HIR-S06-P120/L649-P03/TR LED Inframerah Lembaran Data - 850nm - 3.45V - 1A - 890mW - Pakej SMD

1. Gambaran Keseluruhan Produk

HIR-S06-P120/L649-P03/TR ialah diod pemancar cahaya (LED) inframerah (IR) berkuasa tinggi yang direka untuk aplikasi yang memerlukan pencahayaan inframerah yang kuat dan cekap. Ia adalah peranti permukaan-pasang (SMD) yang dibungkus dalam pakej rata padat dengan kanta epoksi jernih-air. Fungsi utama komponen ini adalah untuk memancarkan cahaya inframerah pada panjang gelombang puncak 850 nanometer (nm), yang dipadankan secara optimum dengan kepekaan spektrum pengesan foto berasaskan silikon seperti fotodiod dan fototransistor. Kelebihan terasnya termasuk output sinaran tinggi daripada faktor bentuk kecil, pematuhan dengan peraturan alam sekitar (RoHS, REACH, Bebas Halogen), dan kesesuaian untuk proses pemasangan automatik.

1.1 Ciri Utama dan Aplikasi

Peranti ini dicirikan oleh kecekapannya yang tinggi dan saiz pakej yang kecil. Ciri utama termasuk panjang gelombang puncak (λp) 850 nm, kesesuaian untuk pematerian teknologi permukaan-pasang (SMT), dan pematuhan dengan piawaian bebas-Pb, EU REACH, dan bebas halogen (Br < 900ppm, Cl < 900ppm, Br+Cl < 1500ppm). Ia juga menawarkan voltan tahanan nyahcas elektrostatik (ESD) 2kV. Pasaran sasaran utama dan aplikasi adalah sistem yang memerlukan pencahayaan tidak kelihatan untuk pengimejan atau penderiaan. Aplikasi paling biasa adalah sebagai sumber cahaya inframerah untuk kamera CCD, di mana ia menyediakan pencahayaan yang diperlukan untuk penglihatan malam atau pengimejan cahaya rendah. Ia juga sesuai untuk pelbagai sistem aplikasi inframerah lain, seperti sistem keselamatan, penglihatan mesin, penderia jarak dekat, dan suis optik.

2. Selaman Mendalam Parameter Teknikal

Bahagian ini memberikan analisis objektif terperinci tentang ciri elektrik, optik, dan termal peranti seperti yang ditakrifkan dalam lembaran data.

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Penarafan Maksimum Mutlak mentakrifkan had tekanan di mana kerosakan kekal pada peranti mungkin berlaku. Penarafan ini tidak boleh dilampaui semasa operasi. Untuk HIR-S06-P120/L649-P03/TR, had utama adalah:

• Arus Hadapan Berterusan (IF):1000 mA. Ini adalah arus DC maksimum yang boleh dilalui secara berterusan melalui LED.
• Voltan Songsang (VR):5 V. Menggunakan voltan songsang melebihi nilai ini boleh menyebabkan kerosakan simpang.
• Suhu Operasi (Topr):-40°C hingga +100°C. Julat suhu ambien di mana peranti direka untuk berfungsi.
• Suhu Penyimpanan (Tstg):-40°C hingga +100°C. Julat suhu untuk penyimpanan bukan operasi.
• Suhu Simpang (Tj):115°C. Suhu maksimum yang dibenarkan pada simpang semikonduktor itu sendiri.
• Pelesapan Kuasa (Pd):3 W pada IF=700mA. Ini menunjukkan kuasa maksimum yang boleh dipancarkan oleh pakej sebagai haba di bawah keadaan ujian tertentu. Lembaran data secara eksplisit mengesyorkan menambah penyejuk haba pada peranti ini untuk menguruskan beban terma dengan berkesan dan mengelakkan melebihi had suhu simpang.

2.2 Ciri Elektro-Optik

Parameter ini, diukur pada suhu ambien piawai 25°C, mentakrifkan prestasi peranti di bawah keadaan operasi biasa. Nilai biasanya dibentangkan sebagai Minimum, Tipikal, dan Maksimum.

• Jumlah Kuasa Sinaran (Po):Ini adalah jumlah kuasa optik yang dipancarkan oleh LED ke semua arah, diukur dalam miliwatt (mW). Nilai tipikal meningkat dengan arus pemacu: 340 mW pada 350 mA, 650 mW pada 700 mA, dan 890 mW pada 1 A. Ini menunjukkan keupayaan berkuasa tinggi peranti.
• Keamatan Sinaran (Ie):Diukur dalam mW/sr (milwatt per steradian), ini adalah kuasa optik yang dipancarkan per unit sudut pepejal. Ia adalah ukuran kecerahan LED dalam arah tertentu. Nilai tipikal adalah 115 mW/sr (350 mA), 220 mW/sr (700 mA), dan 290 mW/sr (1 A).
• Panjang Gelombang Puncak (λp):850 nm (tipikal). Ini adalah panjang gelombang di mana kuasa output optik berada pada maksimum. 850nm adalah panjang gelombang biasa untuk pencahayaan IR kerana ia tidak kelihatan oleh mata manusia tetapi dikesan dengan baik oleh penderia silikon dan banyak penderia kamera.
• Lebar Jalur Spektrum (Δλ):25 nm (tipikal). Ini mentakrifkan julat panjang gelombang yang dipancarkan, biasanya diukur pada separuh kuasa maksimum (Lebar Penuh pada Separuh Maksimum - FWHM). Lebar jalur 25nm menunjukkan output spektrum yang agak sempit berpusat sekitar 850nm.
• Voltan Hadapan (VF):Susutan voltan merentasi LED apabila arus mengalir. Ia meningkat dengan arus: 3.10 V (350 mA), 3.25 V (700 mA), 3.45 V (1 A). Ini adalah kritikal untuk reka bentuk litar pemacu.
• Arus Songsang (IR):Maksimum 10 μA pada VR=5V. Ini adalah arus bocor kecil yang mengalir apabila peranti dipincang songsang dalam had penarafan maksimumnya.
• Sudut Pandangan (2θ1/2):120 darjah (tipikal). Ini adalah sudut penuh di mana keamatan sinaran jatuh kepada separuh daripada nilai maksimumnya (pada paksi). Sudut 120 darjah menunjukkan corak pancaran yang sangat luas, sesuai untuk pencahayaan kawasan luas.

3. Analisis Lengkung Prestasi

Lembaran data merujuk kepada lengkung prestasi tipikal yang penting untuk memahami tingkah laku peranti di bawah keadaan bukan piawai.

3.1 Arus Hadapan vs. Voltan Hadapan (Lengkung IV)

Graf ini (Rajah.1) menunjukkan hubungan antara arus yang mengalir melalui LED (IF) dan voltan merentasinya (VF). Ia adalah tidak linear. Lengkung ini membolehkan pereka menentukan voltan operasi untuk arus pemacu tertentu, yang penting untuk memilih perintang pembatas arus yang sesuai atau mereka bentuk pemacu arus malar. Voltan akan mempunyai pekali suhu negatif, bermakna ia berkurangan sedikit apabila suhu simpang meningkat.

3.2 Arus Hadapan vs. Keamatan Sinaran / Jumlah Kuasa

Graf-graf ini (Rajah.2 & Rajah.3) memplot output optik (sama ada keamatan atau jumlah kuasa) terhadap arus hadapan. Mereka biasanya menunjukkan hubungan sub-linear; output optik meningkat dengan arus tetapi kecekapan (output per watt input) mungkin berkurangan pada arus yang sangat tinggi disebabkan oleh kesan terma yang meningkat dan droop. Menganalisis lengkung ini membantu dalam memilih titik operasi optimum yang mengimbangi kuasa output dengan kecekapan dan jangka hayat peranti.

4. Maklumat Mekanikal dan Pembungkusan

4.1 Dimensi Pakej dan Lukisan

Peranti disediakan dalam pakej SMD. Lukisan dimensi menentukan panjang, lebar, tinggi, jarak kaki, dan geometri kanta yang tepat. Nota utama dari lembaran data: semua dimensi adalah dalam milimeter, dengan toleransi piawai ±0.1mm kecuali dinyatakan sebaliknya. Amaran pengendalian kritikal disediakan:Jangan kendalikan peranti melalui kanta.Menggunakan daya pada kanta boleh menyebabkan kegagalan mekanikal pakej.

4.2 Pengenalpastian Polarity dan Tapak Pemasangan

Lukisan pakej dengan jelas menunjukkan terminal katod dan anod. Polarity yang betul mesti dipatuhi semasa susun atur PCB dan pemasangan. Susun atur pad pateri yang disyorkan (corak tanah) biasanya diperoleh daripada dimensi pakej untuk memastikan pematerian yang boleh dipercayai dan kekuatan mekanikal.

5. Garis Panduan Pematerian dan Pemasangan

Sebagai peranti SMT, ia bertujuan untuk proses pematerian refluks. Walaupun parameter profil refluks tertentu (pra-pemanasan, rendaman, suhu puncak refluks, masa di atas likuidus) tidak terperinci dalam petikan ini, mereka biasanya mengikuti profil piawai untuk komponen berpakej plastik yang serupa, biasanya dengan suhu puncak tidak melebihi 260°C. Pematuhan bebas-Pb dan bebas halogen menunjukkan kesesuaian untuk proses pembuatan moden yang mesra alam. Cadangan penyimpanan selaras dengan julat suhu operasi (-40°C hingga +100°C), dan peranti harus disimpan dalam pembungkusan tahan lembapan sehingga digunakan.

6. Maklumat Pembungkusan dan Pesanan

6.1 Spesifikasi Reel dan Pita

Peranti dibekalkan pada pita pembawa dalam reel untuk pemasangan pick-and-place automatik. Dimensi pita pembawa ditentukan. Setiap reel mengandungi 2000 keping. Arah pembukaan reel juga ditunjukkan pada lukisan untuk memastikan persediaan mesin yang betul.

6.2 Pembungkusan Tahan Lembapan

Komponen dihantar dalam beg kalis lembapan aluminium yang mengandungi bahan pengering untuk mengawal kelembapan. Beg itu termasuk label dengan maklumat utama. Walaupun medan label tertentu (seperti CPN, P/N, QTY, CAT, HUE, REF, LOT No.) disenaraikan, lembaran data menyatakan bahawa nombor bahagian HIR-S06-P120/L649-P03/TR tidak kelihatan menggunakan sistem binning terperinci untuk keamatan, panjang gelombang, atau voltan dalam dokumen ini, kerana semua nilai tipikal disenaraikan tanpa kod pangkat. Produk dikenal pasti oleh nombor bahagian penuhnya.

7. Cadangan Aplikasi dan Pertimbangan Reka Bentuk

7.1 Senario Aplikasi Tipikal

Aplikasi utama adalah pencahayaan untuk kamera CCD/CMOS dalam keadaan cahaya rendah atau tanpa cahaya, membolehkan fungsi penglihatan malam dalam kamera keselamatan, sistem automotif, dan peranti pengguna. Aplikasi lain termasuk pencahayaan inframerah aktif untuk pengesanan jarak dekat dan kehadiran, penyulitan optik, penghantaran data jarak pendek (aplikasi seperti IrDA), dan pengiraan atau pengisihan objek dalam automasi perindustrian.

7.2 Pertimbangan Reka Bentuk Kritikal

• Pengurusan Terma:Ini adalah paling penting untuk LED berkuasa tinggi. Lembaran data secara eksplisit mengesyorkan menggunakan penyejuk haba. Susun atur PCB harus termasuk via terma yang mencukupi dan kawasan kuprum yang disambungkan ke pad terma LED (jika ada) atau kaki untuk mengalirkan haba dari simpang. Melebihi Tj=115°C akan mengurangkan jangka hayat dengan ketara dan boleh menyebabkan kegagalan serta-merta.
• Litar Pemacu:LED adalah peranti berkuasa arus. Pemacu arus malar sangat disyorkan untuk memastikan output optik yang stabil dan mencegah pelarian terma. Pemacu mesti mampu membekalkan sehingga 1A sambil menghormati keperluan voltan hadapan. Perlindungan voltan songsang harus dipertimbangkan.
• Reka Bentuk Optik:Sudut pandangan luas 120 darjah memberikan liputan yang luas. Untuk aplikasi yang memerlukan pancaran yang lebih fokus, optik sekunder (kanta) boleh digunakan. Kanta jernih-air sesuai untuk panjang gelombang 850nm.
• Perlindungan ESD:Walaupun dinilai untuk ESD 2kV, langkah berjaga-jaga pengendalian ESD piawai harus diikuti semasa pemasangan dan integrasi.

8. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

Berbanding dengan LED IR berkuasa rendah piawai, pembeza utama HIR-S06-P120/L649-P03/TR adalah output sinaran tingginya (sehingga 890mW) dari pakej SMD. Ini membolehkan pencahayaan yang lebih terang atau keupayaan untuk menerangi kawasan yang lebih besar atau mencapai jarak yang lebih jauh. Panjang gelombang 850nm adalah piawai biasa, menawarkan keseimbangan yang baik antara tindak balas penderia silikon dan ketidaklihatan relatif. Berbanding dengan LED 940nm, 850nm sering menghasilkan cahaya merah pudar pada kuasa yang sangat tinggi tetapi boleh menawarkan prestasi yang lebih tinggi dengan banyak penderia berasaskan silikon. Sudut pandangan yang luas adalah kelebihan untuk pencahayaan kawasan tetapi kelemahan potensi jika pancaran sempit diperlukan, di mana peranti dengan sudut pandangan yang lebih sempit atau optik sekunder akan lebih baik.

9. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

S: Bolehkah saya memacu LED ini terus dari bekalan 5V dengan hanya perintang?

J: Mungkin, tetapi pengiraan berhati-hati diperlukan. Pada 1A dan Vf=3.45V, perintang siri akan menjadi (5V - 3.45V)/1A = 1.55 ohm, memancarkan 1.55W. Ini tidak cekap dan menghasilkan haba yang ketara dalam perintang. Pemacu arus malar sangat digemari untuk prestasi dan kebolehpercayaan.

S: Mengapa penyejuk haba disyorkan walaupun suhu operasi sehingga 100°C?

J: Penarafan 100°C adalah untuk suhu udara ambien (Ta). Had kritikal adalah suhu simpang (Tj) 115°C. Kuasa yang dipancarkan (sehingga ~3.45W pada 1A) memanaskan simpang melebihi suhu ambien. Penyejuk haba mengurangkan rintangan terma antara simpang dan udara ambien, mengekalkan Tj dalam had pada kuasa tinggi dan/atau Ta tinggi.

S: Adakah LED ini sesuai untuk operasi berterusan 24/7?

J: Ya, dengan syarat Penarafan Maksimum Mutlak tidak dilampaui dan pengurusan terma yang betul dilaksanakan. Beroperasi pada atau di bawah keadaan tipikal 700mA dengan penyejuk haba yang baik akan menjadi titik reka bentuk konservatif dan boleh dipercayai untuk operasi berterusan.

S: Apakah jangka hayat tipikal peranti ini?

J: Jangka hayat (sering ditakrifkan sebagai titik di mana output cahaya merosot kepada 70% daripada awal) sangat bergantung pada keadaan operasi, terutamanya suhu simpang. Apabila dikendalikan dalam spesifikasi dengan penyejukan yang mencukupi, jangka hayat puluhan ribu jam adalah tipikal untuk LED sedemikian.

10. Contoh Kes Penggunaan Praktikal

Kes Reka Bentuk: Modul Kamera Keselamatan Penglihatan Malam

Seorang pereka mencipta modul kamera keselamatan padat untuk kegunaan luar. Modul itu termasuk penderia CCD dan memerlukan pencahayaan IR untuk operasi waktu malam. HIR-S06-P120/L649-P03/TR dipilih untuk output tingginya dan pakej SMD. Empat LED disusun secara simetri di sekeliling kanta kamera pada PCB. IC pemacu arus malar khusus membekalkan 700mA kepada setiap LED. PCB direka dengan tuangan kuprum besar yang disambungkan ke pad LED melalui pelbagai via terma, dan keseluruhan perumahan kamera bertindak sebagai penyejuk haba. Pancaran luas 120 darjah setiap LED bertindih untuk mencipta medan pencahayaan kawasan luas yang seragam sesuai untuk medan pandangan kamera. Panjang gelombang 850nm memastikan tindak balas penderia yang baik sementara kekal tidak kelihatan.

11. Prinsip Operasi

LED inframerah adalah diod simpang p-n semikonduktor. Apabila voltan hadapan digunakan, elektron dari bahan jenis-n dan lubang dari bahan jenis-p disuntik ke dalam kawasan simpang. Apabila pembawa cas ini bergabung semula, tenaga dibebaskan. Dalam LED piawai, tenaga ini dibebaskan sebagai foton (cahaya). Panjang gelombang khusus cahaya yang dipancarkan ditentukan oleh tenaga jurang jalur bahan semikonduktor. HIR-S06-P120/L649-P03/TR menggunakan cip Gallium Aluminium Arsenide (GaAlAs), yang mempunyai jurang jalur sepadan dengan cahaya inframerah pada kira-kira 850nm. Kanta epoksi jernih-air membungkus cip, memberikan perlindungan mekanikal, dan membentuk cahaya yang dipancarkan ke dalam sudut pandangan yang ditentukan.

12. Trend dan Konteks Teknologi

LED inframerah berkuasa tinggi adalah teknologi matang tetapi berkembang. Trend termasuk meningkatkan kecekapan dinding-soket (lebih banyak output cahaya per watt elektrik), yang mengurangkan beban terma. Terdapat juga dorongan ke arah ketumpatan kuasa yang lebih tinggi dalam pakej yang lebih kecil, meletakkan lebih penekanan pada penyelesaian pengurusan terma maju seperti slaid haba bersepadu atau reka bentuk flip-chip. Permintaan didorong oleh pertumbuhan dalam pasaran seperti automotif (LiDAR, pemantauan pemandu), keselamatan, dan penglihatan mesin. Walaupun 850nm kekal sebagai panjang gelombang dominan disebabkan keserasian penderia, terdapat juga penggunaan ketara 940nm untuk aplikasi yang memerlukan ketidaklihatan lengkap (tiada cahaya merah). Integrasi LED IR dengan pemacu dan penderia ke dalam modul lengkap adalah trend berterusan lain, memudahkan reka bentuk untuk pengguna akhir.