Pemancar LED Inframerah 5mm Pakej Jernih Air - Dimensi 5.0mm Dia x 8.6mm H - Voltan Hadapan 1.6-2.0V - Panjang Gelombang Puncak 850nm - Keamatan Sinaran 30-45mW/sr - Lembaran Data Teknikal Bahasa Melayu

1. Gambaran Keseluruhan Produk

Dokumen ini memperincikan spesifikasi untuk diod pemancar cahaya inframerah (IRED) diskret yang direka untuk pelbagai aplikasi optoelektronik. Peranti ini direkabentuk untuk memberikan output sinaran tinggi dengan ciri voltan hadapan yang rendah, menjadikannya sesuai untuk reka bentuk yang sensitif kepada kuasa. Pancaran utamanya adalah dalam spektrum inframerah dekat, berpusat pada panjang gelombang puncak 850 nanometer.

Kelebihan teras komponen ini termasuk keupayaannya untuk operasi arus tinggi, yang secara langsung diterjemahkan kepada output kuasa optik yang tinggi. Ia dibungkus dalam format 5mm standard dengan kanta jernih air, memberikan sudut pandangan yang luas untuk pencahayaan atau penerimaan kawasan yang luas. Ini menjadikannya pilihan serba boleh untuk sistem yang memerlukan isyarat inframerah yang boleh dipercayai.

Pasaran sasaran dan senario aplikasi tipikal merangkumi elektronik pengguna, kawalan industri, dan sistem keselamatan. Kegunaan biasa termasuk kawalan jarak jauh inframerah untuk televisyen dan peralatan audio, pautan data tanpa wayar jarak pendek, sensor pengesanan pencerobohan dalam penggera keselamatan, dan pengekod optik. Parameter prestasinya dioptimumkan untuk operasi berdenyut, yang merupakan standard dalam protokol kawalan jarak jauh dan penghantaran data.

2. Analisis Parameter Teknikal Mendalam

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Mengoperasikan peranti melebihi had ini boleh menyebabkan kerosakan kekal. Arus hadapan berterusan maksimum dinilai pada 80 mA, dengan arus hadapan puncak 1 A dibenarkan di bawah keadaan berdenyut (300 pps, lebar denyut 10μs). Penyerakan kuasa maksimum ialah 200 mW, yang menentukan reka bentuk terma aplikasi. Peranti ini boleh menahan voltan songsang sehingga 5V, walaupun ia tidak direka untuk operasi dalam rejim ini. Julat suhu operasi dan penyimpanan masing-masing ialah -40°C hingga +85°C dan -55°C hingga +100°C, memastikan kebolehpercayaan merentasi persekitaran yang sukar. Pateri kaki mesti dilakukan pada 260°C untuk maksimum 5 saat, dengan hujung besi pateri diletakkan sekurang-kurangnya 1.6mm dari badan epoksi.

2.2 Ciri-ciri Elektrik dan Optik

Parameter prestasi utama diukur pada keadaan ujian piawai arus hadapan (I_F) 50 mA dan suhu persekitaran (T_A) 25°C.

• Keamatan Sinaran (I_E):Output kuasa optik per sudut pepejal, dari minimum 30 mW/sr hingga nilai tipikal 45 mW/sr. Ini adalah ukuran langsung kecerahan LED dalam arah utamanya.
• Panjang Gelombang Pancaran Puncak (λ_P):Panjang gelombang nominal ialah 850 nm, meletakkannya dalam kawasan inframerah dekat, yang sesuai untuk pengesan foto silikon dan kurang kelihatan kepada mata manusia berbanding panjang gelombang yang lebih pendek.
• Separuh Lebar Garis Spektrum (Δλ):Kira-kira 50 nm. Ini mentakrifkan lebar jalur spektrum, menunjukkan julat panjang gelombang yang dipancarkan di sekitar puncak.
• Voltan Hadapan (V_F):Biasanya 1.6V, dengan maksimum 2.0V pada I_F=50mA. V_Fyang rendah adalah ciri utama untuk peranti beroperasi bateri yang cekap.
• Arus Songsang (I_R):Maksimum 100 μA pada V_R=5V. Parameter ini adalah untuk tujuan ujian sahaja; peranti ini tidak bertujuan untuk operasi bias songsang.
• Masa Naik/Turun (T_r/T_f):30 nanosaat. Kelajuan pensuisan pantas ini membolehkan operasi berdenyut frekuensi tinggi untuk penghantaran data.
• Sudut Pandangan (2θ_1/2):30 darjah. Ini adalah sudut penuh di mana keamatan sinaran turun kepada separuh daripada nilai puncaknya, mentakrifkan penyebaran pancaran.

3. Analisis Lengkung Prestasi

Lembaran data menyediakan beberapa lengkung ciri yang penting untuk reka bentuk litar dan ramalan prestasi.

3.1 Arus Hadapan vs. Voltan Hadapan (Lengkung I-V)

Lengkung ini menunjukkan hubungan antara arus yang mengalir melalui LED dan voltan merentasinya. Ia adalah tidak linear, tipikal untuk diod. Lengkung ini membolehkan pereka menentukan voltan pemacu yang diperlukan untuk arus operasi yang dikehendaki dan mengira penyerakan kuasa (V_F* I_F). Voltan lutut yang rendah adalah jelas daripada V_Ftipikal 1.6V.

3.2 Keamatan Sinaran Relatif vs. Arus Hadapan

Graf ini menunjukkan bagaimana kuasa output optik berskala dengan arus input. Secara umumnya, keamatan sinaran meningkat secara linear dengan arus dalam julat operasi normal. Kelinearan ini penting untuk aplikasi modulasi analog. Pereka boleh menggunakan ini untuk memilih arus pemacu yang sesuai untuk mencapai tahap kecerahan tertentu.

3.3 Keamatan Sinaran Relatif vs. Suhu Persekitaran

Lengkung ini adalah kritikal untuk memahami kesan terma. Keamatan sinaran LED berkurangan apabila suhu simpang meningkat. Graf ini mengukur penurunan itu, menunjukkan kuasa output relatif kepada nilainya pada 25°C merentasi julat suhu operasi. Untuk operasi yang boleh dipercayai, pengurusan terma mesti dipertimbangkan untuk mengekalkan kestabilan output, terutamanya dalam aplikasi arus tinggi atau suhu persekitaran tinggi.

3.4 Taburan Spektrum

Plot spektrum menggambarkan keamatan cahaya yang dipancarkan merentasi panjang gelombang yang berbeza. Ia mengesahkan puncak pada 850 nm dan separuh lebar kira-kira 50 nm. Maklumat ini adalah penting apabila memadankan LED dengan pengesan foto, kerana responsiviti pengesan berbeza dengan panjang gelombang.

3.5 Gambar Rajah Corak Sinaran

Gambar rajah kutub ini mewakili sudut pandangan secara visual. Corak menunjukkan taburan keamatan, mengesahkan separuh sudut 30 darjah. Ia membantu dalam mereka bentuk sistem optik untuk kawasan liputan tertentu, seperti memastikan penerima berada dalam pancaran LED.

4. Maklumat Mekanikal dan Pembungkusan

4.1 Dimensi Garis Besar

Peranti ini mematuhi pakej LED bulat 5mm standard. Dimensi utama termasuk diameter badan 5.0mm dan ketinggian tipikal 8.6mm dari bahagian bawah flens ke bahagian atas kanta. Jarak kaki, diukur di mana kaki keluar dari pakej, adalah standard 2.54mm (0.1 inci). Toleransi biasanya ±0.25mm melainkan dinyatakan sebaliknya. Penonjolan resin maksimum 1.5mm di bawah flens dibenarkan. Anod (kaki positif) biasanya dikenal pasti oleh panjang kaki yang lebih panjang.

5. Garis Panduan Pateri dan Pemasangan

5.1 Keadaan Penyimpanan

Komponen harus disimpan dalam persekitaran di bawah 30°C dan kelembapan relatif 70%. Sebaik sahaja pakej tertutup asal dibuka, komponen mesti digunakan dalam tempoh 3 bulan di bawah persekitaran terkawal <25°C dan <60% RH untuk mengelakkan pengoksidaan kaki, yang boleh menjejaskan kebolehpaterian.

5.2 Pembersihan

Jika pembersihan diperlukan, hanya pelarut berasaskan alkohol seperti isopropil alkohol harus digunakan. Bahan kimia keras boleh merosakkan kanta epoksi.

5.3 Pembentukan Kaki

Jika kaki perlu dibengkokkan, ini mesti dilakukan sebelum pateri dan pada suhu bilik normal. Bengkokan harus dibuat pada titik sekurang-kurangnya 3mm dari pangkal kanta LED. Pangkal bingkai kaki tidak boleh digunakan sebagai fulkrum semasa membengkok untuk mengelakkan tekanan pada lekatan die dalaman.

5.4 Proses Pateri

Pateri Tangan (Besi):Suhu maksimum 350°C untuk tidak lebih daripada 3 saat per kaki. Hujung besi pateri mestilah tidak lebih dekat daripada 2mm dari pangkal kanta epoksi.
Pateri Gelombang:Profil yang disyorkan termasuk pra-pemanasan sehingga 100°C untuk maksimum 60 saat, diikuti oleh gelombang pateri pada 260°C maksimum selama 5 saat. Kedudukan celupan mestilah tidak lebih rendah daripada 2mm dari pangkal kanta.
Amaran Kritikal:Mencelupkan kanta ke dalam pateri mesti dielakkan. Suhu atau masa yang berlebihan boleh menyebabkan ubah bentuk kanta atau kegagalan katastrofik. Pateri alir semula inframerah (IR) TIDAK sesuai untuk jenis pakej melalui lubang ini.

6. Maklumat Pembungkusan dan Pesanan

Komponen dibungkus dalam beg anti-statik. Konfigurasi pembungkusan standard ialah 1000 keping per beg. Lapan beg dibungkus ke dalam kotak dalaman, dan lapan kotak dalaman membentuk satu kotak penghantaran luar, menghasilkan jumlah 64,000 keping per kotak luar.

7. Cadangan Reka Bentuk Aplikasi

7.1 Reka Bentuk Litar Pemacu

LED adalah peranti beroperasi arus. Untuk memastikan kecerahan seragam dan mencegah pengumpulan arus, adalah sangat disyorkan untuk menggunakan perintang had arus bersiri untuk setiap LED, walaupun apabila berbilang LED disambungkan secara selari kepada sumber voltan. Model litar mudah (A) dengan perintang bersiri dengan setiap LED adalah pendekatan yang betul. Model alternatif (B), menyambungkan berbilang LED secara langsung secara selari tanpa perintang individu, tidak digalakkan kerana variasi kecil dalam voltan hadapan (V_F) setiap LED akan menyebabkan perbezaan ketara dalam perkongsian arus dan, akibatnya, kecerahan.

Nilai perintang bersiri (R_s) boleh dikira menggunakan Hukum Ohm: R_s= (V_bekalan- V_F) / I_F, di mana I_Fialah arus operasi yang dikehendaki (contohnya, 50mA) dan V_Fialah voltan hadapan tipikal dari lembaran data (contohnya, 1.6V).

7.2 Perlindungan Nyahcas Elektrostatik (ESD)

Komponen ini sensitif kepada nyahcas elektrostatik. Kawalan ESD yang betul mesti dilaksanakan semasa pengendalian dan pemasangan:

• Kakitangan harus memakai gelang pergelangan tangan berasaskan tanah atau sarung tangan anti-statik.
• Semua stesen kerja, alat, dan peralatan mesti dibumikan dengan betul.
• Gunakan pengion untuk meneutralkan cas statik yang mungkin terkumpul pada kanta plastik.
• Simpan dan angkut komponen dalam pembungkusan konduktif atau anti-statik.

7.3 Skop Aplikasi dan Kebolehpercayaan

Produk ini bertujuan untuk digunakan dalam peralatan elektronik komersial dan industri standard, termasuk automasi pejabat, komunikasi, dan perkakas rumah. Untuk aplikasi yang memerlukan kebolehpercayaan yang luar biasa di mana kegagalan boleh membahayakan nyawa atau kesihatan (contohnya, penerbangan, sokongan hayat perubatan, sistem keselamatan pengangkutan), perundingan dan kelayakan khusus adalah perlu sebelum direka masuk.

8. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

IRED 850nm ini membezakannya melalui gabunganoutput kuasa tinggi(30-45 mW/sr) danvoltan hadapan rendah(1.6V tip.). Berbanding dengan LED boleh lihat standard atau IRED berkuasa rendah, ini membolehkan pencahayaan yang lebih terang atau jarak yang lebih panjang dalam peranti beroperasi bateri. Sudut pandangan 30 darjah menawarkan keseimbangan yang baik antara keamatan fokus dan kawasan liputan. Kelajuan pensuisan pantas 30ns menjadikannya sesuai untuk kedua-dua kawalan jarak jauh hidup/mati mudah dan protokol penghantaran data kelajuan tinggi, tidak seperti peranti yang lebih perlahan yang terhad kepada pensuisan asas.

9. Soalan Lazim (FAQ)

Q: Bolehkah saya memacu LED ini terus dari pin mikropengawal 3.3V atau 5V?
A: Tidak. Anda mesti sentiasa menggunakan perintang had arus bersiri. Pin mikropengawal mempunyai keupayaan sumber/penyerapan arus yang terhad dan kekurangan pengawalan arus yang tepat. Menyambungkan LED secara langsung mungkin akan melebihi arus maksimum pin, merosakkan mikropengawal, dan boleh memacu LED secara berlebihan.

Q: Mengapakah penarafan arus songsang hanya untuk ujian, dan bukan untuk operasi?
A: LED adalah diod yang dioptimumkan untuk konduksi hadapan. Menggunakan voltan songsang, walaupun dalam had penarafan maksimum 5V, tidak menyebabkan ia berfungsi dengan berguna. Arus songsang yang ditentukan adalah parameter kebocoran yang digunakan untuk ujian kualiti, bukan parameter reka bentuk untuk operasi litar.

Q: Bagaimanakah saya mengira perintang yang diperlukan untuk bekalan 5V pada 50mA?
A: Menggunakan V_Ftipikal 1.6V: R = (5V - 1.6V) / 0.05A = 68 Ohm. Nilai standard terdekat ialah 68Ω. Penarafan kuasa perintang harus sekurang-kurangnya P = I²R = (0.05)²* 68 = 0.17W, jadi perintang 1/4W adalah mencukupi.

Q: Apakah tujuan pakej jernih air jika cahaya tidak kelihatan?
A: Epoksi jernih air adalah sangat telus kepada cahaya inframerah 850nm, meminimumkan kehilangan optik dalam pakej itu sendiri. Kanta berwarna akan menyerap sebahagian output IR, mengurangkan kecekapan. Pakej jernih membolehkan keamatan sinaran maksimum.

10. Kajian Kes Reka Bentuk dan Penggunaan

Senario: Mereka Bentuk Pemancar Kawalan Jarak Jauh Inframerah Mudah.
Matlamatnya adalah untuk menghantar arahan berkod dari unit pegang tangan kepada penerima sehingga 10 meter jauhnya dalam ruang tamu tipikal.

Pemilihan Komponen:IRED 850nm ini adalah pilihan yang sangat baik kerana kuasa output tingginya (untuk jarak yang baik), operasi voltan rendah (serasi dengan bateri kecil seperti 2xAA yang menyediakan 3V), dan kelajuan pensuisan pantas (mampu mengendalikan frekuensi pembawa 38kHz yang biasa digunakan dalam kawalan jarak jauh).

Reka Bentuk Litar:Litar pemancar teras melibatkan mikropengawal menjana kod termodulat. Pin mikropengawal memacu transistor (contohnya, NPN mudah seperti 2N3904) dalam konfigurasi suis. IRED dan perintang had arusnya diletakkan dalam litar pengumpul transistor. Transistor bertindak sebagai suis berkelajuan tinggi, membolehkan mikropengawal mendenyutkan LED dengan arus tinggi yang diperlukan (contohnya, denyut 100mA) tanpa memuatkan pin MCU secara langsung. Nilai perintang bersiri dikira berdasarkan voltan bateri (3V), V_FLED (~1.6V), dan arus berdenyut yang dikehendaki.

Pertimbangan:Sudut pandangan luas 30 darjah LED memastikan alat kawalan jarak jauh tidak perlu dihalakan tepat pada penerima. Langkah berjaga-jaga ESD adalah kritikal semasa pemasangan unit pegang tangan. Garis panduan penyimpanan memastikan LED kekal boleh dipateri semasa proses pengeluaran.

11. Prinsip Operasi

Diod Pemancar Cahaya Inframerah (IRED) adalah peranti simpang p-n semikonduktor. Apabila voltan hadapan dikenakan, elektron dari kawasan jenis-n dan lubang dari kawasan jenis-p disuntik ke dalam kawasan simpang. Apabila pembawa cas ini bergabung semula, tenaga dibebaskan dalam bentuk foton (cahaya). Panjang gelombang khusus cahaya yang dipancarkan (850 nm dalam kes ini) ditentukan oleh tenaga jurang jalur bahan semikonduktor, yang di sini berdasarkan sebatian Gallium Arsenida (GaAs) atau Aluminium Gallium Arsenida (AlGaAs). Pakej epoksi "jernih air" merangkumi cip semikonduktor, memberikan perlindungan mekanikal, dan bertindak sebagai kanta untuk membentuk pancaran output.

12. Trend Teknologi

Komponen inframerah diskret terus berkembang. Trend termasuk pembangunan peranti dengan ketumpatan kuasa dan kecekapan yang lebih tinggi untuk aplikasi jarak jauh seperti LiDAR dan penderiaan masa penerbangan. Terdapat juga dorongan ke arah pengecilan ke dalam pakej peranti pemasangan permukaan (SMD) untuk pemasangan automatik dan faktor bentuk yang lebih kecil. Tambahan pula, komponen dengan toleransi panjang gelombang yang dikawal lebih ketat dan lebar jalur spektrum yang lebih sempit sedang dibangunkan untuk aplikasi penderiaan dan komunikasi optik khusus untuk mengurangkan gangguan dan meningkatkan nisbah isyarat-ke-bunyi. Prinsip asas elektroluminesens dalam simpang semikonduktor kekal malar, tetapi sains bahan dan teknologi pembungkusan mendorong peningkatan prestasi.