Spesifikasi Teknikal LED Inframerah Subminiatur Bulat 1.6mm IR26-21C/L447/CT - Dimensi 1.6mm Dia - Voltan 1.3V - Kuasa 130mW - Kanta Jernih Air - Dokumen Teknikal MS

1. Gambaran Keseluruhan Produk

IR26-21C/L447/CT ialah diod pemancar inframerah peranti permukaan-pasang (SMD) subminiatur. Ia dibungkus dalam pakej dua hujung padat yang diperbuat daripada plastik jernih air dengan kanta pandangan atas sfera. Fungsi utama komponen ini adalah untuk memancarkan cahaya inframerah pada panjang gelombang puncak 940 nanometer, yang sepadan secara spektrum dengan pengesan foto dan fototransistor berasaskan silikon, menjadikannya sesuai untuk aplikasi penderiaan.

LED ini dibina menggunakan bahan cip GaAlAs (Gallium Aluminum Arsenide). Kelebihan terasnya termasuk voltan hadapan yang sangat rendah, faktor bentuk kecil sesuai untuk reka bentuk terhad ruang, dan kebolehpercayaan yang baik. Peranti ini mematuhi peraturan alam sekitar utama, termasuk bebas Pb (tanpa plumbum), mematuhi RoHS, mematuhi EU REACH, dan bebas halogen, memenuhi ambang khusus untuk kandungan bromin dan klorin.

2. Penerangan Mendalam Parameter Teknikal

2.1 Had Maksimum Mutlak

Peranti ini direka untuk beroperasi dalam had ketat bagi memastikan jangka hayat dan kebolehpercayaan. Melebihi had ini boleh menyebabkan kerosakan kekal.

• Arus Hadapan Berterusan (I_F): 65 mA. Ini adalah arus DC maksimum yang boleh mengalir secara berterusan melalui LED.
• Voltan Songsang (V_R): 5 V. Menggunakan voltan songsang lebih tinggi daripada ini boleh merosakkan simpang semikonduktor LED.
• Suhu Operasi (T_opr): -25°C hingga +85°C. Julat suhu persekitaran untuk operasi normal.
• Suhu Penyimpanan (T_stg): -40°C hingga +85°C. Julat suhu untuk menyimpan peranti apabila tidak digunakan.
• Suhu Paterian (T_sol): 260°C untuk maksimum 5 saat. Ini mentakrifkan kekangan profil paterian reflow.
• Pelesapan Kuasa (P_d): 130 mW pada atau di bawah suhu udara bebas 25°C. Ini adalah kuasa maksimum yang boleh dilesapkan oleh pakej sebagai haba.

2.2 Ciri-Ciri Elektro-Optik

Parameter ini diukur pada keadaan ujian piawai suhu persekitaran 25°C dan arus hadapan 20 mA, yang merupakan titik operasi biasa.

• Keamatan Sinaran (I_e): 11 mW/sr (Min), 18 mW/sr (Tip). Ini mengukur kuasa optik yang dipancarkan per unit sudut pepejal (steradian). Nilai tipikal menunjukkan output yang dijangkakan.
• Panjang Gelombang Puncak (λ_p): 940 nm (Tip). Panjang gelombang di mana LED memancarkan kuasa optik paling banyak. Ini berada dalam spektrum inframerah dekat, tidak kelihatan oleh mata manusia tetapi optimum untuk penderia silikon.
• Lebar Jalur Spektrum (Δλ): 55 nm (Tip). Julat panjang gelombang yang dipancarkan, biasanya diukur pada separuh keamatan puncak (Lebar Penuh pada Separuh Maksimum - FWHM).
• Voltan Hadapan (V_F): 1.3 V (Tip), 1.5 V (Maks). Susut voltan merentasi LED apabila beroperasi pada 20mA. Voltan rendah adalah kelebihan kecekapan.
• Arus Songsang (I_R): 10 µA (Maks) pada 5V pincang songsang. Ukuran kebocoran simpang dalam keadaan mati.
• Sudut Pandangan (2θ_1/2): 25° (Tip). Sebaran sudut di mana keamatan sinaran adalah sekurang-kurangnya separuh daripada nilai puncaknya. Ini mentakrifkan corak pancaran.

3. Analisis Keluk Prestasi

Spesifikasi ini menyediakan beberapa keluk ciri yang penting untuk jurutera reka bentuk.

3.1 Arus Hadapan vs. Suhu Persekitaran

Keluk ini menunjukkan penurunan nilai arus hadapan maksimum yang dibenarkan apabila suhu persekitaran meningkat. Untuk mengelakkan kepanasan berlebihan, arus mesti dikurangkan apabila beroperasi melebihi 25°C. Keluk biasanya menunjukkan penurunan linear, menekankan kepentingan pengurusan haba dalam persekitaran suhu tinggi.

3.2 Taburan Spektrum

Graf ini memplot keamatan sinaran relatif terhadap panjang gelombang. Ia mengesahkan secara visual puncak pada 940nm dan lebar jalur spektrum kira-kira 55nm. Bentuk ini adalah ciri LED inframerah GaAlAs.

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

Keluk asas ini menggambarkan hubungan eksponen antara arus dan voltan untuk diod. Ia membantu dalam mereka bentuk litar pemacu had arus. Keluk akan menunjukkan penyalaan tajam sekitar V_Ftipikal 1.3V.

3.4 Keamatan Relatif vs. Arus Hadapan

Keluk ini menunjukkan kelinearan (atau potensi ketidaklinearan pada arus sangat tinggi) output cahaya berkenaan dengan arus pemacu. Untuk kebanyakan LED, hubungannya agak linear dalam julat operasi yang disyorkan, membolehkan kawalan kecerahan mudah melalui modulasi arus.

3.5 Keamatan Sinaran Relatif vs. Sesaran Sudut

Plot kutub ini mentakrifkan corak sinaran spatial. Untuk LED ini dengan kanta sfera, corak dijangka kira-kira Lambertian (taburan kosinus) atau sedikit lebih sempit, berpusat pada paksi berserenjang dengan permukaan pemancar. Sudut pandangan 25 darjah diperoleh daripada keluk ini.

4. Maklumat Mekanikal dan Pembungkusan

4.1 Dimensi Pakej

Peranti ini ialah pakej SMD subminiatur bulat dengan diameter badan 1.6mm. Lukisan mekanikal terperinci dalam spesifikasi menyediakan semua dimensi kritikal termasuk ketinggian keseluruhan, jarak plumbum, dan geometri kanta. Semua dimensi adalah dalam milimeter dengan toleransi piawai ±0.1mm melainkan dinyatakan sebaliknya.

4.2 Susun Atur Pad dan Cadangan Pes Pateri

Corak landasan (susun atur pad) yang dicadangkan untuk reka bentuk PCB disediakan sebagai rujukan. Pereka dinasihatkan untuk mengubah suai ini berdasarkan proses pembuatan dan keperluan kebolehpercayaan khusus mereka. Spesifikasi mengesyorkan komposisi pes pateri Sn/Ag3.0/Cu0.5 dan ketebalan stensil 0.10mm untuk pembentukan sendi pateri yang optimum.

4.3 Pengenalpastian Polarity

Pakej ini mempunyai reka bentuk dua hujung. Polarity biasanya ditunjukkan oleh tanda pada sisi katod atau oleh ciri bentuk tertentu dalam pakej atau pita. Tanda tepat harus disahkan dengan lukisan dimensi pakej.

4.4 Dimensi Pita Pembawa

LED dibekalkan dalam pita pembawa timbul pada gegelung diameter 7 inci untuk pemasangan pick-and-place automatik. Dimensi pita (saiz poket, pic, dll.) ditentukan untuk memastikan keserasian dengan peralatan pemasangan SMD piawai. Setiap gegelung mengandungi 1500 keping.

5. Garis Panduan Paterian dan Pemasangan

5.1 Profil Paterian Reflow

Profil suhu pateri plumbum disyorkan. Parameter utama termasuk peringkat pemanasan awal, suhu puncak tidak melebihi 260°C, dan masa di atas likuidus (TAL) dikawal untuk mencegah kerosakan haba. Paterian reflow tidak boleh dilakukan lebih daripada dua kali pada peranti yang sama.

5.2 Langkah Berjaga-jaga Paterian Tangan

Jika paterian tangan diperlukan, berhati-hati yang melampau mesti diambil. Suhu hujung besi pateri harus di bawah 350°C, dan masa sentuhan per terminal tidak boleh melebihi 3 saat. Besi pateri berkuasa rendah (≤25W) disyorkan, dengan selang sekurang-kurangnya 2 saat antara paterian setiap terminal untuk membenarkan penyejukan.

5.3 Penyimpanan dan Kepekaan Kelembapan

LED dibungkus dalam beg kalis lembapan. Jangan buka beg sehingga sedia untuk digunakan. Selepas dibuka, peranti yang tidak digunakan harus disimpan pada ≤30°C dan ≤60% Kelembapan Relatif (RH). "Jangka hayat lantai" selepas dibuka ialah 168 jam (7 hari). Jika masa ini dilampaui atau jika penunjuk kelembapan (silika gel) menunjukkan tepu, rawatan pembakaran pada 60±5°C selama 24 jam diperlukan sebelum digunakan untuk membuang kelembapan yang diserap dan mencegah "popcorning" semasa reflow.

5.4 Pembaikan dan Kerja Semula

Pembaikan selepas paterian sangat tidak digalakkan. Jika tidak dapat dielakkan, besi pateri berkepala dua khusus mesti digunakan untuk memanaskan kedua-dua terminal secara serentak, meminimumkan tekanan haba pada pakej plastik. Potensi untuk merosakkan ciri-ciri LED semasa pembaikan mesti dinilai terlebih dahulu.

6. Cadangan Aplikasi

6.1 Litar Aplikasi Biasa

Pertimbangan reka bentuk paling kritikal adalah had arus. Perintang siri luaran adalah wajib. Disebabkan ciri I-V eksponen diod, peningkatan kecil dalam voltan boleh menyebabkan peningkatan arus yang besar dan merosakkan. Nilai perintang (R) dikira menggunakan: R = (V_bekalan- V_F) / I_F. Untuk bekalan 5V dan sasaran I_F20mA dengan V_F~1.3V, R ≈ (5 - 1.3) / 0.02 = 185 Ω. Perintang piawai 180Ω atau 200Ω adalah sesuai.

6.2 Pertimbangan Reka Bentuk

• Penyingkiran Haba: Walaupun kecil, pelesapan kuasa (sehingga 130mW) mesti dipertimbangkan, terutamanya dalam suhu persekitaran tinggi atau pada arus pemacu yang lebih tinggi. Kawasan kuprum PCB yang mencukupi di sekitar pad boleh bertindak sebagai penyingkir haba ringkas.
• Penjajaran Optik: Sudut pandangan 25 darjah memerlukan penjajaran berhati-hati dengan pengesan foto berpasangan dalam reka bentuk penderia halangan atau reflektif untuk memastikan kekuatan isyarat yang mencukupi.
• Bunyi Elektrik: Dalam litar penderiaan analog sensitif, pemacu LED harus dipisahkan daripada penguat pengesan sensitif untuk mencegah silang elektrik.

6.3 Senario Aplikasi Lazim

• Penderia Inframerah Dipasang PCB: Digunakan sebagai sumber cahaya dalam penderia jarak, pengesanan objek, dan takometer.
• Halangan Cahaya Miniatur / Pemutus Opto Berslot: Dipasangkan dengan fototransistor untuk mengesan objek yang memutuskan pancaran cahaya, digunakan dalam pencetak, pengekod, dan mesin layan diri.
• Pemacu Cakera Liut: Secara sejarah digunakan untuk pengesanan trek-sifar dan penderiaan perlindungan tulis.
• Suis Optoelektronik: Dalam penderia reflektif untuk mengesan kehadiran permukaan atau kontras (cth., robot pengikut garisan).
• Pengesan Asap: Digunakan dalam pengesan asap jenis pengaburan di mana zarah asap menyerakkan atau menyekat pancaran inframerah dalaman antara LED dan fotodiod.

7. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

IR26-21C/L447/CT menduduki niche khusus dalam pasaran LED inframerah. Pembeza utamanya ialah pakej bulat 1.6mm yang sangat kecil dan voltan hadapan rendah. Berbanding LED inframerah lubang-laluan 3mm atau 5mm yang lebih besar, ia membolehkan peminiaturan produk akhir. Berbanding LED inframerah SMD lain, kanta jernih airnya (berbanding berwarna atau tersebar) dan panjang gelombang 940nm khusus dengan padanan Si yang baik menjadikannya dioptimumkan untuk pemindahan tenaga maksimum kepada penerima silikon, meningkatkan nisbah isyarat-ke-bunyi sistem dan julat dalam aplikasi penderiaan. Pematuhan bebas halogen dan RoHS memastikan ia memenuhi piawaian alam sekitar moden untuk pembuatan elektronik global.

8. Soalan Lazim (FAQ)

8.1 Mengapakah perintang had arus amat diperlukan?

LED ialah peranti beroperasi arus, bukan beroperasi voltan. Voltan hadapannya kekal agak malar dalam julat arus yang luas. Tanpa perintang siri, menyambungkannya terus ke sumber voltan akan cuba menarik arus yang hanya dihadkan oleh rintangan dalaman sumber dan rintangan dinamik LED, yang sangat rendah. Ini hampir pasti akan melebihi arus hadapan maksimum (65mA) dan memusnahkan LED serta-merta.

8.2 Bolehkah saya mengawal LED ini dengan isyarat PWM untuk kawalan kecerahan?

Ya, modulasi lebar nadi (PWM) adalah kaedah yang sangat baik untuk mengawal keamatan sinaran purata. Anda memacu LED pada arus nominalnya (cth., 20mA) semasa denyut "hidup". Frekuensi harus cukup tinggi untuk mengelakkan kelipan kelihatan dalam sistem penderiaan (biasanya >100Hz). Litar pemacu (transistor/MOSFET) mesti dapat mengendalikan arus puncak.

8.3 Apakah perbezaan antara keamatan sinaran (mW/sr) dan keamatan cahaya (mcd)?

Keamatan cahaya (diukur dalam candela) diberi pemberat oleh kepekaan mata manusia (tindak balas fotopik). Memandangkan ini adalah LED inframerah yang memancar pada 940nm, di mana mata manusia mempunyai kepekaan sifar, keamatan cahayanya adalah sifar secara efektif. Keamatan sinaran mengukur kuasa optik sebenar yang dipancarkan per sudut pepejal, yang merupakan metrik yang relevan untuk penderia mesin.

8.4 Bagaimanakah saya mentafsir "Sudut Pandangan" 25 darjah?

Sudut pandangan (2θ_1/2= 25°) bermaksud sebaran sudut keseluruhan di mana keamatan adalah sekurang-kurangnya separuh daripada nilai puncak. Sudut separuh (θ_1/2) ialah 12.5 darjah dari paksi pusat. Ini mentakrifkan pancaran yang agak sempit, memusatkan tenaga inframerah untuk julat lebih panjang atau penderiaan lebih diarahkan berbanding LED dengan sudut lebih lebar (cth., 60° atau 120°).

9. Prinsip Operasi

LED inframerah ialah diod simpang p-n semikonduktor. Apabila voltan hadapan melebihi potensi terbina dalam simpang digunakan, elektron dari rantau-n dan lubang dari rantau-p disuntik merentasi simpang. Apabila pembawa cas ini bergabung semula dalam rantau aktif semikonduktor (diperbuat daripada GaAlAs), tenaga dibebaskan. Dalam komposisi bahan khusus ini, tenaga sepadan dengan foton dalam spektrum inframerah dengan panjang gelombang puncak 940nm. Pakej epoksi jernih air bertindak sebagai kedua-dua bekas perlindungan dan kanta untuk membentuk corak sinaran cahaya yang dipancarkan.

10. Trend dan Konteks Industri

Permintaan untuk komponen inframerah terminiatur dan kebolehpercayaan tinggi terus berkembang, didorong oleh percambahan Internet of Things (IoT), penderia rumah pintar, automasi perindustrian, dan peranti boleh pakai. Trend utama yang mempengaruhi komponen seperti IR26-21C/L447/CT termasuk:

• Integrasi Meningkat: Pergerakan ke arah modul yang menggabungkan LED IR, pengesan foto, dan litar penyelarasan isyarat dalam satu pakej tunggal.
• Kecekapan Lebih Tinggi: Pembangunan berterusan bahan semikonduktor dan reka bentuk cip untuk mencapai output sinaran lebih tinggi untuk arus input tertentu, meningkatkan hayat bateri dalam peranti mudah alih.
• Kebolehpercayaan Dipertingkatkan: Fokus pada pembungkusan teguh untuk menahan suhu reflow lebih tinggi dan keadaan persekitaran lebih keras yang diperlukan oleh aplikasi automotif dan perindustrian.
• Pemiawaian: Pematuhan kepada piawaian alam sekitar global (RoHS, REACH, Bebas Halogen) dan pembuatan (MSL, pita-dan- gegelung) kini merupakan keperluan asas untuk akses pasaran global.

Komponen seperti LED inframerah subminiatur ini adalah blok binaan asas yang membolehkan penderiaan tanpa sentuh, yang merupakan teknologi kritikal merentasi sektor-sektor yang sedang berkembang ini.