa. Berbanding dengan pemancar IR berkuasa tinggi khusus yang lebih besar, ia lebih padat dan lebih mudah didorong dengan litar ringkas. Panjang gelombang 850nmnya adalah yang paling biasa, memastikan keserasian luas dengan penerima. Pembeza utama termasuk pakej jernihnya (tiada warna), jarak kaki piawai 2.54mm untuk prototaip mudah, dan struktur pembin yang ditakrifkan dengan baik untuk konsistensi output.

10. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

10.1 Apakah perbezaan antara Arus Berterusan (IF) dan Arus Puncak (IFP)?

Arus Hadapan Berterusan (IF=100mA)ialah arus DC maksimum yang boleh dilalui melalui LED secara tidak terhingga tanpa menyebabkan kerosakan, dengan andaian had haba dihormati.Arus Hadapan Puncak (IFP=1.0A)ialah arus maksimum yang dibenarkan hanya di bawah keadaan denyut yang sangat singkat (≤100μs lebar denyut, ≤1% kitar tugas). Ini membolehkan letupan cahaya berintensiti tinggi yang singkat untuk aplikasi seperti kawalan jauh jarak jauh, tetapi kuasa purata mesti kekal dalam had pelesapan peranti.

10.2 Bagaimana saya memilih Bin yang betul (N, P, Q, R)?

Pilih berdasarkan keamatan sinaran minimum yang diperlukan oleh aplikasi anda pada jarak operasi dan di bawah keadaan paling teruk (cth., bateri rendah, suhu tinggi). Jika pengiraan reka bentuk anda menunjukkan anda memerlukan sekurang-kurangnya 18 mW/sr, anda mesti memilih Bin Q (Min 21.0) atau Bin R (Min 30.0). Bin N (Min 11.0) tidak dijamin berfungsi. Memilih bin yang lebih tinggi memberikan margin reka bentuk yang lebih banyak.

10.3 Mengapakah jarak paterian (3mm dari mentol) begitu penting?

Resin epoksi yang membentuk kanta mempunyai pekali pengembangan haba yang berbeza daripada kaki logam. Mengenakan haba paterian yang tinggi terlalu dekat dengan epoksi boleh menyebabkan tekanan haba, berpotensi menyebabkan retakan mikro dalam epoksi atau kerosakan pada lekatan die dalaman. Retakan ini boleh membenarkan kemasukan kelembapan kemudian, membawa kepada kegagalan pramatang. Jarak 3mm membolehkan haba disebarkan sepanjang kaki sebelum mencapai pakej sensitif.

11. Kajian Kes Reka Bentuk dan Penggunaan

11.1 Kes: Meningkatkan Jarak Kawalan Jauh IR Pengguna

Senario:Seorang pereka mencipta kawalan jauh sejagat yang perlu berfungsi dengan boleh dipercayai dari jarak sehingga 10 meter, walaupun pada sudut sedikit, dalam ruang tamu biasa.

Pilihan Reka Bentuk menggunakan HIR204C/H0:

1. Arus Pemacu:Daripada menggunakan 20mA berterusan tipikal, pereka menggunakan litar pemacu berdenyut. Mereka mendenyutkan LED pada 100mA dengan kitar tugas yang sangat singkat (cth., 0.5%) untuk menjana letupan berintensiti tinggi, memanfaatkan rating IFP. Ini meningkatkan ketara kuasa optik puncak dan seterusnya jarak efektif.
2. Pemilihan Bin:Untuk memastikan prestasi konsisten merentasi semua unit yang dikilangkan dan mengambil kira penurunan voltan bateri, pereka menentukan LED Bin R. Ini menjamin output minimum yang tinggi walaupun pada akhir hayat bateri.
3. Penempatan dan Kanta:Dua LED diletakkan sedikit berjauhan dan bersudut beberapa darjah antara satu sama lain untuk mencipta corak pancaran efektif yang lebih luas, meningkatkan peluang untuk mengenai penerima dari pelbagai sudut. Penutup kanta plastik kos rendah ringkas digunakan di atas LED untuk mengkolimat sedikit pancaran untuk arah yang lebih baik.
4. Pertimbangan Haba:Memandangkan kitar tugas sangat rendah (0.5%), kuasa purata adalah kecil (100mA * 1.65V * 0.005 = 0.825mW), jauh di bawah rating Pd 150mW. Tiada penyingkiran haba khas diperlukan pada PCB.

Pendekatan ini menunjukkan bagaimana memahami rating berdenyut, pembin, dan parameter haba spesifikasi membolehkan reka bentuk yang dioptimumkan dan kos efektif untuk aplikasi yang menuntut.

12. Prinsip Operasi

Diod Pemancar Cahaya Inframerah (IR LED) beroperasi pada prinsip asas yang sama seperti LED nampak piawai tetapi menggunakan bahan semikonduktor yang berbeza untuk menghasilkan cahaya dalam spektrum inframerah. HIR204C/H0 menggunakan cip Gallium Aluminium Arsenida (GaAlAs). Apabila voltan hadapan dikenakan merentasi simpang P-N LED, elektron dan lubang bergabung semula dalam rantau aktif semikonduktor. Proses penggabungan semula ini membebaskan tenaga dalam bentuk foton. Tenaga jurang jalur khusus bahan GaAlAs menentukan panjang gelombang foton ini, yang dalam kes ini berpusat sekitar 850 nanometer, meletakkannya dalam rantau inframerah dekat, tidak kelihatan oleh mata manusia. Pakej epoksi jernih air tidak menapis atau mewarnakan cahaya, membolehkan jumlah maksimum sinaran inframerah yang dijana terlepas.

13. Trend Teknologi

Bidang pemancar inframerah terus berkembang. Trend umum yang boleh diperhatikan dalam industri termasuk:

• Kecekapan Meningkat:Pembangunan struktur epitaksial semikonduktor baru untuk mencapai keamatan sinaran (mW/sr) yang lebih tinggi untuk arus input (mA) yang sama, meningkatkan kecekapan kuasa sistem keseluruhan.
• Pengecilan:Walaupun pakej melalui lubang seperti 3mm kekal popular untuk keteguhan dan kemudahan penggunaan, terdapat trend kuat ke arah pakej peranti permukaan-mount (SMD) (cth., 0805, 0603) untuk pemasangan automatik dan reka bentuk terhad ruang seperti telefon pintar (untuk sensor jarak dekat) dan peranti IoT kecil.
• Kepelbagaian Panjang Gelombang:Walaupun 850nm dan 940nm dominan, terdapat peningkatan penggunaan panjang gelombang lain untuk aplikasi khusus, seperti 810nm untuk peranti perubatan atau jalur sempit khusus untuk penderiaan gas.
• Integrasi:Menggabungkan IR LED dengan litar pemacu, modulator, atau bahkan pengesan foto dalam satu pakej untuk mencipta \"modul sensor\" yang lebih pintar dan mudah digunakan.
• Data Kebolehpercayaan Dipertingkat:Spesifikasi moden semakin menyediakan data jangka hayat dan kebolehpercayaan yang lebih terperinci (cth., angka L70, L50 di bawah pelbagai keadaan tekanan) untuk menyokong reka bentuk untuk aplikasi automotif, perindustrian, dan perubatan di mana prestasi jangka panjang adalah kritikal.

HIR204C/H0 mewakili komponen matang, boleh dipercayai, dan difahami dengan baik yang mendapat manfaat daripada kemajuan bahan dan pembuatan yang berterusan ini, memastikan relevansinya yang berterusan dalam pelbagai reka bentuk elektronik.