Dokumen Teknikal Bahasa Melayu: Diod Pancaran Inframerah 5mm SIR383C - Pakej 5mm - Voltan Hadapan 1.6V - Panjang Gelombang 875nm - Kuasa 150mW

1. Gambaran Keseluruhan Produk

SIR383C ialah Diod Pancaran Inframerah (IR) 5mm berkeamatan tinggi. Ia dibentuk dalam pakej plastik jernih-air dan direka untuk memancarkan cahaya pada panjang gelombang puncak 875 nanometer (nm). Peranti ini sepadan secara spektrum dengan fototransistor silikon biasa, fotodiod dan modul penerima inframerah, menjadikannya sumber yang ideal untuk pelbagai aplikasi pengesanan dan penghantaran IR.

Kelebihan utama komponen ini termasuk kebolehpercayaan tinggi, output keamatan pancaran tinggi dan keperluan voltan hadapan yang rendah. Ia dibina menggunakan bahan bebas plumbum (Pb-Free) dan mematuhi peraturan alam sekitar yang berkaitan termasuk RoHS, EU REACH dan piawaian bebas halogen (Br < 900ppm, Cl < 900ppm, Br+Cl < 1500ppm). Jarak kaki piawai 2.54mm memudahkan penyepaduan ke dalam papan litar bercetak (PCB) piawai.

2. Penerangan Mendalam Parameter Teknikal

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Penarafan ini 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, 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 +100°C
• Suhu Paterian (T_sol): 260°C (untuk ≤ 5 saat)
• Pelesapan Kuasa (P_d): 150 mW (pada atau di bawah suhu udara bebas 25°C)

2.2 Ciri-Ciri Elektro-Optik (T_a= 25°C)

Ini adalah parameter prestasi tipikal di bawah keadaan ujian yang ditentukan.

• Keamatan Pancaran (I_e): Biasanya 20 mW/sr pada I_F= 20mA. Di bawah keadaan berdenyut (I_F= 100mA, Denyut ≤ 100μs, Kitar Tugas ≤ 1%), ia boleh mencapai 95 mW/sr, dan sehingga 950 mW/sr pada I_F= 1A dengan kekangan denyut yang sama.
• Panjang Gelombang Puncak (λ_p): 875 nm (pada I_F= 20mA)
• Lebar Jalur Spektrum (Δλ): 80 nm (pada I_F= 20mA)
• Voltan Hadapan (V_F): 1.3 V (Tipikal), 1.6 V (Maksimum) pada I_F= 20mA
• Arus Songsang (I_R): 10 μA (Maksimum) pada V_R= 5V
• Sudut Pandangan (2θ_1/2): 20 darjah (pada I_F= 20mA)

Nota: Ketidakpastian pengukuran ialah ±0.1V untuk V_F, ±10% untuk I_e, dan ±1.0nm untuk λ_p.

3. Analisis Lengkung Prestasi

Dokumen data menyediakan beberapa lengkung ciri penting untuk jurutera reka bentuk.

3.1 Arus Hadapan vs. Suhu Persekitaran

Lengkung penurunan nilai ini menunjukkan bagaimana arus hadapan berterusan maksimum yang dibenarkan berkurangan apabila suhu persekitaran meningkat melebihi 25°C. Pengurusan haba yang betul memerlukan rujukan kepada graf ini untuk mengelakkan kepanasan berlebihan dan memastikan kebolehpercayaan jangka panjang.

3.2 Taburan Spektrum

Graf menggambarkan output kuasa pancaran relatif merentasi spektrum panjang gelombang, berpusat di sekitar puncak 875nm. Lebar jalur 80nm menunjukkan julat panjang gelombang yang dipancarkan, yang penting untuk pemadanan dengan lengkung kepekaan sensor penerima.

3.3 Panjang Gelombang Pancaran Puncak vs. Suhu Persekitaran

Lengkung ini menunjukkan anjakan dalam panjang gelombang puncak (λ_p) dengan perubahan suhu persekitaran. Memahami hanyutan haba ini adalah kritikal untuk aplikasi yang memerlukan penjajaran panjang gelombang yang tepat.

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

Lengkung I-V adalah asas untuk reka bentuk litar, menunjukkan hubungan tak linear antara arus melalui LED dan voltan merentasinya. Ia membantu dalam memilih perintang had arus dan keperluan bekalan kuasa yang sesuai.

3.5 Keamatan Pancaran vs. Arus Hadapan

Graf ini menunjukkan output optik (keamatan pancaran) sebagai fungsi arus pacuan. Ia biasanya sub-linear pada arus yang lebih tinggi disebabkan oleh kesan haba dan kecekapan, menekankan kepentingan memacu LED dalam julat optimumnya.

3.6 Keamatan Pancaran Relatif vs. Sesaran Sudut

Plot kutub ini mentakrifkan corak pancaran spatial atau sudut pandangan LED. Sudut pandangan 20 darjah menunjukkan pancaran yang agak fokus, yang sesuai untuk aplikasi IR terarah.

4. Maklumat Mekanikal dan Pembungkusan

4.1 Dimensi Pakej

SIR383C ditempatkan dalam pakej LED bulat 5mm piawai. Dimensi utama termasuk diameter badan 5.0mm, jarak kaki tipikal 2.54mm dan panjang keseluruhan. Katod biasanya dikenal pasti oleh sisi rata pada kanta LED bulat dan/atau kaki yang lebih pendek. Semua dimensi mempunyai toleransi ±0.25mm melainkan dinyatakan sebaliknya. Jurutera mesti merujuk kepada lukisan mekanikal terperinci dalam dokumen data untuk penempatan dan reka bentuk tapak kaki yang tepat.

5. Panduan Pateri dan Pemasangan

Pengendalian yang betul adalah penting untuk mengekalkan integriti dan prestasi peranti.

5.1 Pembentukan Kaki

• Lenturan harus berlaku sekurang-kurangnya 3mm dari pangkal mentol epoksi.
• Bentuk kaki sebelum memateri dan elakkan tekanan pada pakej.
• Potong kaki pada suhu bilik, bukan ketika panas.
• Pastikan lubang PCB sejajar sempurna dengan kaki LED untuk mengelakkan tekanan pemasangan.

5.2 Penyimpanan

• Simpan pada ≤ 30°C dan ≤ 70% Kelembapan Relatif (RH). Jangka hayat rak adalah 3 bulan di bawah keadaan ini.
• Untuk penyimpanan lebih lama (sehingga 1 tahun), gunakan bekas tertutup dengan atmosfera nitrogen dan penyerap lembapan.
• Elakkan perubahan suhu mendadak dalam persekitaran lembap untuk mengelakkan pemeluwapan.

5.3 Paterian

Kekalkan jarak minimum 3mm dari sambungan pateri ke mentol epoksi.

• Paterian Tangan: Suhu hujung besi ≤ 300°C (untuk besi maks 30W), masa paterian ≤ 3 saat.
• Paterian Gelombang/Celup: Pemanasan awal ≤ 100°C (maks 60 saat), mandian pateri ≤ 260°C untuk ≤ 5 saat.
• Elakkan tekanan pada kaki semasa dan sejurus selepas paterian semasa peranti panas.
• Jangan lakukan paterian celup/tangan lebih daripada sekali.
• Biarkan LED menyejuk secara beransur-ansur ke suhu bilik, lindunginya daripada kejutan atau getaran semasa penyejukan.

5.4 Pembersihan

• Jika perlu, bersihkan hanya dengan alkohol isopropil pada suhu bilik untuk ≤ 1 minit. Keringkan udara.
• Elakkan pembersihan ultrasonik. Jika benar-benar diperlukan, pra-kelaskan parameter proses untuk memastikan tiada kerosakan berlaku.

5.5 Pengurusan Haba

Pengurusan haba mesti dipertimbangkan semasa fasa reka bentuk aplikasi. Arus operasi harus diturunkan nilai mengikut lengkung Arus Hadapan vs. Suhu Persekitaran untuk mengelakkan suhu simpang yang berlebihan, yang boleh menjejaskan prestasi dan jangka hayat.

6. Maklumat Pembungkusan dan Pesanan

6.1 Spesifikasi Label

Label produk termasuk maklumat seperti Nombor Bahagian Pelanggan (CPN), Nombor Produk (P/N), Kuantiti Pembungkusan (QTY) dan pelbagai pangkat prestasi (CAT untuk keamatan, HUE untuk panjang gelombang, REF untuk voltan), bersama-sama dengan Nombor Lot dan kod tarikh.

6.2 Kuantiti Pembungkusan

Pembungkusan piawai ialah 500 keping setiap beg, dengan 5 beg setiap kotak dalaman. Sebuah kotak piawai mengandungi 10 kotak dalaman, menjumlahkan 5000 keping.

7. Cadangan Aplikasi

7.1 Senario Aplikasi Biasa

• Unit Kawalan Jauh Inframerah: Keamatan pancaran tingginya, terutamanya di bawah operasi berdenyut, menjadikannya sesuai untuk kawalan jauh jarak jauh atau berkuasa tinggi.
• Pengesan Asap: Digunakan dalam pengesan asap fotoelektrik di mana pancaran IR dihamburkan oleh zarah asap ke penerima.
• Sistem Gunaan Inframerah: Penghantaran IR kegunaan am untuk pautan data, sensor jarak, penghitung objek dan automasi perindustrian.

7.2 Pertimbangan Reka Bentuk

• Pemacu Arus: Gunakan sumber arus malar atau perintang had arus bersiri dengan LED. Rujuk lengkung I-V dan penurunan nilai.
• Pendenyutan untuk Output Lebih Tinggi: Untuk aplikasi yang memerlukan keamatan segera yang sangat tinggi (cth., penghantaran jarak jauh), gunakan spesifikasi pemacu berdenyut (I_FPsehingga 1A dengan had kitar tugas yang ketat).
• Pemadanan Spektrum: Pastikan penerima (fototransistor, fotodiod atau modul IR) mempunyai kepekaan puncak sekitar 875nm untuk kekuatan isyarat optimum.
• Reka Bentuk Optik: Sudut pandangan 20 darjah mungkin memerlukan kanta atau pemantul untuk mencapai corak pancaran yang dikehendaki.
• Susun Atur PCB: Ikut dimensi mekanikal dengan tepat dan patuhi peraturan jarak minimum 3mm dari pateri ke badan.

8. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

Berbanding dengan LED IR 5mm generik, SIR383C menawarkan gabungan ciri yang seimbang:

• Keamatan Tinggi: Keamatan pancaran tipikalnya 20 mW/sr pada 20mA adalah kompetitif untuk pakej 5mm piawai.
• Panjang Gelombang Tepat: Puncak 875nm adalah piawaian biasa, memastikan keserasian luas dengan penerima.
• Spesifikasi Teguh: Penarafan operasi berdenyut yang ditakrifkan dengan jelas (sehingga 1A) memberikan fleksibiliti reka bentuk untuk aplikasi letupan tinggi.
• Pematuhan Menyeluruh: Pematuhan RoHS, REACH dan Bebas Halogen membuktikan masa depan reka bentuk untuk pasaran global.
• Nota Aplikasi Terperinci: Dokumen data menyediakan panduan yang luas mengenai pengendalian, paterian dan penyimpanan, yang penting untuk hasil pembuatan dan kebolehpercayaan produk.

9. Soalan Lazim (FAQ)

9.1 Apakah perbezaan antara penarafan arus hadapan berterusan dan berdenyut?

Arus Hadapan Berterusan (100mA) ialah arus DC maksimum yang boleh dikendalikan oleh LED secara tidak terbatas tanpa kerosakan, dengan mempertimbangkan had haba. Arus Hadapan Puncak (1A) ialah arus yang jauh lebih tinggi yang dibenarkan hanya untuk denyutan yang sangat singkat (≤100μs) pada kitar tugas rendah (≤1%). Ini membolehkan letupan cahaya berkeamatan tinggi yang singkat tanpa memanaskan die LED secara berlebihan.

9.2 Bagaimana saya mengenal pasti katod (kaki negatif)?

Katod biasanya ditunjukkan oleh dua ciri: 1) Sisi rata pada tepi kanta LED bulat, dan 2) Kaki katod biasanya lebih pendek daripada kaki anod. Sentiasa sahkan kekutuban sebelum memateri untuk mengelakkan bias songsang.

9.3 Bolehkah saya mengawal LED ini terus dari pin mikropengawal 3.3V atau 5V?

Tidak, anda tidak patut menyambungkannya secara langsung. Voltan hadapan LED adalah sekitar 1.3-1.6V. Menyambungkannya terus ke sumber voltan yang lebih tinggi tanpa perintang had arus akan menyebabkan arus berlebihan mengalir, berpotensi memusnahkan LED serta-merta. Sentiasa gunakan perintang bersiri yang dikira sebagai R = (V_bekalan- V_F) / I_F.

9.4 Mengapa keadaan penyimpanan dihadkan kepada 3 bulan?

Pakej plastik boleh menyerap lembapan dari udara. Semasa proses suhu tinggi seterusnya seperti paterian, lembapan yang terperangkap ini boleh mengembang dengan cepat, menyebabkan pengelupasan dalaman atau retakan ("popcorning"). Had 3 bulan mengandaikan keadaan lantai kilang piawai. Untuk penyimpanan lebih lama, kaedah beg kering (nitrogen dengan penyerap lembapan) ditetapkan untuk mengelakkan penyerapan lembapan.

10. Kes Reka Bentuk Praktikal

Senario: Mereka Bentuk Pemancar Kawalan Jauh IR Jarak Jauh.

Matlamat: Mencapai jarak melebihi 30 meter dalam persekitaran ruang tamu biasa.

Langkah Reka Bentuk:

1. Pemilihan Kaedah Pacuan: Untuk memaksimumkan jarak, kita memerlukan kuasa optik segera yang tinggi. Oleh itu, kita akan menggunakan pacuan berdenyut pada I_FPbernilai maksimum 1A.
2. Parameter Denyut: Tetapkan lebar denyut kepada 100μs dan kitar tugas kepada 1% (cth., 100μs HIDUP, 9900μs MATI). Ini memastikan kita kekal dalam Penarafan Maksimum Mutlak.
3. Reka Bentuk Litar: Suis transistor ringkas (cth., NPN atau MOSFET saluran-N) yang dikawal oleh pin GPIO mikropengawal boleh digunakan. Perintang tapak/gerbang kecil menghadkan arus kawalan. Perintang bersiri mungkin masih diperlukan antara bekalan kuasa dan LED untuk menetapkan arus denyut tepat 1A, dengan mempertimbangkan voltan tepu transistor.
4. Bekalan Kuasa: Voltan bekalan mestilah cukup tinggi untuk mengatasi V_F(≈1.5V pada arus tinggi) ditambah dengan penurunan voltan merentasi transistor dan sebarang perintang bersiri. Bekalan 5V biasanya mencukupi.
5. Modulasi: Denyutan IR harus dimodulasi pada frekuensi pembawa (cth., 38kHz) yang serasi dengan penerima yang dimaksudkan. Ini dilakukan dengan menghidupkan dan mematikan denyutan 1A pada kadar 38kHz dalam sampul 100μs.
6. Pertimbangan Haba: Walaupun kitar tugas sangat rendah, sahkan bahawa kuasa purata (P_purata= V_F* I_{F_purata}) berada dalam penarafan 150mW. Dengan denyutan 1A pada kitar tugas 1%, I_{F_purata}= 10mA. P_purata≈ 1.5V * 0.01A = 15mW, yang berada dalam had.

Pendekatan ini memanfaatkan keupayaan berdenyut LED untuk mencapai jarak yang jauh lebih tinggi daripada yang dibenarkan oleh pacuan berterusan 20mA.

11. Pengenalan Prinsip

Diod Pancaran Cahaya Inframerah (IR LED) ialah diod simpang p-n semikonduktor yang memancarkan cahaya inframerah tidak kelihatan apabila dibiaskan secara elektrik ke arah hadapan. Elektron bergabung semula dengan lubang dalam peranti, membebaskan tenaga dalam bentuk foton. Panjang gelombang khusus cahaya yang dipancarkan (cth., 875nm) ditentukan oleh jurang jalur tenaga bahan semikonduktor yang digunakan, yang dalam kes ini ialah Gallium Aluminium Arsenida (GaAlAs). Kanta epoksi jernih-air tidak menapis cahaya IR, membolehkan kecekapan penghantaran yang tinggi. Keamatan pancaran adalah ukuran kuasa optik yang dipancarkan per unit sudut pepejal, menunjukkan betapa fokus dan kuatnya pancaran yang dipancarkan.

12. Trend Pembangunan

Bidang LED inframerah terus berkembang. Trend umum yang boleh diperhatikan dalam industri termasuk:

• Peningkatan Kecekapan: Pembangunan bahan semikonduktor dan struktur cip baru (cth., flip-chip, filem nipis) untuk mencapai keamatan pancaran dan kecekapan dinding-soket (kuasa optik keluar / kuasa elektrik masuk) yang lebih tinggi daripada saiz pakej yang sama atau lebih kecil.
• Pengecilan: Permintaan untuk tapak kaki pakej yang lebih kecil (cth., 0402, 0603 SMD) untuk membolehkan peranti elektronik yang lebih padat, terutamanya dalam elektronik pengguna dan boleh pakai.
• Kebolehpercayaan Dipertingkatkan: Penambahbaikan dalam bahan dan proses pembungkusan untuk menahan suhu paterian yang lebih tinggi (serasi dengan keperluan bebas plumbum), keadaan persekitaran yang lebih teruk dan jangka hayat operasi yang lebih panjang.
• Penyelesaian Bersepadu: Pertumbuhan modul pemancar-sensor gabungan dan litar bersepadu khusus aplikasi (ASIC) yang termasuk pemacu, modulator dan logik, memudahkan reka bentuk sistem untuk pengguna akhir.
• Kepelbagaian Panjang Gelombang: Ketersediaan LED IR pada pelbagai panjang gelombang puncak (cth., 850nm, 940nm, 1050nm) untuk menyesuaikan dengan aplikasi yang berbeza, seperti mengelakkan gangguan dengan cahaya ambien (940nm kurang kelihatan) atau memadankan kepekaan sensor tertentu.