Spesifikasi Teknikal LED Inframerah IR26-91C/L510/2D - Pakej SMD 3.0x1.0mm - Panjang Gelombang 940nm - Voltan Hadapan 1.6V - Dokumentasi Teknikal MS - Bahasa Melayu

1. Gambaran Keseluruhan Produk

IR26-91C/L510/2D ialah diod pemancar inframerah peranti permukaan-pasang (SMD) miniatur. Ia dibungkus dalam pakej padat 3.0mm x 1.0mm yang diperbuat daripada plastik jernih air dengan kanta pandangan atas sfera. Fungsi utama komponen ini adalah untuk memancarkan cahaya inframerah dengan panjang gelombang puncak 940 nanometer (nm), yang sepadan secara spektrum dengan kepekaan fotodiod dan fototransistor silikon biasa. Ini menjadikannya sumber yang ideal untuk sistem penderiaan dan komunikasi inframerah di mana gandingan optik yang tepat diperlukan.

1.1 Ciri dan Kelebihan Teras

Peranti ini menawarkan beberapa kelebihan teknikal dan pematuhan utama. Ciri optik utamanya ialah panjang gelombang puncak 940nm, dipilih untuk prestasi optimum dengan pengesan berasaskan silikon sambil menawarkan transmisi atmosfera yang baik. Dari segi elektrik, ia mempunyai voltan hadapan tipikal yang rendah iaitu 1.3V pada 20mA, menyumbang kepada operasi yang cekap tenaga. Komponen ini dihasilkan tanpa plumbum (Pb-free) dan mematuhi arahan Sekatan Bahan Berbahaya (RoHS) Kesatuan Eropah dan peraturan Pendaftaran, Penilaian, Kebenaran dan Sekatan Bahan Kimia (REACH). Ia juga dikelaskan sebagai bebas halogen, dengan kandungan bromin (Br) dan klorin (Cl) masing-masing di bawah 900 bahagian per juta (ppm) dan jumlah gabungannya di bawah 1500 ppm.

1.2 Aplikasi Sasaran

LED inframerah ini direka untuk digunakan dalam pelbagai sistem aplikasi inframerah. Aplikasi tipikal termasuk sensor jarak, pengesanan objek, suis tanpa sentuh, pengekod optik, dan pautan penghantaran data jarak pendek. Bentuknya yang kecil dan reka bentuk SMD menjadikannya sesuai untuk proses pemasangan automatik dalam elektronik pengguna, automasi perindustrian, dan modul penderiaan dalaman automotif.

2. Analisis Parameter Teknikal

Bahagian ini memberikan tafsiran terperinci dan objektif mengenai parameter elektrik, optik dan terma utama yang dinyatakan dalam lembaran data. Memahami penarafan ini adalah kritikal untuk reka bentuk litar yang boleh dipercayai dan memastikan prestasi jangka panjang peranti.

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Penarafan Maksimum Mutlak menentukan had tekanan di mana kerosakan kekal pada peranti mungkin berlaku. Penarafan ini bukan untuk operasi berterusan. Arus hadapan berterusan (I_F) dinilai pada 65 mA. Arus hadapan puncak yang jauh lebih tinggi (I_FP) sebanyak 700 mA dibenarkan, tetapi hanya di bawah keadaan berdenyut yang ketat: lebar denyut ≤ 70 mikrosaat (μs) dan kitar tugas ≤ 0.7%. Voltan songsang maksimum (V_R) ialah 5V, menunjukkan LED mempunyai toleransi yang sangat rendah untuk pincang songsang. Peranti boleh beroperasi pada suhu ambien (T_opr) dari -40°C hingga +85°C dan disimpan (T_stg) dari -40°C hingga +100°C. Suhu pematerian maksimum (T_sol) semasa reflow ialah 260°C untuk tempoh tidak melebihi 5 saat. Penyerakan kuasa (P_d) pada atau di bawah suhu udara bebas 25°C ialah 100 mW. Ia juga mempunyai perlindungan Nyahcas Elektrostatik (ESD), dengan penarafan Model Badan Manusia (HBM) minimum 2000V dan penarafan Model Mesin (MM) minimum 200V.

2.2 Ciri Elektro-Optik

Jadual Ciri Elektro-Optik memberikan nilai tipikal dan maksimum/minimum di bawah keadaan ujian yang ditentukan (Ta=25°C). Keamatan sinaran (I_e), ukuran kuasa optik per sudut pepejal, biasanya 8.0 miliwatt per steradian (mW/sr) pada arus hadapan 20mA. Panjang gelombang puncak (λ_p) berpusat pada 940nm. Lebar jalur spektrum (Δλ), mewakili julat panjang gelombang yang dipancarkan pada separuh keamatan puncak, biasanya 45nm. Voltan hadapan (V_F) berjulat dari tipikal 1.3V hingga maksimum 1.6V pada 20mA. Arus songsang (I_R) mempunyai nilai maksimum 10 mikroampere (μA) apabila pincang songsang 5V dikenakan. Sudut pandangan, ditakrifkan sebagai sudut penuh di mana keamatan jatuh kepada separuh nilai puncaknya, adalah tidak simetri: kira-kira 130 darjah pada paksi-X dan 20 darjah pada paksi-Y. Ini menghasilkan corak sinaran yang sangat elips, yang merupakan pertimbangan reka bentuk kritikal untuk pembentukan pancaran dan penjajaran sensor.

3. Analisis Keluk Prestasi

Lembaran data termasuk beberapa graf yang menggambarkan tingkah laku peranti di bawah keadaan yang berbeza. Keluk ini adalah penting untuk memahami hubungan tidak linear dan mereka bentuk untuk persekitaran operasi yang berbeza.

3.1 Arus Hadapan vs. Suhu Ambien

Keluk penyahkadaratan ini menunjukkan bagaimana arus hadapan berterusan maksimum yang dibenarkan berkurangan apabila suhu ambien meningkat. Pada 25°C, penarafan penuh 65mA tersedia. Apabila suhu meningkat, arus mesti dikurangkan untuk mengelakkan melebihi had suhu simpang maksimum dan had penyerakan kuasa, memastikan kebolehpercayaan jangka panjang.

3.2 Taburan Spektrum

Plot taburan spektrum secara grafik mewakili output cahaya sebagai fungsi panjang gelombang. Ia mengesahkan puncak pada 940nm dan lebar jalur spektrum kira-kira 45nm (Lebar Penuh pada Separuh Maksimum - FWHM). Keluk menunjukkan bahawa sangat sedikit cahaya nampak (di bawah ~700nm) dipancarkan, yang diingini untuk operasi tersembunyi dalam sistem IR.

3.3 Keamatan Sinaran vs. Arus Hadapan

Keluk ini menunjukkan hubungan antara arus pacuan dan kuasa output optik. Ia umumnya linear pada arus yang lebih rendah tetapi mungkin menunjukkan ketepuan atau kecekapan berkurangan pada arus yang sangat tinggi disebabkan oleh kesan terma. Pereka bentuk menggunakan ini untuk menentukan arus pacuan yang diperlukan untuk mencapai tahap isyarat tertentu pada pengesan.

3.4 Corak Sinaran Sudut

Plot berasingan untuk paksi-X dan paksi-Y menunjukkan keamatan sinaran relatif sebagai fungsi anjakan sudut dari pusat optik (0°). Corak paksi-X adalah sangat lebar (~130° separuh-sudut), manakala corak paksi-Y adalah lebih sempit (~20° separuh-sudut). Corak elips ini mesti diambil kira apabila menjajarkan LED dengan sensor atau mereka bentuk elemen optik seperti kanta atau apertur.

4. Maklumat Mekanikal dan Pembungkusan

4.1 Dimensi dan Toleransi Pakej

Peranti mempunyai saiz pakej nominal 3.0mm panjang, 1.0mm lebar, dan ketinggian yang ditentukan. Lukisan dimensi terperinci disediakan, termasuk lokasi pad, bentuk kanta, dan penanda kekutuban (biasanya takuk atau titik pada sisi katod). Semua dimensi yang tidak dinyatakan mempunyai toleransi ±0.1mm. Corak pad pematerian yang disyorkan untuk pemasangan pandangan sisi juga digambarkan untuk memastikan kestabilan mekanikal yang betul dan pembentukan sendi pateri semasa reflow.

4.2 Pembungkusan Pita Pembawa dan Gegelung

Untuk pemasangan automatik pick-and-place, LED dibekalkan dalam pita pembawa timbul yang dililit pada gegelung. Lembaran data memberikan dimensi tepat poket pita pembawa, pic, dan spesifikasi gegelung. Gegelung standard mengandungi 2000 keping. Maklumat ini adalah penting untuk mengkonfigurasi pemakan peralatan pemasangan dengan betul.

5. Garis Panduan Pematerian dan Pemasangan

Pengendalian dan pematerian yang betul adalah penting untuk mengelakkan kerosakan pada LED dan memastikan kebolehpercayaan sendi pateri.

5.1 Profil Pematerian Reflow

Komponen ini sesuai untuk proses pematerian reflow tanpa plumbum (Pb-free). Profil suhu yang disyorkan disediakan, biasanya termasuk peringkat pemanasan awal, rendaman, reflow (suhu puncak ≤ 260°C untuk ≤ 5 saat), dan penyejukan. Bilangan kitaran reflow tidak boleh melebihi tiga untuk mengurangkan tekanan terma pada pakej plastik dan ikatan wayar dalaman.

5.2 Pematerian Tangan dan Kerja Semula

Jika pematerian tangan diperlukan, penjagaan yang sangat teliti mesti diambil. Suhu hujung besi pemateri hendaklah di bawah 350°C, dan masa sentuhan per terminal hendaklah dihadkan kepada 3 saat atau kurang. Besi berkuasa rendah (≤25W) adalah disyorkan. Untuk kerja semula, besi pemateri berkepala dua dicadangkan untuk memanaskan kedua-dua terminal secara serentak dan mengelakkan tekanan mekanikal pada sendi pateri. Kebolehlaksanaan dan kesan kerja semula harus dinilai terlebih dahulu.

5.3 Kepekaan Kelembapan dan Penyimpanan

Pakej SMD adalah sensitif kepada kelembapan. Peranti mesti disimpan dalam beg kalis lembapan asalnya dengan penyerap lembapan pada ≤30°C dan ≤90% kelembapan relatif (RH). Jangka hayat sebelum beg dibuka ialah satu tahun. Selepas dibuka, komponen hendaklah disimpan pada ≤30°C dan ≤70% RH dan digunakan dalam masa 168 jam (7 hari). Jika keadaan ini dilampaui atau penyerap lembapan menunjukkan tepu, rawatan pembakaran pada 60 ±5°C untuk minimum 24 jam diperlukan sebelum digunakan untuk membuang kelembapan yang diserap dan mengelakkan "popcorning" semasa reflow.

6. Pertimbangan Reka Bentuk Aplikasi

6.1 Reka Bentuk Litar Pacuan

Nota reka bentuk kritikal ialah keperluan untuk had arus. LED mesti dipacu dengan sumber arus atau, lebih biasa, sumber voltan bersiri dengan perintang had arus. Lembaran data secara jelas memberi amaran bahawa anjakan voltan sedikit boleh menyebabkan perubahan arus yang besar, berpotensi membawa kepada terbakar. Nilai perintang (R_limit) boleh dikira menggunakan Hukum Ohm: R_limit= (V_supply- V_F) / I_F, di mana V_Fialah voltan hadapan LED pada arus yang dikehendaki I_F. Menggunakan V_Fmaksimum (1.6V) untuk pengiraan ini memastikan arus tidak melebihi sasaran di bawah semua keadaan.

6.2 Reka Bentuk dan Penjajaran Optik

Disebabkan corak pancaran yang sangat elips (130° x 20°), reka bentuk optik yang teliti adalah perlu. Untuk aplikasi yang memerlukan titik bulat atau profil pencahayaan tertentu, optik sekunder seperti kanta atau pemantul mungkin diperlukan. Penjajaran antara LED dan pengesan foto berpasangan juga lebih kritikal sepanjang paksi-Y yang sempit. Pereka bentuk harus merujuk graf anjakan sudut untuk memahami kejatuhan keamatan.

6.3 Pengurusan Terma

Walaupun penyerakan kuasa agak rendah (100mW maks), pengurusan terma yang berkesan masih penting, terutamanya dalam persekitaran suhu ambien tinggi atau apabila memacu pada arus tinggi. Keluk penyahkadaratan mesti diikuti. Memastikan kawasan kuprum yang mencukupi pada PCB di bawah dan di sekitar pad LED membantu menyerakkan haba dan mengekalkan suhu simpang yang lebih rendah, yang mengekalkan kecekapan bercahaya dan jangka hayat.

7. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

IR26-91C/L510/2D membezakan dirinya dalam pasaran melalui gabungan parameter tertentu. Panjang gelombang 940nmnya adalah piawaian biasa, menawarkan keseimbangan yang baik antara kepekaan pengesan silikon dan gangguan cahaya ambien yang lebih rendah berbanding LED 850nm. Voltan hadapan yang sangat rendah (1.3V tipikal) adalah kelebihan utama untuk litar berkuasa bateri atau logik voltan rendah, kerana ia mengurangkan ruang kepala voltan yang diperlukan untuk pemacu. Tapak padat 3.0x1.0mm membolehkan susun atur PCB berketumpatan tinggi. Pematuhan dengan piawaian RoHS, REACH, dan bebas halogen menjadikannya sesuai untuk pasaran global dengan peraturan alam sekitar yang ketat. Sudut pandangan tidak simetri boleh menjadi kelebihan atau kekangan, bergantung pada keperluan optik aplikasi.

8. Soalan Lazim (FAQ)

8.1 Mengapa perintang had arus adalah wajib?

LED ialah diod dengan ciri arus-voltan (I-V) tidak linear. Melebihi voltan hidupnya, peningkatan kecil dalam voltan menyebabkan peningkatan arus yang sangat besar. Beroperasi terus dari sumber voltan tanpa perintang bersiri akan membenarkan arus meningkat tanpa kawalan, dengan cepat melebihi Penarafan Maksimum Mutlak dan memusnahkan peranti. Perintang memberikan hubungan linear dan boleh diramal antara voltan bekalan dan arus LED.

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

Ya, tetapi perintang bersiri sentiasa diperlukan. Sebagai contoh, untuk memacu pada I_F=20mA dari bekalan 3.3V, andaikan V_F=1.5V: R = (3.3V - 1.5V) / 0.020A = 90 Ohm. Perintang standard 91 Ohm akan sesuai. Pin mikropengawal juga mesti mampu membekal atau menyerap arus 20mA yang diperlukan.

8.3 Apakah tujuan panjang gelombang 940nm?

Cahaya inframerah 940nm tidak kelihatan oleh mata manusia, membolehkan operasi tersembunyi. Ia diserap dengan kuat oleh silikon, bahan yang digunakan dalam kebanyakan fotodiod dan fototransistor, menjadikan pengesanan cekap. Ia juga mengalami kurang gangguan dari sumber cahaya ambien biasa (yang mempunyai kandungan IR kurang pada 940nm berbanding 850nm) dan kurang terdedah kepada bunyi dalam sensor pengimejan.

8.4 Bagaimanakah saya mengenal pasti anod dan katod?

Pakej termasuk penanda kekutuban. Rujuk lukisan dimensi pakej dalam lembaran data. Biasa bagi katod ditandakan dengan titik hijau, takuk dalam pakej, atau sudut serong. Sambungan kekutuban yang salah akan menghalang LED daripada memancarkan cahaya dan, jika voltan songsang melebihi 5V dikenakan, mungkin merosakkan peranti.

9. Kajian Kes Reka Bentuk Praktikal

Pertimbangkan mereka bentuk sensor pengesanan objek mudah menggunakan LED ini dan fototransistor silikon. LED dipacu oleh bekalan 5V melalui perintang 180 Ohm (menghadkan arus kepada ~20mA, andaikan V_F=1.5V). Fototransistor diletakkan beberapa sentimeter jauhnya, dijajarkan pada paksi optik yang sama. Apabila tiada objek hadir, cahaya IR dari LED tidak sampai ke fototransistor, dan outputnya rendah. Apabila objek melintasi antara mereka, ia memantulkan sebahagian cahaya IR ke fototransistor, menyebabkan arus outputnya meningkat. Isyarat ini boleh dikuatkan dan dimasukkan ke dalam pembanding atau ADC mikropengawal untuk mengesan kehadiran objek. Corak pancaran elips LED bermaksud zon pengesanan berkesan sensor akan lebih lebar secara mendatar daripada menegak, yang mesti dipertimbangkan apabila menentukan medan pandangan sensor.

10. Prinsip Operasi

Diod Pemancar Cahaya Inframerah (IR LED) beroperasi berdasarkan prinsip elektroluminesens dalam bahan semikonduktor. IR26-91C/L510/2D menggunakan cip Gallium Aluminium Arsenida (GaAlAs). Apabila voltan hadapan melebihi voltan jurang jalur diod dikenakan, elektron dari rantau jenis-n disuntik merentasi simpang p-n ke rantau jenis-p, dan lubang disuntik ke arah bertentangan. Pembawa cas ini (elektron dan lubang) bergabung semula dalam rantau aktif simpang. Tenaga yang dibebaskan semasa penggabungan semula ini dipancarkan sebagai foton (zarah cahaya). Komposisi khusus semikonduktor GaAlAs menentukan tenaga jurang jalur, yang secara langsung menentukan panjang gelombang foton yang dipancarkan—dalam kes ini, berpusat sekitar 940nm dalam spektrum inframerah.

11. Trend Industri

Pasaran untuk LED inframerah terus berkembang. Trend utama termasuk dorongan untuk keamatan sinaran dan kecekapan yang lebih tinggi dari pakej yang lebih kecil untuk membolehkan penderiaan yang lebih berkuasa dalam peranti padat. Terdapat peningkatan integrasi LED IR dengan pemacu dan sensor ke dalam modul lengkap atau sistem-dalam-pakej (SiP). Permintaan untuk panjang gelombang khusus semakin mempelbagaikan; manakala 940nm kekal standard, panjang gelombang seperti 850nm (untuk pengawasan) dan 1050nm/1300nm (untuk aplikasi penderiaan khusus) semakin mendapat tempat. Tambahan pula, dorongan untuk penggunaan kuasa yang lebih rendah dan kebolehpercayaan yang lebih baik dalam aplikasi automotif (contohnya, pemantauan dalam kabin), pengguna (contohnya, ID muka), dan IoT perindustrian mendorong kemajuan dalam teknologi cip, pembungkusan, dan pengurusan terma untuk pemancar IR.