Dokumen Teknikal LED Inframerah 5.0mm IR323/H0-A - Pakej 5mm - Voltan Hadapan 1.2V - Panjang Gelombang 940nm - Penyerakan Kuasa 150mW

1. Gambaran Keseluruhan Produk

IR323/H0-A ialah diod pancaran inframerah berkeamatan tinggi yang dibungkus dalam pakej plastik biru 5.0mm. Ia direka untuk aplikasi yang memerlukan pancaran inframerah yang boleh dipercayai dalam spektrum 940nm. Peranti ini sepadan secara spektrum dengan fototransistor silikon biasa, fotodiod, dan modul penerima inframerah, menjadikannya komponen serba boleh untuk pelbagai sistem optoelektronik.

Kelebihan utama termasuk kebolehpercayaan tinggi, keamatan sinaran yang sangat baik, dan voltan hadapan yang rendah, yang menyumbang kepada operasi cekap tenaga. Produk ini mematuhi peraturan alam sekitar utama, termasuk RoHS, EU REACH, dan piawaian bebas halogen, memastikan kesesuaiannya untuk pembuatan elektronik moden.

2. Penerangan Mendalam Spesifikasi Teknikal

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Peranti ini direka untuk beroperasi dalam had yang ketat untuk memastikan jangka hayat dan kebolehpercayaan. Arus hadapan berterusan (IF) dinilai pada 100 mA. Untuk operasi berdenyut, arus hadapan puncak (IFP) 1.0 A dibenarkan di bawah keadaan tertentu (lebar denyut ≤100μs, kitar tugas ≤1%). Voltan songsang maksimum (VR) ialah 5 V. Julat suhu operasi (Topr) merangkumi dari -40°C hingga +85°C, manakala penyimpanan boleh berlaku antara -40°C dan +100°C. Penyerakan kuasa maksimum (Pd) pada atau di bawah suhu ambien 25°C ialah 150 mW. Suhu pematerian tidak boleh melebihi 260°C untuk tempoh 5 saat atau kurang.

2.2 Ciri-ciri Elektro-Optik

Semua ciri dinyatakan pada suhu ambien (Ta) 25°C. Keamatan sinaran (Ie) ialah metrik prestasi utama. Pada arus hadapan (IF) 20mA, keamatan sinaran tipikal ialah 3.5 mW/sr, dengan minimum 2.0 mW/sr. Di bawah keadaan berdenyut (IF=100mA, lebar denyut ≤100μs, kitar tugas ≤1%), keamatan tipikal mencapai 15 mW/sr. Pada arus puncak 1A di bawah keadaan berdenyut yang sama, keamatan tipikal ialah 150 mW/sr.

Panjang gelombang pancaran puncak (λp) biasanya 940nm, dengan lebar jalur spektrum (Δλ) 45nm. Voltan hadapan (VF) adalah rendah, biasanya 1.2V pada 20mA, dengan maksimum 1.5V. Pada 100mA (berdenyut), VF biasanya 1.3V (maks 1.6V). Pada 1A (berdenyut), VF meningkat kepada tipikal 2.6V (maks 4.0V). Arus songsang (IR) adalah maksimum 10 μA pada VR=5V. Sudut pandangan (2θ1/2) biasanya 60 darjah, mentakrifkan kon pancaran.

3. Penjelasan Sistem Pengelasan (Binning)

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

• Bin H:Julat Keamatan Sinaran dari 2.0 mW/sr (Min) hingga 3.2 mW/sr (Maks).
• Bin J:Julat Keamatan Sinaran dari 2.8 mW/sr (Min) hingga 4.5 mW/sr (Maks).
• Bin K:Julat Keamatan Sinaran dari 4.0 mW/sr (Min) hingga 6.4 mW/sr (Maks).

Ketidakpastian pengukuran diperhatikan: ±0.1V untuk voltan hadapan, ±10% untuk keamatan cahaya, dan ±1.0nm untuk panjang gelombang dominan.

4. Analisis Lengkuk Prestasi

4.1 Arus Hadapan vs. Suhu Ambien

Lengkuk penyahkadaratan menunjukkan bagaimana arus hadapan maksimum yang dibenarkan berkurangan apabila suhu ambien meningkat melebihi 25°C. Graf ini adalah kritikal untuk pengurusan haba dan memastikan LED beroperasi dalam kawasan operasi selamatnya (SOA) di bawah semua keadaan persekitaran.

4.2 Taburan Spektrum

Graf output spektrum mengesahkan pancaran jalur sempit yang berpusat sekitar 940nm. Panjang gelombang ini adalah ideal untuk keserasian dengan pengesan berasaskan silikon, yang mempunyai kepekaan puncak di rantau inframerah dekat, dan kurang kelihatan kepada mata manusia berbanding panjang gelombang IR yang lebih pendek.

3.3 Panjang Gelombang Pancaran Puncak vs. Suhu Ambien

Lengkuk ini menggambarkan anjakan kecil dalam panjang gelombang puncak dengan perubahan suhu simpang. Memahami anjakan ini adalah penting untuk aplikasi di mana padanan spektrum tepat diperlukan dalam julat suhu yang luas.

4.4 Arus Hadapan vs. Voltan Hadapan

Lengkuk ciri IV adalah tidak linear, tipikal untuk diod. Ia menunjukkan hubungan antara voltan hadapan yang dikenakan dan arus yang terhasil. Lengkuk ini adalah penting untuk mereka bentuk litar pemacu, sama ada menggunakan sumber arus malar atau sumber voltan terhad perintang.

4.5 Keamatan Sinaran vs. Arus Hadapan

Graf ini menunjukkan hubungan super-linear antara arus pacuan dan output optik. Keamatan sinaran meningkat dengan ketara dengan arus, terutamanya di rantau arus tinggi berdenyut, menonjolkan keupayaan peranti untuk aplikasi berdenyut kecerahan tinggi.

4.6 Keamatan Sinaran Relatif vs. Sesaran Sudut

Plot kutub menggambarkan sudut pandangan, menunjukkan bagaimana keamatan pancaran berkurangan apabila sudut dari paksi pusat (0°) meningkat. Sudut pandangan tipikal 60 darjah (di mana keamatan jatuh kepada separuh) disahkan oleh lengkuk ini, yang penting untuk mereka bentuk penjajaran dan liputan optik.

5. Maklumat Mekanikal dan Pakej

5.1 Lukisan Dimensi Pakej

Lukisan mekanikal menentukan dimensi fizikal LED. Ukuran utama termasuk diameter keseluruhan 5.0mm, jarak kaki 2.54mm (piawai untuk komponen lubang tembus), dan jarak dari pangkal ke pelbagai titik pada kanta. Lukisan termasuk pandangan atas dan sisi dengan toleransi kritikal yang dinyatakan (biasanya ±0.25mm melainkan dinyatakan sebaliknya). Kaki anod (positif) biasanya dikenal pasti sebagai kaki yang lebih panjang.

6. Panduan Pematerian dan Pemasangan

6.1 Pembentukan Kaki

Kaki hendaklah dibengkokkan pada titik sekurang-kurangnya 3mm dari pangkal mentol epoksi. Pembentukan mesti dilakukan sebelum pematerian dan pada suhu bilik untuk mengelakkan tekanan pada pakej atau merosakkan ikatan wayar dalaman. Lubang PCB mesti sejajar dengan tepat dengan kaki LED untuk mengelakkan tekanan pemasangan.

6.2 Penyimpanan

LED hendaklah disimpan pada 30°C atau kurang dan kelembapan relatif 70% atau kurang. Jangka hayat penyimpanan yang disyorkan selepas penghantaran ialah 3 bulan. Untuk penyimpanan yang lebih lama (sehingga satu tahun), gunakan bekas tertutup dengan atmosfera nitrogen dan bahan pengering. Selepas membuka beg sensitif lembapan, komponen hendaklah digunakan dalam masa 24 jam.

6.3 Proses Pematerian

Pematerian mesti dilakukan dengan sambungan pateri sekurang-kurangnya 3mm dari mentol epoksi. Keadaan yang disyorkan adalah:

• Pematerian Tangan:Suhu hujung besi maks 300°C (30W maks), masa pematerian maks 3 saat.
• Pematerian Gelombang/DIP:Suhu pemanasan awal maks 100°C (60 saat maks), suhu tab mandi pateri maks 260°C selama 5 saat maks.

Graf profil pematerian yang disyorkan disediakan, menunjukkan peningkatan beransur-ansur, masa yang ditentukan di atas likuidus, dan penyejukan terkawal. Elakkan kitaran haba pantas. Pematerian celup atau tangan tidak boleh dilakukan lebih daripada sekali. Lindungi LED daripada kejutan mekanikal semasa panas.

6.4 Pembersihan

Jika pembersihan diperlukan, gunakan alkohol isopropil pada suhu bilik tidak lebih daripada satu minit, diikuti dengan pengeringan udara. Pembersihan ultrasonik tidak disyorkan kerana risiko merosakkan struktur dalaman.

7. Maklumat Pembungkusan dan Pesanan

7.1 Spesifikasi Label

Label pada pembungkusan mengandungi maklumat utama: Nombor Produk Pelanggan (CPN), Nombor Produk (P/N), Kuantiti Pembungkusan (QTY), Pangkat Keamatan Cahaya (CAT), Pangkat Panjang Gelombang Dominan (HUE), Pangkat Voltan Hadapan (REF), Nombor Lot (LOT No), dan kod bulan (X).

7.2 Spesifikasi Pembungkusan

LED dibungkus dalam beg anti-statik. Aliran pembungkusan piawai adalah: 200-500 keping setiap beg, 5 beg setiap kotak dalaman, dan 10 kotak dalaman setiap kotak utama (luar).

8. Cadangan Aplikasi

8.1 Senario Aplikasi Tipikal

• Sistem Penghantaran Udara Bebas:Untuk pautan data tanpa wayar jarak pendek, alat kawalan jauh, atau sensor jarak.
• Suis Optoelektronik & Pengesanan Objek:Digunakan bersama dengan pengesan foto untuk mengesan kehadiran, kedudukan, atau pergerakan objek.
• Pemacu Cakera Liut:Secara sejarah digunakan untuk mengesan kehadiran cakera atau kedudukan trek.
• Pengesan Asap:Digunakan dalam pengesan jenis pengaburan di mana zarah asap menyerakkan atau menyekat pancaran IR.
• Sistem Inframerah Am:Mana-mana aplikasi yang memerlukan sumber cahaya inframerah 940nm yang boleh dipercayai.

8.2 Pertimbangan Reka Bentuk

• Litar Pacuan:Gunakan sumber arus malar atau perintang penghad arus bersiri untuk menetapkan arus hadapan (IF) yang dikehendaki. Pertimbangkan penurunan voltan hadapan (VF) apabila mengira keperluan bekalan kuasa.
• Pengurusan Haba:Patuhi lengkuk penyahkadaratan. Untuk operasi berterusan pada arus tinggi atau suhu ambien yang tinggi, pertimbangkan penyingkiran haba atau penyejukan udara paksa untuk mengekalkan suhu simpang dalam had.
• Reka Bentuk Optik:Sudut pandangan 60 darjah menentukan penyebaran pancaran. Gunakan kanta atau apertur jika corak pancaran yang berbeza diperlukan. Pastikan penjajaran yang betul dengan sensor penerima.
• Perlindungan Elektrik:Gabungkan perlindungan terhadap lonjakan voltan songsang dan nyahcas elektrostatik (ESD), kerana voltan songsang maksimum hanya 5V.

9. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

IR323/H0-A membezakan dirinya melalui gabungan pakej lubang tembus 5mm piawai, panjang gelombang 940nm yang ditakrifkan dengan tepat, dan keamatan sinaran tinggi. Berbanding dengan LED IR generik, ia menawarkan 'bin' prestasi yang dijamin, pematuhan alam sekitar yang komprehensif (RoHS, REACH, Bebas Halogen), dan spesifikasi lembaran data yang terperinci dan boleh dipercayai disokong oleh lengkuk prestasi tipikal. Voltan hadapan rendah adalah kelebihan untuk aplikasi berkuasa bateri, mengurangkan penggunaan kuasa dalam litar pemacu.

10. Soalan Lazim (FAQ)

S: Apakah perbezaan antara Bin H, J, dan K?

J: 'Bin' mewakili tahap keamatan sinaran minimum dan maksimum yang dijamin pada 20mA. Bin K menawarkan output tertinggi, diikuti oleh J dan kemudian H. Pilih berdasarkan kepekaan yang diperlukan oleh litar penerima anda.

S: Bolehkah saya memacu LED ini dengan bekalan 5V secara langsung?

J: Tidak boleh. Voltan hadapan hanya kira-kira 1.2-1.5V pada 20mA. Menyambungkannya terus ke 5V akan menyebabkan arus berlebihan, memusnahkan LED. Anda mesti menggunakan perintang bersiri untuk menghadkan arus. Contohnya, dengan bekalan 5V dan sasaran IF=20mA, R = (5V - 1.2V) / 0.02A = 190 Ohm (gunakan perintang 200 Ohm piawai).

S: Mengapakah arus puncak (1A) jauh lebih tinggi daripada arus berterusan (100mA)?

J: Ini adalah disebabkan oleh had haba. Pada arus berterusan tinggi, haba terkumpul dalam simpang semikonduktor. Dalam mod berdenyut (denyut yang sangat pendek dengan kitar tugas rendah), simpang tidak mempunyai masa untuk terlalu panas, membenarkan arus segera yang lebih tinggi untuk tempoh yang singkat.

S: Adakah warna pakej biru itu penting?

J: Plastik biru itu adalah resin epoksi yang lutsinar kepada cahaya inframerah 940nm yang dipancarkannya. Warna itu adalah untuk pengenalan visual dan mempunyai kesan penapisan yang minimum pada panjang gelombang output.

11. Contoh Kes Penggunaan Praktikal

Mereka Bentuk Sensor Pengesanan Objek Mudah:Pasangkan IR323/H0-A dengan fototransistor. Letakkan LED dan fototransistor saling berhadapan merentasi laluan. Apabila objek mengganggu pancaran inframerah, isyarat dari fototransistor jatuh. Panjang gelombang 940nm tidak kelihatan, menghalang gangguan dari cahaya ambien yang kelihatan. Keamatan sinaran tinggi memastikan isyarat yang kuat untuk pengesanan yang boleh dipercayai pada jarak beberapa sentimeter hingga satu meter, bergantung pada penjajaran dan optik. Voltan hadapan rendah membolehkan sensor dikuasakan dari papan mikropengawal 3.3V dengan suis transistor mudah dan perintang penghad arus untuk LED.

12. Prinsip Operasi

Diod Pemancar Cahaya Inframerah (IR LED) ialah diod simpang p-n semikonduktor. Apabila voltan hadapan dikenakan, elektron dari rantau-n dan lubang dari rantau-p disuntik ke dalam rantau simpang. Apabila pembawa cas ini bergabung semula, tenaga dibebaskan dalam bentuk foton (cahaya). Bahan semikonduktor khusus yang digunakan (Gallium Aluminum Arsenide - GaAlAs) menentukan jurang jalur tenaga, yang seterusnya mentakrifkan panjang gelombang foton yang dipancarkan—dalam kes ini, kira-kira 940nm, yang berada dalam spektrum inframerah dekat. Pakej plastik membungkus dan melindungi cip semikonduktor sambil bertindak sebagai kanta utama untuk membentuk pancaran cahaya yang dipancarkan.

13. Trend Teknologi

Teknologi LED Inframerah terus berkembang. Trend umum termasuk peningkatan keamatan sinaran dan kecekapan kuasa (lebih banyak output cahaya per watt input elektrik), membolehkan jarak lebih jauh atau penggunaan kuasa lebih rendah. Terdapat juga dorongan ke arah pengecilan dengan pakej peranti permukaan-pasang (SMD) menjadi lebih lazim daripada jenis lubang tembus untuk pemasangan automatik. Tambahan pula, integrasi adalah trend utama, dengan LED digabungkan dengan pemacu, modulator, atau bahkan sensor ke dalam modul tunggal untuk aplikasi khusus seperti penderiaan isyarat atau pengukuran jarak masa-penerbangan (ToF). Sains bahan asas memberi tumpuan kepada meningkatkan kebolehpercayaan, prestasi haba, dan kestabilan panjang gelombang.