IR19-315C/TR8 0603 SMD LED Inframerah - Dimensi 1.6x0.8x0.6mm - Panjang Gelombang 940nm - Kuasa 130mW - Dokumen Teknikal Bahasa Melayu

1. Gambaran Keseluruhan Produk

IR19-315C/TR8 ialah diod pemancar cahaya (LED) inframerah permukaan-pasang miniatur yang dibungkus dalam pakej standard 0603. Peranti ini direka untuk memancarkan cahaya pada panjang gelombang puncak 940 nanometer (nm), yang dipadankan secara optimum dengan kepekaan spektrum fotodiod dan fototransistor silikon. Fungsi utamanya adalah untuk berfungsi sebagai sumber inframerah yang cekap dalam pelbagai sistem penderiaan dan komunikasi.

1.1 Kelebihan Teras dan Sasaran Pasaran

Komponen ini menawarkan beberapa kelebihan utama untuk reka bentuk elektronik moden. Saiz tapak SMD miniaturnya membolehkan susun atur PCB berketumpatan tinggi, penting untuk peranti elektronik pengguna padat dan peranti IoT. Peranti ini dibina menggunakan bahan cip AlGaAs (Aluminium Gallium Arsenide), yang memberikan prestasi yang boleh dipercayai untuk pancaran inframerah. Ia disalut dalam kanta epoksi lut air, memastikan penyerapan cahaya IR yang dipancarkan adalah minimum. Produk ini mematuhi sepenuhnya RoHS (Sekatan Bahan Berbahaya), peraturan EU REACH, dan dihasilkan tanpa halogen, memenuhi piawaian alam sekitar dan keselamatan yang ketat. Aplikasi sasaran utama termasuk unit kawalan jauh inframerah yang memerlukan output yang konsisten, sensor pengesanan jarak atau objek yang dipasang pada PCB, pengimbas kod bar, dan pelbagai sistem berasaskan inframerah lain.

2. Analisis Parameter Teknikal Mendalam

Pemahaman menyeluruh tentang had dan ciri operasi peranti adalah penting untuk reka bentuk litar yang boleh dipercayai dan memastikan prestasi jangka panjang.

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Penarafan 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 dikenakan secara berterusan pada LED.
• Voltan Songsang (V_R): 5 V. Melebihi voltan ini dalam bias songsang boleh menyebabkan kerosakan simpang (junction breakdown).
• Suhu Operasi (T_opr): -25°C hingga +85°C. Julat suhu persekitaran untuk operasi normal.
• Suhu Penyimpanan (T_stg): -40°C hingga +100°C. Julat suhu untuk penyimpanan tanpa operasi.
• Pelesapan Kuasa (P_d): 130 mW pada atau di bawah suhu udara bebas 25°C. Kuasa maksimum yang boleh dilesapkan oleh pakej sebagai haba.
• Suhu Pateri (T_sol): 260°C untuk tempoh tidak melebihi 5 saat, sesuai untuk proses semula aliran (reflow).

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

Parameter ini mentakrifkan prestasi peranti di bawah keadaan operasi tipikal. Semua nilai dinyatakan pada suhu persekitaran 25°C.

• Keamatan Sinaran (I_e): Ini adalah kuasa optik yang dipancarkan per unit sudut pepejal, diukur dalam miliwatt per steradian (mW/sr). Pada arus hadapan (I_F) 20 mA, nilai tipikal ialah 0.6 mW/sr. Di bawah operasi berdenyut (I_F=100mA, lebar denyut ≤100μs, kitar tugas ≤1%), keamatan sinaran boleh mencecah sehingga 4.0 mW/sr.
• Panjang Gelombang Puncak (λ_p): 940 nm. Ini adalah panjang gelombang di mana kuasa output optik adalah maksimum.
• Lebar Jalur Spektrum (Δλ): Kira-kira 45 nm. Ini menunjukkan julat panjang gelombang yang dipancarkan, biasanya diukur pada separuh keamatan maksimum (Lebar Penuh pada Separuh Maksimum - FWHM).
• Voltan Hadapan (V_F): Susut voltan merentasi LED apabila arus mengalir. Pada I_F=20mA, V tipikal_Fialah 1.2V, dengan maksimum 1.5V. Ini meningkat kepada 1.4V (tipikal) dan 1.8V (maks) pada I_F=100mA di bawah keadaan berdenyut.
• Arus Songsang (I_R): Maksimum 10 μA apabila voltan songsang 5V dikenakan.
• Sudut Pandangan (2θ_1/2): 140 darjah. Ini adalah sudut penuh di mana keamatan sinaran jatuh kepada separuh nilainya pada 0 darjah (paksi). Sudut pandangan yang luas adalah bermanfaat untuk aplikasi yang memerlukan liputan kawasan yang luas.

3. Penjelasan Sistem Pengelasan (Binning)

IR19-315C/TR8 menggunakan sistem pengelasan untuk mengkategorikan peranti berdasarkan output keamatan sinaran mereka. Ini membolehkan pereka memilih komponen yang memenuhi keperluan kecerahan khusus untuk aplikasi mereka.

3.1 Pengelasan Keamatan Sinaran

Peranti disusun ke dalam kelas (E, F, G) mengikut keamatan sinaran yang diukur pada keadaan ujian I_F= 20 mA.

• Kelas E: Keamatan sinaran berjulat dari minimum 0.2 mW/sr hingga maksimum 1.0 mW/sr.
• Kelas F: Keamatan sinaran berjulat dari minimum 0.5 mW/sr hingga maksimum 1.5 mW/sr.
• Kelas G: Keamatan sinaran berjulat dari minimum 1.0 mW/sr hingga maksimum 2.5 mW/sr.

Penggredan ini memastikan konsistensi dalam kelompok pengeluaran dan membolehkan prestasi optik yang boleh diramalkan dalam produk akhir.

4. Analisis Keluk Prestasi

Lembaran data menyediakan beberapa keluk ciri yang menggambarkan kelakuan peranti di bawah pelbagai keadaan. Ini adalah penting untuk reka bentuk lanjutan dan memahami kesan bukan linear.

4.1 Arus Hadapan vs. Suhu Persekitaran

Keluk ini menunjukkan penurunan arus hadapan maksimum yang dibenarkan apabila suhu persekitaran meningkat. Keupayaan pelesapan kuasa LED berkurangan dengan peningkatan suhu untuk mengelakkan terlalu panas. Pereka mesti merujuk graf ini apabila mengendalikan peranti dalam persekitaran suhu tinggi untuk memastikan arus pemacu tidak melebihi kawasan operasi selamat.

4.2 Taburan Spektrum

Plot taburan spektrum menggambarkan output kuasa optik relatif merentasi panjang gelombang yang berbeza. Ia mengesahkan puncak pada 940nm dan lebar jalur spektrum kira-kira 45nm. Ini adalah kritikal untuk memastikan keserasian dengan tindak balas spektrum sensor penerima.

3.3 Panjang Gelombang Pancaran Puncak vs. Suhu Persekitaran

Graf ini menggambarkan bagaimana panjang gelombang puncak (λ_p) beralih dengan perubahan suhu simpang. Biasanya, panjang gelombang meningkat sedikit dengan suhu (pekali positif). Peralihan ini mesti dipertimbangkan dalam aplikasi penderiaan ketepatan di mana penapis atau kepekaan penerima ditala secara sempit.

4.4 Arus Hadapan vs. Voltan Hadapan (Keluk I-V)

Keluk I-V adalah asas untuk reka bentuk litar. Ia menunjukkan hubungan eksponen antara arus dan voltan. Voltan "lutut" adalah sekitar 1.2V. Keluk ini digunakan untuk mengira nilai perintang siri yang diperlukan untuk menghadkan arus ke tahap yang dikehendaki apabila didorong dari sumber voltan, seperti yang ditekankan dalam langkah berjaga-jaga.

4.5 Keamatan Sinaran Relatif vs. Sesaran Sudut

Plot kutub ini mewakili sudut pandangan secara visual. Ia menunjukkan bagaimana keamatan berkurangan apabila sudut pemerhatian bergerak menjauhi paksi tengah (0°), jatuh kepada 50% pada ±70° (oleh itu sudut pandangan keseluruhan 140°). Maklumat ini adalah penting untuk mereka bentuk laluan optik dan penjajaran dalam sistem.

5. Maklumat Mekanikal dan Pakej

5.1 Dimensi Pakej

Peranti ini mematuhi tapak kaki pakej SMD standard 0603 (1608 metrik). Dimensi utama termasuk panjang badan 1.6 mm, lebar 0.8 mm, dan ketinggian 0.6 mm. Corak landasan (susun atur pad PCB yang disyorkan) dan dimensi terminal disediakan untuk memastikan pateri yang betul dan kestabilan mekanikal. Semua toleransi dimensi biasanya ±0.1 mm melainkan dinyatakan sebaliknya.

5.2 Pengenalpastian Polarity

Katod biasanya ditanda pada badan peranti. Gambar rajah lembaran data menunjukkan sisi katod, yang mesti diorientasikan dengan betul pada PCB mengikut tapak kaki yang disyorkan. Polarity yang salah akan menghalang peranti daripada memancarkan cahaya dan mengenakan bias songsang.

6. Garis Panduan Pateri dan Pemasangan

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

6.1 Penyimpanan dan Kepekaan Kelembapan

LED dibungkus dalam beg kalis lembap dengan bahan pengering. Langkah berjaga-jaga utama termasuk:

• Jangan buka beg sehingga sedia untuk digunakan.
• Simpan beg yang tidak dibuka pada ≤30°C dan ≤90% RH.
• Gunakan dalam tempoh satu tahun selepas penghantaran.
• Selepas dibuka, simpan pada ≤30°C dan ≤60% RH dan gunakan dalam 168 jam (7 hari).
• Jika masa penyimpanan terlampaui atau bahan pengering menunjukkan kelembapan, rawatan pembakaran pada 60 ±5°C untuk minimum 24 jam diperlukan sebelum memateri.

6.2 Profil Pateri Semula Aliran (Reflow)

Peranti ini serasi dengan proses semula aliran inframerah dan fasa wap. Profil suhu pateri tanpa plumbum adalah disyorkan, dengan suhu puncak 260°C untuk tidak lebih daripada 5 saat. Pateri semula aliran tidak boleh dilakukan lebih daripada dua kali. Tekanan pada badan LED semasa pemanasan dan meleding PCB selepas pateri mesti dielakkan.

6.3 Pateri Tangan dan Kerja Semula

Jika pateri tangan diperlukan, gunakan besi pateri dengan suhu hujung di bawah 350°C, kenakan haba pada setiap terminal tidak lebih daripada 3 saat, dan gunakan besi dengan penarafan kuasa 25W atau kurang. Benarkan selang penyejukan sekurang-kurangnya 2 saat antara terminal. Kerja semula tidak digalakkan, tetapi jika tidak dapat dielakkan, besi pateri berkepala dua harus digunakan untuk memanaskan kedua-dua terminal secara serentak untuk mengelakkan tekanan mekanikal pada sendi pateri. Kesan kerja semula pada ciri peranti harus disahkan terlebih dahulu.

7. Maklumat Pembungkusan dan Pesanan

7.1 Spesifikasi Pita dan Gegelung (Tape and Reel)

Komponen dibekalkan pada pita pembawa timbul lebar 8mm yang dililit pada gegelung diameter standard 7 inci. Setiap gegelung mengandungi 4000 keping (4k pcs/reel). Dimensi pita pembawa terperinci, termasuk saiz poket, pic, dan spesifikasi lubang sproket, disediakan untuk memastikan keserasian dengan peralatan pick-and-place automatik.

7.2 Prosedur Pembungkusan

Gegelung dimeterai di dalam beg kalis lembap aluminium bersama bahan pengering. Label pada beg memberikan maklumat utama seperti nombor bahagian (P/N), nombor bahagian pelanggan (CPN), kuantiti (QTY), pangkat kelas (CAT), panjang gelombang puncak (HUE), nombor lot (LOT No.), dan negara pembuatan.

8. Cadangan Reka Bentuk Aplikasi

8.1 Penghad Arus Adalah Wajib

Peraturan reka bentuk yang paling kritikal ialah penggunaan mandatori perintang penghad arus siri. Voltan hadapan LED mempunyai pekali suhu negatif dan boleh berbeza sedikit antara unit. Peningkatan kecil dalam voltan boleh menyebabkan peningkatan arus yang besar dan berpotensi merosakkan. Nilai perintang (R) boleh dikira menggunakan Hukum Ohm: R = (V_bekalan- V_F) / I_F, di mana V_Fialah voltan hadapan pada arus yang dikehendaki I_F.

8.2 Pengurusan Haba

Walaupun pakej 0603 mempunyai jisim haba yang terhad, perhatian harus diberikan kepada pelesapan kuasa, terutamanya apabila memacu pada arus yang lebih tinggi atau dalam suhu persekitaran yang tinggi. Keluk penurunan mesti diikuti. Memastikan kawasan kuprum yang mencukupi disambungkan ke pad haba (jika ada) atau terminal peranti boleh membantu melesapkan haba ke dalam PCB.

8.3 Pertimbangan Reka Bentuk Optik

Sudut pandangan lebar 140° menjadikan LED ini sesuai untuk aplikasi yang memerlukan pencahayaan luas, seperti sensor jarak. Untuk pancaran yang lebih jauh atau diarahkan, optik sekunder (kanta) mungkin diperlukan. Panjang gelombang 940nm tidak kelihatan oleh mata manusia, menjadikannya sesuai untuk operasi tersembunyi, tetapi adalah penting untuk diperhatikan bahawa sesetengah sensor kamera digital gred pengguna boleh mengesannya, yang mungkin kelihatan sebagai cahaya ungu.

9. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

IR19-315C/TR8 membezakan dirinya dalam kategori LED inframerah 0603 melalui gabungan khusus bahan AlGaAs dan panjang gelombang puncak 940nm. LED AlGaAs secara amnya menawarkan kecekapan dan kebolehpercayaan yang baik pada panjang gelombang ini. Berbanding dengan LED berasaskan GaAs, peranti AlGaAs boleh mempunyai ciri voltan hadapan dan suhu yang sedikit berbeza. Sudut pandangan lebar 140° adalah ciri yang ketara berbanding dengan beberapa pesaing yang menawarkan pancaran yang lebih sempit, menjadikannya lebih serba boleh untuk aplikasi penderiaan kawasan.

10. Soalan Lazim (FAQ)

10.1 Apakah tujuan kod pengelasan (E, F, G)?

Kod pengelasan mengkategorikan LED berdasarkan output keamatan sinaran yang diukur. Ini membolehkan pereka memilih tahap kecerahan yang konsisten untuk produk mereka. Sebagai contoh, aplikasi yang memerlukan output optik yang lebih tinggi akan menentukan komponen Kelas G.

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

Tidak, anda tidak boleh menyambungkannya secara langsung. Voltan hadapan rendah LED (biasanya 1.2V) bermakna menyambungkannya terus ke sumber 3.3V atau 5V tanpa perintang penghad arus akan menyebabkan arus berlebihan mengalir, serta-merta memusnahkan peranti. Perintang siri sentiasa diperlukan.

10.3 Mengapakah panjang gelombang 940nm penting?

940nm adalah panjang gelombang yang sangat biasa untuk sistem inframerah kerana ia berada dalam kawasan di mana pengesan foto silikon (fotodiod, fototransistor) mempunyai kepekaan tinggi. Ia juga kurang kelihatan kepada bunyi bising cahaya ambien berbanding panjang gelombang IR yang lebih pendek seperti 850nm, dan ia tidak kelihatan oleh mata manusia, yang diingini untuk elektronik pengguna.

10.4 Berapa kalikah saya boleh memateri semula aliran (reflow) komponen ini?

Lembaran data menyatakan bahawa pateri semula aliran tidak boleh dilakukan lebih daripada dua kali. Setiap kitaran semula aliran mendedahkan komponen kepada tekanan haba, yang berpotensi merosakkan ikatan wayar dalaman atau penyaduran epoksi.

11. Kajian Kes Reka Bentuk dan Penggunaan

11.1 Sensor Jarak Mudah

Aplikasi biasa ialah sensor objek pantulan asas. IR19-315C/TR8 diletakkan bersebelahan dengan fototransistor silikon pada PCB. LED didorong dengan arus berdenyut (contohnya, 20mA, 1kHz, kitar tugas 50%) melalui perintang. Apabila objek menghampiri, ia memantulkan cahaya IR ke fototransistor, yang mengalirkan arus dan menghasilkan isyarat. Operasi berdenyut membantu membezakan isyarat dari cahaya IR ambien. Sudut pandangan lebar LED memastikan liputan kawasan pengesanan yang baik.

11.2 Pemancar Kawalan Jauh Inframerah

Untuk kawalan jauh yang memerlukan jarak lebih jauh atau output lebih tinggi, LED boleh didorong dalam mod berdenyut pada arus yang lebih tinggi, seperti 100mA dengan kitar tugas yang sangat rendah (contohnya, ≤1%). Ini mengambil kesempatan daripada keamatan sinaran berdenyut yang lebih tinggi (sehingga 4.0 mW/sr) sambil mengekalkan kuasa purata dan pelesapan haba dalam had. Isyarat biasanya dimodulat pada frekuensi pembawa (contohnya, 38kHz) untuk membolehkan penerima menapis bunyi bising.

12. Prinsip Operasi

IR19-315C/TR8 ialah diod simpang p-n semikonduktor. Apabila voltan hadapan melebihi tenaga jurang jalurnya dikenakan, elektron dari bahan AlGaAs jenis-n bergabung semula dengan lubang dari bahan jenis-p di kawasan aktif. Proses penggabungan semula ini membebaskan tenaga dalam bentuk foton (cahaya). Komposisi khusus semikonduktor AlGaAs menentukan tenaga jurang jalur, yang seterusnya menentukan panjang gelombang foton yang dipancarkan—dalam kes ini, kira-kira 940nm, yang berada dalam spektrum inframerah-dekat.

13. Trend Teknologi

Teknologi LED inframerah terus berkembang bersama-sama dengan teknologi LED boleh lihat. Trend termasuk pembangunan peranti dengan kecekapan dinding-soket yang lebih tinggi (lebih banyak output cahaya per watt elektrik input), yang mengurangkan penggunaan kuasa dan penjanaan haba. Terdapat juga kerja berterusan untuk meningkatkan prestasi suhu tinggi dan kebolehpercayaan pakej SMD. Tambahan pula, integrasi LED IR dengan pemacu dan sensor ke dalam modul padat adalah trend yang semakin berkembang, memudahkan reka bentuk sistem untuk aplikasi seperti pengecaman isyarat dan penderiaan 3D (contohnya, masa penerbangan). Panjang gelombang 940nm kekal sebagai piawaian dominan kerana padanan optimumnya dengan pengesan silikon dan keterlihatan rendahnya.