Spesifikasi Teknikal Diode Pancaran Inframerah HIR89-01C/1R - 3.0x2.8x1.9mm - 1.55V - 850nm - 100mW - Dokumen Teknikal MS

1. Gambaran Keseluruhan Produk

HIR89-01C/1R ialah diod pancaran inframerah (IR) permukaan-pasang miniatur yang menggunakan pakej MIDLED. Fungsi utamanya ialah memancarkan cahaya inframerah pada panjang gelombang puncak 850 nanometer (nm), yang dioptimumkan secara spektrum untuk keserasian dengan fotodiod dan fototransistor silikon. Ini menjadikannya komponen asas dalam pelbagai sistem penderiaan dan komunikasi cahaya tidak kelihatan.

Peranti ini dibina dengan bahan cip GaAlAs (Gallium Aluminum Arsenide), dibungkus dalam pakej kanta jernih-air. Kelebihan reka bentuk utama termasuk voltan hadapan rendah, yang menyumbang kepada kecekapan tenaga, dan sudut pandangan yang agak sempit iaitu 30 darjah, membolehkan pancaran IR yang diarahkan. Produk ini mematuhi piawaian alam sekitar dan keselamatan moden, bebas plumbum (Pb), mematuhi peraturan REACH EU, dan diklasifikasikan sebagai Bebas Halogen.

1.1 Ciri Teras dan Pematuhan

• Kecekapan Elektrik:Ciri-ciri voltan hadapan yang rendah.
• Prestasi Optik:Sudut pandangan tipikal 30° untuk pancaran terarah.
• Pematuhan Alam Sekitar:Pembinaan bebas plumbum (Pb-free).
• Pematuhan RoHS:Produk ini mematuhi arahan Sekatan Bahan Berbahaya.
• Pematuhan REACH:Memenuhi keperluan peraturan Pendaftaran, Penilaian, Kebenaran dan Sekatan Bahan Kimia EU.
• Bebas Halogen:Mengandungi tahap bromin (Br) dan klorin (Cl) yang sangat rendah, khususnya Br <900 ppm, Cl <900 ppm, dan Br+Cl < 1500 ppm.

2. Penerangan Mendalam Spesifikasi Teknikal

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Penarafan ini menentukan had di mana kerosakan kekal pada peranti mungkin berlaku. Operasi di bawah keadaan ini tidak dijamin.

• Arus Hadapan Berterusan (I_F):65 mA
• Arus Hadapan Puncak (I_FP):200 mA (Lebar Denyut ≤500μs, Kitaran Tugas ≤5%)
• Voltan Songsang (V_R):5 V
• Suhu Operasi (T_opr):-40°C hingga +100°C
• Suhu Penyimpanan (T_stg):-40°C hingga +100°C
• Suhu Paterian (T_sol):260°C (untuk ≤5 saat)
• Pelesapan Kuasa (P_d):100 mW (pada atau di bawah suhu ambien 25°C)

2.2 Ciri Elektro-Optik

Parameter ini diukur pada suhu ambien piawai 25°C dan menentukan prestasi peranti di bawah keadaan operasi tipikal.

• Keamatan Sinaran (I_e):40 hingga 125 mW/sr (diukur pada I_F=70mA, denyut 20ms). Peranti ini dibahagikan kepada pangkat (C: 40-80 mW/sr, D: 63-125 mW/sr).
• Panjang Gelombang Puncak (λ_p):850 nm (tipikal, pada I_F=100mA).
• Lebar Jalur Spektrum (Δλ):30 nm (tipikal, pada I_F=100mA).
• Voltan Hadapan (V_F):
  • 1.40V hingga 1.70V (pada I_F=20mA)
  • 1.55V hingga 1.90V (pada I_F=70mA, denyut 20ms)
• Arus Songsang (I_R):10 μA maksimum (pada V_R=5V).
• Sudut Pandangan (2θ_1/2):30° (tipikal, pada I_F=20mA).

3. Analisis Lengkung Prestasi

Spesifikasi ini menyediakan beberapa lengkung ciri yang penting untuk reka bentuk litar dan pengurusan haba.

3.1 Arus Hadapan vs. Suhu Ambien

Graf ini menggambarkan penurunan arus hadapan berterusan maksimum yang dibenarkan apabila suhu ambien meningkat. Penarafan arus menurun secara linear dari 65mA pada 25°C ke nilai yang lebih rendah apabila suhu menghampiri had operasi maksimum 100°C. Pereka bentuk mesti menggunakan lengkung ini untuk memastikan LED tidak didorong berlebihan dalam persekitaran suhu tinggi.

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

Lengkung I-V menunjukkan hubungan eksponen tipikal diod. Ia adalah penting untuk memilih perintang pembatas arus yang sesuai. Peningkatan kecil dalam voltan melebihi V_Ftipikal boleh membawa kepada peningkatan arus yang besar dan berpotensi merosakkan, menekankan keperluan perintang siri.

3.3 Keamatan Sinaran vs. Arus Hadapan

Lengkung ini menunjukkan bahawa output optik (keamatan sinaran) meningkat dengan arus hadapan, tetapi hubungannya tidak linear sempurna, terutamanya pada arus yang lebih tinggi. Ia membantu pereka bentuk memilih titik operasi yang mengimbangi kecerahan dengan kecekapan dan jangka hayat peranti.

3.4 Taburan Spektrum

Plot spektrum mengesahkan pancaran berpusat pada 850nm dengan lebar penuh pada separuh maksimum (FWHM) tipikal 30nm. Lebar jalur yang sempit ini memastikan padanan yang baik dengan kepekaan puncak pengesan berasaskan silikon.

3.5 Keamatan Sinaran Relatif vs. Sesaran Sudut

Plot kutub ini secara visual menentukan sudut pandangan 30°, menunjukkan bagaimana keamatan jatuh kepada separuh nilai puncaknya pada ±15° dari paksi pusat. Maklumat ini adalah penting untuk reka bentuk sistem optik, menentukan penyebaran pancaran dan keperluan penjajaran.

4. Maklumat Mekanikal dan Pakej

4.1 Dimensi Pakej

HIR89-01C/1R menggunakan pakej permukaan-pasang MIDLED yang padat. Dimensi utama (dalam milimeter) ialah:

• Panjang Keseluruhan: 3.0 mm
• Lebar Keseluruhan: 2.8 mm
• Tinggi Keseluruhan: 1.9 mm
• Jarak Kaki: 2.0 mm

Toleransi untuk dimensi yang tidak ditentukan ialah ±0.1mm. Lukisan berdimensi terperinci disediakan dalam spesifikasi untuk reka bentuk tapak kaki PCB.

4.2 Pengenalpastian Polarity

Katod dikenal pasti pada pakej. Spesifikasi termasuk gambar rajah yang menunjukkan penanda katod, yang penting untuk orientasi yang betul semasa pemasangan untuk mengelakkan sambungan bias songsang.

4.3 Dimensi Pita Pembawa

Peranti dibekalkan pada pita pembawa timbul untuk pemasangan pick-and-place automatik. Dimensi pita ditentukan untuk serasi dengan peralatan SMT piawai. Setiap gegelung mengandungi 2000 keping.

5. Garis Panduan Paterian dan Pemasangan

5.1 Profil Suhu Paterian Reflow

Profil suhu paterian reflow bebas plumbum yang disyorkan disediakan. Parameter utama termasuk:

• Zon pemanasan awal dan rendaman.
• Suhu puncak tidak melebihi 260°C.
• Masa di atas likuidus (biasanya 217°C).
• Kadar penyejukan.

Paterian reflow tidak boleh dilakukan lebih daripada dua kali.

5.2 Paterian Tangan

Jika paterian tangan diperlukan, berhati-hati yang melampau mesti diambil:

• Gunakan besi pateri dengan suhu hujung < 350°C.
• Hadkan masa paterian setiap terminal kepada ≤ 3 saat.
• Gunakan besi dengan penarafan kuasa ≤ 25W.
• Benarkan selang minimum 2 saat antara paterian setiap terminal untuk mengelakkan kejutan haba.

5.3 Kerja Semula dan Pembaikan

Pembaikan selepas paterian sangat tidak digalakkan. Jika tidak dapat dielakkan, besi pateri berkepala dua mesti digunakan untuk memanaskan kedua-dua terminal secara serentak, mengurangkan tekanan pada pakej LED. Kesan pada ciri peranti mesti disahkan selepas sebarang kerja semula.

6. Langkah Berjaga-jaga Penyimpanan dan Pengendalian

6.1 Kepekaan Kelembapan

LED adalah sensitif kepada kelembapan. Langkah berjaga-jaga termasuk:

• Jangan buka beg penghalang kalis lembap sehingga sedia untuk digunakan.
• Simpan beg yang tidak dibuka pada ≤ 30°C dan ≤ 90% Kelembapan Relatif (RH).
• Gunakan dalam tempoh satu tahun selepas penghantaran.
• Selepas dibuka, simpan pada ≤ 30°C dan ≤ 70% RH.
• Lengkapkan paterian dalam 168 jam (7 hari) selepas membuka beg.
• Jika masa penyimpanan terlampaui atau penyerap lembap menunjukkan kemasukan kelembapan, bakar komponen pada 60 ±5°C selama 24 jam sebelum digunakan.

6.2 Perlindungan Arus

Kritikal:Perintang pembatas arus luaran adalah wajib. Ciri I-V eksponen LED bermaksud peningkatan voltan kecil boleh menyebabkan lonjakan arus besar, membawa kepada pembakaran serta-merta. Nilai perintang mesti dikira berdasarkan voltan bekalan dan arus hadapan yang dikehendaki, dengan mengambil kira V_F range.

7. Maklumat Pembungkusan dan Pesanan

7.1 Prosedur Pembungkusan

LED dibungkus dalam beg kalis lembap aluminium yang mengandungi penyerap lembap. Beg itu dilabel dengan maklumat kritikal.

7.2 Spesifikasi Label

Label termasuk medan untuk:

• CPN (Nombor Bahagian Pelanggan)
• P/N (Nombor Bahagian Pengilang: HIR89-01C/1R)
• QTY (Kuantiti)
• CAT (Pangkat, contohnya, C atau D untuk keamatan sinaran)
• HUE (Panjang Gelombang Puncak)
• No. LOT (Nombor lot kebolehjejakan)
• Asal Pengeluaran
• Tahap Kepekaan Kelembapan (MSL)

7.3 Panduan Pemilihan Peranti

HIR89-01C/1R ialah satu-satunya nombor bahagian dalam siri ini, menampilkan cip GaAlAs dan kanta jernih-air.

8. Cadangan Aplikasi dan Pertimbangan Reka Bentuk

8.1 Aplikasi Tipikal

• Sistem Penderiaan Inframerah:Penderia jarak dekat, pengesanan objek, suis tanpa sentuh.
• Pengekod Optik:Penderiaan kedudukan dan kelajuan dalam motor.
• Penghantaran Data:Pautan data IR jarak pendek (cth., alat kawalan jauh, IrDA).
• Penglihatan Mesin:Pencahayaan untuk kamera dengan penapis IR.
• Sistem Keselamatan:Pencahayaan aktif untuk kamera penglihatan malam.

8.2 Nota Reka Bentuk Litar

1. Pembatas Arus:Sentiasa gunakan perintang siri. Kira menggunakan R = (V_bekalan- V_F) / I_F. Gunakan V_Fmaksimum dari spesifikasi untuk memastikan arus selamat di bawah semua keadaan.
2. Litar Pemacu:Untuk operasi berdenyut (cth., penderiaan, komunikasi), pastikan lebar denyut dan kitaran tugas kekal dalam penarafan I_FPuntuk mengelakkan pemanasan berlebihan.
3. Pengurusan Haba:Pertimbangkan lengkung penurunan. Dalam suhu ambien tinggi atau apabila dipasang pada papan dengan komponen penjana haba lain, kurangkan arus operasi dengan sewajarnya.
4. Susun Atur PCB:Ikuti corak tanah yang disyorkan dari lukisan dimensi. Pastikan jarak yang mencukupi dari komponen lain untuk mengelakkan gangguan haba atau optik.

9. Perbandingan dan Kedudukan Teknikal

HIR89-01C/1R memposisikan dirinya sebagai pemancar inframerah serba guna yang boleh dipercayai dalam pakej SMD miniatur. Panjang gelombang 850nmnya adalah piawaian industri untuk keserasian dengan pengesan silikon. Berbanding dengan LED IR lubang-lalui lama, format SMDnya membolehkan pemasangan PCB automatik yang lebih kecil. Sudut pandangan 30° menawarkan keseimbangan yang baik antara kepekatan pancaran dan toleransi penjajaran untuk banyak aplikasi. Penyediaan pengelasan terperinci (pangkat C dan D) membolehkan pereka bentuk memilih peranti berdasarkan kuasa output yang diperlukan, yang boleh menjadi kritikal untuk mencapai julat penderiaan atau kekuatan isyarat yang konsisten.

10. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

10.1 Mengapa perintang pembatas arus sangat diperlukan?

Ciri diod LED mempunyai rintangan dinamik yang sangat rendah sebaik sahaja voltan hadapan terlampaui. Tanpa perintang, arus hanya dihadkan oleh rintangan dalaman bekalan kuasa dan pendawaian, yang biasanya sangat rendah, membawa kepada arus berlebihan yang membawa bencana. Perintang menyediakan kaedah linear, boleh diramal, dan selamat untuk menetapkan arus operasi.

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

No.Pin GPIO mikropengawal mempunyai had sumber/penyerapan arus (selalunya 20-40mA) yang berada pada atau di bawah penarafan berterusan LED ini. Lebih penting lagi, mereka tidak dapat menyediakan pembatas arus yang diperlukan. Anda mesti menggunakan GPIO untuk mengawal transistor atau MOSFET, yang kemudiannya memacu LED melalui perintang pembatas arus yang sesuai yang disambungkan ke rel kuasa utama.

10.3 Apakah perbezaan antara tongkang pangkat C dan D?

Pangkat C dan D menentukan julat Keamatan Sinaran (I_e) yang berbeza diukur pada 70mA. Pangkat C mempunyai julat output yang lebih rendah (40-80 mW/sr), manakala pangkat D mempunyai julat output yang lebih tinggi (63-125 mW/sr). Memilih peranti pangkat D boleh memberikan lebih banyak kuasa optik untuk jarak yang lebih jauh atau pengesanan isyarat yang lebih kukuh, tetapi mungkin datang dengan kos yang sedikit lebih tinggi. Pangkat khusus yang dipesan akan ditunjukkan pada label pakej.

10.4 Betapa kritikalnya kepekaan kelembapan dan arahan pembakaran?

Sangat kritikal. Kelembapan yang diserap ke dalam pakej plastik boleh mengewap semasa proses paterian reflow suhu tinggi, menyebabkan pengelupasan dalaman, retakan, atau "popcorning," yang boleh merosakkan die atau ikatan wayar. Mengikuti masa penyimpanan dan melaksanakan prosedur pembakaran apabila diperlukan adalah penting untuk hasil pemasangan yang tinggi dan kebolehpercayaan jangka panjang.

11. Kajian Kes Reka Bentuk dan Penggunaan

11.1 Mereka Bentuk Penderia Jarak Dekat Mudah

Objektif:Mengesan objek dalam 10cm.
Reka Bentuk:Pasangkan HIR89-01C/1R dengan fototransistor silikon yang sepadan. LED didorong oleh bekalan 5V melalui perintang pembatas arus. Menggunakan V_Ftipikal 1.55V pada 70mA, nilai perintang ialah R = (5V - 1.55V) / 0.07A ≈ 49.3Ω (gunakan perintang piawai 51Ω). LED didenytukan pada frekuensi tertentu (cth., 38kHz) menggunakan mikropengawal. Output fototransistor disambungkan kepada penerima IC demodulasi yang ditala kepada frekuensi yang sama. Reka bentuk ini menolak cahaya ambien, dan kehadiran objek dikesan oleh cahaya IR termodulat yang dipantulkan. Pancaran 30° membantu menentukan zon pengesanan.

12. Prinsip Operasi

Diod Pemancar Cahaya Inframerah (IR LED) beroperasi berdasarkan prinsip elektroluminesens dalam simpang p-n semikonduktor. Apabila voltan hadapan dikenakan, elektron dari rantau jenis-n dan lubang dari rantau jenis-p disuntik merentasi simpang. Pembawa cas ini bergabung semula dalam rantau aktif (lapisan GaAlAs dalam kes ini). Tenaga yang dibebaskan semasa penggabungan semula dipancarkan sebagai foton (cahaya). Tenaga jurang jalur khusus bahan semikonduktor GaAlAs menentukan panjang gelombang foton yang dipancarkan, yang untuk peranti ini berpusat dalam spektrum inframerah dekat pada 850nm. Kanta epoksi jernih-air membentuk cahaya yang dipancarkan kepada sudut pandangan yang ditentukan.

13. Trend Teknologi

Teknologi LED Inframerah terus berkembang. Trend termasuk:

• Kecekapan Lebih Tinggi:Pembangunan bahan dan struktur semikonduktor baru (cth., telaga kuantum berbilang) untuk mencapai lebih banyak kuasa output optik per unit input elektrik (kecekapan dinding-soket yang lebih tinggi).
• Ketumpatan Kuasa Meningkat:Peranti yang mampu mengendalikan arus pemacu yang lebih tinggi dalam pakej yang lebih kecil untuk aplikasi seperti LiDAR dan penderiaan jarak jauh.
• Pelbagai Panjang Gelombang dan VCSEL:Kemunculan LED dan Laser Permukaan-Pancaran Rongga Menegak (VCSEL) pada panjang gelombang IR lain (cth., 940nm untuk keselamatan mata yang lebih baik, 1350nm/1550nm untuk LiDAR jarak lebih jauh) untuk menyesuaikan keperluan aplikasi tertentu.
• Penyelesaian Bersepadu:Menggabungkan pemancar IR, litar pemacu, dan kadangkala pengesan ke dalam satu modul untuk memudahkan reka bentuk dan meningkatkan prestasi.

HIR89-01C/1R mewakili penyelesaian matang, kos efektif, dan boleh dipercayai untuk pelbagai aplikasi IR arus perdana.