SMD LED Inframerah Pakej 0603 - 1.6x0.8x0.8mm - Panjang Gelombang Puncak 870nm - 65mA - 110mW - Lembaran Data Teknikal

1. Gambaran Keseluruhan Produk

Dokumen ini memperincikan spesifikasi untuk diod pemancar inframerah (IR) permukaan-pasang miniatur berprestasi tinggi. Peranti ini dibungkus dalam pakej 0603 yang padat, menjadikannya sesuai untuk aplikasi yang mempunyai ruang terhad dan memerlukan pancaran inframerah yang boleh dipercayai. Fungsi utamanya adalah untuk memancarkan cahaya dalam spektrum inframerah-dekat, dengan panjang gelombang puncak tipikal 870 nanometer (nm), yang dipadankan secara optimum dengan kepekaan spektrum fotodiod dan fototransistor silikon. Bahan terasnya ialah AlGaAs (Aluminium Gallium Arsenide), yang terkenal dengan penjanaan cahaya inframerah yang cekap.

1.1 Kelebihan Teras dan Pasaran Sasaran

Peranti ini menawarkan beberapa kelebihan utama untuk reka bentuk elektronik moden. Pakej SMD dua hujung miniaturnya membolehkan pemasangan PCB berketumpatan tinggi dan serasi dengan proses pemasangan automatik pick-and-place. Ia direka untuk serasi dengan kedua-dua pateri alir semula inframerah dan fasa wap, memudahkan aliran kerja pembuatan moden. Produk ini mematuhi piawaian alam sekitar dan keselamatan utama, termasuk RoHS (Sekatan Bahan Berbahaya), peraturan EU REACH, dan Bebas Halogen (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm). Gabungan saiz kecil, prestasi, dan pematuhan ini menjadikannya sesuai untuk elektronik pengguna, sensor industri, dan peranti komunikasi.

Aplikasi Utama Termasuk:

• Sensor jarak dan kehadiran inframerah yang dipasang pada PCB.
• Unit kawalan jauh inframerah yang memerlukan keamatan sinaran yang lebih tinggi.
• Pengimbas kod bar dan penyelaras optik.
• Pelbagai sistem penghantaran data dan penderiaan berasaskan inframerah.

2. Analisis Parameter Teknikal Mendalam

Pemahaman menyeluruh tentang parameter elektrik dan optik adalah penting untuk reka bentuk litar yang boleh dipercayai dan memastikan LED beroperasi dalam kawasan operasi selamatnya (SOA).

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Penarafan ini mentakrifkan had di mana kerosakan kekal pada peranti mungkin berlaku. Ia tidak bertujuan untuk operasi biasa.

• Arus Hadapan Berterusan (I_F):65 mA. Melebihi arus ini, walaupun seketika, boleh menyebabkan kegagalan katastrofik akibat pemanasan berlebihan pada sambungan semikonduktor.
• Voltan Songsang (V_R):5 V. LED ini mempunyai voltan pecah songsang yang rendah. Reka bentuk litar mesti memastikan LED tidak tertakluk kepada bias songsang melebihi nilai ini, selalunya memerlukan perlindungan dalam persekitaran isyarat AC atau dua hala.
• Pelesapan Kuasa (P_c):110 mW pada 25°C. Ini adalah kuasa maksimum yang boleh dilesapkan oleh pakej sebagai haba. Kuasa yang dibenarkan sebenar berkurangan apabila suhu persekitaran (T_a) meningkat. Penurunan nilai adalah perlu untuk aplikasi suhu tinggi.
• Julat Suhu:Operasi: -25°C hingga +85°C; Penyimpanan: -40°C hingga +100°C.
• Suhu Pateri (T_sol):260°C untuk maksimum 5 saat. Ini mentakrifkan kekangan profil pateri alir semula.

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

Ini adalah parameter prestasi tipikal di bawah keadaan ujian yang ditetapkan. Pereka bentuk harus menggunakan nilai tipikal atau maksimum/minimum yang sesuai untuk margin reka bentuk mereka.

• Keamatan Sinaran (I_E):1.3 mW/sr (tipikal) pada I_F=20mA. Keamatan sinaran mengukur kuasa optik yang dipancarkan per unit sudut pepejal (steradian). Ia adalah parameter utama untuk menentukan kekuatan isyarat pada penerima. Nilai minimum yang ditetapkan ialah 1.0 mW/sr.
• Panjang Gelombang Puncak (λ_p):870 nm (tipikal), dengan julat dari 860 nm hingga 900 nm. Ini adalah panjang gelombang di mana spektrum pancaran paling kuat. Memadankan ini dengan kepekaan puncak penerima (contohnya, pengesan foto silikon pada ~850-950nm) memaksimumkan kecekapan sistem.
• Lebar Jalur Spektrum (Δλ):45 nm (tipikal). Ini adalah lebar penuh pada separuh maksimum (FWHM) spektrum pancaran, menunjukkan julat panjang gelombang yang dipancarkan.
• Voltan Hadapan (V_F):1.35 V (tipikal) pada I_F=20mA, julat dari 1.20 V hingga 1.70 V. Parameter ini penting untuk mengira nilai perintang had arus: R = (V_supply- V_F) / I_F. Variasi mesti diambil kira dalam reka bentuk yang teguh.
• Arus Songsang (I_R):10 µA (maksimum) pada V_R=5V.
• Sudut Pandangan (2θ_1/2):140 darjah. Ini adalah sudut penuh di mana keamatan sinaran turun kepada separuh daripada nilai puncaknya (pada paksi). Sudut pandangan yang luas adalah bermanfaat untuk aplikasi yang memerlukan liputan luas, seperti sensor jarak.

3. Analisis Lengkung Prestasi

Lengkung ciri yang disediakan menawarkan pandangan berharga tentang tingkah laku peranti di bawah pelbagai keadaan, yang penting untuk reka bentuk aplikasi dunia sebenar.

3.1 Arus Hadapan vs. Suhu Persekitaran

Lengkung ini menggambarkan hubungan antara arus hadapan berterusan maksimum yang dibenarkan dan suhu persekitaran. Ia menunjukkan penurunan nilai arus hadapan yang diperlukan apabila suhu meningkat untuk kekal dalam had pelesapan kuasa. Pada suhu yang menghampiri suhu operasi maksimum (+85°C), arus berterusan yang dibenarkan adalah jauh lebih rendah daripada penarafan maksimum mutlak 65mA pada 25°C.

3.2 Taburan Spektrum

Graf taburan spektrum menunjukkan keluaran kuasa sinaran relatif sebagai fungsi panjang gelombang. Ia mengesahkan panjang gelombang puncak (λ_p) 870nm dan lebar jalur spektrum tipikal (Δλ) kira-kira 45nm. Bentuk lengkung ini penting untuk penapisan dan untuk memastikan keserasian dengan tindak balas spektrum penerima.

3.3 Panjang Gelombang Pancaran Puncak vs. Suhu Persekitaran

Lengkung ini menunjukkan bahawa panjang gelombang puncak mempunyai pekali suhu positif, bermakna ia meningkat sedikit dengan peningkatan suhu sambungan. Anjakan ini (biasanya sekitar 0.1-0.3 nm/°C untuk peranti AlGaAs) adalah penting untuk aplikasi penderiaan ketepatan di mana kestabilan panjang gelombang adalah kritikal.

3.4 Voltan Hadapan vs. Suhu Persekitaran

Voltan hadapan (V_F) mempunyai pekali suhu negatif; ia berkurangan apabila suhu meningkat. Ciri ini mesti dipertimbangkan dalam litar pemacu arus malar, kerana V_Fyang lebih rendah pada suhu tinggi boleh sedikit menjejaskan pengiraan pelesapan kuasa jika menggunakan perintang siri mudah.

3.5 Keamatan Sinaran Relatif vs. Anjakan Sudut

Plot kutub ini secara visual mentakrifkan sudut pandangan (140° pada titik separuh keamatan). Corak sinaran biasanya Lambertian atau hampir Lambertian untuk gaya pakej ini, yang berguna untuk memodelkan irradians pada permukaan sasaran pada pelbagai sudut dan jarak.

4. Maklumat Mekanikal dan Pembungkusan

4.1 Dimensi Pakej (0603)

Peranti ini mematuhi tapak kaki standard 0603 (1608 metrik): kira-kira 1.6mm panjang, 0.8mm lebar, dan 0.8mm tinggi. Lukisan dimensi terperinci menentukan susun atur pad, garis besar komponen, dan kedudukan terminal dengan toleransi standard ±0.1mm melainkan dinyatakan sebaliknya. Reka bentuk corak land yang betul adalah penting untuk pateri yang boleh dipercayai dan kestabilan mekanikal.

4.2 Pengenalpastian Polarity

Lembaran data termasuk rajah yang menunjukkan terminal anod dan katod. Polarity yang betul adalah wajib untuk operasi peranti. Biasanya, katod mungkin ditanda oleh takuk, penunjuk hijau, atau bentuk pad tertentu pada pembungkusan pita dan gegelung.

4.3 Spesifikasi Pita dan Gegelung

Produk ini dibekalkan dalam pita pembawa timbul lebar 8mm pada gegelung diameter 7 inci. Dimensi pita pembawa ditentukan untuk memastikan keserasian dengan peralatan pemasangan SMD standard. Setiap gegelung mengandungi 4000 keping.

5. Garis Panduan Pateri dan Pemasangan

Pengendalian yang betul adalah kritikal untuk mengekalkan kebolehpercayaan dan prestasi peranti.

5.1 Kepekaan Kelembapan dan Penyimpanan

Peranti ini sensitif kelembapan (MSL). Langkah berjaga-jaga termasuk:

• Jangan buka beg penghalang kalis lembapan sehingga sedia untuk digunakan.
• Simpan beg yang belum dibuka pada ≤30°C dan ≤90% RH.
• Gunakan dalam tempoh satu tahun selepas penghantaran.
• Selepas dibuka, simpan pada ≤30°C dan ≤60% RH.
• Gunakan dalam tempoh 168 jam (7 hari) selepas membuka beg.
• Jika masa penyimpanan dilebihi atau penyerap lembapan menunjukkan kemasukan kelembapan, bakar pada 60 ±5°C untuk minimum 24 jam sebelum digunakan.

5.2 Profil Pateri Alir Semula

Profil pateri alir semula bebas plumbum adalah disyorkan. Parameter utama termasuk suhu puncak 260°C, dengan masa di atas 240°C tidak melebihi had yang disyorkan (diimplikasikan oleh maksimum 5 saat pada 260°C). Pateri alir semula tidak boleh dilakukan lebih daripada dua kali untuk mengelakkan tekanan terma berlebihan pada pakej epoksi dan ikatan wayar.

5.3 Pateri Tangan dan Kerja Semula

Jika pateri tangan diperlukan, gunakan besi pateri dengan suhu hujung di bawah 350°C dan gunakan haba pada setiap terminal tidak lebih daripada 3 saat. Gunakan besi berkuasa rendah (≤25W). Benarkan selang penyejukan lebih daripada 2 saat antara pateri setiap terminal. Untuk kerja semula, besi pateri dua kepala adalah disyorkan untuk memanaskan kedua-dua terminal secara serentak dan mengelakkan tekanan mekanikal. Kebolehlakuan dan kesan kerja semula pada ciri peranti harus disahkan terlebih dahulu.

6. Pertimbangan Reka Bentuk Aplikasi

6.1 Had Arus Adalah Wajib

LED adalah peranti berkuasa arus.Perintang had arus siri adalah mutlak diperlukan.Voltan hadapan (V_F) mempunyai julat yang sempit, dan peningkatan kecil dalam voltan yang dikenakan melebihi V_Fmenyebabkan peningkatan besar, berpotensi merosakkan, dalam arus hadapan (I_F). Nilai perintang dikira berdasarkan voltan bekalan (V_supply), arus hadapan yang dikehendaki (I_F), dan voltan hadapan (V_F), menggunakan V_Fkes terburuk (minimum) untuk memastikan arus tidak melebihi maksimum reka bentuk.

6.2 Pengurusan Terma

Walaupun pakejnya kecil, pelesapan kuasa (sehingga 110mW) menjana haba. Untuk operasi berterusan pada arus tinggi atau dalam suhu persekitaran yang tinggi, pertimbangkan rintangan terma PCB. Menyediakan kawasan kuprum yang mencukupi (pad pelepasan haba) di sekitar pad pateri membantu melesapkan haba dan mengekalkan suhu sambungan yang lebih rendah, yang meningkatkan kebolehpercayaan jangka panjang dan mencegah degradasi keluaran bercahaya.

6.3 Reka Bentuk Optik

Sudut pandangan 140 darjah menyediakan pancaran yang luas. Untuk aplikasi yang memerlukan pancaran yang lebih fokus, kanta luaran atau pemantul boleh digunakan. Sebaliknya, untuk liputan kawasan yang sangat luas, sudut asal mungkin mencukupi. Kanta jernih air sesuai untuk aplikasi di mana titik pancaran tepat tidak kritikal; jika warna atau penyebaran tertentu diperlukan untuk penjajaran pemasangan, ini mesti dipertimbangkan kerana kanta tidak menyediakannya.

6.4 Perlindungan Litar

Dalam persekitaran di mana lonjakan voltan songsang mungkin berlaku (contohnya, beban induktif, palam panas), pertimbangkan untuk menambah diod perlindungan selari dengan LED (katod ke anod) untuk menjepit sebarang voltan songsang di bawah penarafan maksimum 5V.

7. Panduan Perbandingan dan Pemilihan

Peranti ini adalah sebahagian daripada keluarga LED IR. Kriteria pemilihan utama dari panduan yang disediakan ialah bahan cip (AlGaAs) dan warna kanta (Jernih Air). Apabila memilih LED IR, jurutera mesti membandingkan parameter utama:

• Panjang Gelombang (λ_p):Padankan dengan kepekaan puncak penerima (fotodiod, fototransistor, atau IC). 870nm adalah standard biasa.
• Keamatan Sinaran (I_E):Keamatan yang lebih tinggi memberikan isyarat yang lebih kuat, membolehkan jarak lebih jauh atau arus pemacu lebih rendah.
• Sudut Pandangan:Sudut sempit memberikan jarak lebih jauh dan cahaya lebih fokus; sudut luas memberikan liputan lebih luas.
• Saiz Pakej:Pakej 0603 menawarkan tapak kaki yang sangat kecil untuk reka bentuk miniatur.
• Voltan Hadapan:V_Fyang lebih rendah boleh menjadi kelebihan dalam litar beroperasi bateri voltan rendah.

Pembeza utama bahagian khusus ini ialah gabungan tapak kaki standard 0603 dengan keamatan sinaran yang agak tinggi dan sudut pandangan yang luas, sesuai untuk penderiaan dan komunikasi IR tujuan umum.

8. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

8.1 Apakah tujuan panjang gelombang 870nm?

870nm berada dalam spektrum inframerah-dekat, tidak kelihatan oleh mata manusia. Ia dikesan dengan cekap oleh pengesan foto berasaskan silikon yang murah dan biasa, yang mempunyai kepekaan puncak sekitar 800-950nm. Ini menjadikannya sesuai untuk aplikasi penderiaan, kawalan jauh, dan pengasingan optik.

8.2 Bolehkah saya memacu LED ini terus dari pin mikropengawal 3.3V atau 5V?

No.Anda mesti menggunakan perintang had arus. Sebagai contoh, untuk memacu pada I_F=20mA dari bekalan 3.3V, dengan andaian V_Ftipikal 1.35V: R = (3.3V - 1.35V) / 0.020A = 97.5Ω. Gunakan perintang standard 100Ω. Sentiasa sahkan arus tidak melebihi maksimum di bawah V_F conditions.

kes terburuk.

8.3 Bagaimanakah suhu mempengaruhi prestasi?

Apabila suhu meningkat: Keluaran sinaran biasanya berkurangan, voltan hadapan berkurangan, dan panjang gelombang puncak meningkat sedikit. Untuk operasi stabil, reka bentuk litar pemacu yang mengambil kira variasi ini, terutamanya jika beroperasi dalam julat penuh -25°C hingga +85°C.

8.4 Adakah penyerap haba diperlukan?_FUntuk operasi berterusan pada arus maksimum mutlak (65mA) pada suhu bilik, pelesapan kuasa ialah P = V_F* I

≈ 1.35V * 0.065A ≈ 88mW, yang berada di bawah penarafan 110mW. Walau bagaimanapun, pada suhu persekitaran yang tinggi, penurunan nilai adalah perlu. Reka bentuk terma PCB yang baik (pad kuprum) biasanya mencukupi; penyerap haba berasingan tidak tipikal untuk pakej 0603.

9. Contoh Aplikasi Praktikal: Sensor Jarak IR Mudah

1. Kes penggunaan biasa ialah sensor objek pantulan. LED IR diletakkan bersebelahan dengan fototransistor. Mikropengawal memberikan denyut kepada LED (contohnya, pada 20mA). Cahaya dipantulkan dari objek berdekatan dan dikesan oleh fototransistor, yang keluarannya dibaca oleh mikropengawal. Langkah reka bentuk:Pemacu LED:
2. Gunakan pin GPIO dan transistor NPN (atau MOSFET) dengan perintang siri untuk memberikan denyut kepada LED pada arus yang dikehendaki. Pemberian denyut membolehkan arus segera yang lebih tinggi (untuk isyarat lebih kuat) sambil mengekalkan kuasa purata rendah.Litar Penerima:
3. Fototransistor disambungkan dalam konfigurasi pemancar biasa dengan perintang tarik ke atas untuk mencipta keluaran voltan. Nilai perintang pengumpul menentukan kepekaan dan kelajuan tindak balas.Pertimbangan Optik:
4. Penghalang kecil antara LED dan fototransistor pada PCB membantu mengurangkan silang langsung. Sudut pandangan luas 140° LED membantu menerangi kawasan luas di hadapan sensor.Pemprosesan Isyarat:

Mikropengawal boleh menggunakan pengesanan segerak (hanya membaca penerima semasa denyut LED) untuk menolak gangguan cahaya ambien.

10. Prinsip Operasi dan Trend Teknologi

10.1 Prinsip Operasi Asas

LED inframerah adalah diod sambungan p-n semikonduktor. Apabila dibias hadapan, elektron dari kawasan n bergabung semula dengan lubang dari kawasan p dalam kawasan aktif (dibuat daripada AlGaAs). Proses penggabungan semula ini membebaskan tenaga dalam bentuk foton (cahaya). Tenaga jurang jalur khusus bahan AlGaAs menentukan panjang gelombang foton yang dipancarkan, yang dalam kes ini berada dalam julat inframerah 870nm. Pakej epoksi jernih air membungkus cip, memberikan perlindungan mekanikal, dan bertindak sebagai kanta yang membentuk corak pancaran.

10.2 Trend Industri