Spesifikasi Teknikal LED SMD IRR15-22C/L491/TR8 - Pakej 3.0x1.6x1.1mm - Voltan Hadapan 1.3V(IR)/1.9V(Merah) - Kuasa 100mW(IR)/130mW(Merah)

1. Gambaran Keseluruhan Produk

IRR15-22C/L491/TR8 ialah peranti permukaan-pasang (SMD) dwi-pemancar yang menggabungkan diod pemancar inframerah (IR) dan diod pemancar merah dalam satu pakej rata pandangan atas mini yang tunggal. Peranti ini disalut dengan plastik jernih-air, yang membolehkan penghantaran cahaya yang cekap untuk kedua-dua panjang gelombang. Ciri reka bentuk utama ialah padanan spektrum pemancar IR dengan fotodiod dan fototransistor silikon, mengoptimumkannya untuk aplikasi penderiaan dan pengesanan. Produk ini mematuhi piawaian alam sekitar moden, iaitu bebas plumbum, mematuhi RoHS, mematuhi EU REACH, dan bebas halogen.

1.1 Ciri dan Kelebihan Teras

• Voltan Hadapan Rendah:Memastikan kecekapan tenaga yang lebih tinggi dan pengurangan penggunaan kuasa dalam litar.
• Padanan Spektrum:Output diod IR dipadankan khusus dengan lengkung responsiviti pengesan foto berasaskan silikon, meningkatkan nisbah isyarat-ke-hingar dalam sistem penderiaan optik.
• Pancaran Dwi:Menggabungkan fungsi IR (untuk penderiaan, kawalan jauh) dan Merah (untuk penunjuk status, paparan ringkas) dalam satu jejak padat, menjimatkan ruang papan.
• Pematuhan Alam Sekitar:Memenuhi keperluan bebas plumbum, RoHS, REACH, dan bebas halogen, menjadikannya sesuai untuk pelbagai pasaran global dan reka bentuk yang peka alam sekitar.
• Pakej SMD Mini:Pakej rata pandangan atas (3.0mm x 1.6mm x 1.1mm) adalah ideal untuk pemasangan automatik dan reka bentuk PCB berketumpatan tinggi.

1.2 Pasaran Sasaran dan Aplikasi

Komponen ini disasarkan terutamanya untuk aplikasi yang memerlukan sumber optik berkuasa rendah yang boleh dipercayai untuk penderiaan dan penunjukan. Aplikasi utamanya adalah dalamsistem berasaskan inframerah, yang merangkumi tetapi tidak terhad kepada:

• Penderia jarak dan kehadiran
• Sistem pengesanan dan pengiraan objek
• Pengekod optik
• Suis dan antara muka tanpa sentuh
• Pautan penghantaran data ringkas (cth., penerima kawalan jauh)
• Peranti di mana lampu penunjuk merah diperlukan bersama-sama dengan fungsi IR

2. Analisis Parameter Teknikal Mendalam

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

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

• Arus Hadapan Berterusan (I_F):50 mA untuk kedua-dua cip IR dan Merah. Melebihi arus ini akan menyebabkan pemanasan berlebihan dan degradasi pantas.
• Voltan Songsang (V_R):5 V. LED mempunyai toleransi voltan songsang yang terhad; reka bentuk litar yang betul harus menghalang keadaan pincang songsang.
• Pelesapan Kuasa (P_c):100 mW untuk cip IR dan 130 mW untuk cip Merah pada atau di bawah suhu udara bebas 25°C. Parameter ini adalah penting untuk pengurusan haba.
• Suhu Operasi & Penyimpanan:-25°C hingga +85°C (operasi), -40°C hingga +100°C (penyimpanan).
• Suhu Paterian:260°C untuk maksimum 5 saat, mematuhi profil refluks bebas plumbum tipikal.

2.2 Ciri Elektro-Optik (Ta=25°C)

Ini adalah parameter prestasi tipikal di bawah keadaan ujian yang ditentukan.

• Keamatan Sinaran (I_E):Diukur dalam mW/sr (milwatt per steradian). Nilai tipikal ialah 2.1 mW/sr (IR) dan 2.3 mW/sr (Merah) pada I_F=20mA. Ini menunjukkan kuasa optik yang dipancarkan ke dalam sudut pepejal tertentu.
• Panjang Gelombang Puncak (λ_p):940 nm untuk IR (tipikal) dan 660 nm untuk Merah (tipikal). Panjang gelombang IR adalah ideal untuk pengesan foto silikon, yang mempunyai sensitiviti puncak sekitar 900-1000 nm.
• Lebar Jalur Spektrum (Δλ):Kira-kira 30 nm untuk IR dan 20 nm untuk Merah, menentukan ketulenan spektrum cahaya yang dipancarkan.
• Voltan Hadapan (V_F):Nilai tipikal ialah 1.30 V untuk IR dan 1.90 V untuk Merah pada I_F=20mA. Cip Merah mempunyai V_Fyang lebih tinggi disebabkan oleh bahan semikonduktor yang berbeza (AlGaInP vs. GaAlAs).
• Sudut Pandangan (2θ_1/2):120 darjah. Sudut pandangan lebar ini adalah ciri pakej jernih-air pandangan atas tanpa kanta, menyediakan corak pancaran yang luas.

3. Analisis Lengkung Prestasi

3.1 Ciri Cip Inframerah (IR)

Lengkung yang disediakan untuk cip IR menawarkan pandangan reka bentuk kritikal:

• Taburan Spektrum:Lengkung menunjukkan puncak tajam pada 940 nm dengan lebar penuh pada separuh maksimum (FWHM) kira-kira 30 nm, mengesahkan padanan spektrum yang baik dengan pengesan silikon.
• Arus Hadapan vs. Voltan Hadapan (Lengkung I-V):Lengkung eksponen ini adalah penting untuk memilih perintang pembatas arus. Perubahan kecil dalam voltan membawa kepada perubahan besar dalam arus, menekankan keperluan untuk pemacu arus malar atau perintang siri yang dikira dengan baik.
• Keamatan Relatif vs. Arus Hadapan:Menunjukkan bahawa keamatan sinaran meningkat secara linear dengan arus sehingga penarafan maksimum, membolehkan modulasi kecerahan melalui kawalan arus.
• Arus Hadapan vs. Suhu Persekitaran:Menunjukkan keperluan penurunan nilai. Arus hadapan maksimum yang dibenarkan berkurangan apabila suhu persekitaran meningkat untuk mengelakkan melebihi had pelesapan kuasa.

3.2 Ciri Cip Merah

Lengkung untuk cip Merah mengikut prinsip yang serupa tetapi dengan perbezaan khusus bahan:

• Taburan Spektrum:Berpusat pada 660 nm (merah tua) dengan lebar jalur yang lebih sempit (~20 nm), menghasilkan warna merah yang tepu.
• Lengkung I-V, Keamatan vs. Arus, dan Penurunan Nilai Haba:Lengkung ini adalah analog dengan cip IR tetapi dengan nilai voltan dan pelesapan kuasa yang berbeza, seperti yang ditunjukkan dalam jadual Penarafan Maksimum Mutlak dan Ciri Elektro-Optik.

3.3 Ciri Sudut

LengkungArus Cahaya Relatif vs. Anjakan Sudut(mungkin dari pengesan berpasangan) menggambarkan corak pancaran spatial. Sudut pandangan 120 darjah menghasilkan taburan seperti Lambertian di mana keamatan adalah tertinggi pada 0° (berserenjang dengan permukaan pemancar) dan berkurangan kepada separuh pada ±60°. Ini adalah penting untuk mereka bentuk laluan optik dan memastikan kekuatan isyarat yang mencukupi pada penerima.

4. Maklumat Mekanikal dan Pakej

4.1 Dimensi Pakej

Peranti ini datang dalam pakej SMD mini. Dimensi utama (dalam mm) termasuk saiz badan kira-kira 3.0 x 1.6, dengan ketinggian 1.1. Katod biasanya dikenal pasti oleh tanda atau takuk pada pakej. Lukisan dimensi menunjukkan jarak kaki dan cadangan corak landasan untuk reka bentuk tapak kaki PCB, yang kritikal untuk paterian yang boleh dipercayai dan kestabilan mekanikal.

4.2 Pengenalpastian Polarity

Sambungan polarity yang betul adalah penting. Gambar rajah pakej dalam datasheet menunjukkan terminal anod dan katod. Menggunakan polarity songsang yang melebihi penarafan voltan songsang 5V boleh merosakkan simpang diod serta-merta.

5. Garis Panduan Paterian, Pemasangan dan Pengendalian

5.1 Langkah Berjaga-jaga Kritikal

• Perlindungan Arus Berlebihan:Perintang pembatas arus luaran adalahwajib. Lengkung I-V yang curam bermakna walaupun peningkatan voltan kecil boleh menyebabkan lonjakan arus yang merosakkan.
• Penyimpanan dan Kepekaan Kelembapan:Peranti ini sensitif kelembapan (MSL). Ia mesti disimpan dalam beg kalis lembapan asalnya dengan bahan pengering. Selepas dibuka, ia harus digunakan dalam masa 168 jam (7 hari) melainkan dibakar semula (60°C selama 24 jam).

5.2 Keadaan Paterian

• Paterian Refluks:Profil suhu bebas plumbum disyorkan, dengan suhu puncak 260°C untuk maksimum 5 saat. Refluks tidak boleh dilakukan lebih daripada dua kali.
• Paterian Tangan:Jika perlu, gunakan besi pateri dengan suhu hujung <350°C, panaskan setiap terminal selama <3 saat, dan gunakan besi berkuasa rendah (<25W). Benarkan penyejukan antara sambungan.
• Pembaikan:Tidak disyorkan. Jika tidak dapat dielakkan, gunakan besi pateri berkepala dua untuk memanaskan kedua-dua terminal secara serentak dan elakkan tekanan mekanikal pada sambungan pateri.

6. Maklumat Pembungkusan dan Pesanan

6.1 Spesifikasi Pembungkusan

Peranti dibekalkan pada pita pembawa timbul yang dililit pada gegelung. Kuantiti pembungkusan standard ialah 2000 keping setiap gegelung. Dimensi pita pembawa memastikan keserasian dengan peralatan pick-and-place SMD standard.

6.2 Label dan Kebolehkesanan

Pembungkusan termasuk label pada beg kalis lembapan dan gegelung. Label ini mengandungi maklumat kebolehkesanan seperti Nombor Bahagian (P/N), Nombor Lot (LOT No.), kuantiti (QTY), dan tempat pengeluaran. Ini adalah penting untuk kawalan kualiti dan pengurusan rantaian bekalan.

7. Pertimbangan Reka Bentuk Aplikasi

7.1 Reka Bentuk Litar

Apabila mereka bentuk litar pemacu:

1. Kira Perintang Siri (R_s):Gunakan formula R_s= (V_bekalan- V_F) / I_F. Gunakan V_Fmaksimum dari datasheet untuk memastikan arus yang mencukupi di bawah semua keadaan. Contohnya, untuk LED Merah pada 20mA dengan bekalan 5V: R_s= (5V - 2.5V) / 0.02A = 125Ω. Gunakan nilai standard seterusnya (cth., 130Ω atau 150Ω).
2. Pertimbangkan PWM untuk Peredupan:Untuk kawalan keamatan, gunakan Modulasi Lebar Denyut (PWM) dan bukannya pengurangan arus analog, kerana ia mengekalkan warna (untuk Merah) dan panjang gelombang yang konsisten.
3. Pengurusan Haba:Pastikan susun atur PCB menyediakan kawasan kuprum yang mencukupi untuk penyingkiran haba, terutamanya jika beroperasi berhampiran arus maksimum atau dalam suhu persekitaran yang tinggi.

7.2 Reka Bentuk Optik

• Untuk Penderiaan (IR):Sejajarkan pemancar IR dan pengesan foto secara optik. Gunakan apertur, kanta, atau pandu cahaya untuk menentukan medan penderiaan dan menyekat gangguan cahaya ambien. Sudut lebar 120° mungkin memerlukan perisai untuk mencipta pancaran yang lebih diarahkan untuk penderiaan jarak lebih jauh.
• Untuk Penunjukan (Merah):Kanta jernih-air dan sudut lebar memberikan keterlihatan yang baik. Pertimbangkan untuk menggunakan penyebar jika penunjukan yang lebih lembut dan seragam dikehendaki.

8. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

Pembezaan utama IRR15-22C/L491/TR8 terletak pada reka bentukdwi-panjang gelombang, pakej tunggalnya. Berbanding dengan menggunakan dua LED berasingan, ia menawarkan:

• Penjimatan Ruang:Mengurangkan tapak kaki PCB sebanyak 50%.
• Pemasangan Dipermudahkan:Satu operasi pick-and-place dan bukannya dua.
• Kecekapan Kos:Berpotensi menurunkan jumlah kos komponen dan pemasangan.
• Prestasi IR Dioptimumkan:Cip GaAlAs 940nm khusus dipilih untuk prestasi optimum dengan pengesan silikon, yang mungkin menawarkan sensitiviti dan julat yang lebih baik berbanding LED IR generik.

9. Soalan Lazim (FAQ)

9.1 Bolehkah saya memacu LED IR dan Merah secara serentak?

Ya, tetapi mereka mesti dipacu oleh litar pembatas arus berasingan (perintang atau pemacu). Mereka berkongsi pakej yang sama tetapi mempunyai cip semikonduktor dan sambungan elektrik yang bebas.

9.2 Mengapa perintang pembatas arus mutlak diperlukan?

LED adalah peranti beroperasi arus. Voltan hadapan mereka mempunyai pekali suhu negatif dan berbeza dari unit ke unit. Sumber voltan tanpa perintang siri akan menyebabkan aliran arus yang tidak terkawal, membawa kepada pelarian haba serta-merta dan kemusnahan.

9.3 Apakah jangka hayat tipikal LED ini?

Jangka hayat LED biasanya ditakrifkan sebagai titik di mana output cahaya merosot kepada 50% daripada nilai awalnya (L70/L50). Walaupun tidak dinyatakan secara eksplisit dalam datasheet ini, LED SMD yang dikendalikan dengan betul (dalam penarafan, dengan pengurusan haba yang baik) selalunya mempunyai jangka hayat melebihi 50,000 jam.

9.4 Bagaimana saya mentafsir nilai Keamatan Sinaran (mW/sr) untuk reka bentuk penderia saya?

Keamatan sinaran menerangkan kuasa optik per sudut pepejal. Untuk menganggarkan kuasa (dalam mW) yang diterima oleh pengesan, anda perlu mengetahui kawasan aktif pengesan dan jarak/sudutnya dari LED. Lengkung anjakan sudut membantu dalam pengiraan ini untuk penjajaran luar paksi.

10. Contoh Aplikasi Praktikal

10.1 Penderia Jarak Ringkas

Senario:Kesan apabila objek berada dalam 5 cm dari peranti.
Pelaksanaan:Pasang IRR15-22C/L491/TR8 pada PCB. Pacu pemancar IR dengan arus malar 20mA (menggunakan perintang yang dikira dari bekalan 3.3V). Letakkan fototransistor silikon bertentangan dengannya, dengan penghadang kecil di antara mereka untuk mengelakkan gandingan optik langsung. Apabila objek memasuki jurang, ia memantulkan cahaya IR dari pemancar ke pengesan. Output arus pengesan meningkat, yang boleh ditukar kepada voltan oleh perintang beban dan dibaca oleh ADC atau pembanding mikropengawal. LED Merah boleh disambungkan ke pin GPIO untuk menyediakan penunjuk visual "pengesanan aktif" atau "objek hadir".

11. Prinsip Operasi

Diod Pemancar Cahaya (LED) adalah peranti simpang p-n semikonduktor. Apabila voltan hadapan dikenakan, elektron dari rantau-n dan lubang dari rantau-p disuntik ke dalam rantau simpang. Apabila pembawa cas ini bergabung semula, mereka membebaskan tenaga dalam bentuk foton (cahaya). Panjang gelombang (warna) cahaya yang dipancarkan ditentukan oleh tenaga jurang jalur bahan semikonduktor. IRR15-22C/L491/TR8 menggunakanGaAlAs (Gallium Aluminium Arsenide)untuk pemancar IR (940nm) danAlGaInP (Aluminium Gallium Indium Phosphide)untuk pemancar Merah (660nm). Kanta epoksi jernih-air menyelubungi cip, memberikan perlindungan mekanikal, dan membentuk corak output cahaya.

12. Trend Teknologi

Pembangunan LED SMD seperti ini mengikut beberapa trend industri utama:

• Pengecilan:Pengurangan berterusan dalam saiz pakej (cth., dari 0603 ke 0402 ke 0201) untuk membolehkan produk akhir yang lebih kecil.
• Pakej Multi-Cip (MCPs):Mengintegrasikan pelbagai cip LED (warna berbeza atau warna sama) dalam satu pakej untuk output lebih tinggi, pencampuran warna, atau multifungsi, seperti yang dilihat dalam peranti dwi-panjang gelombang ini.
• Kecekapan Lebih Tinggi:Penambahbaikan berterusan dalam kecekapan kuantum dalaman (IQE) dan kecekapan pengekstrakan cahaya membawa kepada keamatan sinaran yang lebih tinggi untuk arus input yang sama, meningkatkan belanjawan kuasa sistem.
• Kebolehpercayaan Dipertingkatkan:Kemajuan dalam bahan pembungkusan (epoksi, silikon) dan teknik pelekatan die meningkatkan prestasi di bawah suhu dan kelembapan tinggi, melanjutkan jangka hayat operasi.
• Integrasi Pintar:Trend yang semakin berkembang ialah integrasi IC kawalan (pemacu, penderia) dalam pakej LED, mencipta modul "LED pintar" yang memudahkan reka bentuk sistem.