Dokumen Teknikal LED Inframerah 5mm HIR333C/H0 - Pakej 5.0mm - Panjang Gelombang 850nm - Voltan Hadapan 1.65V

1. Gambaran Keseluruhan Produk

Dokumen ini memperincikan spesifikasi untuk diod pancaran inframerah (IR) lubang melalui 5.0mm (T-1 3/4). Peranti ini direka untuk memancarkan cahaya pada panjang gelombang puncak 850nm, menjadikannya sesuai untuk pelbagai aplikasi pengesanan dan penghantaran inframerah. Ia dibungkus dalam pakej plastik jernih air, yang membolehkan output sinaran tinggi.

1.1 Kelebihan Teras

Kelebihan utama komponen ini termasuk kebolehpercayaan tinggi dan keamatan sinaran tinggi. Ia mempunyai voltan hadapan rendah, yang menyumbang kepada kecekapan tenaga dalam reka bentuk litar. Peranti ini dibina menggunakan bahan bebas plumbum dan mematuhi peraturan alam sekitar dan keselamatan utama, termasuk RoHS, EU REACH, dan piawaian bebas halogen (Br < 900ppm, Cl < 900ppm, Br+Cl < 1500ppm).

1.2 Pasaran Sasaran dan Aplikasi

LED inframerah ini sepadan secara spektrum dengan fototransistor silikon biasa, fotodiod, dan modul penerima inframerah. Aplikasi tipikalnya termasuk:

• Sistem penghantaran udara bebas untuk komunikasi data.
• Unit kawalan jauh inframerah yang memerlukan output kuasa lebih tinggi.
• Sistem pengesan asap.
• Sistem gunaan inframerah am untuk pengesanan dan pengesanan.

2. Analisis Parameter Teknikal Mendalam

Bahagian berikut memberikan pecahan terperinci tentang ciri elektrik, optik, dan terma peranti.

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Penarafan ini mentakrifkan had di mana kerosakan kekal pada peranti mungkin berlaku. Ia tidak bertujuan untuk operasi berterusan.

• Arus Hadapan Berterusan (IF):100 mA
• Arus Hadapan Puncak (IFP):1.0 A (Lebar Denyut ≤100μs, Kitaran Tugas ≤1%)
• Voltan Songsang (VR):5 V
• Suhu Operasi (Topr):-40°C hingga +85°C
• Suhu Penyimpanan (Tstg):-40°C hingga +85°C
• Suhu Pateri (Tsol):260°C untuk ≤5 saat
• Pelesapan Kuasa (Pd) pada 25°C:150 mW

2.2 Ciri Elektro-Optik

Parameter ini diukur pada suhu persekitaran (Ta) 25°C dan mentakrifkan prestasi tipikal peranti di bawah keadaan yang ditentukan.

• Keamatan Sinaran (Ie):Nilai tipikal minimum ialah 7.8 mW/sr pada arus hadapan (IF) 20mA. Di bawah keadaan denyut (IF=100mA, Lebar Denyut ≤100μs, Kitaran Tugas ≤1%), keamatan sinaran tipikal ialah 80 mW/sr. Pada arus puncak 1A di bawah keadaan denyut yang sama, ia mencapai 800 mW/sr.
• Panjang Gelombang Puncak (λp):850 nm (tipikal) pada IF=20mA.
• Lebar Jalur Spektrum (Δλ):45 nm (tipikal) pada IF=20mA, menunjukkan lebar spektrum pada separuh keamatan maksimum.
• Voltan Hadapan (VF):Julat dari 1.45V (tipikal) hingga maksimum 1.65V pada IF=20mA. Ia meningkat dengan arus yang lebih tinggi, mencapai maksimum 2.40V pada 100mA dan 5.25V pada 1A di bawah operasi denyut.
• Arus Songsang (IR):Maksimum 10 μA pada VR=5V.
• Sudut Pandangan (2θ1/2):30 darjah (tipikal) pada IF=20mA, mentakrifkan penyebaran sudut di mana keamatan sinaran adalah sekurang-kurangnya separuh daripada nilai puncaknya.

2.3 Ciri Terma

Prestasi peranti bergantung pada suhu. Pelesapan kuasa maksimum dinilai pada 150 mW dalam udara bebas pada 25°C. Pereka bentuk mesti mempertimbangkan untuk mengurangkan nilai ini apabila beroperasi pada suhu persekitaran yang lebih tinggi untuk memastikan kebolehpercayaan jangka panjang dan mencegah pelarian terma.

3. Penjelasan Sistem Pembin

Produk ini tersedia dalam gred prestasi yang berbeza, atau "bin," berdasarkan keamatan sinaran yang diukur pada IF=20mA. Ini membolehkan pereka bentuk memilih komponen yang sepadan dengan tepat keperluan sensitiviti aplikasi mereka.

Struktur pembin untuk keamatan sinaran adalah seperti berikut:

• Bin M:7.8 - 12.5 mW/sr
• Bin N:11.0 - 17.6 mW/sr
• Bin P:15.0 - 24.0 mW/sr
• Bin Q:21.0 - 34.0 mW/sr
• Bin R:30.0 - 48.0 mW/sr

Datasheet juga menunjukkan bahawa peranti ini tersedia dengan pangkat untuk Panjang Gelombang Dominan (HUE) dan Voltan Hadapan (REF), walaupun kod bin khusus untuk parameter ini tidak diperincikan dalam petikan yang diberikan.

4. Analisis Keluk Prestasi

Data grafik memberikan pandangan yang lebih mendalam tentang tingkah laku peranti di bawah pelbagai keadaan.

4.1 Arus Hadapan vs. Suhu Persekitaran

Keluk ini menunjukkan pengurangan arus hadapan maksimum yang dibenarkan apabila suhu persekitaran meningkat melebihi 25°C. Untuk mengekalkan kebolehpercayaan, arus operasi mesti dikurangkan pada suhu yang lebih tinggi.

4.2 Taburan Spektrum

Graf menggambarkan output kuasa sinaran relatif merentasi spektrum panjang gelombang, berpusat di sekitar puncak 850nm. Lebar jalur 45nm menunjukkan julat panjang gelombang yang dipancarkan.

4.3 Panjang Gelombang Pancaran Puncak vs. Suhu Persekitaran

Hubungan ini menunjukkan bagaimana panjang gelombang puncak (λp) berubah dengan perubahan suhu simpang. Biasanya, panjang gelombang meningkat sedikit dengan kenaikan suhu, yang merupakan faktor kritikal dalam aplikasi yang memerlukan padanan spektrum yang tepat dengan pengesan.

4.4 Arus Hadapan vs. Voltan Hadapan (Keluk IV)

Keluk asas ini menggambarkan hubungan eksponen antara voltan yang dikenakan merentasi diod dan aliran arus yang terhasil. Ia adalah penting untuk mereka bentuk litar pembatas arus (contohnya, memilih perintang siri).

4.5 Keamatan Sinaran vs. Arus Hadapan

Plot ini menunjukkan bahawa keamatan sinaran meningkat secara super-linear dengan arus hadapan. Walau bagaimanapun, beroperasi pada arus yang sangat tinggi (terutama DC) membawa kepada peningkatan penjanaan haba dan potensi kehilangan kecekapan, menjadikan operasi denyut lebih baik untuk keperluan keamatan tinggi.

4.6 Keamatan Sinaran Relatif vs. Sesaran Sudut

Plot kutub ini mewakili secara visual sudut pandangan (2θ1/2 = 30°). Ia menunjukkan bagaimana keamatan berkurangan apabila sudut pemerhatian bergerak jauh dari paksi pusat (0°), yang penting untuk mereka bentuk sistem optik dan menyelaraskan pemancar dengan pengesan.

5. Maklumat Mekanikal dan Pakej

5.1 Dimensi Pakej

Peranti ini mematuhi pakej berpetunjuk radial standard T-1 3/4 (5mm). Dimensi utama termasuk diameter keseluruhan kira-kira 5.0mm dan jarak kaki standard 2.54mm (0.1 inci), serasi dengan papan berlubang standard. Lukisan dimensi menentukan toleransi ±0.25mm melainkan dinyatakan sebaliknya. Bentuk tepat kubah kanta dan panjang kaki ditakrifkan dalam lukisan pakej terperinci.

5.2 Pengenalpastian Polarity

Katod biasanya dikenal pasti oleh titik rata pada rim kanta plastik atau oleh kaki yang lebih pendek. Polarity yang betul mesti diperhatikan semasa pemasangan litar untuk mengelakkan kerosakan bias songsang.

6. Garis Panduan Pateri dan Pemasangan

Pengendalian yang betul adalah kritikal untuk mengelakkan kerosakan mekanikal dan terma.

6.1 Pembentukan Kaki

• Lenturan mesti berlaku sekurang-kurangnya 3mm dari pangkal mentol epoksi.
• Bentuk kaki sebelum memateri.
• Elakkan menggunakan tekanan pada pakej semasa membengkok.
• Potong kaki pada suhu bilik.
• Pastikan lubang PCB sejajar sempurna dengan kaki LED untuk mengelakkan tekanan pemasangan.

6.2 Keadaan Penyimpanan

• Simpan pada ≤30°C dan ≤70% Kelembapan Relatif (RH).
• Jangka hayat penyimpanan maksimum dalam pembungkusan asal ialah 3 bulan.
• Untuk penyimpanan lebih lama (sehingga 1 tahun), gunakan bekas tertutup dengan atmosfera nitrogen dan bahan pengering.
• Elakkan perubahan suhu yang cepat dalam persekitaran lembap untuk mengelakkan kondensasi.

6.3 Parameter Pateri

Pateri Tangan:Suhu hujung besi ≤300°C (untuk besi maksimum 30W), masa pateri ≤3 saat setiap kaki. Kekalkan jarak minimum 3mm dari sambungan pateri ke mentol epoksi.

Pateri Gelombang/Celup:Suhu pemanasan awal ≤100°C untuk ≤60 saat. Suhu mandian pateri ≤260°C untuk ≤5 saat. Kekalkan peraturan jarak 3mm.

Peraturan Umum:Jangan gunakan tekanan pada kaki pada suhu tinggi. Elakkan memateri peranti yang sama lebih daripada sekali. Lindungi peranti daripada kejutan/getaran semasa menyejuk ke suhu bilik. Jangan gunakan proses penyejukan pantas. Ikuti profil pateri yang disyorkan untuk pateri gelombang.

6.4 Pembersihan

Datasheet menyebut bahawa pembersihan harus dilakukan hanya apabila perlu, walaupun cadangan ejen pembersihan khusus atau parameter pembersihan ultrasonik tidak diperincikan dalam petikan yang diberikan. Amalan standard adalah menggunakan pembersih ringan, tidak agresif yang serasi dengan resin epoksi.

7. Maklumat Pembungkusan dan Pesanan

7.1 Spesifikasi Pembungkusan

Peranti ini dibungkus dalam beg anti-statik untuk perlindungan ESD. Aliran pembungkusan standard adalah:

1. 500 keping setiap beg anti-statik.

2. 5 beg (2,500 keping) setiap kotak dalaman.

3. 10 kotak dalaman (25,000 keping) setiap kotak luar utama.

7.2 Spesifikasi Borang Label

Label produk termasuk maklumat utama untuk kebolehjejakan dan pengenalpastian:

- CPN (Nombor Bahagian Pelanggan)

- P/N (Nombor Bahagian Pengilang: HIR333C/H0)

- QTY (Kuantiti Pembungkusan)

- CAT (Pangkat Keamatan Bercahaya/Sinaran, contohnya, M, N, P, Q, R)

- HUE (Pangkat Panjang Gelombang Dominan)

- REF (Pangkat Voltan Hadapan)

- LOT No. (Nombor Lot untuk kebolehjejakan)

- Kod Tarikh

8. Pertimbangan Reka Bentuk Aplikasi

8.1 Litar Aplikasi Biasa

Litar pemacu yang paling biasa ialah perintang siri mudah untuk menghadkan arus hadapan. Nilai perintang (R) dikira menggunakan Hukum Ohm: R = (Vcc - Vf) / If, di mana Vcc ialah voltan bekalan, Vf ialah voltan hadapan LED (gunakan nilai maks untuk kebolehpercayaan), dan If ialah arus hadapan yang dikehendaki. Untuk operasi denyut (contohnya, dalam kawalan jauh), suis transistor biasanya digunakan untuk menyampaikan arus puncak tinggi (sehingga 1A) sambil mengekalkan kitaran tugas rendah untuk memastikan kuasa purata dalam had.

8.2 Nota Reka Bentuk Optik

Sudut pandangan 30 darjah memberikan keseimbangan yang baik antara kepekatan pancaran dan liputan. Untuk aplikasi jarak lebih jauh atau pancaran lebih sempit, optik sekunder (kanta) mungkin diperlukan. Kanta jernih air adalah optimum untuk penghantaran 850nm. Pastikan penerima (fototransistor, fotodiod, atau IC) sensitif secara spektrum di kawasan 850nm untuk kecekapan sistem maksimum.

8.3 Pengurusan Terma

Walaupun pakej boleh melesapkan 150mW pada 25°C, penyingkiran haba yang berkesan melalui kaki atau susun atur papan yang teliti adalah perlu untuk operasi berterusan pada arus tinggi atau suhu persekitaran yang tinggi. Menggunakan mod pemacu denyut mengurangkan dengan ketara pelesapan kuasa purata dan tekanan terma.

9. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

Berbanding dengan LED boleh lihat standard atau LED IR lain, pembeza utama peranti ini ialah gabungankeamatan sinaran tinggi(sehingga 48 mW/sr dalam Bin R),voltan hadapan rendah(biasanya 1.45V), danpematuhan alam sekitar yang komprehensif(RoHS, REACH, Bebas Halogen). Penggunaan bahan cip GaAlAs adalah standard untuk pancaran 850nm berkecekapan tinggi. Pakej 5mm menawarkan faktor bentuk lubang melalui yang teguh sesuai untuk pelbagai aplikasi industri dan pengguna di mana peranti pemasangan permukaan mungkin tidak sesuai.

10. Soalan Lazim (FAQ)

S: Bolehkah saya memandu LED ini secara berterusan pada 100mA?

J: Penarafan Maksimum Mutlak untuk arus hadapan berterusan ialah 100mA. Walau bagaimanapun, operasi berterusan pada arus maksimum ini akan menghasilkan haba yang ketara (Pd ≈ Vf * If). Untuk operasi jangka panjang yang boleh dipercayai, adalah dinasihatkan untuk mengurangkan arus, terutamanya jika suhu persekitaran melebihi 25°C, atau menggunakan penyingkiran haba.

S: Apakah perbezaan antara bin (M, N, P, Q, R)?

J: Bin mengkategorikan keamatan sinaran minimum dan maksimum LED apabila didorong pada 20mA. Bin M mempunyai output terendah (7.8-12.5 mW/sr), dan Bin R mempunyai yang tertinggi (30.0-48.0 mW/sr). Pilih bin berdasarkan kekuatan isyarat yang diperlukan dan sensitiviti litar penerima anda.

S: Mengapakah voltan hadapan lebih tinggi pada 1A daripada pada 20mA?

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

S: Bagaimanakah saya mencapai keamatan sinaran 800 mW/sr?

J: Keamatan ini ditentukan di bawah keadaan denyut: arus hadapan 1A, dengan lebar denyut 100 mikrosaat atau kurang, dan kitaran tugas 1% atau kurang. Ini meminimumkan pemanasan sambil membenarkan output optik segera yang sangat tinggi.

11. Kajian Kes Reka Bentuk dan Penggunaan

Kajian Kes 1: Kawalan Jauh Inframerah Jarak Jauh

Seorang pereka bentuk memerlukan kawalan jauh dengan jarak melebihi 30 meter. Mereka memilih HIR333C/H0 dalam Bin R untuk output maksimum. Litar menggunakan pengawal mikro untuk menghasilkan denyut data termodulat. LED didorong dengan denyut 1A (lebar 100μs, kitaran tugas 1%) melalui suis transistor NPN. Keamatan puncak tinggi memastikan isyarat kuat sampai ke penerima jauh, sementara kitaran tugas rendah memastikan penggunaan bateri dan pemanasan peranti minimum.

Kajian Kes 2: Pengesan Kedekatan dalam Persekitaran Perindustrian

Mesin automatik memerlukan pengesan kedekatan yang teguh. LED IR dan fototransistor diletakkan bertentangan antara satu sama lain merentasi laluan penghantar. LED didorong dengan arus malar 50mA (dikurangkan daripada maksimum 100mA untuk kebolehpercayaan). Panjang gelombang 850nm kurang terdedah kepada gangguan dari cahaya boleh lihat persekitaran berbanding LED merah boleh lihat. Pancaran 30 darjah memberikan liputan yang mencukupi tanpa penyebaran berlebihan. Pengesan mengesan apabila objek memutuskan pancaran.

12. Prinsip Operasi

Diod Pemancar Cahaya Inframerah (IR LED) ialah diod simpang p-n semikonduktor. Apabila voltan hadapan dikenakan, elektron dari kawasan n bergabung semula dengan lubang dari kawasan p dalam kawasan aktif cip. Proses penggabungan semula ini membebaskan tenaga dalam bentuk foton (cahaya). Bahan khusus yang digunakan dalam kawasan aktif cip (dalam kes ini, Gallium Aluminium Arsenide - GaAlAs) menentukan panjang gelombang foton yang dipancarkan. Untuk GaAlAs, ini menghasilkan cahaya inframerah dengan panjang gelombang puncak sekitar 850nm, yang tidak kelihatan oleh mata manusia tetapi mudah dikesan oleh pengesan foto berasaskan silikon.

13. Trend Teknologi

Trend dalam LED inframerah terus ke arah kecekapan yang lebih tinggi (lebih banyak output sinaran per watt elektrik input), yang membolehkan sama ada penggunaan kuasa yang lebih rendah atau output yang lebih tinggi dari pakej yang sama. Terdapat juga dorongan ke arah keupayaan modulasi kelajuan tinggi untuk aplikasi komunikasi data seperti IrDA dan rangkaian tanpa wayar optik. Pembungkusan berkembang untuk memasukkan peranti pemasangan permukaan (SMD) dengan prestasi terma yang lebih baik untuk aplikasi kuasa tinggi, walaupun pakej lubang melalui seperti 5mm kekal popular untuk keteguhan mekanikal dan kemudahan prototaip. Integrasi dengan litar pemacu dan pengesan foto ke dalam modul tunggal adalah satu lagi trend biasa untuk reka bentuk sistem yang dipermudahkan.