Spesifikasi Teknikal LED Inframerah IR333C 5mm - Pakej T-1 5mm - Panjang Gelombang Puncak 940nm - Voltan Hadapan 1.5V - Dokumentasi Teknikal Bahasa Melayu

1. Gambaran Keseluruhan Produk

IR333C ialah diod pancaran inframerah berkeamatan tinggi yang dibungkus dalam pakej plastik jernih air standard 5mm (T-1). Ia direka untuk memancarkan cahaya pada panjang gelombang puncak 940nm, yang sesuai untuk aplikasi yang memerlukan sumber cahaya tidak kelihatan. Peranti ini sepadan secara spektrum dengan fototransistor silikon biasa, fotodiod, dan modul penerima inframerah, memastikan prestasi optimum dalam sistem penghantaran isyarat.

Kelebihan utama komponen ini termasuk kebolehpercayaan tinggi, output keamatan sinaran tinggi, dan keperluan voltan hadapan yang rendah. Jarak kaki 2.54mm menjadikannya serasi dengan papan roti dan PCB standard. Ia juga dihasilkan sebagai produk bebas Plumbum dan mematuhi RoHS, mematuhi piawaian alam sekitar moden.

1.1 Ciri Teras dan Pasaran Sasaran

Ciri utama yang mentakrifkan IR333C ialah ciri optik dan elektriknya yang disesuaikan untuk aplikasi inframerah. Keamatan sinaran tingginya, memuncak pada 940nm, menjadikannya sangat cekap untuk komunikasi optik ruang bebas. Voltan hadapan rendah mengurangkan penggunaan kuasa, yang penting untuk peranti beroperasi bateri.

Aplikasi sasaran adalah pelbagai dan termasuk:

• Sistem Penghantaran Udara Bebas:Digunakan untuk pautan data wayarles jarak pendek.
• Unit Kawalan Jauh Inframerah:Terutamanya yang mempunyai keperluan kuasa tinggi untuk jarak lebih jauh atau operasi melalui halangan.
• Pengesan Asap:Digunakan dalam reka bentuk kebuk optik untuk mengesan zarah asap.
• Sistem Aplikasi Inframerah Am:Ini termasuk pengesanan objek, pengesanan jarak dekat, dan automasi perindustrian.

2. Analisis Parameter Teknikal Mendalam

Pemahaman menyeluruh tentang spesifikasi peranti adalah penting untuk reka bentuk litar dan integrasi sistem yang boleh dipercayai.

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Penarafan ini mentakrifkan had di mana kerosakan kekal pada peranti mungkin berlaku. Ia tidak boleh dilebihi, walaupun seketika.

• Arus Hadapan Berterusan (I_F):100 mA. Ini adalah arus DC maksimum yang boleh dilalui melalui LED secara tidak terhingga di bawah keadaan yang ditentukan.
• Arus Hadapan Puncak (I_FP):1.0 A. Arus tinggi ini dibenarkan hanya di bawah keadaan berdenyut (Lebar Denyut ≤ 100μs, Kitar Tugas ≤ 1%). Ini berguna untuk mencapai output sinaran serta-merta yang sangat tinggi.
• Voltan Songsang (V_R):5 V. Voltan maksimum yang boleh digunakan dalam arah songsang. Melebihi ini boleh menyebabkan kerosakan simpang.
• Pelesapan Kuasa (P_d):150 mW pada atau di bawah 25°C. Penarafan ini mengambil kira kedua-dua penurunan voltan hadapan dan arus. Beroperasi melebihi had ini akan menyebabkan pemanasan berlebihan dan menurunkan prestasi atau menyebabkan kegagalan.
• Julat Suhu:Suhu operasi dan penyimpanan ditentukan dari -40°C hingga +85°C, menunjukkan kesesuaian untuk persekitaran perindustrian dan automotif.
• Suhu Pateri (T_sol):260°C untuk maksimum 5 saat. Ini adalah kritikal untuk proses pateri gelombang atau reflow untuk mengelakkan kerosakan pakej.

2.2 Ciri Elektro-Optik

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

• Keamatan Sinaran (E_e):Ini adalah kuasa optik yang dipancarkan per unit sudut pepejal (mW/sr). Nilai tipikal ialah 15 mW/sr pada I_F=20mA. Di bawah keadaan berdenyut I_F=100mA, ia meningkat kepada 60 mW/sr, dan pada I_F=1A, ia mencapai 450 mW/sr. Ini menunjukkan peningkatan ketara dalam output apabila menggunakan pemacu berdenyut.
• Panjang Gelombang Puncak (λ_p):940 nm (tipikal). Ini berada dalam spektrum inframerah dekat, tidak kelihatan oleh mata manusia tetapi dikesan dengan cekap oleh sensor berasaskan silikon.
• Lebar Jalur Spektrum (Δλ):45 nm (tipikal). Ini mentakrifkan julat panjang gelombang yang dipancarkan, berpusat di sekitar puncak. Lebar jalur yang lebih sempit boleh memberi manfaat untuk menapis bunyi bising cahaya ambien.
• Voltan Hadapan (V_F):Biasanya 1.5V pada I_F=20mA, dengan maksimum 1.85V pada I_F=100mA (berdenyut). V_Fyang rendah adalah kelebihan utama untuk reka bentuk litar voltan rendah.
• Arus Songsang (I_R):Maksimum 10 μA pada V_R=5V. Arus bocor ini sangat rendah.
• Sudut Pandangan (2θ_1/2):20 darjah (tipikal). Sudut pancaran sempit ini memusatkan keamatan sinaran ke dalam pancaran terarah, meningkatkan julat berkesan untuk aplikasi seperti kawalan jauh.

3. Penjelasan Sistem Binning

IR333C disusun ke dalam bin berbeza berdasarkan keamatan sinarannya pada arus ujian standard 20mA. Ini membolehkan pereka memilih komponen dengan tahap prestasi minimum yang dijamin untuk aplikasi mereka.

Struktur binning adalah seperti berikut:

• Bin M:Keamatan Sinaran antara 7.8 mW/sr (Min) dan 12.5 mW/sr (Maks).
• Bin N:Keamatan Sinaran antara 11.0 mW/sr (Min) dan 17.6 mW/sr (Maks).
• Bin P:Keamatan Sinaran antara 15.0 mW/sr (Min) dan 24.0 mW/sr (Maks).
• Bin Q:Keamatan Sinaran antara 21.0 mW/sr (Min) dan 34.0 mW/sr (Maks).

Untuk aplikasi yang memerlukan kecerahan konsisten atau julat lebih panjang, adalah disyorkan untuk menentukan bin yang lebih tinggi (cth., P atau Q). Label produk termasuk medan \"CAT\" untuk menunjukkan pangkat.

4. Analisis Lengkung Prestasi

Spesifikasi ini menyediakan beberapa lengkung ciri yang menggambarkan bagaimana parameter berubah dengan keadaan operasi.

4.1 Arus Hadapan vs. Suhu Ambien (Rajah 1 & 8)

Lengkung ini menunjukkan hubungan antara arus hadapan maksimum yang dibenarkan dan suhu ambien. Apabila suhu meningkat, arus berterusan maksimum yang dibenarkan berkurangan secara linear. Ini disebabkan oleh keupayaan pelesapan kuasa yang berkurangan pada suhu yang lebih tinggi. Pereka mesti mengurangkan arus operasi berdasarkan suhu ambien maksimum yang dijangkakan untuk memastikan kebolehpercayaan.

4.2 Taburan Spektrum (Rajah 2)

Graf ini memplot keamatan relatif terhadap panjang gelombang. Ia mengesahkan pancaran puncak pada 940nm dan menunjukkan bentuk dan lebar (lebih kurang 45nm) spektrum pancaran. Ini penting untuk memilih penapis optik yang sesuai dalam penerima.

4.3 Panjang Gelombang Puncak vs. Suhu (Rajah 3)

Panjang gelombang pancaran puncak mempunyai pekali suhu sedikit, biasanya beralih ke panjang gelombang yang lebih panjang (anjakan merah) apabila suhu simpang meningkat. Anjakan ini biasanya kecil untuk LED inframerah tetapi harus dipertimbangkan dalam aplikasi pengesanan ketepatan.

4.4 Arus Hadapan vs. Voltan Hadapan (Rajah 4)

Ini adalah lengkung I-V standard untuk diod. Ia menunjukkan hubungan eksponen. Lengkung ini membolehkan pereka menentukan penurunan voltan untuk arus pemacu tertentu, yang penting untuk mengira nilai perintang siri atau keperluan litar pemacu.

4.5 Keamatan Relatif vs. Arus Hadapan (Rajah 5)

Lengkung ini menunjukkan bahawa output sinaran adalah lebih kurang linear dengan arus hadapan dalam julat operasi tipikal. Walau bagaimanapun, pada arus yang sangat tinggi, kecekapan mungkin turun disebabkan pemanasan dan kesan lain.

4.6 Keamatan Sinaran Relatif vs. Anjakan Sudut (Rajah 6)

Plot kutub ini secara visual mentakrifkan sudut pandangan. Keamatan adalah tertinggi pada 0 darjah (paksi) dan berkurangan apabila sudut meningkat, mencapai separuh nilai maksimumnya pada lebih kurang ±10 darjah (oleh itu sudut pandangan penuh 20 darjah).

5. Maklumat Mekanikal dan Pakej

Peranti menggunakan pakej T-1 5mm standard industri. Jarak kaki ialah 2.54mm (0.1 inci), yang merupakan pic standard untuk banyak papan prototaip dan susun atur PCB. Pakej ini dicetak daripada plastik jernih air, yang telus kepada cahaya inframerah 940nm, meminimumkan kehilangan optik. Katod biasanya dikenal pasti oleh titik rata pada pinggir kanta plastik dan/atau kaki yang lebih pendek. Lukisan mekanikal terperinci dalam spesifikasi menyediakan semua dimensi kritikal dengan toleransi, yang penting untuk reka bentuk tapak kaki PCB dan memastikan muat yang betul dalam perumahan atau kanta.

6. Garis Panduan Pateri dan Pemasangan

Untuk mengelakkan kerosakan semasa pemasangan, keadaan pateri tertentu mesti dipatuhi. Penarafan maksimum mutlak untuk suhu pateri ialah 260°C, dan masa pateri tidak boleh melebihi 5 saat. Ini terpakai untuk kedua-dua proses pateri tangan dan pateri gelombang. Untuk pateri reflow, profil yang memuncak pada atau di bawah 260°C diperlukan. Pendedahan berpanjangan kepada suhu tinggi boleh meretakkan pakej epoksi atau merosakkan ikatan wayar dalaman. Ia juga disyorkan untuk menyimpan komponen dalam persekitaran kering untuk mengelakkan penyerapan lembapan, yang boleh menyebabkan \"popcorning\" semasa reflow.

7. Maklumat Pembungkusan dan Pesanan

Pembungkusan standard untuk IR333C adalah seperti berikut: 500 keping dibungkus dalam satu beg, 5 beg diletakkan dalam satu kotak, dan 10 kotak membentuk satu karton. Ini berjumlah 25,000 keping setiap karton. Label produk mengandungi beberapa medan utama untuk kebolehjejakan dan pengenalan: CPN (Nombor Bahagian Pelanggan), P/N (Nombor Bahagian Pengilang), QTY (Kuantiti), CAT (Pangkat Keamatan/Bin), HUE (Panjang Gelombang Puncak), REF (Rujukan), dan LOT No (Nombor Lot).

8. Cadangan Reka Bentuk Aplikasi

8.1 Litar Aplikasi Tipikal

Litar pemacu yang paling biasa ialah perintang siri ringkas. Nilai perintang (R_s) dikira menggunakan Hukum Ohm: R_s= (V_supply- V_F) / I_F. Sebagai contoh, untuk memacu LED pada 20mA daripada bekalan 5V dengan V_Ftipikal 1.5V: R_s= (5V - 1.5V) / 0.02A = 175Ω. Perintang standard 180Ω akan sesuai. Untuk operasi berdenyut pada arus tinggi (cth., 1A), suis transistor atau MOSFET diperlukan, selalunya didorong oleh mikropengawal.

8.2 Pertimbangan Reka Bentuk

• Pengurusan Haba:Walaupun pakejnya kecil, pada arus berterusan tinggi, pelesapan kuasa (P_d= V_F* I_F) boleh menghampiri had 150mW. Pastikan pengudaraan yang mencukupi atau pertimbangkan untuk menggunakan pemacu berdenyut untuk mengurangkan kuasa purata.
• Reka Bentuk Optik:Sudut pandangan 20 darjah menyediakan pancaran fokus. Untuk liputan yang lebih luas, kanta penyebar mungkin diperlukan. Sebaliknya, untuk aplikasi jarak sangat jauh, kanta pengkolimasi sekunder boleh digunakan untuk menyempitkan pancaran lebih lanjut.
• Pemadanan Penerima:Sentiasa pasangkan IR333C dengan penerima (fototransistor, fotodiod, atau IC) yang sensitif dalam kawasan 940nm. Menggunakan penapis optik yang menyekat cahaya nampak boleh meningkatkan nisbah isyarat-ke-bunyi bising dalam cahaya ambien dengan ketara.

9. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

Berbanding dengan LED nampak standard atau LED inframerah lain, pembeza utama IR333C ialah gabungan keupayaan output berdenyut tinggi (450 mW/sr pada 1A), voltan hadapan rendah, dan sudut pancaran sempit 20 darjah. Sesetengah peranti pesaing mungkin menawarkan sudut pandangan yang lebih luas untuk liputan yang lebih luas tetapi dengan mengorbankan keamatan pada paksi. Panjang gelombang 940nm adalah salah satu yang paling biasa dan kos efektif, dengan penghantaran atmosfera yang baik dan banyak pilihan penerima, berbanding, sebagai contoh, LED 850nm yang mempunyai sedikit cahaya merah kelihatan.

10. Soalan Lazim (FAQ)

S: Bolehkah saya memacu LED ini terus dari pin mikropengawal?

J: Untuk operasi berterusan pada 20mA, semak sama ada pin GPIO mikropengawal anda boleh membekalkan atau menyerap arus sebanyak itu. Ramai hanya boleh mengendalikan 10-25mA. Selalunya lebih selamat untuk menggunakan transistor sebagai suis.

S: Mengapakah keamatan sinaran jauh lebih tinggi di bawah keadaan berdenyut?

J: Mendenyutkan arus membolehkan anda memacu LED pada arus jauh melebihi penarafan DCnya tanpa terlalu panas simpang. Output cahaya terutamanya adalah fungsi arus serta-merta, jadi denyutan arus tinggi yang pendek menghasilkan kilatan yang sangat terang.

S: Bagaimanakah saya mengenal pasti katod?

J: Cari tepi rata pada kanta plastik bulat. Kaki yang bersebelahan dengan rata ini ialah katod. Juga, kaki katod biasanya lebih pendek daripada kaki anod.

S: Adakah LED inframerah seperti ini selamat untuk mata?

J: Walaupun tidak kelihatan, sinaran inframerah masih boleh difokuskan oleh kanta mata ke atas retina. Untuk aplikasi kuasa tinggi, terutamanya dengan kanta, adalah bijak untuk mengelakkan pandangan langsung. Kebanyakan kawalan jauh pengguna menggunakan kuasa purata yang sangat rendah dan dianggap selamat untuk mata.

11. Contoh Kes Penggunaan Praktikal

Senario: Kawalan Jauh Inframerah Jarak Jauh untuk Pembuka Pintu Pagar.

Seorang pereka memerlukan kawalan jauh dengan julat 50 meter pada waktu siang. Mereka memilih IR333C dalam Bin Q untuk keamatan maksimum. Litar menggunakan mikropengawal untuk menjana isyarat pembawa 38kHz, yang dimodulatkan amplitud dengan kod data. Transistor NPN digunakan untuk mendenyutkan LED pada 1A dengan kitar tugas yang sangat rendah (cth., 1%). Kanta plastik ringkas ditambah di hadapan LED untuk mengkolimasikan pancaran sedikit. Di sebelah penerima, modul penerima IR 38kHz standard dengan penapis 940nm digunakan. Reka bentuk ini memanfaatkan output berdenyut tinggi LED dan pancaran sempit untuk mencapai julat yang diperlukan sambil mengekalkan penggunaan kuasa purata rendah untuk hayat bateri yang panjang.

12. Pengenalan Prinsip Operasi

Diod Pemancar Cahaya Inframerah (IR LED) ialah diod simpang p-n semikonduktor. Apabila voltan hadapan dikenakan, elektron dari kawasan-n dan lubang dari kawasan-p disuntik merentasi simpang. Apabila pembawa cas ini bergabung semula, mereka membebaskan tenaga. Dalam IR LED, bahan semikonduktor (GaAlAs untuk IR333C) dipilih supaya tenaga ini dibebaskan terutamanya sebagai foton dalam bahagian inframerah spektrum elektromagnet (sekitar 940nm). Pakej epoksi jernih air bertindak sebagai kanta, membentuk cahaya yang dipancarkan ke dalam corak pancaran cirinya.

13. Trend Teknologi

Trend dalam LED inframerah terus ke arah kecekapan yang lebih tinggi (lebih banyak output sinaran per watt elektrik input) dan ketumpatan kuasa yang lebih tinggi. Ini membolehkan hayat bateri yang lebih panjang dan julat operasi yang lebih panjang dalam peranti mudah alih. Terdapat juga pembangunan dalam sumber IR pelbagai panjang gelombang dan boleh ditala untuk aplikasi pengesanan lanjutan seperti analisis gas dan pengukuran spektroskopi. Integrasi litar pemacu LED dan juga sensor ke dalam modul padat adalah satu lagi trend biasa, memudahkan reka bentuk untuk pengguna akhir. Dorongan asas untuk piawaian RoHS dan pembuatan hijau kekal kuat di seluruh industri.