Dokumen Teknikal LED Inframerah IR3494-30C/H80/L419 - Pakej 4mm T-1 3/4 - Panjang Gelombang 940nm - Voltan Hadapan 1.2V - Keamatan Sinaran 3.5mW/sr

1. Gambaran Keseluruhan Produk

IR3494-30C/H80/L419 ialah diod pancaran inframerah berkeamatan tinggi yang direka untuk aplikasi yang memerlukan pancaran cahaya inframerah yang cekap dan boleh dipercayai. Dibuat dalam pakej plastik lutsinar, peranti ini direka untuk memberikan prestasi yang konsisten dalam faktor bentuk padat T-1 3/4 (4mm). Fungsi utamanya ialah memancarkan sinaran inframerah pada panjang gelombang puncak 940nm, menjadikannya serasi secara spektrum dengan fototransistor biasa, fotodiod, dan modul penerima inframerah. Peranti ini mempunyai jarak plumbum piawai 2.54mm untuk memudahkan integrasi ke dalam susun atur PCB standard.

2. Ciri Utama dan Kelebihan

Kelebihan teras komponen ini berasal daripada reka bentuk dan pemilihan bahan. Ia menawarkan kebolehpercayaan tinggi, yang amat penting untuk aplikasi jangka panjang. Keamatan sinaran yang tinggi memastikan penghantaran isyarat yang kuat, meningkatkan julat operasi dan nisbah isyarat-ke-hingar dalam sistem penderia. Ciri voltan hadapan yang rendah menyumbang kepada kecekapan tenaga sistem keseluruhan. Tambahan pula, komponen ini mematuhi peraturan alam sekitar, bebas plumbum (Pb-free) dan direka untuk kekal dalam piawaian pematuhan RoHS.

3. Penarafan Maksimum Mutlak

Mengendalikan peranti melebihi had ini boleh menyebabkan kerosakan kekal. Penarafan dinyatakan pada suhu persekitaran (Ta) 25°C.

• Arus Hadapan Berterusan (I_F):100 mA
• Arus Hadapan Puncak (I_FP):1.0 A (Lebar Denyut ≤100μs, Kitar Tugas ≤1%)
• Voltan Songsang (V_R):5 V
• Suhu Operasi (T_opr):-40°C hingga +85°C
• Suhu Penyimpanan (T_stg):-40°C hingga +100°C
• Suhu Pateri (T_sol):260°C (untuk ≤5 saat)
• Pelesapan Kuasa (P_d):180 mW (pada atau di bawah suhu udara bebas 25°C)

4. Ciri Elektro-Optik

Parameter berikut menentukan prestasi peranti di bawah keadaan ujian piawai (Ta=25°C). Nilai tipikal mewakili prestasi paling biasa, manakala nilai minimum dan maksimum menentukan julat yang boleh diterima.

4.1 Sifat Sinaran dan Spektrum

• Keamatan Sinaran (I_e):2.5 mW/sr (Min), 3.5 mW/sr (Tip), 5.5 mW/sr (Maks) pada I_F=20mA. Di bawah operasi berdenyut (I_F=250mA, f=60Hz, kitar tugas 50%), keamatan sinaran tipikal ialah 40 mW/sr.
• Panjang Gelombang Puncak (λ_p):940 nm (Tipikal) pada I_F=20mA.
• Lebar Jalur Spektrum (Δλ):50 nm (Tipikal) pada I_F=20mA, menentukan lebar spektrum pada separuh keamatan maksimum.

4.2 Sifat Elektrik

• Voltan Hadapan (V_F):
  • Pada I_F=20mA: 1.10V (Min), 1.20V (Tip), 1.50V (Maks)
  • Pada I_F=100mA: 1.20V (Min), 1.30V (Tip), 1.70V (Maks)
• Arus Songsang (I_R):10 μA (Maksimum) pada V_R=5V.

4.3 Sudut Pandangan

Taburan ruang cahaya yang dipancarkan tidak seragam. Sudut pandangan, ditakrifkan sebagai sudut penuh pada separuh keamatan sinaran maksimum (2θ_1/2), ialah:

• Kedudukan X:95 darjah (Tipikal)
• Kedudukan Y:45 darjah (Tipikal)

Ini menunjukkan corak sinaran tidak simetri, yang merupakan faktor kritikal dalam reka bentuk sistem optik untuk menyelaraskan pemancar dengan penerima.

5. Analisis Lengkung Prestasi

Dokumen data menyediakan beberapa lengkung ciri yang penting untuk kerja reka bentuk terperinci.

5.1 Arus Hadapan vs. Suhu Persekitaran

Lengkung ini menunjukkan penurunan arus hadapan maksimum yang dibenarkan apabila suhu persekitaran meningkat. Untuk mengelakkan kepanasan dan memastikan kebolehpercayaan, arus hadapan mesti dikurangkan apabila beroperasi melebihi 25°C.

5.2 Taburan Spektrum

Graf memplot keamatan sinaran relatif terhadap panjang gelombang, berpusat di sekitar puncak 940nm. Ia mengesahkan secara visual lebar jalur tipikal 50nm, menunjukkan bahawa kebanyakan kuasa optik tertumpu di antara kira-kira 915nm dan 965nm. Lebar jalur sempit ini bermanfaat untuk menapis hingar cahaya persekitaran.

5.3 Keamatan Sinaran vs. Arus Hadapan

Ini adalah hubungan penting yang menunjukkan keamatan sinaran meningkat dengan arus hadapan, tetapi tidak semestinya secara linear sempurna, terutamanya pada arus yang lebih tinggi disebabkan oleh kesan haba dan kecekapan. Lengkung ini membolehkan pereka memilih arus operasi yang memberikan kuasa output optik yang diperlukan.

5.4 Arus Hadapan vs. Voltan Hadapan

Lengkung ciri IV ini adalah asas untuk mereka bentuk litar pemacu. Ia menunjukkan hubungan eksponen, membantu menentukan pematuhan voltan yang diperlukan untuk pemacu arus malar atau mengira nilai perintang siri untuk reka bentuk berasaskan voltan.

5.5 Keamatan Sinaran Relatif vs. Sesaran Sudut

Lengkung berasingan untuk kedudukan X dan Y menggambarkan sudut pandangan tidak simetri. Keamatan menurun kepada separuh nilai maksimum pada ±47.5 darjah dalam satah-X dan ±22.5 darjah dalam satah-Y. Corak ini mesti dipertimbangkan apabila menyelaraskan LED dengan penderia untuk memastikan kekuatan isyarat optimum.

6. Maklumat Mekanikal dan Pakej

6.1 Dimensi Pakej

Peranti menggunakan pakej bulat standard T-1 3/4 (diameter 4mm). Lukisan teknikal menyediakan semua dimensi kritikal termasuk diameter badan, bentuk kanta, diameter plumbum, dan jarak plumbum. Nota utama menyatakan bahawa semua dimensi adalah dalam milimeter dan toleransi piawai ialah ±0.25mm melainkan dinyatakan sebaliknya. Lukisan mekanikal yang tepat adalah penting untuk mencipta tapak kaki PCB yang tepat dan memastikan penempatan yang betul dalam pemasangan.

6.2 Pengenalpastian Polarity

LED inframerah adalah komponen berpolariti. Lukisan dokumen data menunjukkan katod, biasanya dikenal pasti oleh titik rata pada pinggir pakej atau plumbum yang lebih pendek. Polarity yang betul mesti dipatuhi semasa pemasangan untuk mengelakkan kegagalan peranti.

7. Garis Panduan Pateri dan Pemasangan

Penarafan maksimum mutlak untuk suhu pateri ialah 260°C untuk tempoh tidak melebihi 5 saat. Ini adalah tipikal untuk proses pateri gelombang atau aliran semula. Adalah kritikal untuk mematuhi had ini untuk mengelakkan kerosakan haba pada pakej plastik dan die semikonduktor dalaman. Amalan industri standard untuk mengendalikan peranti sensitif lembapan harus diikuti jika berkenaan.

8. Maklumat Pembungkusan dan Pesanan

Spesifikasi pembungkusan standard adalah seperti berikut: 500 keping setiap beg, 5 beg setiap kotak, dan 10 kotak setiap karton. Label pada pembungkusan mengandungi beberapa kod untuk kebolehjejakan dan spesifikasi:

• CPN:Nombor Bahagian Pelanggan
• P/N:Nombor Pengeluaran (nombor bahagian pengeluar)
• QTY:Kuantiti yang terkandung dalam pakej
• CAT:Kedudukan atau tong prestasi (cth., untuk keamatan sinaran)
• HUE:Menunjukkan tong panjang gelombang puncak.
• REF:Kod rujukan.
• LOT No:Nombor lot untuk kebolehjejakan pembuatan.

9. Cadangan Aplikasi

9.1 Senario Aplikasi Biasa

• Unit Kawalan Jauh Inframerah:Keamatan sinaran tingginya menjadikannya sesuai untuk kawalan jauh yang memerlukan julat lebih panjang atau penembusan isyarat lebih kuat.
• Sistem Penghantaran Udara Bebas:Digunakan dalam pautan data jarak pendek, penderia jarak dekat, dan pengesanan objek di mana pancaran inframerah dimodulasi.
• Pengesan Asap:Digunakan dalam pengesan asap jenis pengaburan, di mana zarah asap mengganggu pancaran cahaya inframerah antara pemancar dan penerima.
• Sistem Inframerah Am:Mana-mana aplikasi yang memerlukan sumber cahaya inframerah 940nm yang boleh dipercayai.

9.2 Pertimbangan Reka Bentuk

• Litar Pemacu:Sentiasa gunakan perintang had arus siri atau pemacu arus malar untuk mengelakkan melebihi arus hadapan maksimum, terutamanya memandangkan voltan hadapan yang rendah. Lengkung IV harus digunakan untuk mengira nilai perintang yang sesuai untuk voltan bekalan tertentu.
• Pengurusan Haba:Perhatikan had pelesapan kuasa. Jika beroperasi berhampiran arus maksimum atau dalam suhu persekitaran tinggi, pertimbangkan lengkung penurunan dan pastikan pengudaraan atau penyingkiran haba yang mencukupi jika LED dipasang pada papan dengan komponen lain yang menjana haba.
• Penjajaran Optik:Sudut pandangan tidak simetri (95° x 45°) adalah kritikal. LED dan penerima sepadan (fototransistor, dll.) mesti diselaraskan mengikut paksi kepekaan yang dimaksudkan untuk memaksimumkan isyarat yang dikumpul.
• Perlindungan Voltan Songsang:Voltan songsang maksimum hanya 5V. Dalam litar di mana bias songsang mungkin (cth., gandingan AC atau beban induktif), perlindungan luaran seperti diod selari (katod ke anod) sangat disyorkan.

10. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

Berbanding dengan LED inframerah berkuasa rendah standard, siri IR3494 menawarkan keamatan sinaran yang jauh lebih tinggi (3.5 mW/sr tipikal berbanding selalunya kurang daripada 1 mW/sr untuk peranti asas). Ini secara langsung diterjemahkan kepada julat operasi yang lebih panjang atau keupayaan untuk menggunakan arus pemacu yang lebih rendah untuk julat yang sama, meningkatkan kecekapan. Panjang gelombang 940nm adalah ideal kerana ia kurang kelihatan kepada mata manusia berbanding LED 850nm (yang mempunyai cahaya merah samar) sementara masih sangat boleh dikesan oleh pengesan foto berasaskan silikon. Corak pancaran tidak simetri boleh menjadi kelebihan dalam aplikasi yang memerlukan pancaran fokus dalam satu satah dan liputan lebih luas dalam satah lain.

11. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

S: Bolehkah saya memacu LED ini terus dari pin mikropengawal 5V?

J: Tidak boleh. Voltan hadapan hanya kira-kira 1.2-1.3V. Menyambungkannya terus ke 5V tanpa perintang had arus akan menyebabkan arus yang sangat tinggi mengalir, memusnahkan LED serta-merta. Perintang siri mesti sentiasa digunakan.

S: Apakah perbezaan antara keamatan sinaran 'Tipikal' dan 'Maksimum'?

J: Nilai tipikal (3.5 mW/sr) adalah apa yang akan diberikan oleh kebanyakan peranti dari kelompok pengeluaran. Maksimum (5.5 mW/sr) adalah had atas spesifikasi; sesetengah peranti mungkin berprestasi lebih baik, tetapi reka bentuk harus berdasarkan minimum (2.5 mW/sr) untuk memastikan fungsi sistem di bawah semua keadaan.

S: Mengapakah sudut pandangan berbeza dalam arah X dan Y?

J: Ini adalah hasil daripada struktur cip dalaman dan bentuk kanta plastik. Ia adalah ciri reka bentuk yang disengajakan yang membentuk corak cahaya yang dipancarkan, yang boleh berguna untuk mensasarkan pancaran inframerah.

S: Adakah penyingkiran haba diperlukan?

J: Untuk operasi berterusan pada arus maksimum 100mA, pelesapan kuasa adalah kira-kira 130mW (1.3V * 0.1A), yang berada di bawah penarafan 180mW pada 25°C. Walau bagaimanapun, jika suhu persekitaran tinggi atau LED berada dalam bekas tertutup, penurunan haba mengikut lengkung prestasi mesti digunakan, dan penyingkiran haba atau pengurangan arus operasi mungkin diperlukan.

12. Kes Reka Bentuk dan Penggunaan Praktikal

Kes: Mereka Bentuk Pemancar Kawalan Jauh IR Jarak Jauh

Objektif: Mencapai julat boleh dipercayai 15 meter dalam persekitaran ruang tamu biasa.

Langkah Reka Bentuk:

1. Pemilihan Arus Pemacu:Rujuk lengkung 'Keamatan Sinaran vs. Arus Hadapan'. Untuk memaksimumkan julat, operasi berhampiran had atas. Memilih I_F= 80mA memberikan keamatan sinaran kira-kira 15 mW/sr (daripada lengkung), peningkatan ketara berbanding nilai 20mA.

2. Reka Bentuk Litar:Untuk bekalan 3.3V, kira perintang siri. Menggunakan V_Ftipikal pada 80mA (dianggarkan daripada lengkung IV sebagai ~1.28V): R = (V_bekalan- V_F) / I_F= (3.3V - 1.28V) / 0.08A = 25.25Ω. Gunakan perintang standard 24Ω atau 27Ω. Sahkan kuasa dalam perintang: P = I²R = (0.08)²*27 = 0.173W, jadi perintang 1/4W adalah mencukupi.

3. Semakan Haba:Pelesapan kuasa LED: P_d= V_F* I_F= 1.28V * 0.08A = 102mW. Ini berada dalam had 180mW pada 25°C.

4. Penjajaran Optik:Pasang LED pada tepi PCB kawalan jauh. Orientasikan LED supaya satah 95 darjah yang lebih lebar (X) selari secara mendatar untuk meliputi kawasan yang luas, manakala satah 45 darjah yang lebih sempit (Y) menegak untuk menumpukan tenaga ke hadapan. Ini mengoptimumkan peluang untuk mengenai penerima walaupun kawalan jauh sedikit terpesong secara mendatar.

13. Prinsip Operasi

Diod Pemancar Cahaya Inframerah (IR LED) ialah diod simpang p-n semikonduktor. Apabila voltan hadapan dikenakan, elektron dari kawasan-n dan lubang dari kawasan-p disuntik merentasi simpang. Apabila pembawa cas ini bergabung semula dalam kawasan aktif bahan semikonduktor (biasanya berasaskan gallium arsenide, GaAs), tenaga dibebaskan dalam bentuk foton. Komposisi spesifik lapisan semikonduktor menentukan panjang gelombang cahaya yang dipancarkan. Untuk peranti ini, bahan direka untuk menghasilkan foton terutamanya pada panjang gelombang 940 nanometer, yang berada dalam spektrum inframerah dekat, tidak kelihatan oleh mata manusia tetapi mudah dikesan oleh fotodiod dan fototransistor silikon.

14. Trend Teknologi

Pembangunan LED inframerah terus memberi tumpuan kepada beberapa bidang utama: meningkatkan kecekapan dinding-soket (kuasa optik keluar / kuasa elektrik masuk) untuk membolehkan penggunaan kuasa lebih rendah atau output lebih tinggi daripada peranti beroperasi bateri; meningkatkan kelajuan modulasi untuk aplikasi komunikasi data berkelajuan tinggi seperti IrDA; dan membangunkan peranti dengan lebar jalur spektrum yang lebih sempit untuk aplikasi yang memerlukan padanan panjang gelombang tepat, seperti penderiaan gas. Terdapat juga trend ke arah pakej peranti pemasangan permukaan (SMD) untuk pemasangan automatik, walaupun pakej melalui-lubang seperti T-1 3/4 kekal popular kerana ketahanan dan kemudahan pateri tangan dalam pembuatan prototaip dan aplikasi kebolehpercayaan tinggi tertentu. Panjang gelombang 940nm kekal sebagai piawaian industri kerana keseimbangan optimum antara kepekaan pengesan silikon dan keterlihatan rendah.

Nota Penting:Spesifikasi yang diberikan dalam dokumen ini boleh berubah tanpa notis. Apabila menggunakan produk ini, penarafan maksimum mutlak dan keadaan operasi yang digariskan di sini mesti dipatuhi dengan ketat. Pengilang tidak bertanggungjawab atas kerosakan yang terhasil daripada penggunaan di luar keadaan yang ditentukan. Maklumat yang terkandung dalam dokumen data ini dilindungi oleh hak cipta dan tidak boleh diterbitkan semula tanpa kebenaran.