Dokumen Teknikal LED Inframerah 5mm IR8353-14C - Pakej 5mm - Voltan Hadapan 1.2V-1.8V - Panjang Gelombang 940nm

1. Gambaran Keseluruhan Produk

Dokumen ini memperincikan spesifikasi untuk diod pancaran inframerah (IR) 5mm berkeamatan tinggi. Peranti ini disalut dalam pakej plastik jernih air, menjadikannya sesuai untuk pelbagai aplikasi pengesanan dan penghantaran inframerah. Output spektrumnya dipadankan khusus untuk beroperasi dengan cekap bersama fototransistor biasa, fotodiod dan modul penerima inframerah.

1.1 Kelebihan Teras

• Kebolehpercayaan Tinggi:Direka untuk prestasi konsisten dan operasi jangka panjang.
• Keamatan Sinaran Tinggi:Memberikan output inframerah yang kuat untuk penghantaran isyarat yang berkesan.
• Voltan Hadapan Rendah:Biasanya 1.2V pada 20mA, menyumbang kepada operasi cekap tenaga.
• Pematuhan Alam Sekitar:Produk ini mematuhi RoHS, EU REACH dan bebas Halogen (Br < 900ppm, Cl < 900ppm, Br+Cl < 1500ppm).

1.2 Aplikasi Sasaran

LED IR ini bertujuan untuk digunakan dalam pelbagai sistem inframerah, termasuk tetapi tidak terhad kepada unit kawalan jauh, sensor jarak, pengesanan objek, suis optik dan penghantaran data jarak dekat.

2. Analisis Parameter Teknikal

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Penarafan berikut 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, Kewajipan ≤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 udara bebas 25°C)

2.2 Ciri-ciri Elektro-Optik

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

• Keamatan Sinaran (I_e):7.8 - 17.6 mW/sr (pada I_F=20mA, bergantung pada bin). Sehingga 50 mW/sr tipikal pada I_F=100mA.
• Panjang Gelombang Puncak (λ_p):940 nm (pada I_F=20mA).
• Lebar Jalur Spektrum (Δλ):45 nm (pada I_F=20mA).
• Voltan Hadapan (V_F):1.2V (Tip.) / 1.5V (Maks.) pada 20mA; 1.4V (Tip.) / 1.8V (Maks.) pada 100mA.
• Arus Songsang (I_R):10 μA (Maks.) pada V_R=5V.
• Sudut Pandangan (2θ_1/2):27° hingga 43° (pada I_F=20mA).

3. Penjelasan Sistem Pengelasan

Keamatan sinaran LED ini dikategorikan kepada bin yang berbeza untuk memastikan konsistensi dalam reka bentuk aplikasi. Pengelasan ditakrifkan pada arus hadapan 20mA.

• Bin M:Julat Keamatan Sinaran dari 7.80 mW/sr hingga 12.50 mW/sr.
• Bin N:Julat Keamatan Sinaran dari 11.0 mW/sr hingga 17.6 mW/sr.

Ini membolehkan pereka memilih LED dengan output minimum yang dijamin untuk keperluan kepekaan khusus mereka.

4. Analisis Keluk Prestasi

Dokumen data ini termasuk beberapa keluk ciri penting untuk reka bentuk litar dan pengurusan terma.

4.1 Arus Hadapan vs. Suhu Persekitaran

Keluk penurunan nilai ini menunjukkan arus hadapan berterusan maksimum yang dibenarkan sebagai fungsi suhu persekitaran. Apabila suhu meningkat, arus maksimum mesti dikurangkan untuk mengelakkan melebihi had pelesapan kuasa peranti dan memastikan kebolehpercayaan jangka panjang. Pereka mesti menggunakan keluk ini untuk memilih arus operasi yang sesuai untuk persekitaran terma aplikasi mereka.

4.2 Keamatan Sinaran vs. Arus Hadapan

Graf ini menggambarkan hubungan antara arus pacuan dan kuasa output optik (keamatan sinaran). Output secara amnya linear dalam julat tetapi akan tepu pada arus yang sangat tinggi. Ia adalah penting untuk menentukan arus pacuan yang diperlukan untuk mencapai kekuatan isyarat yang dikehendaki pada penerima.

4.3 Taburan Spektrum

Keluk spektrum mengesahkan pancaran puncak pada 940nm dengan lebar jalur tipikal 45nm. Panjang gelombang ini adalah ideal kerana ia berada di luar spektrum boleh lihat, meminimumkan gangguan cahaya boleh lihat, dan dipadankan dengan baik kepada kepekaan pengesan foto berasaskan silikon.

4.4 Keamatan Sinaran Relatif vs. Sesaran Sudut

Plot kutub ini mentakrifkan sudut pandangan (2θ_1/2), iaitu sudut di mana keamatan sinaran jatuh kepada separuh nilainya pada 0° (pada paksi). Julat yang ditentukan 27° hingga 43° menunjukkan penyebaran pancaran. Sudut yang lebih sempit memberikan cahaya yang lebih fokus, manakala sudut yang lebih luas menawarkan liputan yang lebih luas.

5. Maklumat Mekanikal dan Pakej

5.1 Dimensi Pakej

Peranti ini ditempatkan dalam pakej LED bulat 5mm standard. Dimensi utama termasuk diameter keseluruhan (5.0mm tipikal), jarak kaki (2.54mm / 0.1 inci standard) dan jarak dari tapak ke kubah kanta. Kaki biasanya berdiameter 0.45mm. Semua dimensi mempunyai toleransi ±0.25mm melainkan dinyatakan sebaliknya. Lukisan berdimensi terperinci disediakan dalam dokumen data asal untuk susun atur PCB yang tepat.

5.2 Pengenalpastian Polarity

Katod (kaki negatif) biasanya dikenal pasti oleh titik rata pada tepi kanta plastik dan/atau dengan menjadi kaki yang lebih pendek. Anod (kaki positif) adalah lebih panjang. Polarity yang betul mesti diperhatikan semasa pemasangan litar.

6. Panduan Pateri dan Pemasangan

6.1 Pembentukan Kaki

• Lenturan mesti dibuat sekurang-kurangnya 3mm dari pangkal mentol epoksi.
• Pembentukan mesti dilakukan sebelum pateri dan pada suhu bilik.
• Elakkan tekanan pada pakej semasa membengkok atau memotong.
• Lubang PCB mesti sejajar sempurna dengan kaki LED untuk mengelakkan tekanan pemasangan.

6.2 Keadaan Penyimpanan

• Penyimpanan disyorkan: ≤30°C dan ≤70% Kelembapan Relatif.
• Jangka hayat rak selepas penghantaran adalah 3 bulan di bawah keadaan ini.
• Untuk penyimpanan lebih lama (sehingga 1 tahun), gunakan bekas tertutup dengan nitrogen dan bahan pengering.
• Elakkan perubahan suhu mendadak dalam persekitaran lembap untuk mengelakkan pemeluwapan.

6.3 Parameter Pateri

Pateri Tangan:

• Suhu Hujung Besi: 300°C Maks. (30W Maks.)
• Masa Pateri: 3 saat Maks. setiap kaki.
• Jarak Minimum dari sambungan pateri ke mentol epoksi: 3mm.

Pateri Gelombang/DIP:

• Suhu Pemanasan Awal: 100°C Maks. (60 saat Maks.)
• Suhu Mandian Pateri: 260°C Maks.
• Masa Mandian: 5 saat Maks.
• Jarak Minimum dari sambungan pateri ke mentol epoksi: 3mm.

Nota Kritikal:

• Elakkan tekanan pada kaki semasa LED panas.
• Jangan pateri (celup atau tangan) lebih daripada sekali.
• Lindungi LED daripada kejutan/getaran sehingga ia sejuk ke suhu bilik.
• Gunakan suhu pateri serendah mungkin yang mencapai sambungan yang boleh dipercayai.

6.4 Pembersihan

• Jika perlu, bersihkan hanya dengan alkohol isopropil pada suhu bilik selama ≤1 minit.
• Jangan gunakan pembersihan ultrasonik melainkan telah diperakui terlebih dahulu, kerana ia boleh menyebabkan kerosakan.

7. Pengurusan Terma

Pelesapan haba yang berkesan adalah kritikal untuk prestasi dan jangka hayat LED. Arus mesti diturunkan nilai mengikut keluk "Arus Hadapan vs. Suhu Persekitaran". Suhu di sekeliling LED dalam aplikasi akhir mesti dikawal. Ini mungkin melibatkan penggunaan kawasan kuprum PCB yang sesuai untuk penyerap haba, memastikan pengudaraan yang mencukupi, atau menggunakan penyerap haba jika arus tinggi dipacu secara berterusan.

8. Maklumat Pembungkusan dan Pesanan

8.1 Spesifikasi Pembungkusan

• LED dibungkus dalam beg anti-statik.
• Kuantiti Pembungkusan:200-500 keping setiap beg. 5 beg setiap kotak dalaman. 10 kotak dalaman setiap kotak utama (luar).

8.2 Maklumat Label

Label produk termasuk pengenal pasti utama: Nombor Bahagian Pelanggan (CPN), Nombor Produk (P/N), Kuantiti Pembungkusan (QTY), Pangkat Keamatan Cahaya (CAT), Pangkat Panjang Gelombang Dominan (HUE), Pangkat Voltan Hadapan (REF), Nombor Lot dan kod tarikh.

9. Pertimbangan Reka Bentuk Aplikasi

9.1 Memacu LED

Sentiasa gunakan perintang had arus bersiri. Nilai perintang boleh dikira menggunakan Hukum Ohm: R = (V_bekalan- V_F) / I_F. Gunakan V_Fmaksimum dari dokumen data untuk reka bentuk konservatif. Untuk operasi berdenyut (cth., kawalan jauh), pastikan had arus puncak (I_FP) dan kitar tugas tidak dilebihi untuk mengelakkan kepanasan berlebihan.

9.2 Reka Bentuk Optik

Pertimbangkan sudut pandangan apabila mereka bentuk kanta atau pemantul untuk sistem. Panjang gelombang 940nm tidak kelihatan, jadi LED penunjuk atau maklum balas litar mungkin diperlukan untuk pengesahan operasi pengguna. Pastikan penerima (fototransistor, IC) dipadankan secara spektrum kepada 940nm untuk kepekaan optimum.

9.3 Kekebalan Bunyi Elektrik

Dalam persekitaran elektrik yang bising, pertimbangkan untuk melindungi pasangan LED/penerima, menggunakan isyarat IR termodulat (cth., pembawa 38kHz) dengan penerima penyahmodulasi yang sepadan, dan melaksanakan penapisan perisian untuk menolak cahaya ambien dan lonjakan bunyi.

10. Perbandingan dan Penentuan Kedudukan Teknikal

LED IR 5mm, 940nm ini menawarkan keseimbangan prestasi dan kos untuk aplikasi inframerah tujuan umum. Pembeza utama adalah keamatan sinaran yang agak tinggi (sehingga 17.6 mW/sr) dari pakej 5mm standard dan voltan hadapan rendah, yang mengurangkan penggunaan kuasa. Berbanding LED 880nm atau 850nm yang lebih lama, pancaran 940nm kurang kelihatan (tiada cahaya merah samar), menjadikannya lebih sesuai untuk aplikasi tersembunyi. Untuk aplikasi yang memerlukan sudut pancaran yang sangat sempit atau kuasa lebih tinggi, gaya pakej alternatif (cth., pandangan sisi, SMD berkuasa tinggi) akan lebih sesuai.

11. Soalan Lazim (FAQ)

11.1 Apakah perbezaan antara Bin M dan Bin N?

Bin M dan Bin N mengkategorikan LED berdasarkan keamatan sinaran minimum yang dijamin pada 20mA. LED Bin N mempunyai output minimum yang lebih tinggi (11.0 mW/sr) berbanding Bin M (7.8 mW/sr). Pilih Bin N untuk aplikasi yang memerlukan kekuatan isyarat yang lebih kuat atau jarak yang lebih jauh.

11.2 Bolehkah saya memacu LED ini pada 100mA secara berterusan?

Ya, penarafan maksimum mutlak untuk arus hadapan berterusan adalah 100mA. Walau bagaimanapun, anda mesti merujuk kepada keluk penurunan nilai. Pada suhu persekitaran 25°C, 100mA dibenarkan, tetapi apabila suhu persekitaran meningkat, arus berterusan maksimum yang dibenarkan berkurangan untuk mengekalkan suhu simpang dalam had selamat. Penyerap haba yang mencukupi adalah penting untuk operasi arus tinggi berterusan.

11.3 Mengapakah jarak pateri minimum (3mm) penting?

Jarak 3mm menghalang haba berlebihan daripada bergerak ke atas kaki dan merosakkan die semikonduktor dalaman atau salutan epoksi semasa proses pateri. Haba berlebihan boleh menyebabkan retakan, pengelupasan atau degradasi elektrik kekal.

12. Contoh Kes Penggunaan Reka Bentuk

Senario: Sensor Jarak Objek Mudah.

Reka Bentuk:Letakkan LED IR dan fototransistor bersebelahan, menghadap arah yang sama. Pacu LED dengan arus malar 20mA (menggunakan perintang dari bekalan 5V: R = (5V - 1.5V) / 0.02A = 175Ω, gunakan nilai standard 180Ω). Apabila objek berada dalam jarak, cahaya inframerah dipantulkan dari objek dan masuk ke fototransistor, menyebabkan arus pengumpulnya meningkat. Perubahan arus ini boleh ditukar kepada voltan melalui perintang tarik atas dan dimasukkan ke dalam pembanding atau ADC mikropengawal untuk mengesan kehadiran objek. Panjang gelombang 940nm membantu menolak cahaya ambien boleh lihat. Pilihan antara Bin M atau N bergantung pada jarak pengesanan yang diperlukan dan kerefleksian objek.

13. Prinsip Operasi

Diod Pancaran Cahaya Inframerah (IR LED) adalah diod simpang p-n semikonduktor. Apabila pincang hadapan (voltan positif dikenakan pada anod berbanding katod), elektron dan lubang bergabung semula di kawasan aktif, membebaskan tenaga dalam bentuk foton. Bahan semikonduktor khusus yang digunakan (Gallium Aluminium Arsenide - GaAlAs dalam kes ini) menentukan panjang gelombang cahaya yang dipancarkan. Untuk GaAlAs, ini menghasilkan radiasi inframerah berpusat sekitar 940 nanometer, yang berada di luar spektrum boleh lihat. Kanta jernih air tidak menapis atau mewarnakan cahaya, membenarkan penghantaran maksimum output inframerah.

14. Trend Teknologi

Walaupun LED lubang-lalui diskret 5mm kekal popular untuk prototaip, projek hobi dan beberapa aplikasi perindustrian, trend industri adalah kuat ke arah pakej peranti permukaan-pasang (SMD). LED IR SMD menawarkan kelebihan seperti jejak yang lebih kecil, kesesuaian yang lebih baik untuk pemasangan automatik pick-and-place, dan selalunya prestasi terma yang lebih baik kerana pemasangan langsung pada PCB. Terdapat juga pembangunan berterusan untuk meningkatkan kecekapan (lebih banyak output sinaran per watt elektrik input) dan kebolehpercayaan pemancar IR. Walau bagaimanapun, prinsip operasi asas dan parameter utama seperti panjang gelombang, keamatan dan sudut pandangan kekal sebagai kriteria pemilihan kritikal untuk sebarang aplikasi IR.