Dokumen Teknikal SIR234 - Diod Pancaran Inframerah 3mm - 1.6V Voltan Hadapan - 875nm Panjang Gelombang - 150mW Penyerakan Kuasa

1. Gambaran Keseluruhan Produk

SIR234 ialah diod pancaran inframerah berintensiti tinggi yang dibungkus dalam pakej plastik lutsinar biru 3mm (T-1). Ia direka untuk aplikasi yang memerlukan pancaran inframerah yang boleh dipercayai dengan padanan spektrum yang baik kepada fotopengesil silikon, fototransistor, dan modul penerima inframerah. Peranti ini mempunyai voltan hadapan yang rendah dan dibina menggunakan bahan bebas plumbum, mematuhi RoHS, bebas halogen, dan juga mematuhi peraturan EU REACH.

1.1 Kelebihan Teras

• Kebolehpercayaan tinggi dan jangka hayat operasi yang panjang.
• Faktor bentuk padat dengan jarak kaki piawai 2.54mm untuk integrasi PCB yang mudah.
• Voltan hadapan rendah, menyumbang kepada operasi cekap tenaga.
• Padanan spektrum yang sangat baik dengan fotopengesil berasaskan silikon biasa, mengoptimumkan penerimaan isyarat.
• Pembinaan mesra alam (Bebas Plumbum, Bebas Halogen, RoHS, REACH compliant).

1.2 Pasaran Sasaran & Aplikasi

LED inframerah ini sesuai untuk pelbagai sistem optoelektronik. Aplikasi utama termasuk sistem penghantaran udara bebas untuk alat kawalan jauh, suis optoelektronik untuk pengesanan dan pengiraan objek, pengesan asap, pelbagai sistem penderiaan berasaskan inframerah, dan integrasi ke dalam peranti storan lama seperti pemacu cakera liut.

2. Penerokaan Mendalam Parameter Teknikal

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Penarafan ini menentukan 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 +85°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

Diukur pada suhu ambien (T_a) 25°C, parameter ini menentukan prestasi peranti di bawah keadaan operasi biasa.

• Keamatan Sinaran (E_e):
  • Pada I_F= 20mA: Tipikal 9.3 mW/sr (Minimum 5.6 mW/sr).
  • Pada I_F= 100mA (denyut): Tipikal 35 mW/sr.
  • Pada I_F= 1A (denyut): Tipikal 350 mW/sr.
• 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):
  • Pada I_F= 20mA: 1.3V (Min), 1.6V (Tip).
  • Pada I_F= 100mA (denyut): 1.4V (Tip), 1.8V (Maks).
  • Pada I_F= 1A (denyut): 2.6V (Tip), 4.0V (Maks).
• Arus Songsang (I_R): ≤ 10 μA pada V_R= 5V.
• Sudut Pandangan (2θ_1/2): 30 darjah (tipikal).

3. Penjelasan Sistem Binning

SIR234 boleh didapati dalam gred prestasi atau \"bin\" yang berbeza berdasarkan keamatan sinarannya. Ini membolehkan pereka memilih peranti yang memenuhi keperluan keluaran khusus untuk aplikasi mereka.

Keadaan Pengukuran: I_F= 20mA, T_a= 25°C.

4. Analisis Lengkung Prestasi

4.1 Arus Hadapan vs. Suhu Ambien

Lengkung penyahkadar menunjukkan bagaimana arus hadapan berterusan maksimum yang dibenarkan berkurangan apabila suhu ambien meningkat melebihi 25°C untuk mengelakkan melebihi had penyerakan kuasa.

4.2 Taburan Spektrum

Graf keluaran spektrum mengesahkan pancaran puncak pada 875nm dengan lebar jalur tipikal 80nm, memastikan keserasian dengan fotopengesil silikon yang mempunyai sensitiviti puncak di rantau inframerah dekat.

4.3 Arus Hadapan vs. Voltan Hadapan (Lengkung I-V)

Lengkung ini menggambarkan hubungan tak linear antara arus dan voltan. V_Ftipikal rendah 1.6V pada 20mA menunjukkan operasi yang cekap, tetapi voltan meningkat dengan ketara di bawah arus denyut tinggi (cth., 1A).

4.4 Keamatan Sinaran Relatif vs. Sesaran Sudut

Plot ini menentukan corak pancaran spatial, menunjukkan separuh sudut 30 darjah di mana keamatan jatuh kepada 50% daripada nilai puncaknya. Ini adalah penting untuk mereka bentuk gandingan dan penjajaran optik.

4.5 Kebergantungan Suhu pada Panjang Gelombang dan Keamatan

Lengkung menunjukkan bahawa panjang gelombang puncak berubah sedikit, dan keamatan sinaran biasanya berkurangan apabila suhu simpang meningkat, penting untuk pengurusan haba dalam aplikasi ketepatan.

5. Maklumat Mekanikal & Pakej

5.1 Dimensi Pakej

SIR234 menggunakan pakej bulat T-1 (diameter 3mm) piawai. Dimensi utama termasuk diameter badan 3.0mm, jarak kaki tipikal 2.54mm (0.1 inci), dan panjang keseluruhan. Semua toleransi dimensi adalah ±0.25mm melainkan dinyatakan sebaliknya. Katod biasanya dikenal pasti oleh titik rata pada pinggir pakej dan/atau kaki yang lebih pendek.

6. Garis Panduan Paterian & Pemasangan

• Paterian Tangan: Gunakan besi yang dikawal suhu. Hadkan masa paterian setiap kaki kepada maksimum 3 saat pada suhu tidak melebihi 350°C.
• Paterian Gelombang/Reflow: Peranti boleh menahan suhu paterian puncak 260°C untuk maksimum 5 saat, mengikut penarafan maksimum mutlak.
• Pembersihan: Gunakan pelarut yang sesuai dan serasi dengan epoksi plastik lutsinar biru.
• Keadaan Penyimpanan: Simpan dalam persekitaran kering, anti-statik dalam julat suhu yang ditetapkan -40°C hingga +85°C. Elakkan pendedahan kepada kelembapan berlebihan.

7. Maklumat Pembungkusan & Pesanan

7.1 Spesifikasi Pembungkusan

Unit biasanya dibungkus dalam beg: 200 hingga 1000 keping setiap beg. Lima beg dibungkus ke dalam satu kotak, dan sepuluh kotak dibungkus ke dalam satu karton utama.

7.2 Maklumat Label

Label produk termasuk pengenal pasti utama: Nombor Bahagian Pelanggan (CPN), Nombor Bahagian Pengilang (P/N), Kuantiti Pembungkusan (QTY), Kedudukan Prestasi (CAT), Panjang Gelombang Puncak (HUE), dan Nombor Lot (LOT No).

8. Cadangan Reka Bentuk Aplikasi

8.1 Litar Aplikasi Tipikal

Untuk operasi berterusan, perintang had arus siri ringkas diperlukan. Nilai perintang dikira sebagai R = (V_supply- V_F) / I_F. Untuk operasi denyut untuk mencapai keamatan puncak yang lebih tinggi, pastikan litar pemacu boleh menyediakan denyut arus yang diperlukan dalam had lebar dan kitar tugas yang ditetapkan (≤100μs, ≤1%).

8.2 Pertimbangan Reka Bentuk

• Pemacu Arus: Jangan sekali-kali melebihi penarafan arus berterusan atau denyut maksimum mutlak. Gunakan sumber arus stabil atau perintang siri yang dikira dengan baik untuk operasi yang boleh dipercayai.
• Penyingkiran Haba: Walaupun pakejnya kecil, untuk operasi berterusan pada arus tinggi atau dalam suhu ambien yang tinggi, pertimbangkan teknik susun atur PCB (pad pelepasan haba, tuangan kuprum) untuk membantu penyingkiran haba dan mengekalkan prestasi.
• Reka Bentuk Optik: Sudut pandangan 30 darjah dan panjang gelombang 875nm harus dipadankan dengan medan pandang dan sensitiviti spektrum sensor penerima (fotodiod, fototransistor, atau IC penerima IR) untuk nisbah isyarat-ke-hingar yang optimum.
• Perlindungan Polarity SongsangVoltan songsang melebihi 5V boleh merosakkan LED. Masukkan perlindungan jika polarity bekalan boleh diterbalikkan.

9. Perbandingan & Pembezaan Teknikal

SIR234 membezakannya melalui gabungan pakej 3mm piawai, keamatan sinaran yang agak tinggi (sehingga 24 mW/sr dalam bin P), dan voltan hadapan yang rendah. Berbanding dengan beberapa LED IR lama atau generik, spesifikasi terjaminnya untuk operasi denyut (puncak 1A) dan pematuhan eksplisit dengan piawaian alam sekitar moden (RoHS, Bebas Halogen, REACH) menjadikannya sesuai untuk keperluan reka bentuk kontemporari.

10. Soalan Lazim (FAQ)

10.1 Apakah tujuan pakej lutsinar biru?

Plastik biru bertindak sebagai penapis laluan gelombang pendek, menyekat cahaya nampak dari luar (yang boleh menyebabkan hingar dalam pengesan) sambil membenarkan cahaya inframerah 875nm dari cip untuk melalui dengan cekap. Ia juga memberikan perlindungan mekanikal dan persekitaran.

10.2 Bolehkah saya memacu LED ini terus dari pin mikropengawal 5V?

Tidak. Pin GPIO mikropengawal biasanya tidak boleh membekalkan 20mA secara berterusan tanpa risiko, dan ia pasti tidak boleh menyediakan denyut 100mA atau 1A. Anda mesti menggunakan litar pemacu luaran, seperti transistor (BJT atau MOSFET) yang dikawal oleh pin MCU, untuk menukar arus tinggi yang diperlukan oleh LED.

10.3 Bagaimana saya memilih bin yang betul (L, M, N, P)?

Pilih berdasarkan keamatan sinaran yang diperlukan untuk belanjawan pautan aplikasi anda (jarak, sensitiviti pengesan). Untuk jarak yang lebih jauh atau pengesan sensitiviti rendah, bin yang lebih tinggi (N atau P) adalah lebih baik. Untuk aplikasi jarak dekat, bin yang lebih rendah (L atau M) mungkin mencukupi dan kos efektif.

10.4 Mengapakah voltan hadapan lebih tinggi pada denyut 1A berbanding 20mA?

Ini disebabkan oleh rintangan siri dalaman cip semikonduktor dan wayar ikatan. Apabila arus meningkat, susut voltan merentasi rintangan ini (V = I * R) meningkat dengan ketara, membawa kepada jumlah voltan hadapan yang lebih tinggi.

11. Contoh Kes Penggunaan Praktikal

Senario: Pengesanan Objek dalam Mesin Layan Diri.LED SIR234 dan fototransistor yang sepadan diletakkan di sisi bertentangan saluran produk. LED didorong dengan arus berterusan 20mA (Bin M dipilih untuk keluaran konsisten). Apabila tiada objek hadir, fototransistor menerima pancaran IR dan mengkonduksi. Apabila produk jatuh melalui saluran, ia mengganggu pancaran, menyebabkan output fototransistor berubah keadaan. Isyarat ini dihantar ke pengawal mesin untuk mengesahkan pembebasan produk. Pancaran 30 darjah memastikan pengesanan yang boleh dipercayai walaupun dengan sedikit ketidaksejajaran mekanikal dari masa ke masa.

12. Prinsip Operasi

Diod Pancaran Cahaya Inframerah (IR LED) ialah diod simpang p-n semikonduktor. Apabila pincang hadapan (voltan positif dikenakan pada anod berbanding katod), elektron dari rantau-n dan lubang dari rantau-p disuntik ke dalam rantau simpang. Apabila pembawa cas ini bergabung semula, mereka membebaskan tenaga. Dalam peranti khusus ini, diperbuat daripada Gallium Aluminium Arsenide (GaAlAs), tenaga ini dibebaskan terutamanya sebagai foton cahaya inframerah dengan panjang gelombang puncak 875 nanometer, yang tidak kelihatan oleh mata manusia tetapi boleh dikesan oleh sensor berasaskan silikon.

13. Trend Industri

Trend dalam pemancar inframerah untuk penderiaan terus ke arah kecekapan yang lebih tinggi, penggunaan kuasa yang lebih rendah, dan integrasi yang meningkat. Ini termasuk peranti dengan pemacu terbina dalam, output termodulasi untuk kekebalan hingar, dan pakej permukaan-pasang (SMD) untuk pemasangan automatik. Walaupun komponen lubang-lalu seperti pakej T-1 3mm kekal penting untuk prototaip, pembaikan, dan aplikasi industri tertentu, reka bentuk baru semakin memihak varian SMD untuk jejak kaki yang lebih kecil dan kesesuaian untuk pembuatan volum tinggi. Penekanan pada pematuhan alam sekitar (RoHS, bebas halogen) kini merupakan keperluan piawai di seluruh industri elektronik.