Spesifikasi Teknikal LED Inframerah 5mm SIR323-5 - Pakej 5mm - Voltan Hadapan 1.3V - Panjang Gelombang 875nm - Penyerakan Kuasa 150mW - Dokumen Teknikal Bahasa Melayu

1. Gambaran Keseluruhan Produk

SIR323-5 ialah diod pancaran inframerah (IR) berkeamatan tinggi yang dibungkus dalam pakej plastik jernih air T-1 3/4 (5mm) standard. Ia direka untuk memancarkan cahaya pada panjang gelombang puncak 875 nanometer (nm), yang berada dalam spektrum inframerah dekat. Peranti ini direka untuk aplikasi yang memerlukan sumber cahaya inframerah yang kuat dan boleh dipercayai, dengan output spektrumnya dipadankan khusus untuk serasi dengan fototransistor silikon biasa, fotodiod, dan modul penerima inframerah. Pakej ini mempunyai jarak pin piawai 2.54mm untuk memudahkan integrasi ke dalam reka bentuk papan litar bercetak (PCB) lubang tembus.

1.1 Kelebihan Teras dan Pasaran Sasaran

Kelebihan utama komponen ini termasuk keamatan sinaran tingginya, yang memastikan penghantaran isyarat yang kuat, dan voltan hadapannya yang rendah, menyumbang kepada operasi cekap tenaga. Ia dibina menggunakan bahan bebas plumbum dan mematuhi peraturan RoHS (Sekatan Bahan Berbahaya), peraturan REACH EU, dan piawaian bebas halogen (Br < 900ppm, Cl < 900ppm, Br+Cl < 1500ppm), menjadikannya sesuai untuk pasaran global dengan keperluan alam sekitar yang ketat. Peranti ini dicirikan oleh kebolehpercayaan tinggi, faktor kritikal untuk elektronik pengguna dan perindustrian. Aplikasi sasarannya terutamanya dalam sistem isyarat tanpa wayar dan tanpa sentuh.

2. Analisis Parameter Teknikal Mendalam

Bahagian ini memberikan tafsiran objektif terperinci tentang parameter elektrik, optik, dan haba utama yang ditakrifkan dalam lembaran data.

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Penarafan ini mentakrifkan had tekanan di mana kerosakan kekal pada peranti mungkin berlaku. Operasi di bawah atau pada had ini tidak dijamin.

• Arus Hadapan Berterusan (I_F): 100 mA. Ini ialah arus DC maksimum yang boleh digunakan secara berterusan pada LED tanpa risiko degradasi.
• Arus Hadapan Puncak (I_FP): 1.0 A. Arus tinggi ini hanya dibenarkan di bawah keadaan denyut dengan lebar denyut ≤ 100μs dan kitar tugas ≤ 1%. Ini membolehkan pancaran cahaya yang sangat terang dan pendek, berguna untuk penghantaran jarak jauh.
• Voltan Songsang (V_R): 5 V. Menggunakan voltan pincang songsang melebihi nilai ini boleh menyebabkan kerosakan simpang.
• Penyerakan Kuasa (P_d): 150 mW pada atau di bawah suhu persekitaran 25°C. Ini ialah kuasa maksimum yang boleh diserakkan oleh pakej sebagai haba. Melebihi had ini meningkatkan suhu simpang, mengurangkan jangka hayat dan output.
• Suhu Operasi & Penyimpanan: Peranti boleh berfungsi dari -40°C hingga +85°C dan disimpan dari -40°C hingga +100°C.
• Suhu Pateri: 260°C untuk tempoh tidak melebihi 5 saat, yang serasi dengan profil pateri alir semula bebas plumbum standard.

2.2 Ciri-ciri Elektro-Optik

Parameter ini diukur di bawah keadaan ujian piawai (Ta=25°C) dan mentakrifkan prestasi peranti.

• Keamatan Sinaran (I_e): Ini ialah kuasa optik yang dipancarkan per unit sudut pepejal (steradian). Pada arus hadapan 20mA, nilai tipikal ialah 7.8 mW/sr, dengan minimum 4.0 mW/sr. Di bawah keadaan denyut (I_F=100mA, denyut ≤100μs, kitar tugas ≤1%), keamatan sinaran tipikal mencapai 40 mW/sr, menunjukkan keupayaannya untuk pancaran kuasa tinggi.
• Panjang Gelombang Puncak (λ_p): 875 nm (tipikal). Ini ialah panjang gelombang di mana kuasa optik yang dipancarkan adalah maksimum. Lebar jalur spektrum (Δλ) biasanya 45 nm, menunjukkan julat panjang gelombang yang dipancarkan di sekitar puncak.
• Voltan Hadapan (V_F): Pada 20mA, voltan hadapan tipikal ialah 1.3V, dengan maksimum 1.65V. Pada keadaan denyut 100mA, ia meningkat kepada tipikal 1.4V (maks 1.8V). V_Fyang rendah ini bermanfaat untuk reka bentuk litar voltan rendah.
• Arus Songsang (I_R): Maksimum 10 μA pada voltan songsang 5V, menunjukkan pengasingan simpang yang baik.
• Sudut Pandangan (2θ_1/2): 35 darjah (tipikal). Ini ialah sudut penuh di mana keamatan sinaran turun kepada separuh daripada nilai maksimumnya (pada paksi). Sudut 35 darjah memberikan pancaran yang sederhana fokus, sesuai untuk aplikasi terarah.

Nota mengenai Ketidakpastian Pengukuran: Lembaran data menentukan toleransi untuk pengukuran utama: V_F(±0.1V), I_e(±10%), dan λ_p(±1.0nm). Ini mesti dipertimbangkan dalam pengiraan reka bentuk ketepatan.

3. Analisis Keluk Prestasi

Lembaran data termasuk beberapa keluk ciri yang menggambarkan tingkah laku peranti di bawah pelbagai keadaan.

3.1 Arus Hadapan vs. Suhu Persekitaran

Keluk ini (Rajah.1) biasanya menunjukkan penurunan arus hadapan maksimum yang dibenarkan apabila suhu persekitaran meningkat. Untuk mengelakkan melebihi suhu simpang maksimum dan had penyerakan kuasa 150mW, arus hadapan berterusan mesti dikurangkan apabila beroperasi di atas 25°C. Pereka bentuk mesti merujuk graf ini untuk aplikasi suhu tinggi.

3.2 Taburan Spektrum

Graf taburan spektrum (Rajah.2) memplot keamatan relatif terhadap panjang gelombang. Ia mengesahkan secara visual panjang gelombang puncak pada 875nm dan lebar jalur spektrum kira-kira 45nm. Keluk ini penting untuk memastikan keserasian dengan kepekaan spektrum penerima yang dimaksudkan (fototransistor, fotodiod, atau IC).

3.3 Keamatan Relatif vs. Arus Hadapan

Graf ini (Rajah.3) menunjukkan hubungan antara arus pacuan dan output cahaya. Untuk LED, output optik umumnya berkadar dengan arus hadapan dalam julat operasi normal. Walau bagaimanapun, kecekapan mungkin menurun pada arus yang sangat tinggi disebabkan oleh kesan haba dan ketidaklinearan lain. Keluk ini membantu pereka bentuk memilih arus pacuan yang sesuai untuk mencapai keamatan sinaran yang dikehendaki.

3.4 Keamatan Sinaran Relatif vs. Sesaran Sudut

Plot kutub ini (Rajah.4) memetakan corak pancaran LED. Ia menunjukkan bagaimana keamatan berkurangan apabila sudut pemerhatian bergerak jauh dari paksi tengah (0°). Sudut pandangan 35 darjah (di mana keamatan adalah 50% daripada puncak) diperoleh daripada keluk ini. Maklumat ini adalah kritikal untuk reka bentuk sistem optik, menentukan liputan pancaran dan toleransi penjajaran.

4. Maklumat Mekanikal dan Pembungkusan

4.1 Dimensi Pakej

Peranti menggunakan pakej LED bulat 5mm (T-1 3/4) standard. Lukisan mekanikal terperinci dalam lembaran data memberikan semua dimensi kritikal, termasuk diameter badan, bentuk kanta, panjang pin, dan jarak pin. Jarak pin disahkan sebagai 2.54mm (0.1 inci), yang merupakan piawai untuk komponen lubang tembus. Semua dimensi mempunyai toleransi ±0.25mm melainkan dinyatakan sebaliknya. Bahan kanta ialah plastik jernih air, dioptimumkan untuk penghantaran inframerah dengan penyerapan minimum.

4.2 Pengenalpastian Polarity

Untuk LED lubang tembus, polarity biasanya ditunjukkan oleh dua ciri: panjang pin dan struktur dalaman. Pin yang lebih panjang ialah anod (positif), dan pin yang lebih pendek ialah katod (negatif). Selain itu, banyak pakej mempunyai titik rata pada pinggir tapak kanta berhampiran pin katod. Sentiasa sahkan polarity sebelum memateri untuk mengelakkan kerosakan pincang songsang.

5. Garis Panduan Pateri dan Pemasangan

Peranti ini dinilai untuk pateri gelombang atau tangan. Parameter utama ialah suhu pateri maksimum 260°C untuk tempoh tidak melebihi 5 saat. Ini selaras dengan piawaian IPC/JEDEC J-STD-020 untuk profil alir semula bebas plumbum. Pendedahan berpanjangan kepada suhu tinggi boleh merosakkan pakej plastik dan ikatan wayar dalaman. Apabila memateri tangan, gunakan besi terkawal suhu dan minimumkan masa sentuhan. Pastikan peranti disimpan dalam persekitaran kering mengikut julat suhu penyimpanan (-40 hingga +100°C) untuk mengelakkan penyerapan lembapan, yang boleh menyebabkan "popcorning" semasa alir semula.

6. Maklumat Pembungkusan dan Pesanan

6.1 Spesifikasi Pembungkusan

Komponen dibungkus dalam beg anti-statik untuk perlindungan. Kuantiti pembungkusan piawai ialah 200 hingga 500 keping per beg. Lima beg kemudiannya diletakkan ke dalam satu kotak. Akhirnya, sepuluh kotak dibungkus ke dalam satu karton penghantaran.

6.2 Spesifikasi Label

Label pembungkusan mengandungi beberapa pengenal utama:

• CPN: Nombor Pengeluaran Pelanggan (nombor bahagian khusus pelanggan).
• P/N: Nombor Pengeluaran (nombor bahagian pengeluar, contohnya, SIR323-5).
• QTY: Kuantiti Pembungkusan.
• CAT: Pangkat (mungkin menunjukkan bin prestasi).
• HUE: Panjang Gelombang Puncak (contohnya, 875nm).
• REF: Rujukan.
• LOT No: Nombor Lot untuk kebolehjejakan.

7. Cadangan Aplikasi

7.1 Senario Aplikasi Biasa

• Unit Kawalan Jauh Inframerah: Keamatan sinaran tinggi, terutamanya dalam mod denyut (40 mW/sr tip.), menjadikannya sesuai untuk kawalan jauh jarak jauh untuk TV, sistem audio, dan elektronik pengguna lain.
• Sistem Penghantaran Udara Bebas: Digunakan dalam pautan data tanpa wayar jarak pendek, penggera pencerobohan, dan sistem pengesanan objek di mana pancaran IR dihantar melalui udara ke penerima.
• Pengesan Asap: Sering digunakan dalam pengesan asap optik (fotoelektrik). Pancaran LED IR dihamburkan oleh zarah asap ke atas fotodiod, mencetuskan penggera.
• Sistem Aplikasi Inframerah Am: Termasuk automasi perindustrian (pengiraan objek, penderiaan kedudukan), skrin sentuh, dan penyelaras optik.

7.2 Pertimbangan Reka Bentuk dan Perlindungan Litar

• Had Arus: LED ialah peranti pacuan arus. Sentiasa gunakan perintang had arus bersiri (atau pemacu arus malar) untuk mengelakkan melebihi arus hadapan berterusan maksimum (100mA). Nilai perintang dikira menggunakan Hukum Ohm: R = (V_bekalan- V_F) / I_F.
• Operasi Denyut: Untuk pancaran keamatan tinggi, pastikan litar pemacu boleh menyampaikan arus puncak 1A sambil mematuhi ketat had lebar denyut (≤100μs) dan kitar tugas (≤1%). Pin GPIO mikropengawal mudah selalunya tidak boleh menyumberkan arus sebanyak ini secara langsung dan mungkin memerlukan suis transistor (contohnya, MOSFET).
• Perlindungan Voltan Songsang: Walaupun peranti boleh bertahan sehingga 5V secara songsang, adalah amalan baik untuk mengelakkan pincang songsang. Dalam litar gandingan AC atau di mana voltan songsang mungkin, pertimbangkan untuk menambah diod perlindungan selari dengan LED (katod ke anod).
• Pengurusan Haba: Walaupun pakejnya kecil, pada arus dan suhu persekitaran yang lebih tinggi, penyerakan kuasa menjadi penting. Pastikan pengudaraan yang mencukupi dan pertimbangkan keluk penurunan jika beroperasi di atas 25°C.
• Reka Bentuk Optik: Pertimbangkan sudut pandangan 35 darjah. Untuk pancaran fokus, kanta atau pemantul luaran mungkin diperlukan. Untuk pencahayaan kawasan luas, sudut asli mungkin mencukupi. Pastikan penerima dipadankan secara spektrum kepada puncak 875nm.

8. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

SIR323-5 membezakan dirinya dalam pasaran LED IR 5mm melalui gabungan parameter utama. Berbanding dengan LED IR 5mm generik, ia menawarkan keamatan sinaran tipikal yang lebih tinggi (7.8 mW/sr @20mA berbanding selalunya 5-6 mW/sr), membolehkan jarak lebih jauh atau penggunaan kuasa lebih rendah untuk kekuatan isyarat yang sama. Voltan hadapan rendahnya (1.3V tip.) adalah menguntungkan untuk peranti berkuasa bateri. Panjang gelombang 875nm ialah piawai biasa, memastikan keserasian luas dengan penerima berasaskan silikon. Pematuhannya dengan piawaian alam sekitar moden (RoHS, REACH, Bebas Halogen) adalah keperluan wajib untuk kebanyakan pembuatan elektronik kontemporari, yang mungkin tidak berlaku untuk alternatif yang lebih lama atau kos lebih rendah.

9. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

9.1 Apakah perbezaan antara Keamatan Sinaran dan Keamatan Pencahayaan?

Keamatan Sinaran (I_e, diukur dalam mW/sr) ialahkuasaoptik yang dipancarkan per sudut pepejal, relevan untuk semua panjang gelombang. Keamatan Pencahayaan (diukur dalam candela, cd) ditimbang oleh kepekaan mata manusia (keluk fotopik) dan hanya bermakna untuk cahaya nampak. Memandangkan ini ialah LED inframerah, Keamatan Sinaran ialah metrik yang betul dan ditentukan.

9.2 Bolehkah saya memacu LED ini terus dari pin mikropengawal 3.3V atau 5V?

Andatidak sepatutnyamenyambungkannya secara langsung. Pin GPIO mikropengawal mempunyai had sumber arus (selalunya 20-40mA) dan tidak boleh mengendalikan pengambilan arus potensi LED atau denyut 1A. Lebih penting lagi, anda mesti mempunyai perintang bersiri untuk menghadkan arus. Contohnya, dari bekalan 5V mensasarkan I_F=20mA dan V_F=1.3V: R = (5V - 1.3V) / 0.02A = 185 Ohm (gunakan perintang 180 atau 220 Ohm piawai). Pin GPIO kemudiannya akan memacu tapak/get transistor yang menukar arus LED.

9.3 Mengapakah Arus Hadapan Puncak (1A) jauh lebih tinggi daripada Arus Berterusan (100mA)?

Ini disebabkan oleh had haba. Denyut 1A sangat pendek (≤100μs) dan jarang berlaku (kitar tugas ≤1%) sehingga simpang semikonduktor tidak mempunyai masa untuk memanas dengan ketara. Penarafan berterusan 100mA mempertimbangkan haba keadaan mantap yang dijana, yang mesti diserakkan oleh pakej ke persekitaran untuk mengekalkan suhu simpang dalam had selamat.

9.4 Bagaimana saya memilih penerima yang sepadan untuk LED ini?

Cari fototransistor, fotodiod, atau modul penerima IR yang kepekaan spektrum puncaknya sekitar 875nm. Kebanyakan pengesan berasaskan silikon mempunyai kepekaan puncak antara 800nm dan 950nm, menjadikannya padanan yang baik. Sentiasa semak keluk kepekaan spektrum penerima dalam lembaran datanya.

10. Kes Reka Bentuk dan Penggunaan Praktikal

Kes: Mereka Bentuk Kawalan Jauh IR Jarak Jauh
Matlamat: Hantar isyarat boleh dipercayai sehingga 15 meter dalam ruang tamu biasa.
Pilihan Reka Bentuk:

1. Mod Pacuan: Gunakan operasi denyut pada I_FP= 1A untuk memaksimumkan keamatan sinaran (40 mW/sr tip.) untuk jarak paling jauh.
2. Litar: Mikropengawal menghasilkan rangkaian denyut berkod. Pin GPIO mengawal MOSFET saluran-N. LED dan perintang deria arus kecil diletakkan bersiri antara bekalan (contohnya, 2x bateri AA ~3V) dan longkang MOSFET. Nilai perintang kecil, hanya untuk menetapkan arus puncak: R = (V_bat- V_{F_denyut}- V_{DS_hidup}) / 1A. Perintang get digunakan untuk MOSFET.
3. Masa Denyut: Pastikan setiap denyut tinggi dalam kod kawalan jauh (contohnya, protokol NEC) mempunyai lebar ≤100μs. Kitar tugas sepanjang pancaran penghantaran mesti ≤1%. Ini biasanya mudah dipenuhi untuk kod kawalan jauh pendek.
4. Optik: Pancaran asli 35 darjah mungkin mencukupi. Untuk arah dan jarak yang lebih baik, kanta pelurus plastik mudah boleh ditambah di hadapan LED.

Pendekatan ini memanfaatkan kekuatan utama SIR323-5: output denyut tinggi dan voltan hadapan rendah, membolehkan kawalan jauh yang kuat dari bekalan bateri kecil.

11. Pengenalan Prinsip Operasi

Diod Pemancar Cahaya Inframerah (IR LED) ialah diod simpang p-n semikonduktor. Apabila voltan hadapan digunakan (anod positif relatif kepada katod), elektron dari rantau jenis-n dan lubang dari rantau jenis-p disuntik ke dalam rantau simpang. Apabila pembawa cas ini bergabung semula, mereka membebaskan tenaga. Dalam diod silikon standard, tenaga ini terutamanya dibebaskan sebagai haba. Dalam bahan seperti Gallium Aluminum Arsenide (GaAlAs), yang digunakan dalam LED ini, sebahagian besar tenaga penggabungan semula ini dibebaskan sebagai foton (cahaya). Panjang gelombang khusus cahaya yang dipancarkan (875nm dalam kes ini) ditentukan oleh tenaga jurang jalur bahan semikonduktor, yang direkayasa semasa proses pertumbuhan kristal. Pakej epoksi jernih air bertindak sebagai kanta, membentuk cahaya yang dipancarkan menjadi corak pancaran ciri.

12. Trend dan Perkembangan Teknologi

Teknologi LED Inframerah terus berkembang. Walaupun pakej lubang tembus 5mm asas kekal popular untuk reka bentuk warisan dan penggunaan penggemar, trend industri sangat condong ke arah pakej peranti pemasangan permukaan (SMD) (contohnya, 0805, 1206, atau pakej skala cip). SMD menawarkan saiz lebih kecil, kesesuaian lebih baik untuk pemasangan automatik pick-and-place, dan selalunya prestasi haba yang lebih baik. Terdapat juga pembangunan berterusan dalam bahan untuk mencapai kecekapan lebih tinggi (lebih banyak output cahaya per watt elektrik input), panjang gelombang puncak berbeza untuk aplikasi penderiaan khusus (contohnya, 940nm untuk operasi tersembunyi, 850nm untuk kamera pengawasan dengan pencahayaan IR), dan integrasi LED dengan litar pemacu atau bahkan penerima ke dalam modul tunggal. Walau bagaimanapun, prinsip operasi asas dan parameter utama yang diterangkan untuk SIR323-5 kekal sebagai asas untuk memahami dan menentukan sebarang LED IR.