Spesifikasi Teknikal LED Inframerah Mini-Top HIR67-21C/L11/TR8 - Panjang Gelombang Puncak 850nm - Sudut Pandangan 120° - Arus Hadapan 65mA - Dokumen Teknikal MS

1. Gambaran Keseluruhan Produk

HIR67-21C/L11/TR8 ialah diod pancaran inframerah (IR) berprestasi tinggi yang direka untuk aplikasi pemasangan permukaan. Ia dibungkus dalam pakej SMD miniatur, rata atas yang diperbuat daripada plastik jernih-air yang bertindak sebagai kanta. Peranti ini direka untuk memancarkan cahaya pada panjang gelombang puncak 850nm, menjadikannya sepadan secara spektrum dengan fotodiod silikon dan fototransistor biasa. Penjajaran ini adalah penting untuk memaksimumkan kecekapan pengesanan dalam sistem optoelektronik.

Kelebihan terasnya termasuk voltan hadapan yang rendah, yang menyumbang kepada kecekapan tenaga, dan keserasian dengan proses pateri alir semula inframerah standard dan fasa wap. Komponen ini juga mematuhi piawaian alam sekitar dan keselamatan utama, iaitu bebas plumbum, mematuhi RoHS, mematuhi EU REACH, dan bebas halogen, memenuhi ambang khusus untuk kandungan bromin dan klorin.

Pasaran sasaran untuk LED IR ini merangkumi pelbagai sektor elektronik pengguna dan perindustrian yang memerlukan penderiaan cahaya bukan kelihatan yang boleh dipercayai.

2. Penerangan Mendalam Parameter Teknikal

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

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

• Arus Hadapan Berterusan (IF):65 mA. Ini ialah arus DC maksimum yang boleh dilalui secara berterusan melalui LED.
• Voltan Songsang (VR):5 V. Melebihi voltan pincang songsang ini boleh menyebabkan kerosakan simpang.
• Suhu Operasi & Penyimpanan (Topr, Tstg):-40°C hingga +100°C. Julat luas ini memastikan kebolehpercayaan dalam persekitaran yang sukar.
• Suhu Pateri (Tsol):260°C untuk maksimum 5 saat, serasi dengan profil alir semula bebas plumbum.
• Kuasa Terlesap (Pd):130 mW pada atau di bawah suhu ambien 25°C. Pengurangan kuasa adalah perlu pada suhu yang lebih tinggi.

2.2 Ciri-ciri Elektro-Optik (Ta=25°C)

Parameter ini mentakrifkan prestasi peranti di bawah keadaan operasi biasa.

• Keamatan Sinaran (Ie):Biasanya 2.0 mW/sr pada arus hadapan (IF) 20mA. Di bawah operasi berdenyut (lebar denyut 100μs, kitar tugas ≤1%) pada 100mA, ia boleh mencapai 10 mW/sr.
• Panjang Gelombang Puncak (λp):850 nm (biasa). Ini ialah panjang gelombang di mana kuasa optik yang dipancarkan adalah maksimum.
• Lebar Jalur Spektrum (Δλ):45 nm (biasa). Ini menunjukkan julat panjang gelombang yang dipancarkan, berpusat di sekitar puncak.
• Voltan Hadapan (VF):Biasanya 1.45V pada 20mA, dengan maksimum 1.65V. Pada 100mA (berdenyut), julatnya adalah dari 1.80V hingga 2.40V.
• Arus Songsang (IR):Maksimum 10 μA pada voltan songsang 5V.
• Sudut Pandangan (2θ1/2):120 darjah (biasa). Ini ialah sudut penuh di mana keamatan sinaran turun kepada separuh daripada nilai maksimumnya, menunjukkan corak pancaran yang sangat luas.

3. Analisis Lengkung Prestasi

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

3.1 Kuasa Terlesap vs. Suhu Persekitaran

Graf ini menunjukkan bagaimana kuasa terlesap maksimum yang dibenarkan berkurangan apabila suhu persekitaran meningkat. Pereka bentuk mesti menggunakan lengkung ini untuk memastikan LED beroperasi dalam kawasan operasi selamatnya, terutamanya dalam aplikasi suhu tinggi. Pengurangan adalah linear, bermula dari 130mW pada 25°C dan mencapai sifar pada suhu simpang maksimum.

3.2 Taburan Spektrum

Lengkung taburan spektrum memplotkan keamatan relatif terhadap panjang gelombang. Ia mengesahkan pancaran puncak pada 850nm dan lebar jalur spektrum kira-kira 45nm. Maklumat ini adalah penting untuk memilih pengesan foto dan penapis optik yang sepadan.

3.3 Arus Hadapan vs. Voltan Hadapan (Lengkung IV)

Hubungan bukan linear ini adalah kritikal untuk mereka bentuk litar pembatas arus. Lengkung menunjukkan bahawa peningkatan kecil dalam voltan melebihi VF biasa boleh membawa kepada peningkatan arus yang besar dan berpotensi merosakkan, menekankan keperluan untuk pengawalan arus yang betul (contohnya, perintang siri atau pemacu arus malar).

3.4 Keamatan Sinaran Relatif vs. Sesaran Sudut

Plot kutub ini mewakili secara visual sudut pandangan 120 darjah. Keamatan adalah tertinggi pada 0 darjah (berserenjang dengan permukaan LED) dan berkurangan secara simetri kepada 50% daripada maksimumnya pada ±60 darjah dari pusat.

4. Maklumat Mekanikal dan Pembungkusan

4.1 Dimensi Pakej

LED disediakan dalam pakej SMD padat. Dimensi utama termasuk saiz badan, jarak kaki, dan ketinggian keseluruhan. Semua dimensi adalah dalam milimeter dengan toleransi piawai ±0.1mm melainkan dinyatakan sebaliknya. Reka bentuk kanta rata atas menyumbang kepada sudut pandangan yang luas.

4.2 Pengenalpastian Polarity

Katod biasanya ditunjukkan oleh tanda pada pakej, seperti takuk, titik, atau kaki yang dipangkas. Polarity yang betul mesti diperhatikan semasa pemasangan untuk mengelakkan kerosakan pincang songsang.

4.3 Spesifikasi Pita Pembawa dan Gegelung

Komponen dibekalkan dalam pita 8mm pada gegelung diameter 7 inci, piawai untuk pemasangan automatik pick-and-place. Setiap gegelung mengandungi 2000 keping. Dimensi pita pembawa terperinci (saiz poket, pic, dll.) disediakan untuk memastikan keserasian dengan peralatan pemasangan automatik.

5. Panduan Pateri dan Pemasangan

5.1 Penyimpanan dan Kepekaan Kelembapan

LED adalah sensitif kelembapan (MSL). Langkah berjaga-jaga termasuk:

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

5.2 Pateri Alir Semula

Profil suhu alir semula bebas plumbum yang disyorkan disediakan. Titik utama:

• Suhu puncak tidak boleh melebihi 260°C.
• Masa di atas likuidus (contohnya, 217°C) harus dikawal.
• Alir semula tidak boleh dilakukan lebih daripada dua kali.
• Elakkan tekanan mekanikal pada pakej semasa pemanasan dan penyejukan.

5.3 Pateri Tangan dan Pembaikan

Jika pateri tangan diperlukan:

• Gunakan besi pateri dengan suhu hujung<350°C.
• Hadkan masa sentuhan kepada ≤3 saat setiap terminal.
• Gunakan besi dengan penarafan kuasa ≤25W.
• Benarkan selang penyejukan ≥2 saat antara pateri setiap terminal.
• Elakkan membaiki LED yang telah dipateri. Jika tidak dapat dielakkan, gunakan besi pateri berkepala dua untuk memanaskan kedua-dua terminal secara serentak dan mengurangkan tekanan haba. Sahkan fungsi peranti selepas sebarang percubaan pembaikan.

6. Cadangan Aplikasi

6.1 Senario Aplikasi Biasa

Spesifikasi teknikal menyenaraikan beberapa aplikasi, termasuk:

• Pemacu Cakera Liut & VCR:Untuk penderiaan kedudukan dan pengesanan hujung pita.
• Suis Optoelektronik:Digunakan dalam pengesanan objek, pengiraan, dan penderiaan kedudukan dengan memasangkan LED IR dengan fototransistor atau fotodiod.
• Kamera:Sering digunakan dalam sistem fokus automatik atau pencahayaan inframerah untuk penglihatan malam.
• Pengesan Asap:Digunakan dalam pengesan jenis pengaburan di mana zarah asap mengganggu pancaran IR antara LED dan sensor.

6.2 Pertimbangan Reka Bentuk

Pembatas Arus:Ini ialah aspek reka bentuk yang paling kritikal. Perintang siri luaran adalah wajib untuk menetapkan arus operasi dan melindungi LED daripada arus berlebihan yang disebabkan oleh turun naik voltan kecil. Nilai perintang (R) boleh dikira menggunakan Hukum Ohm: R = (Vsupply - VF) / IF, di mana VF ialah voltan hadapan dari spesifikasi teknikal pada arus IF yang dikehendaki.
Pengurusan Haba:Untuk operasi berterusan berhampiran penarafan arus maksimum atau dalam suhu ambien tinggi, pertimbangkan susun atur PCB untuk penyingkiran haba. Pastikan kuasa terlesap (Pd = VF * IF) tidak melebihi maksimum terkurang dari lengkung Kuasa Terlesap vs. Suhu.
Reka Bentuk Optik:Pancaran luas 120° sesuai untuk aplikasi yang memerlukan liputan luas. Untuk pancaran yang lebih fokus, kanta atau pemantul luaran mungkin diperlukan. Pastikan bahan perumah adalah telus kepada cahaya IR 850nm.

7. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

Walaupun spesifikasi teknikal tidak membandingkan bahagian pesaing tertentu, HIR67-21C/L11/TR8 menawarkan gabungan ciri yang memposisikannya dengan baik dalam pasaran:

• Sudut Pandangan Luas (120°):Menawarkan liputan yang lebih luas daripada banyak LED IR standard, yang sering mempunyai sudut pandangan sekitar 20-60 darjah.
• Voltan Hadapan Rendah:Menyumbang kepada penggunaan kuasa yang lebih rendah dan penjanaan haba yang berkurangan berbanding LED dengan VF yang lebih tinggi.
• Pematuhan Alam Sekitar:Status bebas plumbum, RoHS, REACH, dan bebas halogennya memenuhi keperluan peraturan global yang ketat, yang merupakan pembeza utama untuk pembuatan elektronik moden.
• Output Berdenyut Tinggi:Keupayaan untuk menyampaikan 10 mW/sr di bawah operasi berdenyut (100mA) menjadikannya sesuai untuk aplikasi yang memerlukan kekuatan isyarat segera yang tinggi, seperti protokol penderiaan atau komunikasi tertentu.

8. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

S: Mengapa perintang pembatas arus mutlak diperlukan?
J: Lengkung IV menunjukkan hubungan eksponen arus-voltan LED. Peningkatan kecil dalam voltan bekalan melebihi VF nominal menyebabkan peningkatan arus yang sangat besar dan berpotensi merosakkan. Perintang siri memberikan penurunan voltan linear, menstabilkan arus dan melindungi LED.

S: Bolehkah saya memacu LED ini terus dari pin mikropengawal 3.3V atau 5V?
J: Tidak. Pin mikropengawal mempunyai keupayaan sumber/penyerapan arus yang terhad (sering 20-40mA) dan tidak direka untuk memacu LED kuasa secara langsung. Tambahan pula, anda masih memerlukan perintang siri. Gunakan pin mikropengawal untuk mengawal transistor atau MOSFET yang menukar arus lebih tinggi yang diperlukan oleh LED.

S: Apakah maksud "sepadan secara spektrum dengan fotodiod silikon"?
J: Pengesan foto silikon mempunyai kepekaan puncak dalam rantau inframerah dekat, sekitar 800-900nm. Panjang gelombang puncak 850nm LED ini berada dalam zon kepekaan tinggi ini, memastikan penukaran maksimum cahaya yang dipancarkan kepada arus elektrik oleh pengesan, membawa kepada nisbah isyarat-ke-bunyi sistem yang optimum.

S: Bagaimana saya mentafsir keadaan "Lebar Denyut ≦100μs , Kitar Tugas≦1%" untuk ujian 100mA?
J: Ini bermakna nilai keamatan sinaran dan voltan hadapan yang lebih tinggi pada 100mA hanya sah apabila LED didenyut, bukan didorong dengan DC. Denyut mestilah 100 mikrosaat atau lebih pendek, dan masa antara denyut mestilah cukup panjang supaya kitar tugas purata adalah 1% atau kurang (contohnya, satu denyut 100μs setiap 10ms). Ini menghalang pemanasan berlebihan.

9. Kes Reka Bentuk dan Penggunaan Praktikal

Kes: Mereka Bentuk Sensor Pengesanan Objek Mudah.
Matlamat:Mengesan apabila objek melalui antara LED IR dan fototransistor.
Komponen:LED IR HIR67-21C/L11/TR8, fototransistor silikon yang sepadan, perintang, pembanding/op-amp, atau mikropengawal.
Langkah-langkah:

1. Litar Pemacu LED:Bekalkan kuasa kepada LED dari bekalan 5V. Pilih arus operasi, contohnya, 20mA untuk keamatan dan jangka hayat yang baik. Kira perintang siri: R = (5V - 1.45V) / 0.020A = 177.5Ω. Gunakan perintang piawai 180Ω. Sahkan kuasa terlesap dalam perintang dan LED boleh diterima.
2. Litar Pengesan:Letakkan fototransistor bertentangan dengan LED, sejajar. Apabila pancaran IR tidak terganggu, fototransistor mengalirkan arus, menghasilkan penurunan voltan merentasi perintang beban. Apabila objek menghalang pancaran, fototransistor berhenti mengalirkan arus, dan voltan berubah.
3. Penyelarasan Isyarat:Perubahan voltan ini boleh dimasukkan ke dalam pembanding untuk mencipta isyarat digital yang bersih, atau terus ke pin penukar analog-ke-digital (ADC) mikropengawal untuk pemprosesan yang lebih canggih.
4. Pertimbangan:Lindungi persediaan daripada cahaya ambien (yang mengandungi IR) untuk mengelakkan pencetus palsu. Pancaran 120° LED membantu dengan toleransi penjajaran tetapi mungkin memerlukan tiub atau halangan untuk menentukan laluan penderiaan dengan lebih tepat.

10. Pengenalan Prinsip

Diod Pancaran Cahaya Inframerah (IR LED) beroperasi berdasarkan prinsip asas yang sama seperti LED kelihatan: elektroluminesens dalam bahan semikonduktor. Apabila voltan hadapan dikenakan merentasi simpang p-n, elektron dari rantau-n bergabung semula dengan lubang dari rantau-p. Peristiwa penggabungan semula ini membebaskan tenaga. Dalam LED IR, bahan semikonduktor (dalam kes ini, Gallium Aluminium Arsenide - GaAlAs) dipilih supaya jurang jalur tenaga sepadan dengan pancaran foton dalam spektrum inframerah (panjang gelombang lebih panjang daripada cahaya merah kelihatan, biasanya 700nm hingga 1mm). Panjang gelombang 850nm berada dalam rantau "inframerah dekat" (NIR), yang tidak kelihatan oleh mata manusia tetapi mudah dikesan oleh sensor berasaskan silikon. Pakej epoksi jernih rata atas berfungsi sebagai kedua-dua meterai alam sekitar dan sebagai kanta untuk membentuk corak sinaran cahaya yang dipancarkan.

11. Trend Pembangunan

Bidang optoelektronik inframerah terus berkembang. Trend utama yang berkaitan dengan komponen seperti HIR67-21C/L11/TR8 termasuk:

• Kecekapan Meningkat:Penyelidikan sains bahan yang berterusan bertujuan untuk membangunkan struktur semikonduktor dengan kecekapan kuantum dalaman yang lebih tinggi (lebih banyak foton per elektron) dan pengekstrakan cahaya yang diperbaiki dari pakej, membawa kepada keamatan sinaran yang lebih tinggi untuk kuasa input yang sama.
• Peminiaturan:Dorongan untuk elektronik yang lebih kecil dan padat mendorong pakej SMD yang lebih padat sambil mengekalkan atau meningkatkan prestasi optik dan ciri haba.
• Pilihan Panjang Gelombang Dipertingkatkan:Walaupun 850nm dan 940nm adalah biasa, terdapat pembangunan dalam panjang gelombang NIR lain untuk aplikasi khusus, seperti 810nm untuk peranti perubatan atau jalur tertentu untuk penderiaan gas.
• Integrasi:Trend termasuk mengintegrasikan LED IR dengan IC pemacu atau bahkan dengan pengesan foto dalam satu pakej untuk mencipta modul sensor lengkap yang dikalibrasi, memudahkan reka bentuk sistem untuk pengguna akhir.
• Pematuhan Lebih Ketat:Peraturan alam sekitar dan bahan (RoHS, REACH, bebas halogen) akan terus menjadi lebih ketat, mendorong pembangunan bahan pembungkusan dan proses pembuatan baru yang memenuhi keperluan ini tanpa menjejaskan prestasi atau kebolehpercayaan.