Dokumen Teknikal LED IR Pakej 1206 - Saiz 3.2x1.6x1.1mm - Voltan 1.7V - Kuasa 110mW - Inframerah 940nm

1. Gambaran Keseluruhan Produk

IR11-21C/L491/TR8 ialah diod pemancar inframerah permukaan-pasang yang dibungkus dalam pakej miniatur 1206. Ia direka dengan enkapsulasi plastik jernih-air yang mempunyai kanta dalaman pandangan atas rata. Fungsi utama peranti ini adalah untuk memancarkan cahaya inframerah pada panjang gelombang puncak 940nm, yang dioptimumkan secara spektrum untuk keserasian dengan pengesan foto dan fototransistor berasaskan silikon biasa. Ini menjadikannya komponen yang ideal untuk aplikasi penderiaan dan pengesanan tanpa sentuh.

1.1 Kelebihan Teras

• Reka Bentuk Padat:Tapak kaki SMD 1206 dua hujung yang kecil membolehkan pemasangan PCB berketumpatan tinggi, menjimatkan ruang papan yang berharga.
• Kebolehpercayaan Tinggi:Direka untuk prestasi konsisten dan kestabilan jangka panjang dalam pelbagai keadaan operasi.
• Kecekapan Optik:Kanta dalaman bersepadu menyediakan sudut pandangan terkawal 80 darjah, meningkatkan arah cahaya.
• Pematuhan Alam Sekitar:Produk ini bebas plumbum, mematuhi piawaian RoHS, EU REACH dan bebas halogen (Br <900ppm, Cl <900ppm, Br+Cl <1500ppm).
• Mesra Rantaian Bekalan:Dibekalkan pada pita 8mm pada gegelung diameter 7 inci, serasi dengan peralatan pemasangan pick-and-place automatik.

1.2 Aplikasi Sasaran

LED inframerah ini terutamanya bertujuan untuk digunakan sebagai sumber cahaya dalam sistem sensor inframerah yang dipasang pada PCB. Aplikasi tipikal termasuk sensor jarak, pengesanan objek, suis tanpa sentuh dan pengekod optik di mana pancaran inframerah yang boleh dipercayai diperlukan.

2. Spesifikasi Teknikal

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Penarafan berikut menentukan had di mana kerosakan kekal pada peranti mungkin berlaku. Operasi di bawah keadaan ini tidak dijamin.

• Arus Hadapan Berterusan (I_F):65 mA
• Voltan Songsang (V_R):5 V
• Suhu Operasi (T_opr):-25°C hingga +85°C
• Suhu Penyimpanan (T_stg):-40°C hingga +85°C
• Suhu Pateri (T_sol):260°C untuk ≤ 5 saat
• Pelesapan Kuasa (P_d):110 mW pada atau di bawah suhu udara bebas 25°C

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

Parameter ini menentukan prestasi tipikal peranti di bawah keadaan ujian yang ditetapkan.

• Keamatan Sinaran (I_e):1.0 mW/sr (Min), 2.8 mW/sr (Tip) pada I_F= 20mA
• Panjang Gelombang Puncak (λ_p):940 nm (Tip)
• Lebar Jalur Spektrum (Δλ):30 nm (Tip)
• Voltan Hadapan (V_F):1.3 V (Min), 1.7 V (Tip)
• Sudut Pandangan (2θ_1/2):80 darjah (Tip)
• Arus Songsang (I_R):10 µA (Maks) pada V_R= 5V

3. Analisis Lengkung Prestasi

3.1 Arus Hadapan vs Suhu Persekitaran

Rajah 1 menggambarkan lengkung penurunan nilai untuk arus hadapan maksimum yang dibenarkan sebagai fungsi suhu persekitaran. Peranti boleh mengendalikan keseluruhan 65mA hanya sehingga kira-kira 25°C. Apabila suhu meningkat, arus maksimum mesti dikurangkan secara linear untuk mengelakkan kepanasan berlebihan dan memastikan kebolehpercayaan, mencapai sifar pada sekitar 100°C. Graf ini adalah kritikal untuk pengurusan haba dalam reka bentuk aplikasi.

3.2 Taburan Spektrum

Rajah 2 menunjukkan keamatan sinaran relatif diplotkan terhadap panjang gelombang. Lengkung ini berpusat pada panjang gelombang puncak tipikal 940nm dengan lebar penuh pada separuh maksimum (FWHM) ciri kira-kira 30nm. Lebar jalur yang sempit ini memastikan gandingan yang cekap dengan pengesan silikon, yang mempunyai kepekaan puncak dalam rantau inframerah dekat.

3.3 Keamatan Relatif vs Arus Hadapan

Rajah 3 menggambarkan hubungan antara keamatan sinaran relatif dan arus hadapan. Keamatan cahaya keluaran meningkat dengan arus secara amnya linear dalam julat operasi yang disyorkan. Ciri ini membolehkan kawalan kecerahan analog atau berasaskan PWM yang mudah dalam sistem penderiaan.

3.4 Arus Hadapan vs Voltan Hadapan

Rajah 4 ialah lengkung ciri arus-voltan (I-V). Ia menunjukkan hubungan eksponen tipikal diod. Voltan hadapan adalah agak rendah, sekitar 1.7V pada 20mA, yang menyumbang kepada penggunaan kuasa yang lebih rendah dalam sistem.

3.5 Corak Sinaran

Rajah 5 mempersembahkan keamatan sinaran relatif sebagai fungsi anjakan sudut dari paksi pusat (sudut pandangan). Corak ini adalah kira-kira Lambertian, dengan keamatan jatuh kepada separuh nilai puncaknya pada kira-kira ±40 darjah dari pusat, mengesahkan sudut pandangan penuh 80 darjah. Corak ini penting untuk menentukan kawasan liputan cahaya IR yang dipancarkan.

4. Maklumat Mekanikal dan Pembungkusan

4.1 Dimensi Pakej

Peranti ini mematuhi garis besar pakej standard 1206 (3216 metrik). Dimensi utama adalah seperti berikut:

• Panjang (L):3.20 mm ± 0.10 mm
• Lebar (W):1.60 mm ± 0.10 mm
• Ketinggian (H):1.10 mm ± 0.10 mm

Lukisan mekanikal terperinci dengan cadangan corak landasan disediakan dalam dokumen data untuk rujukan susun atur PCB. Reka bentuk pad yang dicadangkan memastikan pateri yang betul dan kestabilan mekanikal.

4.2 Pengenalpastian Polarity

Katod biasanya ditanda pada badan peranti. Rujuk lukisan pakej untuk skim penandaan tepat untuk memastikan orientasi yang betul semasa pemasangan.

5. Garis Panduan Pateri dan Pemasangan

5.1 Penyimpanan dan Pengendalian

LED adalah sensitif kelembapan. Ia mesti disimpan dalam beg kalis lembapan asal pada 10°C hingga 30°C dan <90% RH sebelum digunakan. Jangka hayat rak adalah satu tahun. Sebaik sahaja beg dibuka, "jangka hayat lantai" adalah 168 jam (7 hari) apabila disimpan pada 10°C hingga 30°C dan ≤ 60% RH. Peranti yang melebihi had memerlukan pembakaran (contohnya, 96 jam pada 60°C ± 5°C, <5% RH) sebelum pateri alir semula.

5.2 Profil Pateri Alir Semula

Profil pateri alir semula bebas plumbum adalah disyorkan. Suhu puncak tidak boleh melebihi 260°C, dan masa di atas 240°C harus dikawal. Alir semula tidak boleh dilakukan lebih daripada dua kali pada peranti yang sama. Elakkan tekanan pada komponen semasa pemanasan dan jangan meledingkan PCB selepas pateri.

5.3 Pateri Tangan dan Kerja Semula

Jika pateri tangan diperlukan, gunakan besi pateri dengan suhu hujung di bawah 350°C dan penarafan kuasa di bawah 25W. Masa sentuhan per terminal harus dihadkan kepada 3 saat. Untuk kerja semula, besi pateri dua kepala dicadangkan untuk memanaskan kedua-dua terminal secara serentak dan mengelakkan tekanan haba. Kesan kerja semula pada ciri peranti harus disahkan terlebih dahulu.

6. Maklumat Pembungkusan dan Pesanan

6.1 Spesifikasi Pita dan Gegelung

Komponen dibekalkan pada pita pembawa timbul lebar 8mm yang dililit pada gegelung diameter 7 inci. Setiap gegelung mengandungi 2000 keping. Dimensi pita pembawa (jarak poket, lebar, dll.) ditentukan untuk memastikan keserasian dengan peralatan pemasangan SMD standard.

6.2 Maklumat Label

Label gegelung termasuk maklumat kritikal seperti nombor bahagian (P/N), nombor lot (LOT No.), kuantiti (QTY), panjang gelombang puncak (HUE), pangkat (CAT) dan tahap kepekaan kelembapan (MSL).

7. Pertimbangan Reka Bentuk Aplikasi

7.1 Had Arus

Critical:Perintang had arus luaran mesti sentiasa digunakan secara bersiri dengan LED. Voltan hadapan mempunyai pekali suhu negatif, bermakna ia berkurangan apabila suhu simpang meningkat. Tanpa perintang, peningkatan kecil dalam voltan boleh menyebabkan peningkatan besar, berpotensi merosakkan, dalam arus (pelarian haba). Nilai perintang harus dikira berdasarkan voltan bekalan (V_CC), arus hadapan yang dikehendaki (I_F), dan voltan hadapan tipikal (V_F) menggunakan Hukum Ohm: R = (V_CC- V_F) / I_F.

7.2 Reka Bentuk Optik

Pertimbangkan sudut pandangan 80 darjah apabila mereka bentuk kanta, apertur atau pandu cahaya untuk sistem sensor. Corak sinaran akan mempengaruhi julat penderiaan dan medan pandangan. Untuk pengesanan jarak lebih jauh, optik kolar luaran mungkin diperlukan untuk memfokuskan cahaya yang dipancarkan.

7.3 Pemasangan Pengesan

Output 940nm LED ini dipadankan secara optimum dengan tindak balas spektrum fotodiod dan fototransistor silikon. Pastikan pengesan yang dipilih sensitif dalam rantau panjang gelombang ini untuk nisbah isyarat-ke-bunyi sistem maksimum.

8. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

Berbanding dengan LED IR lubang melalui yang lebih lama, versi SMD 1206 ini menawarkan kelebihan ketara dalam peminikroan dan kesesuaian untuk pembuatan automatik. Pembeza utama dalam kategori LED IR SMD adalah gabungan keamatan sinaran yang agak tinggi (2.8 mW/sr tipikal) dengan tapak kaki 1206 standard yang diterima pakai secara meluas, dan pematuhannya dengan peraturan alam sekitar yang ketat. Kanta rata bersepadu menyediakan output optik yang konsisten berbanding dengan peranti tanpa kanta dalaman.

9. Soalan Lazim (FAQ)

9.1 Mengapakah perintang had arus adalah wajib?

LED adalah peranti didorong arus, bukan didorong voltan. Ciri I-V mereka adalah eksponen. Mengoperasikannya terus dari sumber voltan, walaupun yang hampir dengan V nominal mereka_F, boleh membawa kepada aliran arus tidak terkawal, pemanasan pantas dan kegagalan serta-merta. Perintang siri menyediakan kaedah linear dan stabil untuk menetapkan arus operasi.

9.2 Apakah yang berlaku jika garis panduan kepekaan kelembapan tidak dipatuhi?

Kelembapan yang diserap ke dalam pakej plastik boleh mengewap dengan cepat semasa proses pateri alir semula suhu tinggi. Ini boleh menyebabkan penyahlaminaan dalaman, keretakan pakej ("popcorning") atau kerosakan pada ikatan wayar, membawa kepada kegagalan serta-merta atau pengurangan kebolehpercayaan jangka panjang.

9.3 Bolehkah LED ini digunakan untuk penghantaran data?

Walaupun ia memancarkan cahaya termodulasi, reka bentuk utamanya adalah untuk aplikasi penderiaan. Kelajuan pensuisannya biasanya tidak ditentukan dalam dokumen data ini. Untuk penghantaran data berkelajuan tinggi (contohnya, alat kawalan jauh IR), LED yang khusus dicirikan untuk masa tindak balas pantas harus dipilih.

10. Contoh Reka Bentuk Praktikal

Senario:Mereka bentuk sensor jarak mudah menggunakan LED IR ini dan fototransistor silikon.

1. Litar Pemacu:Sambungkan anod LED kepada bekalan 5V melalui perintang had arus. Untuk sasaran I_F20mA dan V_F1.7V, kira R = (5V - 1.7V) / 0.02A = 165Ω. Gunakan nilai standard terdekat (contohnya, 160Ω atau 180Ω). Transistor atau pin GPIO mikropengawal boleh menyalakan/mematikan LED.
2. Litar Pengesanan:Letakkan fototransistor berdekatan. Apabila objek memantulkan cahaya IR kembali kepada pengesan, arus pengumpulnya meningkat. Arus ini boleh ditukar kepada voltan menggunakan perintang beban dan dihantar ke pembanding atau ADC mikropengawal untuk mengesan kehadiran objek.
3. Susun Atur:Letakkan LED dan pengesan berdekatan pada PCB tetapi pastikan halangan fizikal atau pemisah optik digunakan untuk mengelakkan silang langsung (cahaya dari LED masuk terus ke pengesan tanpa pantulan).

11. Prinsip Operasi

LED inframerah ialah diod simpang p-n semikonduktor. Apabila voltan hadapan dikenakan, elektron dari rantau-n bergabung semula dengan lubang dari rantau-p dalam rantau aktif. Proses penggabungan semula ini membebaskan tenaga dalam bentuk foton (cahaya). Komposisi bahan khusus (GaAlAs dalam kes ini) menentukan tenaga jurang jalur, yang menentukan panjang gelombang foton yang dipancarkan, di sini dalam spektrum inframerah pada 940nm. Kanta dalaman membentuk cahaya yang dipancarkan menjadi corak sinaran tertentu.

12. Trend Teknologi

Trend dalam komponen inframerah untuk penderiaan terus ke arah integrasi yang lebih tinggi, pakej yang lebih kecil dan kecekapan yang lebih baik. Terdapat permintaan yang semakin meningkat untuk LED IR dengan lebar jalur spektrum yang lebih sempit dan kuasa output yang lebih tinggi untuk aplikasi jarak lebih jauh seperti LiDAR dan penderiaan masa penerbangan (ToF). Tambahan pula, integrasi pemancar IR dan pengesan ke dalam modul tunggal memudahkan reka bentuk sistem. Pematuhan alam sekitar dan peraturan kekal sebagai pemacu kritikal untuk semua komponen elektronik.