Spesifikasi Teknikal LED Inframerah IR17-21C/TR8 - Pakej 0805 - 1.2V - 940nm - 130mW - Dokumen Teknikal MS

1. Gambaran Keseluruhan Produk

IR17-21C/TR8 ialah diod pancaran inframerah (IR) berprestasi tinggi yang direka untuk aplikasi teknologi permukaan-pasang (SMT) moden. Dibungkus dalam pakej 0805 yang padat, peranti ini direka untuk memberikan pancaran inframerah yang boleh dipercayai khususnya sepadan dengan pengesan foto berasaskan silikon. Fungsi utamanya adalah untuk berfungsi sebagai sumber inframerah yang cekap dalam pelbagai litar penderia dan pensuisan.

Kelebihan utama komponen ini terletak pada faktor bentuk miniatur yang membolehkan reka bentuk PCB berketumpatan tinggi, dan padanan spektrum yang sangat baik dengan fotodiod dan fototransistor silikon, memastikan kepekaan sistem yang optimum. Peranti ini dibina dengan kanta plastik jernih-air, memberikan pandangan atas rata yang menyumbang kepada sudut pandangan luas 120 darjah. Ia mematuhi piawaian alam sekitar dan keselamatan utama, termasuk RoHS, EU REACH, dan dikilangkan sebagai komponen bebas halogen.

2. Spesifikasi Teknikal dan Tafsiran Objektif

2.1 Had Maksimum Mutlak

Had-had ini mentakrifkan had tekanan di mana kerosakan kekal pada peranti mungkin berlaku. Operasi di bawah atau pada had ini tidak dijamin.

• Arus Hadapan Berterusan (I_F): 65 mA. Ini adalah arus DC maksimum yang boleh mengalir secara berterusan melalui LED.
• Voltan Songsang (V_R): 5 V. Menggunakan voltan pincang songsang lebih tinggi daripada ini boleh merosakkan simpang PN LED.
• Suhu Operasi & Penyimpanan (T_opr, T_stg): -40°C hingga +85°C. Peranti ini dinilai untuk julat suhu perindustrian.
• Pelesapan Kuasa (P_d): 130 mW pada 25°C. Ini adalah kuasa maksimum yang boleh dilesapkan oleh pakej sebagai haba. Pengurangan nilai adalah perlu pada suhu ambien yang lebih tinggi.
• Suhu Pateri (T_sol): 260°C untuk ≤5 saat. Ini mentakrifkan toleransi profil puncak refluks.

2.2 Ciri-ciri Elektro-Optik

Parameter ini diukur pada keadaan ujian piawai suhu ambien 25°C dan arus hadapan 20 mA, mewakili keadaan operasi tipikal.

• Keamatan Sinaran (I_e): 0.2 mW/sr (Min), 0.8 mW/sr (Tip.). Ini mengukur kuasa optik yang dipancarkan per unit sudut pepejal. Nilai tipikal menunjukkan output yang dijangkakan.
• Panjang Gelombang Puncak (λ_p): 940 nm (Tip.). Cahaya inframerah yang dipancarkan berpusat pada panjang gelombang ini, yang sesuai untuk pengesan silikon yang mempunyai kepekaan tinggi dalam rantau inframerah-dekat.
• Lebar Jalur Spektrum (Δλ): 45 nm (Tip.). Ini mentakrifkan julat panjang gelombang yang dipancarkan, biasanya Lebar Penuh pada Separuh Maksimum (FWHM).
• Voltan Hadapan (V_F): 1.2 V (Tip.), 1.5 V (Maks.) pada 20mA. Voltan hadapan yang rendah mengurangkan penggunaan kuasa dan beban haba.
• Arus Songsang (I_R): 10 µA (Maks.) pada 5V. Ini adalah arus bocor apabila peranti dipincang songsang.
• Sudut Pandangan (2θ_1/2): 120° (Tip.). Ditakrifkan sebagai sudut penuh di mana keamatan jatuh kepada separuh daripada nilai pada paksi, memberikan corak pancaran yang sangat luas.

3. Analisis Lengkung Prestasi

Spesifikasi ini menyediakan beberapa lengkung ciri yang penting untuk jurutera reka bentuk.

• Arus Hadapan vs. Suhu Ambien: Graf ini menunjukkan bagaimana arus hadapan maksimum yang dibenarkan berkurangan apabila suhu ambien meningkat, disebabkan oleh had pelesapan kuasa pakej. Ia adalah penting untuk pengurusan haba.
• Taburan Spektrum: Menggambarkan kuasa sinaran relatif sebagai fungsi panjang gelombang, mengesahkan puncak pada 940nm dan lebar jalur spektrum.
• Arus Hadapan vs. Voltan Hadapan (Lengkung I-V): Menunjukkan hubungan eksponen tipikal diod. Lengkung ini membantu dalam memilih perintang had arus yang sesuai untuk voltan bekalan yang diberikan.
• Keamatan Sinaran Relatif vs. Anjakan Sudut: Plot kutub yang menunjukkan corak pancaran. Sudut pandangan 120 darjah disahkan secara visual di sini, menunjukkan taburan Lambertian atau hampir-Lambertian yang biasa untuk LED atas rata.

4. Maklumat Mekanikal dan Pembungkusan

4.1 Dimensi Pakej

IR17-21C/TR8 mematuhi tapak kaki piawai 0805 (Imperial) atau 2012 (Metrik). Dimensi utama termasuk panjang badan kira-kira 2.0 mm, lebar 1.25 mm, dan ketinggian tipikal 0.8 hingga 1.0 mm (nilai tepat dari lukisan). Anod dan katod ditanda dengan jelas pada pakej. Susun atur pad yang dicadangkan disediakan untuk reka bentuk PCB, dengan cadangan untuk pelarasan berdasarkan proses pembuatan tertentu.

4.2 Dimensi Pita Pembawa

Komponen dibekalkan pada gegelung pita 8mm piawai untuk pemasangan automatik pick-and-place. Setiap gegelung mengandungi 3000 keping. Dimensi pita, termasuk saiz poket, pic, dan diameter gegelung, ditentukan untuk memastikan keserasian dengan feeder peralatan SMT.

5. Garis Panduan Pateri dan Pemasangan

5.1 Kepekaan Kelembapan dan Penyimpanan

Peranti ini sensitif kepada kelembapan (tahap MSL dinyatakan pada label). Beg penghalang kelembapan yang belum dibuka mesti disimpan di bawah 30°C dan 90% RH. Setelah dibuka, komponen mempunyai jangka hayat lantai 168 jam (7 hari) apabila disimpan pada ≤60% RH. Melebihi ini memerlukan prosedur pembakaran (contohnya, 96 jam pada 60°C) sebelum refluks untuk mengelakkan kerosakan "popcorning" semasa pateri.

5.2 Profil Pateri Refluks

Profil suhu refluks bebas plumbum (Pb-free) adalah disyorkan. Parameter utama termasuk peringkat pemanasan awal, masa yang ditentukan di atas likuidus (contohnya, 217°C), suhu puncak tidak melebihi 260°C, dan jumlah masa dalam zon suhu kritikal. Refluks tidak boleh dilakukan lebih daripada dua kali.

5.3 Pateri Tangan dan Kerja Semula

Jika pateri tangan diperlukan, besi pateri dengan suhu hujung di bawah 350°C dan penarafan kuasa di bawah 25W harus digunakan. Masa sentuhan per terminal harus dihadkan kepada 3 saat, dengan penyejukan yang mencukupi antara terminal. Untuk kerja semula, besi pateri berkepala dua adalah disyorkan untuk memanaskan kedua-dua terminal secara serentak dan mengelakkan tekanan mekanikal pada sambungan pateri. Kesan kerja semula pada kebolehpercayaan peranti harus dinilai terlebih dahulu.

6. Cadangan Aplikasi dan Pertimbangan Reka Bentuk

6.1 Senario Aplikasi Tipikal

• Sensor Inframerah Dipasang PCB: Digunakan sebagai pemancar dalam sensor jarak, pengesanan objek, dan suis tanpa sentuh.
• Penghalang Cahaya Miniatur / Pemutus Optik: Dipasangkan dengan pengesan foto untuk mengesan objek yang memutuskan pancaran cahaya, digunakan dalam pengekod, sensor slot, dan sistem keselamatan.
• Suis Optoelektronik: Dalam sensor reflektif di mana cahaya LED melantun dari permukaan kembali ke pengesan.
• Pengesan Asap: Digunakan dalam beberapa reka bentuk kebuk optik untuk mengesan zarah asap yang menyerakkan cahaya.

6.2 Pertimbangan Reka Bentuk Kritikal

• Pembatasan Arus Adalah Wajib: Perintang siri luaran mesti sentiasa digunakan untuk menetapkan arus hadapan. Voltan hadapan rendah LED bermakna walaupun peningkatan kecil dalam voltan bekalan boleh menyebabkan peningkatan arus yang besar dan merosakkan.
• Pengurusan Haba: Walaupun pakejnya kecil, pelesapan kuasa mesti dipertimbangkan, terutamanya dalam persekitaran suhu ambien tinggi atau apabila didorong berhampiran arus maksimum. Kawasan kuprum PCB yang mencukupi boleh membantu melesapkan haba.
• Penjajaran Optik: Sudut pandangan luas 120 darjah adalah bermanfaat untuk liputan luas tetapi mengurangkan keamatan pada mana-mana titik tertentu. Untuk aplikasi jarak jauh atau fokus, kanta luaran mungkin diperlukan.
• Kekebalan Bunyi Elektrik: Dalam persekitaran elektrik yang bising, pertimbangkan perisai atau memodulatkan arus pacuan LED untuk membezakan isyarat daripada bunyi IR ambien (contohnya, dari cahaya matahari atau sumber lain).

7. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

Berbanding dengan LED inframerah lain, pembeza utama IR17-21C/TR8 ialah gabungan tapak kaki 0805 yang sangat padat dengan keamatan sinaran yang agak tinggi (0.8 mW/sr tipikal) dan sudut pandangan luas 120 darjah. Banyak LED IR pesaing dalam pakej serupa mungkin menawarkan sudut pandangan yang lebih sempit atau output yang lebih rendah. Voltan hadapan rendahnya 1.2V juga merupakan kelebihan untuk litar beroperasi bateri voltan rendah, meningkatkan kecekapan. Pematuhan eksplisit dengan piawaian Bebas Halogen dan REACH menjadikannya sesuai untuk reka bentuk yang sedar alam sekitar dengan sekatan bahan yang ketat.

8. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

8.1 Apakah nilai perintang yang perlu saya gunakan untuk mendorong LED ini pada 20mA daripada bekalan 5V?

Menggunakan Hukum Ohm: R = (V_bekalan- V_F) / I_F. Dengan V_bekalan=5V, V_F=1.2V (tipikal), dan I_F=0.020A, R = (5 - 1.2) / 0.02 = 190 Ohm. Perintang piawai 200 Ohm akan menghasilkan arus kira-kira (5-1.2)/200 = 19mA, yang boleh diterima. Sentiasa kira menggunakan V_Fmaksimum (1.5V) untuk memastikan arus minimum mencukupi untuk aplikasi anda.

8.2 Bolehkah saya denyutkan LED ini dengan arus lebih tinggi daripada 65mA?

Had Maksimum Mutlak untuk Arus Hadapan Berterusan ialah 65mA. Denyutan dengan arus puncak yang lebih tinggi mungkin boleh dilakukan jika kitar tugas cukup rendah untuk mengekalkan arus purata dan suhu simpang yang terhasil dalam had selamat. Walau bagaimanapun, spesifikasi tidak menyediakan penarafan arus denyut atau lengkung pengurangan nilai. Operasi melebihi had maksimum mutlak tidak disyorkan tanpa data pencirian khusus daripada pengilang, kerana ia boleh mengurangkan kebolehpercayaan dan jangka hayat.

8.3 Bagaimanakah suhu ambien mempengaruhi output?

Keamatan sinaran LED biasanya berkurangan apabila suhu simpang meningkat. Graf "Arus Hadapan vs. Suhu Ambien" secara tidak langsung berkaitan dengan ini, kerana suhu yang lebih tinggi memaksa pengurangan arus yang dibenarkan untuk mengelakkan terlalu panas. Untuk kestabilan output yang tepat merentasi suhu, litar maklum balas menggunakan pengesan foto berpasangan atau pampasan suhu mungkin diperlukan.

9. Kes Reka Bentuk dan Penggunaan Praktikal

Kes: Mereka Bentuk Sensor Pengesanan Kertas dalam Pencetak

Seorang jurutera perlu mengesan kehadiran kertas di dulang input pencetak kecil. Ruang adalah sangat terhad. Mereka memilih IR17-21C/TR8 dan fototransistor yang sepadan dalam pakej yang serupa. Komponen diletakkan di sisi bertentangan saluran sempit di mana kertas melalui. LED didorong pada 15mA (menggunakan perintang yang sesuai daripada bekalan logik 3.3V pencetak) untuk menjimatkan kuasa sambil memberikan isyarat yang mencukupi. Sudut pandangan luas 120 darjah LED memastikan pancaran memenuhi saluran dengan cukup walaupun dengan ketidaksejajaran mekanikal kecil. Apabila kertas hadir, ia menghalang cahaya inframerah, menyebabkan perubahan dalam output fototransistor, yang dibaca oleh mikropengawal. Profil rendah pakej 0805 membolehkan sensor disepadukan ke dalam mekanisme yang nipis. Pereka bentuk mengikuti garis panduan profil refluks dan memastikan susun atur PCB termasuk pad pelepasan haba untuk pateri.

10. Pengenalan Prinsip Operasi

Diod Pemancar Cahaya Inframerah (IR LED) ialah diod semikonduktor. Apabila voltan hadapan dikenakan merentasi terminalnya (anod positif relatif kepada katod), elektron disuntik merentasi simpang PN. Apabila elektron ini bergabung semula dengan lubang dalam rantau aktif bahan semikonduktor (Gallium Aluminum Arsenide - GaAlAs dalam kes ini), tenaga dibebaskan dalam bentuk foton (zarah cahaya). Komposisi khusus bahan GaAlAs menentukan panjang gelombang foton yang dipancarkan, yang berada dalam spektrum inframerah (940nm) untuk peranti ini. Panjang gelombang ini tidak kelihatan oleh mata manusia tetapi boleh dikesan dengan cekap oleh fotodiod dan fototransistor berasaskan silikon, yang menghasilkan arus apabila dipukul oleh foton dengan tenaga yang mencukupi.

11. Trend dan Perkembangan Industri

Trend dalam optoelektronik, termasuk komponen IR, terus ke arah miniaturisasi, kecekapan lebih tinggi, dan integrasi. Pakej lebih kecil daripada 0805 (contohnya, 0603, 0402) menjadi lebih biasa untuk aplikasi terhad ruang. Terdapat juga dorongan untuk meningkatkan keamatan sinaran dan output kuasa daripada pakej yang lebih kecil melalui reka bentuk cip dan bahan pembungkusan yang lebih baik. Integrasi adalah trend utama lain, dengan pasangan pemancar-pengeser gabungan dalam pakej tunggal (gandingan opto, sensor reflektif) memudahkan pemasangan dan meningkatkan penjajaran. Tambahan pula, permintaan untuk komponen yang mematuhi peraturan alam sekitar yang ketat (RoHS, REACH, Bebas Halogen) kini merupakan keperluan piawai merentasi industri, mendorong inovasi sains bahan dalam pateri bebas plumbum dan sebatian enkapsulasi.