Spesifikasi Teknikal HIR25-21C/L289/2T - LED Inframerah SMD Pakej 1206 dengan Kanta Dalam - Saiz 3.2x1.6x1.1mm - Voltan 1.4V - Kuasa 130mW - Gelombang 850nm

1. Gambaran Keseluruhan Produk

HIR25-21C/L289/2T ialah diod pancaran inframerah (IR) berprestasi tinggi yang dibungkus dalam pakej peranti permukaan (SMD) miniatur 1206. Komponen ini direka khas untuk aplikasi yang memerlukan pancaran inframerah yang boleh dipercayai yang sepadan dengan penderia foto berasaskan silikon. Fungsi terasnya adalah untuk menukar tenaga elektrik kepada cahaya inframerah pada panjang gelombang puncak 850 nanometer (nm).

Peranti ini dibina dengan bahan cip GaAlAs (Gallium Aluminum Arsenide), yang terkenal dengan kecekapannya dalam spektrum inframerah. Pakej ini dicetak daripada plastik jernih air dan menggabungkan kanta dalam sfera. Reka bentuk kanta ini adalah penting untuk mengawal corak output cahaya, menghasilkan sudut pandangan tipikal (2θ1/2) 60 darjah. Penampilan "jernih air" menunjukkan bahan kanta tidak menapis cahaya nampak, membolehkan penghantaran maksimum sinaran inframerah yang dimaksudkan.

Satu kelebihan utama LED ini ialah padanan spektrumnya dengan fotodiod dan fototransistor silikon. Penderia silikon mempunyai sensitiviti puncak dalam rantau inframerah dekat, dan output 850nm LED ini selaras dengan ciri ini, memastikan kekuatan isyarat optimum dan kecekapan sistem dalam aplikasi penderiaan.

2. Analisis Parameter Teknikal Mendalam

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

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

• Arus Hadapan Berterusan (I_F): 65 mA. Ini adalah arus DC maksimum yang boleh dikenakan secara berterusan kepada anod LED.
• Voltan Songsang (V_R): 5 V. Mengenakan voltan songsang lebih tinggi daripada ini boleh merosakkan simpang PN LED.
• Penyahkuasaan Kuasa (P_d): 130 mW pada atau di bawah suhu persekitaran 25°C. Ini adalah kuasa maksimum yang boleh disahkuasakan oleh pakej sebagai haba. Melebihi had ini berisiko terlalu panas.
• Suhu Operasi & Penyimpanan: -25°C hingga +85°C (operasi), -40°C hingga +85°C (penyimpanan).
• Suhu Pateri (T_sol): 260°C untuk maksimum 5 saat. Ini adalah kritikal untuk proses pateri alir semula tanpa plumbum (Pb-free).

2.2 Ciri-ciri Elektro-Optik (Ta=25°C)

Parameter ini diukur di bawah keadaan ujian piawai (arus hadapan 20mA, 25°C) dan mentakrifkan prestasi peranti.

• Keamatan Sinaran (I_e): 4.0 mW/sr (Min), 5.0 mW/sr (Tip.). Ini mengukur kuasa optik yang dipancarkan per unit sudut pepejal (steradian). Ia adalah penunjuk langsung kecerahan LED dalam arah utamanya.
• Panjang Gelombang Puncak (λ_p): 850 nm (Tip.). Panjang gelombang di mana kuasa output optik adalah terbesar. Ini berada dalam spektrum inframerah dekat (NIR), tidak kelihatan oleh mata manusia.
• Lebar Jalur Spektrum (Δλ): 30 nm (Tip.). Julat panjang gelombang yang dipancarkan, biasanya diukur pada separuh kuasa puncak (Lebar Penuh pada Separuh Maksimum - FWHM). Lebar jalur 30nm adalah piawai untuk LED IR.
• Voltan Hadapan (V_F): 1.4 V (Tip.), 1.7 V (Maks.) pada 20mA. Susut voltan merentasi LED semasa beroperasi. Voltan rendah ini adalah ciri diod IR GaAlAs dan penting untuk mengira nilai perintang siri dan penggunaan kuasa.
• Arus Songsang (I_R): 10 μA (Maks.) pada V_R=5V. Arus bocor kecil yang mengalir apabila diod terpincang songsang.
• Sudut Pandangan (2θ_1/2): 60° (Tip.). Sudut penuh di mana keamatan sinaran jatuh kepada separuh daripada nilai maksimumnya. Kanta sfera mencipta pancaran sederhana lebar ini.

3. Analisis Lengkung Prestasi

Spesifikasi teknikal menyediakan beberapa lengkung ciri yang penting untuk jurutera reka bentuk.

3.1 Arus Hadapan vs. Suhu Persekitaran

Graf ini menunjukkan penurunan arus hadapan maksimum yang dibenarkan apabila suhu persekitaran meningkat. Apabila suhu meningkat, keupayaan LED untuk menyahkuasakan haba berkurangan, jadi arus maksimum mesti dikurangkan untuk kekal dalam had penyahkuasaan kuasa 130mW. Pereka bentuk mesti merujuk lengkung ini untuk operasi suhu tinggi.

3.2 Taburan Spektrum

Plot ini menggambarkan output cahaya sebagai fungsi panjang gelombang, berpusat di sekitar puncak 850nm dengan lebar jalur FWHM 30nm. Ia mengesahkan padanan spektrum dengan penderia silikon, yang biasanya mempunyai responsiviti tinggi sekitar 800-900nm.

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

Lengkung asas ini menunjukkan hubungan eksponen antara arus dan voltan untuk diod. Voltan "lutut" adalah sekitar 1.2-1.3V. Lengkung ini penting untuk mereka bentuk litar pemacu, terutamanya untuk mengira perintang pembatas arus: R = (V_bekalan- V_F) / I_F.

3.4 Keamatan Sinaran vs. Arus Hadapan

Graf ini menunjukkan hubungan linear antara arus pemacu dan kuasa output optik (keamatan sinaran) dalam julat operasi. Ia menunjukkan bahawa peningkatan arus secara berkadar meningkatkan output cahaya, sehingga had haba peranti.

3.5 Keamatan Sinaran Relatif vs. Sesaran Sudut

Plot kutub ini menggambarkan corak sinaran atau profil pancaran. Ia mengesahkan sudut pandangan 60° secara visual, menunjukkan bagaimana keamatan berkurangan apabila sudut dari paksi pusat (0°) meningkat. Ini adalah kritikal untuk mereka bentuk sistem optik, memastikan penerima berada dalam pancaran berkesan LED.

4. Maklumat Mekanikal dan Pembungkusan

4.1 Dimensi Peranti

Komponen ini mengikut tapak kaki SMD 1206 piawai: panjang kira-kira 3.2mm, lebar 1.6mm, dan tinggi 1.1mm. Lukisan dimensi terperinci dalam spesifikasi teknikal menentukan semua ukuran kritikal termasuk jarak pad (2.0mm tipikal), ketinggian komponen, dan kelengkungan kanta dengan toleransi ±0.1mm melainkan dinyatakan sebaliknya.

4.2 Pengenalpastian Polarity

Katod biasanya ditanda, selalunya oleh takuk, jalur hijau, atau saiz/bentuk pad yang berbeza pada pita dan gegelung pembungkusan. Lukisan spesifikasi teknikal menunjukkan sisi katod. Polarity yang betul adalah penting semasa pemasangan untuk mengelakkan kerosakan pincang songsang.

4.3 Spesifikasi Pembungkusan

LED dibekalkan pada pita pembawa timbul lebar 8mm yang dililit pada gegelung diameter 7 inci. Setiap gegelung mengandungi 2000 keping. Dimensi pita pembawa (saiz poket, pic, dll.) disediakan untuk pengaturcaraan mesin pick-and-place automatik.

5. Garis Panduan Pateri, Pemasangan dan Pengendalian

5.1 Langkah Berjaga-jaga Kritikal

• Pembatasan Arus Adalah Wajib: Perintang siri luaran mesti sentiasa digunakan. Voltan hadapan rendah LED dan lengkung I-V yang tajam bermakna peningkatan kecil dalam voltan bekalan boleh menyebabkan peningkatan arus yang besar dan merosakkan.
• Kepekaan Kelembapan: Pakej plastik adalah sensitif kepada kelembapan. Peranti mesti disimpan dalam beg kalis lembapan asal di bawah keadaan terkawal (10-30°C, ≤60% RH). Setelah dibuka, "jangka hayat lantai" adalah 168 jam (7 hari) di bawah keadaan yang sama. Melebihi ini memerlukan pembakaran (contohnya, 96 jam pada 60°C) sebelum pateri alir semula untuk mengelakkan "popcorning" atau retakan pakej.

5.2 Proses Pateri

• Pateri Alir Semula: Profil suhu tanpa plumbum (Pb-free) adalah disyorkan, dengan suhu puncak 260°C untuk maksimum 5 saat. Alir semula tidak boleh dilakukan lebih daripada dua kali.
• Pateri Tangan: Jika perlu, gunakan besi pateri dengan suhu hujung di bawah 350°C dan penarafan kuasa di bawah 25W. Masa sentuhan per terminal hendaklah kurang daripada 3 saat, dengan selang antara pateri setiap terminal. Besi pateri berkepala dua adalah dicadangkan untuk sebarang kerja pembaikan untuk mengurangkan tekanan haba.
• Pengelakan Tekanan: Jangan kenakan tekanan mekanikal pada LED semasa pemanasan atau bengkokkan PCB selepas pateri, kerana ini boleh merosakkan sambungan dalaman atau pakej.

6. Cadangan Aplikasi dan Pertimbangan Reka Bentuk

6.1 Senario Aplikasi Biasa

• Penderia Inframerah Dipasang PCB: Digunakan sebagai pemancar dalam penderia jarak dekat, pengesanan objek, dan robot pengikut garisan.
• Unit Kawalan Jauh Inframerah: Sesuai untuk kawalan jauh yang memerlukan kuasa tinggi, menyediakan jarak lebih jauh atau penembusan isyarat lebih kuat.
• Pengimbas: Pengimbas kod bar, pengimbas dokumen, dan sistem pengimbasan optik lain.
• Sistem Inframerah Am: Sistem keselamatan (pencahayaan IR untuk kamera), penghantaran data (IrDA), dan automasi perindustrian.

6.2 Pertimbangan Reka Bentuk

• Litar Pemacu: Sentiasa sertakan perintang pembatas arus. Kira nilai perintang dan penarafan kuasa berdasarkan voltan bekalan dan arus hadapan yang dikehendaki (contohnya, 20mA untuk spesifikasi tipikal). Untuk operasi berdenyut (seperti kawalan jauh), arus puncak lebih tinggi mungkin boleh jika kitaran tugas rendah, tetapi kuasa purata tidak boleh melebihi penarafan.
• Reka Bentuk Optik: Pertimbangkan sudut pandangan 60° apabila menyelaraskan pemancar dengan penderia foto. Untuk jarak lebih jauh, kanta atau pemantul luaran boleh digunakan untuk mengkolimat pancaran. Untuk liputan lebih luas, sudut asal mungkin mencukupi.
• Pengurusan Haba: Pastikan kawasan kuprum PCB atau laluan haba yang mencukupi untuk menyahkuasakan haba, terutamanya apabila memacu berhampiran arus maksimum atau dalam suhu persekitaran tinggi.
• Bunyi Elektrik: Dalam aplikasi penderiaan analog sensitif, pertimbangkan untuk memodulatkan isyarat IR dan menggunakan pengesanan segerak untuk menolak cahaya ambien dan bunyi elektrik.

7. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

Berbanding dengan LED SMD cahaya nampak piawai atau LED IR lubang melalui lama, HIR25-21C/L289/2T menawarkan beberapa kelebihan:

• Saiz & Pemasangan: Pakej SMD 1206 membolehkan pemasangan PCB automatik berketumpatan tinggi, menjimatkan ruang dan kos berbanding bahagian lubang melalui.
• Prestasi Optik: Kanta sfera bersepadu menyediakan corak sinaran yang konsisten dan terkawal (60°), yang lebih boleh dipercayai daripada LED tanpa kanta atau dengan tingkap rata.
• Ketepatan Spektrum: Panjang gelombang puncak 850nm adalah piawai yang dioptimumkan untuk penderia silikon, menawarkan keseimbangan yang baik antara responsiviti penderia dan penolakan cahaya ambien (cahaya matahari mempunyai kurang IR pada 850nm berbanding 940nm).
• Pematuhan: Produk ini bebas plumbum, mematuhi piawaian RoHS, REACH, dan bebas halogen (Br <900ppm, Cl <900ppm, Br+Cl <1500ppm), memenuhi peraturan alam sekitar moden.

8. Soalan Lazim (FAQ)

8.1 Apakah tujuan kanta "jernih air" jika ia adalah LED IR?

Plastik "jernih air" adalah sangat telus merentasi spektrum yang luas, termasuk cahaya nampak dan inframerah dekat. Fungsi utamanya adalah untuk melindungi cip semikonduktor dan dicetak menjadi bentuk tertentu (kanta sfera) yang mengawal corak output cahaya. Ia tidak menapis cahaya IR; sebenarnya, ia membolehkan penghantaran maksimum panjang gelombang 850nm.

8.2 Bolehkah saya mengendalikan LED ini pada arus maksimum 65mA secara berterusan?

Anda hanya boleh mengendalikannya pada 65mA jika anda boleh menjamin suhu persekitaran cukup rendah dan reka bentuk haba mencukupi untuk mengekalkan suhu simpang dalam had selamat, memastikan penyahkuasaan kuasa 130mW tidak dilebihi. Pada suhu persekitaran yang lebih tinggi, arus maksimum yang dibenarkan menurun dengan ketara. Untuk operasi jangka panjang yang boleh dipercayai, pengendalian pada keadaan tipikal 20mA adalah disyorkan.

8.3 Bagaimana saya mengenal pasti anod dan katod?

Lukisan pakej spesifikasi teknikal menunjukkan katod. Pada pita dan gegelung fizikal, sisi katod poket selalunya ditanda. Pada komponen itu sendiri, cari tanda halus seperti takuk, titik, atau jalur hijau. Apabila ragu-ragu, rujuk label pembungkusan pengilang atau spesifikasi teknikal.

8.4 Mengapakah penyimpanan dan pengendalian begitu ketat berkenaan kelembapan?

Sebatian pencetakan plastik boleh menyerap kelembapan dari udara. Semasa proses pateri alir semula suhu tinggi, kelembapan yang diserap ini cepat bertukar kepada wap, mencipta tekanan dalaman yang tinggi. Ini boleh menyebabkan penyahlaminaan dalam pakej, retakan dalam plastik, atau "popcorning," membawa kepada kegagalan serta-merta atau kebolehpercayaan jangka panjang yang berkurangan. Langkah berjaga-jaga MSL (Tahap Kepekaan Kelembapan) mencegah ini.

9. Prinsip Pengendalian

Peranti ini ialah diod pemancar cahaya (LED). Apabila voltan hadapan melebihi voltan jurang jalurnya (kira-kira 1.4V) dikenakan merentasi anod dan katod, elektron dan lubang disuntik ke dalam rantau aktif cip semikonduktor GaAlAs. Apabila pembawa cas ini bergabung semula, mereka membebaskan tenaga dalam bentuk foton (zarah cahaya). Komposisi khusus bahan GaAlAs menentukan tenaga foton ini, yang sepadan dengan panjang gelombang inframerah 850nm. Kanta sfera kemudian membentuk dan mengarahkan cahaya yang dipancarkan ini ke dalam pancaran 60 darjah.

10. Trend Industri

LED inframerah terus berkembang didorong oleh beberapa trend utama. Terdapat permintaan yang semakin meningkat untuk keamatan sinaran dan kecekapan yang lebih tinggi dalam pakej yang lebih kecil untuk membolehkan penderia yang lebih padat dan berkuasa. Integrasi adalah trend penting lain, dengan pemancar IR digabungkan dengan pemacu, penderia foto, dan juga pengawal mikro ke dalam modul tunggal atau penyelesaian sistem-dalam-pakej (SiP). Tambahan pula, pengembangan aplikasi dalam automotif (pemantauan dalam kabin, LiDAR), elektronik pengguna (pengenalan wajah, kawalan isyarat), dan IoT perindustrian mendorong peranti dengan kebolehpercayaan yang lebih baik, julat suhu operasi yang lebih luas, dan rintangan yang dipertingkatkan terhadap persekitaran yang keras. Pematuhan dengan peraturan alam sekitar dan keselamatan yang ketat kekal sebagai keperluan asas untuk semua komponen elektronik.