Lembaran Data LED Inframerah 850nm 3.0x3.0x2.1mm 1.7V 1.7W Pakej EMC

1. Gambaran Keseluruhan Produk

LED inframerah ini direka dalam pakej EMC dengan kebolehpercayaan tinggi, sesuai untuk pemantauan keselamatan, pencahayaan inframerah kamera, dan sistem penglihatan mesin. Dimensi pakej ialah 3.00mm x 3.00mm x 2.10mm. Ia mempunyai panjang gelombang puncak 850nm, voltan ke hadapan rendah, dan mematuhi RoHS. Tahap kepekaan lembapan adalah Tahap 3.

1.1 Penerangan Umum

Produk ini menggunakan struktur pakej EMC (Epoxy Molding Compound), yang memberikan kebolehpercayaan dan kekuatan mekanikal yang sangat baik. Ia digunakan secara meluas dalam pelbagai produk elektronik pemantauan keselamatan dan sensor. Jejak segi empat sama 3.0mm yang padat membolehkan reka bentuk tatasusunan yang padat.

1.2 Ciri-ciri

• Voltan ke hadapan rendah (biasa 1.7V pada 1000mA)
• Panjang gelombang puncak λp=850nm
• Aplikasi pematerian reflow bebas plumbum
• Tahap kepekaan lembapan: Tahap 3 (hayat lantai 168 jam)
• Mematuhi RoHS

1.3 Aplikasi

• Sistem pengawasan
• Pencahayaan inframerah untuk kamera
• Sistem penglihatan mesin

2. Analisis Parameter Teknikal

2.1 Ciri Optik dan Elektrik

Jadual berikut meringkaskan parameter optik dan elektrik utama yang diukur pada Ts=25°C dengan arus ke hadapan 1000mA (melainkan dinyatakan sebaliknya):

Voltan ke hadapan berkisar dari 1.4V hingga 2.0V pada 1000mA, dengan nilai biasa 1.7V. Voltan ke hadapan rendah ini mengurangkan pelesapan kuasa dan meningkatkan kecekapan sistem. Panjang gelombang puncak berpusat pada 850nm, sesuai untuk sensor kamera berasaskan silikon yang mempunyai kepekaan puncak sekitar panjang gelombang ini. Lebar separuh spektrum 37nm memberikan keseimbangan yang baik antara kecekapan dan keserasian penapis. Jumlah fluks sinaran berkisar dari 450mW hingga 1120mW, membolehkan keluaran optik tinggi untuk pencahayaan jarak jauh. Sudut tontonan 90° menawarkan pancaran lebar yang sesuai untuk pencahayaan kawasan. Rintangan terma dari simpang ke titik pateri ialah 16°C/W, menunjukkan prestasi terma yang baik.

2.2 Kadar Maksimum Mutlak

Untuk memastikan operasi selamat, LED tidak boleh melebihi kadar maksimum mutlak berikut:

Perhatikan bahawa arus ke hadapan 1000mA adalah untuk operasi berdenyut (kitaran tugas 1/10, lebar denyut 0.1ms). Untuk operasi selanjar, pelesapan haba mesti diuruskan dengan teliti untuk mengekalkan suhu simpang di bawah 115°C. Perlindungan ESD semasa pengendalian adalah penting.

3. Sistem Pengelompokan

LED diisih dan dikelompokkan mengikut jumlah fluks sinaran (Φe) dan panjang gelombang puncak (WLP) semasa pembuatan. Kod kelompok dicetak pada label bersama dengan nilai Φe dan WLP tertentu. Ini membolehkan prestasi optik yang konsisten dalam aplikasi yang memerlukan tatasusunan LED yang dipadankan, seperti panel pencahayaan kamera.

4. Analisis Lengkung Prestasi

4.1 Voltan Ke Hadapan vs. Arus Ke Hadapan

Rajah 1-6 menunjukkan voltan ke hadapan biasa sebagai fungsi arus ke hadapan. Pada 1000mA, VF adalah kira-kira 1.7V. Lengkung mengikut tingkah laku eksponen diod biasa. Pereka bentuk harus mengambil kira variasi ini semasa mereka bentuk pemacu arus tetap.

4.2 Arus Ke Hadapan vs. Keamatan Relatif

Rajah 1-7 menunjukkan bahawa keamatan sinaran relatif meningkat hampir secara linear dengan arus ke hadapan sehingga 1000mA, menunjukkan kecekapan yang baik. Pada arus yang lebih rendah, output berkadar lebih rendah, tetapi kelinearan menunjukkan prestasi yang konsisten pada julat operasi yang luas.

4.3 Suhu vs. Keamatan Relatif

Rajah 1-8 mendedahkan bahawa keamatan relatif menurun apabila suhu titik pateri (Ts) meningkat. Pada 85°C, keamatan berkurangan kepada kira-kira 80% daripada nilai pada 25°C. Kesan terma ini mesti dipertimbangkan dalam persekitaran suhu tinggi atau apabila memacu LED berhampiran arus maksimumnya.

4.4 Taburan Spektrum

Rajah 1-9 menunjukkan spektrum pancaran yang berpusat pada 850nm dengan lebar separuh 37nm. Spektrum adalah tipikal untuk LED inframerah berdasarkan bahan GaAs. Pancaran sempit ini sepadan dengan baik dengan fotodetektor silikon biasa.

4.5 Gambarajah Sinaran

Rajah 1-10 menggambarkan corak sinaran dengan sudut separuh 45° (lebar penuh pada separuh maksimum 90°). Coraknya lebih kurang Lambertian, memberikan pencahayaan seragam ke atas kawasan yang luas.

4.6 Suhu vs. Arus Ke Hadapan

Rajah 1-11 menunjukkan arus ke hadapan maksimum yang dibenarkan sebagai fungsi suhu titik pateri. Pada Ts=25°C, arus maksimum ialah 1000mA; pada Ts=85°C, ia menurun kepada kira-kira 500mA. Lengkung derating ini penting untuk pengurusan terma.

5. Maklumat Mekanikal dan Pembungkusan

5.1 Dimensi Pakej

Pakej LED mempunyai dimensi 3.00mm x 3.00mm x 2.10mm (PxLxT). Badan pakej berwarna hitam dengan kanta lutsinar inframerah. Pad anod dan katod dikenal pasti pada pandangan bawah. Pad katod mempunyai luas yang lebih besar untuk pelesapan haba. Corak pad pematerian yang disyorkan disediakan dalam Rajah 1-5 dengan dimensi tertentu (0.69mm, 1.45mm, 0.46mm, dsb.) untuk memastikan pemasangan mekanikal dan terma yang betul.

5.2 Pengenalpastian Polariti

Polariti ditanda pada pakej: anod (positif) dan katod (negatif) ditunjukkan. Pandangan bawah menunjukkan kedudukan pad.

5.3 Dimensi Pita Pembawa dan Gelendong

LED dibungkus dalam pita pembawa dengan dimensi seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 2-1. Setiap gelendong mengandungi 3000pcs. Dimensi gelendong: A=12.7±0.3mm, B=330.2±2mm, C=79.5±1mm, D=14.3±0.2mm. Pita mempunyai tanda polariti untuk menunjukkan orientasi.

5.4 Maklumat Label

Label termasuk nombor bahagian, nombor spesifikasi, nombor lot, kod kelompok (termasuk jumlah fluks sinaran dan kelompok panjang gelombang puncak), kelompok voltan ke hadapan, kuantiti, dan tarikh. Label juga mengandungi kod bar untuk kebolehkesanan.

6. Panduan Pematerian dan Pemasangan

6.1 Profil Pematerian Reflow SMT

Profil pematerian reflow yang disyorkan ditunjukkan dalam Rajah 3-1. Parameter utama: prapemanasan dari 150°C hingga 200°C selama 60-120s; masa di atas 217°C: maks 60s; suhu puncak: 260°C selama maks 10s; kadar penyejukan: maks 6°C/s. Jumlah masa dari 25°C hingga puncak hendaklah kurang daripada 8 minit. Pematerian reflow tidak boleh dilakukan lebih daripada dua kali. Jika lebih daripada 24 jam berlalu antara dua reflow, LED mungkin rosak akibat penyerapan lembapan.

6.2 Pematerian Tangan

Jika pematerian tangan perlu, suhu besi mestilah di bawah 300°C dan masa sentuhan kurang daripada 3 saat. Hanya satu operasi pematerian tangan dibenarkan.

6.3 Pembaikan

Pembaikan selepas pematerian tidak disyorkan. Jika tidak dapat dielakkan, gunakan besi pematerian kepala dua dan pastikan ciri-ciri LED tidak terjejas.

6.4 Amaran

Pengkapsulan adalah silikon, yang lembut. Jangan gunakan tekanan berlebihan pada permukaan atas. Elakkan memasang LED pada PCB yang melengkung dan jangan bengkokkan papan selepas pematerian. Jangan gunakan daya mekanikal atau getaran semasa penyejukan. Penyejukan pantas harus dielakkan.

7. Maklumat Pembungkusan dan Pemesanan

7.1 Kuantiti Pembungkusan

Pembungkusan standard: 3000pcs setiap gelendong. LED diletakkan dalam pita pembawa dan digulung pada gelendong mengikut EIA-481.

7.2 Pembungkusan Tahan Lembapan

Setiap gelendong diletakkan dalam beg penghalang lembapan (MBB) dengan pengering dan kad petunjuk kelembapan. Beg kemudiannya dimeteraikan untuk mengekalkan persekitaran kelembapan rendah. Label termasuk maklumat tahap kepekaan lembapan.

7.3 Kotak Kadbod

Pelbagai gelendong dibungkus dalam kotak kadbod dengan kusyen yang sesuai untuk pengangkutan.

7.4 Keadaan Penyimpanan

Sebelum membuka beg aluminium foil, simpan pada ≤30°C dan ≤75% RH sehingga satu tahun dari tarikh pembungkusan. Selepas dibuka, LED mesti digunakan dalam masa 168 jam (7 hari) apabila disimpan pada ≤30°C dan ≤60% RH. Jika masa penyimpanan melebihi atau pengering telah pudar, pembakaran diperlukan pada 60±5°C selama ≥24 jam sebelum digunakan.

8. Langkah Berjaga-jaga Pengendalian

8.1 Sekatan Sulfur dan Halogen

Persekitaran operasi dan bahan pengiring tidak boleh mengandungi unsur sulfur atau sebatian melebihi 100PPM. Kandungan bromin dan klorin masing-masing mesti kurang daripada 900PPM, dengan jumlah di bawah 1500PPM. Ini membantu mengelakkan kakisan dan perubahan warna LED.

8.2 VOC dan Keserasian Bahan

Sebatian organik meruap (VOC) daripada bahan lekapan boleh menembusi pengkapsulan silikon dan menyebabkan perubahan warna apabila terdedah kepada haba dan cahaya. Adalah disyorkan untuk menguji semua bahan untuk keserasian dalam persekitaran aplikasi tertentu. Jangan gunakan pelekat yang mengeluarkan wap organik.

8.3 Mengendalikan Permukaan Silikon

Permukaan kanta silikon lembut dan mudah menarik habuk. Kendalikan komponen dari sisi menggunakan pinset atau alat yang sesuai. Elakkan menyentuh permukaan kanta secara langsung. Jika pembersihan diperlukan, gunakan isopropil alkohol. Pembersihan ultrasonik tidak disyorkan kerana ia boleh merosakkan LED.

8.4 Pertimbangan Reka Bentuk Litar

Reka bentuk litar pemacu untuk mengehadkan arus di bawah kadar maksimum mutlak. Gunakan perintang pengehad arus atau pemacu arus tetap. Peralihan voltan sedikit boleh menyebabkan perubahan arus yang besar disebabkan oleh lengkung I-V yang curam. Jangan gunakan voltan songsang pada LED kerana ia boleh menyebabkan migrasi dan kerosakan.

8.5 Reka Bentuk Terma

Pengurusan terma adalah kritikal. Suhu simpang tidak boleh melebihi 115°C pada bila-bila masa. Sediakan penyerap haba yang mencukupi melalui kawasan tembaga PCB dan vias terma. Rintangan terma dari simpang ke titik pateri ialah 16°C/W, jadi untuk pelesapan kuasa 1.7W, kenaikan suhu dari titik pateri ke simpang adalah kira-kira 27°C. Pastikan suhu ambien ditambah kenaikan kekal di bawah 115°C.

8.6 Perlindungan ESD

LED mempunyai voltan tahan ESD 2000V (HBM). Walau bagaimanapun, perlindungan ESD semasa pengendalian dan pemasangan adalah perlu. Gunakan stesen kerja yang dibumikan, tali pergelangan tangan anti-statik, dan pembungkusan konduktif.

9. Syor Aplikasi

LED inframerah 850nm sesuai untuk kamera keselamatan, pencahayaan penglihatan malam, dan lampu penglihatan mesin. Untuk prestasi optimum, reka bentuk pemacu arus tetap dengan keupayaan peredupan modulasi lebar denyut (PWM). Gunakan teknik penyerap haba seperti vias terma dan tuangan tembaga pada PCB. Sudut tontonan 90° sesuai untuk pencahayaan kawasan luas; untuk pancaran yang lebih sempit, optik luaran boleh digunakan. Pastikan keluaran spektrum LED sepadan dengan puncak kepekaan sensor kamera (biasanya sekitar 850nm untuk sensor silikon).

10. Ujian Kebolehpercayaan

10.1 Item dan Keadaan Ujian

Produk telah menjalani ujian kebolehpercayaan mengikut piawaian JEDEC, termasuk: Reflow (260°C, 10s, 3 kali), Kitaran Suhu (-40°C hingga 100°C, 100 kitaran), Kejutan Terma (-40°C hingga 100°C, 300 kitaran), Penyimpanan Suhu Tinggi (100°C, 1000 jam), Penyimpanan Suhu Rendah (-40°C, 1000 jam), Ujian Hayat (25°C, 1000mA, 1000 jam), dan Ujian Hayat Suhu Tinggi Kelembapan Tinggi (85°C/85%RH, 1000mA, 1000 jam). Semua ujian lulus dengan kriteria penerimaan 0 kegagalan setiap 10 sampel.

10.2 Kriteria Kegagalan

Kegagalan ditakrifkan sebagai: Voltan ke hadapan melebihi had spesifikasi atas (U.S.L) x 1.1; Arus songsang melebihi U.S.L x 2.0; Jumlah fluks sinaran jatuh di bawah had spesifikasi bawah (L.S.L) x 0.7.

11. Prinsip Kerja

LED inframerah ini berdasarkan simpang p-n semikonduktor yang diperbuat daripada gallium arsenide (GaAs) atau sebatian III-V yang berkaitan. Apabila pincang ke hadapan, elektron bergabung semula dengan lubang di kawasan aktif, membebaskan tenaga dalam bentuk foton. Tenaga jurang jalur menentukan panjang gelombang foton; untuk 850nm, bahan biasanya GaAs dengan sedikit kandungan aluminium. Pakej EMC membungkus cip dan menyediakan pelesapan haba dan perlindungan.

12. Trend Pembangunan

Permintaan untuk LED inframerah terus berkembang dengan pengembangan sistem pengawasan, kenderaan autonomi (LiDAR), dan automasi industri. Trend masa depan termasuk ketumpatan kuasa yang lebih tinggi, pakej yang lebih kecil, dan kecekapan yang lebih baik. Integrasi LED IR dengan pemacu termaju dan sistem kawalan pintar akan membolehkan pencahayaan adaptif. Juga, peralihan ke arah panjang gelombang yang lebih panjang (940nm) untuk pencahayaan tersembunyi semakin meningkat, tetapi 850nm kekal dominan untuk kamera standard disebabkan oleh kepekaan sensor yang lebih baik.

13. Soalan Lazim

S: Apakah arus ke hadapan selanjar maksimum? J: Maksimum mutlak ialah 1000mA, tetapi hanya untuk operasi berdenyut (tugas 1/10). Untuk operasi DC selanjar, arus mesti dikurangkan berdasarkan suhu. Pada 25°C ambien dengan penyerap haba yang baik, arus selanjar biasa adalah sekitar 500mA untuk mengekalkan suhu simpang selamat.

S: Bagaimana saya harus mengendalikan komponen MSL Tahap 3? J: Simpan dalam beg penghalang lembapan yang dimeteraikan. Selepas dibuka, gunakan dalam masa 168 jam atau bakar pada 60°C selama 24 jam sebelum reflow.

S: Bolehkah saya menggunakan LED ini dalam kamera luar? J: Ya, tetapi pastikan julat suhu operasi dalam -40°C hingga +85°C dan bahawa penutup menyediakan pengurusan terma yang mencukupi.

S: Apakah pemacu LED yang disyorkan? J: Pemacu arus tetap dengan kadar arus berdasarkan reka bentuk terma anda. Sebagai contoh, jika anda memacu pada 700mA, pemacu 1.5W mungkin mencukupi.

14. Kes Aplikasi Praktikal

Kes 1: Penglihatan Malam Kamera Bullet - Tatasusunan 3x3 LED ini digunakan dalam kamera bullet, menyediakan pencahayaan berkesan sehingga 30 meter. Sudut pancaran 90° meliputi medan pandangan kamera. Reka bentuk terma menggunakan PCB teras aluminium untuk menghilangkan haba.

Kes 2: Pemeriksaan Penglihatan Mesin - Di sebuah kilang, kamera imbasan talian menggunakan tatasusunan LED IR kuasa tinggi (12 LED) untuk menerangi bahagian yang bergerak. Operasi berdenyut pada 500mA, kitaran tugas 50% memastikan pencahayaan yang konsisten tanpa terlalu panas.