LED Pemancar Inframerah 5mm Pakej Jelas - Dimensi 5mm Dia - Voltan Hadapan 1.8V - Keamatan Sinaran 4.81mW/sr - Lembaran Data Teknikal Bahasa Melayu

1. Gambaran Keseluruhan Produk

Dokumen ini memperincikan spesifikasi untuk diod pemancar cahaya (LED) inframerah (IR) berkuasa tinggi dan miniatur yang dibungkus dalam pakej plastik lutsinar yang jelas. Peranti ini merupakan pemancar jenis hujung yang direka untuk aplikasi yang memerlukan pencahayaan inframerah yang boleh dipercayai. Fungsi utamanya adalah untuk menukar arus elektrik kepada sinaran inframerah, biasanya untuk digunakan dalam sistem penderiaan, pengesanan, dan komunikasi di mana ia sering dipadankan dengan pengesan foto yang serasi.

2. Analisis Parameter Teknikal Mendalam

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Peranti ini direka untuk beroperasi dengan boleh dipercayai dalam had persekitaran dan elektrik yang ditetapkan. Melebihi penarafan ini boleh menyebabkan kerosakan kekal.

• Pelesapan Kuasa:150 mW. Ini adalah jumlah kuasa maksimum yang boleh dilepaskan dengan selamat oleh peranti sebagai haba di bawah sebarang keadaan operasi.
• Arus Hadapan Puncak:2 A. Ini adalah arus berdenyut maksimum yang dibenarkan, ditetapkan di bawah keadaan 300 denyutan sesaat dengan lebar denyut 10 mikrosaat. Ia jauh lebih tinggi daripada penarafan berterusan, membenarkan letusan cahaya sementara berintensiti tinggi.
• Arus Hadapan Berterusan:100 mA. Ini adalah arus DC maksimum yang boleh dikenakan pada LED secara berterusan tanpa risiko kerosakan.
• Voltan Songsang:5 V. Mengenakan voltan pincang songsang yang lebih besar daripada nilai ini boleh merosakkan simpang semikonduktor.
• Julat Suhu Operasi:-40°C hingga +85°C. Peranti ini dijamin berfungsi dalam julat suhu ambien ini.
• Julat Suhu Penyimpanan:-55°C hingga +100°C. Peranti boleh disimpan tanpa beroperasi dalam julat suhu yang lebih luas ini.
• Suhu Pateri Kaki:260°C selama 5 saat, diukur 1.6mm dari badan pakej. Ini mentakrifkan toleransi profil haba untuk proses pemasangan.

2.2 Ciri Elektrik & Optik

Parameter ini diukur pada suhu ambien piawai 25°C dan mentakrifkan prestasi peranti di bawah keadaan operasi biasa. Keadaan ujian untuk kebanyakan parameter optik ialah arus hadapan (I_F) sebanyak 20 mA.

• Kejadian Sinaran Apertur (E_e):0.64 mW/cm² (Min). Ini mengukur kuasa sinaran per unit luas pada apertur pemancar. Ia adalah parameter utama untuk aplikasi di mana pemancar diletakkan berhampiran dengan pengesan.
• Keamatan Sinaran (I_E):4.81 mW/sr (Min). Ini adalah kuasa sinaran yang dipancarkan per unit sudut pepejal (steradian). Ia adalah ukuran utama "kecerahan" output LED dalam spektrum inframerah dan adalah penting untuk mengira pencahayaan pada jarak.
• Panjang Gelombang Pancaran Puncak (λ_Puncak):880 nm (Tip.). Peranti memancarkan cahaya inframerah berpusat di sekitar panjang gelombang ini. Ini berada dalam kawasan inframerah-dekat (NIR), yang tidak kelihatan oleh mata manusia tetapi mudah dikesan oleh pengesan foto silikon.
• Separuh Lebar Garisan Spektrum (Δλ):50 nm (Maks.). Ini menentukan julat panjang gelombang di mana kuasa optik yang dipancarkan adalah sekurang-kurangnya separuh daripada nilai puncaknya. Nilai 50 nm menunjukkan output spektrum yang agak luas, yang tipikal untuk LED IR standard.
• Voltan Hadapan (V_F):1.3 V (Min), 1.8 V (Maks) pada I_F=20mA. Ini adalah susutan voltan merentasi LED semasa beroperasi. Ia adalah penting untuk mereka bentuk litar pembatas arus.
• Arus Songsang (I_R):100 µA (Maks) pada V_R=5V. Ini adalah arus bocor kecil yang mengalir apabila peranti dipincang songsang.
• Sudut Pandangan (2θ_1/2):40° (Tip.). Ini adalah sudut penuh di mana keamatan sinaran jatuh kepada separuh daripada nilai maksimumnya (pada paksi). Sudut 40° memberikan pancaran yang luas, sesuai untuk aplikasi yang memerlukan liputan kawasan yang luas.

3. Analisis Lengkung Prestasi

Lembaran data menyediakan beberapa perwakilan grafik bagi tingkah laku peranti di bawah pelbagai keadaan.

3.1 Taburan Spektrum

The spectral output curve (Fig. 1) shows the relative radiant intensity as a function of wavelength. It confirms the peak emission at approximately 880 nm with a characteristic bell-shaped curve, tapering off on either side. The half-width can be visually estimated from this graph.

3.2 Arus Hadapan vs. Voltan Hadapan

Lengkung I-V (Rajah 3) menggambarkan hubungan tak linear antara voltan hadapan yang dikenakan dan arus yang terhasil. Ia menunjukkan ciri hidup eksponen tipikal diod. Julat V_Fyang ditetapkan pada 20mA boleh dirujuk silang pada lengkung ini.

3.3 Keamatan Sinaran Relatif vs. Arus Hadapan

Lengkung ini (Rajah 5) menunjukkan bagaimana kuasa output optik meningkat dengan arus pacuan. Ia secara amnya linear dalam julat yang ketara tetapi mungkin menunjukkan ketepuan atau penurunan kecekapan pada arus yang sangat tinggi. Graf ini adalah kritikal untuk menentukan arus pacuan yang diperlukan untuk mencapai tahap output yang dikehendaki.

3.4 Keamatan Sinaran Relatif vs. Suhu Ambien

Lengkung kebergantungan suhu (Rajah 4) menunjukkan bahawa kuasa output LED berkurangan apabila suhu simpang meningkat. Ini adalah ciri asas sumber cahaya semikonduktor. Graf ini membolehkan pereka untuk menyahkadar output yang dijangkakan untuk persekitaran operasi suhu tinggi.

3.5 Gambarajah Sinaran

Corak sinaran kutub (Rajah 6) memberikan perwakilan visual sudut pandangan. Ia memplot keamatan relatif terhadap sudut dari paksi pusat, dengan jelas menunjukkan separuh sudut 40° di mana keamatan jatuh kepada 50%.

4. Maklumat Mekanikal & Pembungkusan

4.1 Dimensi Pakej

Peranti menggunakan pakej plastik jelas standard diameter 5mm, jenis hujung (sering dirujuk sebagai pakej T-1 3/4). Nota dimensi utama termasuk:

• Semua dimensi disediakan dalam milimeter dengan setara inci.
• Toleransi standard ±0.25mm terpakai melainkan dinyatakan sebaliknya.
• Penonjolan maksimum resin di bawah flen ialah 1.5mm.
• Jarak kaki diukur pada titik di mana kaki keluar dari badan pakej.

Pakej adalah lutsinar, membolehkan cahaya inframerah melalui dengan penyerapan minimum. Kaki biasanya diperbuat daripada aloi tembaga bertin.

4.2 Pengenalpastian Polarity

Untuk gaya pakej ini, kaki yang lebih panjang biasanya menandakan anod (sambungan positif), dan kaki yang lebih pendek menandakan katod (sambungan negatif). Selain itu, pakej mungkin mempunyai titik rata pada bibir berhampiran kaki katod. Polarity yang betul mesti dipatuhi untuk peranti memancarkan cahaya.

5. Garis Panduan Pateri & Pemasangan

Penarafan maksimum mutlak untuk pateri kaki ialah 260°C untuk tempoh 5 saat, diukur 1.6mm dari badan pakej. Penarafan ini bertujuan untuk proses pateri tangan atau pateri gelombang.

• Pateri Alir Semula:Walaupun tidak dinyatakan secara eksplisit untuk alir semula, had 260°C mencadangkan ia mungkin bertolak ansur dengan beberapa profil alir semula. Walau bagaimanapun, profil dengan suhu puncak yang lebih rendah (contohnya, 245°C) dan kadar cerun yang dikawal sangat disyorkan untuk mengurangkan tekanan haba pada pakej plastik dan ikatan wayar dalaman.
• Langkah Berjaga-jaga Umum:Elakkan tekanan mekanikal yang berlebihan pada kaki. Jangan bengkokkan kaki pada pangkal pakej. Gunakan penyingkiran haba yang sesuai semasa memateri jika perlu.
• Keadaan Penyimpanan:Simpan dalam persekitaran kering, anti-statik dalam julat suhu yang ditetapkan (-55°C hingga +100°C) untuk mengelakkan penyerapan kelembapan dan degradasi lain.

6. Cadangan Aplikasi

6.1 Senario Aplikasi Tipikal

Pemancar IR ini sangat sesuai untuk pelbagai aplikasi optoelektronik, termasuk:

• Pengesanan & Penderiaan Objek:Digunakan dalam sensor jarak dekat, pembilang objek, dan sistem pengesanan paras, sering dipadankan dengan fototransistor seperti siri LTR-3208 yang disebut untuk membentuk pemutus optik atau sensor pantulan.
• Sistem Kawalan Jauh:Berfungsi sebagai pemancar dalam kawalan jauh inframerah untuk elektronik pengguna.
• Pautan Data Optik:Membolehkan komunikasi data bersiri tanpa wayar jarak dekat.
• Sistem Keselamatan:Digunakan dalam pencahayaan inframerah untuk kamera penglihatan malam atau sebagai sebahagian daripada pancaran pengesanan pencerobohan.

6.2 Pertimbangan Reka Bentuk

• Pembatas Arus:LED adalah peranti yang didorong oleh arus. Sentiasa gunakan perintang pembatas arus bersiri atau litar pemacu arus malar untuk mengelakkan melebihi arus hadapan berterusan maksimum, terutamanya kerana voltan hadapan mempunyai julat (1.3V-1.8V).
• Pengurusan Haba:Walaupun pelesapan kuasa adalah rendah, beroperasi pada arus berterusan tinggi atau dalam suhu ambien yang tinggi akan mengurangkan output dan jangka hayat. Pastikan pengudaraan yang mencukupi jika perlu.
• Padanan Optik:Lembaran data menyatakan peranti ini dipadankan secara mekanikal dan spektrum dengan fototransistor tertentu. Menggunakan pengesan yang disyorkan memastikan kepekaan optimum pada panjang gelombang puncak 880nm dan penjajaran fizikal dalam modul yang dipasang.
• Perlindungan Litar:Pertimbangkan untuk menambah perlindungan terhadap lonjakan voltan songsang atau nyahcas elektrostatik (ESD), kerana voltan songsang maksimum hanya 5V.

7. Perbandingan & Pembezaan Teknikal

Ciri utama yang membezakan pemancar IR ini termasuk:

• Julat Keamatan Terpilih:Peranti disusun atau dipilih untuk memenuhi spesifikasi keamatan sinaran tertentu, memastikan konsistensi dalam pengeluaran.
• Output Kuasa Tinggi:Keamatan sinaran minimum 4.81 mW/sr pada 20mA adalah kompetitif untuk pakej 5mm standard, menawarkan kekuatan isyarat yang baik.
• Sudut Pandangan Luas (40°):Menyediakan liputan yang luas, yang menguntungkan untuk penderiaan jarak dekat dan penderiaan pantulan di mana penjajaran kurang kritikal.
• Pakej Jelas:Tidak seperti pakej berwarna atau resap, kanta jelas memaksimumkan output cahaya hadapan dan neutral kepada warna cahaya yang dipancarkan, yang sesuai untuk aplikasi IR.
• Dipadankan dengan Siri Pengesan:Ini memudahkan reka bentuk dan perolehan untuk sistem yang menggunakan fototransistor berpasangan, menjamin keserasian optik dan mekanikal.

8. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

8.1 Apakah nilai perintang yang perlu saya gunakan dengan bekalan 5V?

Menggunakan Hukum Ohm (R = (V_bekalan- V_F) / I_F) dan mengandaikan sasaran I_Fsebanyak 20mA, nilai perintang bergantung pada V_Fsebenar. Untuk reka bentuk kes terburuk yang memastikan arus tidak pernah melebihi 20mA, gunakan V_Fminimum (1.3V). R = (5V - 1.3V) / 0.02A = 185 Ohm. Nilai standard terdekat ialah 180 Ohm. Ini memberikan arus maksimum ~20.6mA, yang selamat. Penarafan kuasa: P = I²R = (0.02)² * 180 = 0.072W, jadi perintang 1/8W atau 1/4W adalah mencukupi.

8.2 Bolehkah saya memacunya terus dengan pin mikropengawal?

Biasanya, tidak. Kebanyakan pin GPIO mikropengawal mempunyai had sumber/penyerapan arus 20-40mA, yang berada di sempadan titik operasi LED ini. Walaupun dalam had, voltan output pin akan turun di bawah beban, menjadikan kawalan arus tidak tepat. Sentiasa disyorkan untuk menggunakan transistor (contohnya, NPN BJT atau MOSFET saluran-N) sebagai suis yang didorong oleh pin mikropengawal untuk mengawal arus LED secara bebas.

8.3 Bagaimanakah suhu mempengaruhi prestasi?

Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 4, keamatan sinaran relatif berkurangan apabila suhu ambien meningkat. Pada +85°C, output mungkin hanya 60-80% daripada nilainya pada 25°C. Sebaliknya, pada suhu yang sangat rendah, output mungkin lebih tinggi. Ini mesti diambil kira dalam pengiraan kepekaan sistem, terutamanya untuk aplikasi luar atau kebolehpercayaan tinggi. Voltan hadapan (V_F) juga mempunyai pekali suhu negatif, bermakna ia berkurangan sedikit apabila suhu meningkat.

8.4 Apakah perbezaan antara Kejadian Sinaran dan Keamatan Sinaran?

Keamatan Sinaran (I_E, mW/sr)adalah ukuran sudut kuasa—ia menerangkan berapa banyak kuasa dipancarkan ke arah tertentu (per steradian). Ia tidak bergantung pada jarak.Kejadian Sinaran Apertur (E_e, mW/cm²)adalah ukuran luas ketumpatan kuasa—ia menerangkan berapa banyak kuasa melalui unit luas pada apertur sumber. E_elebih relevan untuk aplikasi jarak sangat dekat di mana pengesan pada dasarnya berada di permukaan pemancar, manakala I_Edigunakan dengan hukum kuasa dua songsang untuk mengira penyinaran pada jarak.

9. Kajian Kes Reka Bentuk & Penggunaan

Senario: Mereka Bentuk Pembilang Kepingan Kertas untuk Pencetak.

Sensor pemutus optik diperlukan untuk mengira kepingan kertas yang melalui mekanisme pencetak. Pendakap berbentuk U memegang pemancar IR di satu sisi dan fototransistor yang dipadankan di sisi lain. Apabila tiada kertas, cahaya IR dari pemancar terus mengenai pengesan, menyebabkannya mengkonduksi. Apabila sekeping kertas melalui jurang, ia menyekat pancaran IR, menyebabkan konduksi pengesan turun.

Rasional Pemilihan Komponen:

• Pemancar IR ini dipilih untukkeamatan sinaran tingginya (4.81 mW/sr min), memastikan isyarat kuat boleh sampai ke pengesan walaupun penjajaran pendakap tidak sempurna atau habuk terkumpul.
• Sudut pandangan luas 40°adalah bermanfaat kerana ia memberikan toleransi untuk ketidaksejajaran mekanikal kecil antara pemancar dan pengesan yang ditempatkan dalam lengan berasingan pendakap U.Padanan spektrumnya dengan fototransistor LTR-3208
• menjamin pengesan paling sensitif pada panjang gelombang 880nm yang dipancarkan, memaksimumkan nisbah isyarat-ke-bunyi.Pakej jelasadalah sesuai kerana ia tidak melemahkan cahaya IR secara tidak perlu.
• Pelaksanaan Litar:Pemancar didorong oleh sumber arus malar 20mA untuk output yang konsisten. Fototransistor disambungkan dalam konfigurasi pemancar biasa dengan perintang tarik atas. Pembanding atau pin ADC mikropengawal memantau voltan pada pengumpul fototransistor. Kepingan kertas yang melalui menyebabkan peralihan voltan yang berbeza, yang dikira oleh firmware mikropengawal.10. Pengenalan Prinsip Operasi

Diod Pemancar Cahaya Inframerah (IR LED) adalah diod simpang p-n semikonduktor. Apabila voltan hadapan melebihi potensi terbina dalam simpang dikenakan, elektron dari kawasan-n disuntik merentasi simpang ke kawasan-p, dan lubang dari kawasan-p disuntik ke kawasan-n. Pembawa minoriti yang disuntik ini (elektron dalam kawasan-p, lubang dalam kawasan-n) bergabung semula dengan pembawa majoriti. Dalam bahan semikonduktor jurang jalur langsung seperti Gallium Arsenide (GaAs) atau sebatian serupa yang digunakan untuk pancaran IR, sebahagian besar gabungan semula ini adalahsinaran

Semasa gabungan semula sinaran, tenaga pasangan elektron-lubang yang bergabung semula dibebaskan dalam bentuk foton. Panjang gelombang (λ) foton ini ditentukan oleh tenaga jurang jalur (E

) bahan semikonduktor, mengikut persamaan λ = hc / E, di mana h ialah pemalar Planck dan c ialah kelajuan cahaya. Untuk pancaran puncak pada 880 nm, tenaga jurang jalur yang sepadan adalah kira-kira 1.41 eV. Pakej epoksi jelas membungkus cip semikonduktor, memberikan perlindungan mekanikal, dan bertindak sebagai kanta untuk membentuk corak sinaran cahaya yang dipancarkan..

11. Trend Teknologi_gWalaupun prinsip asas LED IR kekal stabil, beberapa trend mempengaruhi pembangunan dan aplikasinya:_gPeningkatan Kuasa & Kecekapan:

Penambahbaikan berterusan dalam sains bahan dan reka bentuk cip membawa kepada peranti dengan keamatan sinaran dan kecekapan dinding-soket (kuasa optik keluar / kuasa elektrik masuk) yang lebih tinggi, membenarkan sama ada isyarat yang lebih terang atau penggunaan kuasa yang lebih rendah.

Pengecilan:

• Terdapat trend kuat ke arah pakej peranti pemasangan permukaan (SMD) (contohnya, 0805, 0603, skala cip) untuk pemasangan automatik, mengurangkan saiz dan kos. Pakej 5mm lubang melalui kekal popular untuk prototaip, penggunaan pendidikan, dan aplikasi yang memerlukan output peranti tunggal yang lebih tinggi atau pemasangan manual yang lebih mudah.Pengkhususan Panjang Gelombang:
• Selain LED biasa 850-940 nm, terdapat peningkatan penggunaan panjang gelombang khusus untuk aplikasi khusus, seperti 810nm untuk oksimetri nadi perubatan atau 1450nm untuk LiDAR selamat mata.Integrasi:
• Pemancar semakin diintegrasikan dengan pemacu, modulator, dan kadangkala pengesan ke dalam modul atau IC tunggal, memudahkan reka bentuk sistem untuk komunikasi data dan penderiaan.Pengembangan Aplikasi:
• Proliferasi Internet Benda (IoT), peranti boleh pakai, LiDAR automotif, dan penderiaan biometrik lanjutan (contohnya, pengecaman muka, pengesanan urat) terus mendorong permintaan untuk pemancar IR yang boleh dipercayai, kos rendah dengan ciri prestasi tertentu.Emitters are increasingly integrated with drivers, modulators, and sometimes even detectors into single modules or ICs, simplifying system design for data communication and sensing.
• Application Expansion:The proliferation of the Internet of Things (IoT), wearable devices, automotive LiDAR, and advanced biometric sensing (e.g., facial recognition, vein detection) continues to drive demand for reliable, low-cost IR emitters with specific performance characteristics.