Lembaran Data LED IR29-01C/L510/R/TR8 - SMD Bulat 1.2mm - Voltan Hadapan 1.6V - Inframerah 940nm - Kuasa 100mW - Dokumen Teknikal MS

1. Gambaran Keseluruhan Produk

IR29-01C/L510/R/TR8 ialah diod pancaran inframerah (IR) pandangan sisi subminiatur yang direka untuk aplikasi pemasangan permukaan. Ia mempunyai pakej hujung berganda padat yang dicetak dalam plastik jernih air dengan kanta atas sfera, dioptimumkan untuk pancaran inframerah yang cekap. Output spektrum peranti ini sepadan khusus dengan fotodiod silikon dan fototransistor, menjadikannya sumber ideal untuk sistem pengesanan IR. Kelebihan utamanya termasuk faktor bentuk kecil, voltan hadapan rendah, dan pematuhan dengan piawaian alam sekitar moden seperti RoHS, REACH, dan keperluan bebas halogen.

1.1 Ciri Teras dan Pasaran Sasaran

Ciri utama komponen ini termasuk pakej SMD miniaturnya, yang memudahkan reka bentuk PCB berketumpatan tinggi. Voltan hadapan rendah menyumbang kepada operasi cekap tenaga. Ia dibekalkan pada pita 8mm yang dililit pada gegelung diameter 7 inci, serasi dengan proses pemasangan automatik pick-and-place. Peranti ini bebas plumbum (Pb-free) dan mematuhi peraturan alam sekitar yang ketat, termasuk had kandungan bromin (Br) dan klorin (Cl). LED IR ini terutama disasarkan kepada pereka dan jurutera yang membangunkan sistem berasaskan inframerah seperti pengesan jarak, pengesanan objek, penyelaras, dan modul penghantaran data di mana pancaran IR yang boleh dipercayai dan sepadan adalah kritikal.

2. Parameter Teknikal: Tafsiran Objektif Mendalam

Bahagian ini memberikan analisis terperinci tentang ciri elektrik, optik, dan termal peranti seperti yang ditakrifkan dalam lembaran data.

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Penarafan Maksimum Mutlak mentakrifkan had tekanan di mana kerosakan kekal pada peranti mungkin berlaku. Ini bukan keadaan operasi.

• Arus Hadapan Berterusan (IF):50 mA. Ini ialah arus DC maksimum yang boleh digunakan secara berterusan kepada LED.
• Arus Hadapan Puncak (IFP):500 mA. Arus tinggi ini dibenarkan hanya di bawah keadaan berdenyut dengan lebar denyut ≤ 100 μs dan kitar tugas ≤ 1%. Penarafan ini berguna untuk aplikasi yang memerlukan denyut intensiti tinggi yang singkat.
• 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, mentakrifkan profil pateri refluks.
• Pelesapan Kuasa (Pc):100 mW pada atau di bawah suhu ambien 25°C. Parameter ini adalah penting untuk reka bentuk pengurusan haba.

2.2 Ciri Elektro-Optik

Ciri Elektro-Optik (Tipikal pada Ta=25°C) mentakrifkan prestasi yang dijangkakan di bawah keadaan operasi normal.

• Keamatan Sinaran (IE):Biasanya 25 mW/sr pada IF=20mA, dan 100 mW/sr pada IF=70mA (berdenyut). Keamatan sinaran mengukur kuasa optik yang dipancarkan per unit sudut pepejal, menunjukkan kecerahan sumber IR.
• Panjang Gelombang Puncak (λp):940 nm. Ini ialah panjang gelombang di mana kuasa optik yang dipancarkan adalah maksimum, sepadan sempurna dengan kepekaan puncak pengesan foto silikon biasa.
• Lebar Jalur Spektrum (Δλ):Biasanya 30 nm. Ini mentakrifkan julat panjang gelombang yang dipancarkan, berpusat di sekitar panjang gelombang puncak.
• Voltan Hadapan (VF):Biasanya 1.30V, dengan maksimum 1.60V pada IF=20mA. Pada IF=70mA (berdenyut), ia biasanya 1.50V dengan maksimum 2.00V. VF rendah ini bermanfaat untuk reka bentuk litar voltan rendah.
• Arus Songsang (IR):Maksimum 10 μA pada VR=5V, menunjukkan kualiti simpang yang baik.
• Sudut Pandangan (2θ1/2):15 darjah. Sudut pandangan sempit ini menunjukkan pancaran yang difokuskan, yang merupakan ciri LED pandangan sisi dengan kanta, berguna untuk aplikasi IR yang diarahkan.

3. Analisis Lengkung Prestasi

Lembaran data termasuk beberapa lengkung ciri yang memberikan pandangan yang lebih mendalam tentang tingkah laku peranti di bawah pelbagai keadaan.

3.1 Arus Hadapan vs. Suhu Ambien

Graf ini menunjukkan penurunan arus hadapan maksimum yang dibenarkan apabila suhu ambien meningkat. Untuk mengelakkan terlalu panas dan memastikan kebolehpercayaan jangka panjang, arus hadapan mesti dikurangkan apabila beroperasi di atas 25°C. Lengkung biasanya menunjukkan penurunan linear dari arus dinilai pada 25°C kepada sifar pada suhu simpang maksimum.

3.2 Keamatan Sinaran vs. Arus Hadapan

Plot ini menggambarkan hubungan antara arus pacuan (IF) dan kuasa output optik (Keamatan Sinaran). Ia secara amnya linear dalam julat operasi normal, mengesahkan bahawa output optik adalah berkadar terus dengan arus. Walau bagaimanapun, pada arus yang sangat tinggi, kecekapan mungkin jatuh disebabkan kesan haba.

3.3 Arus Hadapan vs. Voltan Hadapan

Lengkung IV ini menggambarkan hubungan eksponen tipikal diod. Voltan "lutut" adalah sekitar nilai VF tipikal. Memahami lengkung ini adalah penting untuk mereka bentuk litar pemacu had arus.

3.4 Taburan Spektrum

Graf ini memaparkan kuasa sinaran relatif sebagai fungsi panjang gelombang, berpusat pada 940 nm dengan lebar jalur yang ditakrifkan. Ia mengesahkan secara visual padanan spektrum dengan pengesan silikon, yang mempunyai kepekaan puncak dalam julat 800-1000 nm.

3.5 Keamatan Sinaran Relatif vs. Sesaran Sudut

Plot kutub ini mentakrifkan corak sinaran atau profil pancaran LED. Sudut pandangan 15 darjah (lebar penuh pada separuh maksimum, FWHM) disahkan di sini. Reka bentuk pandangan sisi dengan kanta mencipta corak pancaran berarah ini, yang adalah kritikal untuk menyelaraskan LED dengan pengesan dalam pemasangan sensor.

4. Maklumat Mekanikal dan Pakej

4.1 Dimensi Pakej

Peranti ini ialah pakej SMD subminiatur bulat 1.2mm. Lukisan dimensi terperinci menentukan semua ukuran kritikal termasuk diameter badan, ketinggian, jarak plumbum, dan dimensi pad. Toleransi utama biasanya ±0.1mm melainkan dinyatakan sebaliknya. Dimensi tepat adalah penting untuk reka bentuk tapak kaki PCB dan memastikan penempatan yang betul semasa pemasangan.

4.2 Pengenalpastian Polarity

Katod biasanya ditunjukkan oleh penanda visual pada pakej, seperti takuk, tepi rata, atau tanda hijau. Lukisan dimensi lembaran data harus menunjukkan dengan jelas ciri pengenalpastian ini untuk mengelakkan pemasangan songsang semasa pemasangan.

4.3 Dimensi Pita Pembawa dan Gegelung

Produk ini dibekalkan dalam pita pembawa timbul lebar 8mm pada gegelung diameter 7 inci. Lembaran data menyediakan lukisan terperinci dimensi poket, pic, dan spesifikasi gegelung. Pembungkusan ini menyokong peralatan pemasangan berkelajuan tinggi automatik. Gegelung standard mengandungi 1500 keping.

5. Garis Panduan Pateri dan Pemasangan

Pengendalian dan pateri yang betul adalah kritikal untuk mengekalkan prestasi dan kebolehpercayaan peranti.

5.1 Profil Pateri Refluks

Profil suhu pateri refluks bebas plumbum (Pb-free) disyorkan. Suhu puncak tidak boleh melebihi 260°C, dan masa di atas 240°C harus dihadkan (biasanya kepada 5 saat mengikut penarafan maksimum mutlak). Peringkat pemanasan awal, rendaman, refluks, dan penyejukan mesti dikawal untuk mengurangkan kejutan haba. Pateri refluks tidak boleh dilakukan lebih daripada dua kali.

5.2 Pateri Tangan

Jika pateri tangan diperlukan, penjagaan yang melampau mesti diambil. Suhu hujung besi pateri harus di bawah 350°C, dan masa sentuhan dengan setiap terminal harus dihadkan kepada 3 saat atau kurang. Besi berkuasa rendah (≤25W) disyorkan. Benarkan masa penyejukan yang mencukupi antara pateri setiap plumbum untuk mengelakkan kerosakan haba pada pakej plastik.

5.3 Penyimpanan dan Kepekaan Kelembapan

LED dibungkus dalam beg kalis lembap dengan penyerap lembapan. Langkah berjaga-jaga utama termasuk:

• Jangan buka beg sehingga sedia untuk digunakan.
• Simpan beg yang tidak dibuka pada ≤30°C dan ≤60% RH.
• Gunakan dalam tempoh satu tahun dari penghantaran.
• Selepas dibuka, gunakan komponen dalam 168 jam (7 hari) di bawah keadaan penyimpanan yang sama.
• Jika masa penyimpanan terlampaui atau penyerap lembapan menunjukkan kelembapan, rawatan pembakaran pada 60±5°C untuk sekurang-kurangnya 24 jam diperlukan sebelum pateri untuk mengelakkan kesan "popcorn" semasa refluks.

6. Maklumat Pembungkusan dan Pesanan

6.1 Prosedur Pembungkusan

Komponen dibungkus dalam beg kalis lembap berlamina aluminium yang mengandungi penyerap lembapan. Beg itu dilabel dengan maklumat kritikal termasuk nombor bahagian (P/N), kuantiti (QTY), nombor lot (LOT No.), dan kod lain yang berkaitan seperti panjang gelombang puncak (HUE).

6.2 Panduan Pemilihan Peranti

Peranti khusus, IR29-01C/L510/R/TR8, menggunakan bahan cip Gallium Aluminum Arsenide (GaAlAs) dan kanta jernih air. Nombor bahagian itu sendiri mungkin mengkodkan atribut utama: IR untuk Inframerah, 29 mungkin merujuk kepada siri atau saiz, 01C mungkin kod varian, L510 mungkin menunjukkan tong panjang gelombang puncak, R untuk pembungkusan gegelung, dan TR8 untuk pita 8mm.

7. Cadangan Aplikasi

7.1 Senario Aplikasi Tipikal

LED IR ini sesuai untuk pelbagai aplikasi pengesanan dan penghantaran inframerah, termasuk:

• Pengesanan Jarak dan Kehadiran:Digunakan dalam pili automatik, dispenser sabun, pengering tangan, dan suis tanpa sentuh.
• Pengesanan dan Pengiraan Objek:Dalam mesin layan diri, automasi perindustrian, dan sistem tali sawat penghantar.
• Penyelaras Optik:Untuk pengesanan kedudukan dan kelajuan dalam motor dan peralatan berputar.
• Penghantaran Data IR:Dalam unit kawalan jauh dan pautan data jarak pendek (memerlukan modulasi yang sesuai).
• Sistem Keselamatan:Sebagai sumber cahaya tidak kelihatan untuk kamera penglihatan malam dan pengesan pemutus pancaran.

7.2 Pertimbangan Reka Bentuk dan Perlindungan Litar

Had Arus adalah Wajib:Seperti yang diberi amaran secara jelas dalam lembaran data, perintang had arus luaran mesti sentiasa digunakan secara bersiri dengan LED. Voltan hadapan mempunyai pekali suhu negatif (berkurang apabila suhu meningkat). Tanpa perintang, peningkatan kecil dalam voltan bekalan atau penurunan VF disebabkan pemanasan boleh menyebabkan peningkatan arus yang besar dan tidak terkawal, membawa kepada pelarian haba serta-merta dan kegagalan peranti.

Reka Bentuk Litar Pemacu:Untuk operasi DC, perintang siri ringkas yang dikira menggunakan Hukum Ohm (R = (Vcc - VF) / IF) adalah mencukupi. Untuk operasi berdenyut untuk mencapai intensiti puncak yang lebih tinggi, suis transistor atau MOSFET yang didorong oleh penjana denyut boleh digunakan. Pastikan lebar denyut dan kitar tugas kekal dalam had yang ditentukan (≤100μs, ≤1%).

Penjajaran Optik:Pancaran sempit 15 darjah memerlukan penjajaran mekanikal yang berhati-hati dengan pengesan foto penerima untuk memaksimumkan kekuatan isyarat. Pertimbangkan graf corak sinaran apabila mereka bentuk perumahan sensor.

8. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

Berbanding dengan LED IR pancaran atas standard, pakej pandangan sisi (atau pandangan sisi) IR29-01C menawarkan kelebihan yang berbeza dalam aplikasi di mana PCB mesti dipasang selari dengan satah pengesanan. Ini menghapuskan keperluan untuk paip cahaya atau optik tambahan untuk mengalihkan pancaran sebanyak 90 darjah, memudahkan reka bentuk mekanikal dan mengurangkan bilangan komponen. Panjang gelombang 940nmnya memberikan keseimbangan yang baik antara kepekaan pengesan silikon dan keterlihatan yang lebih rendah berbanding sumber 850nm, menjadikannya kurang ketara dalam operasi. Saiz miniatur 1.2mm membolehkan reka bentuk sensor yang sangat padat.

9. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

S1: Mengapa perintang had arus benar-benar diperlukan?
J1: Ciri I-V LED adalah eksponen. Perubahan kecil dalam voltan hadapan (yang sendiri berkurangan dengan suhu) boleh menyebabkan perubahan besar dalam arus. Tanpa perintang siri untuk menstabilkan arus, pelarian haba berlaku, dengan cepat memusnahkan LED.

S2: Bolehkah saya memacu LED ini terus dari pin mikropengawal 3.3V atau 5V?
J2: Tidak. Pin mikropengawal mempunyai keupayaan sumber/penyerapan arus yang terhad (sering 20-40mA maks) dan tidak direka untuk memacu LED secara langsung. Sentiasa gunakan litar pemacu (contohnya, transistor) yang dikawal oleh pin MCU, dengan perintang had arus bersiri dengan LED.

S3: Apakah perbezaan antara Keamatan Sinaran (mW/sr) dan Keamatan Bercahaya (mcd)?
J3: Keamatan Bercahaya (diukur dalam candela) ditimbang oleh kepekaan mata manusia (lengkung fotopik), yang hampir sifar dalam spektrum inframerah. Keamatan Sinaran mengukur kuasa optik sebenar yang dipancarkan per sudut pepejal, menjadikannya metrik yang betul untuk peranti IR yang bertujuan untuk pengesanan mesin, bukan manusia.

S4: Bagaimana saya mentafsir sudut pandangan 15 darjah?
J4: Ini ialah sudut Lebar Penuh pada Separuh Maksimum (FWHM). Keamatan sinaran adalah tertinggi pada 0 darjah (lurus keluar dari sisi pakej) dan jatuh kepada 50% daripada nilai maksimumnya pada ±7.5 darjah dari garis pusat, menjadikan jumlah lebar pancaran 15 darjah.

10. Kes Reka Bentuk dan Penggunaan Praktikal

Kes: Mereka Bentuk Sensor Dispenser Tuala Kertas.IR29-01C ialah calon yang ideal. Ia akan dipasang di tepi PCB menghadap ke sisi merentasi slot dispenser. Fototransistor silikon yang sepadan akan diletakkan di sebelah bertentangan. Di bawah keadaan normal, pancaran IR dikesan. Apabila tangan mengganggu pancaran, mikropengawal mencetuskan motor untuk mengeluarkan tuala. Pakej pandangan sisi membolehkan PCB dipasang menegak di belakang panel hadapan, dengan LED dan pengesan mengintip melalui lubang kecil, mencipta reka bentuk yang sangat kemas. Panjang gelombang 940nm tidak kelihatan, jadi tiada cahaya merah yang mengganggu hadir. Pereka mesti mengira perintang siri yang sesuai untuk arus pacuan 20mA dari rel sistem 5V (R ≈ (5V - 1.3V) / 0.02A = 185Ω, nilai standard 180Ω atau 200Ω akan sesuai).

11. Pengenalan Prinsip

Diod Pemancar Cahaya Inframerah (IR LED) ialah diod simpang p-n semikonduktor yang memancarkan cahaya inframerah tidak kelihatan apabila dibiaskan secara elektrik dalam arah hadapan. Elektron bergabung semula dengan lubang dalam peranti, membebaskan tenaga dalam bentuk foton. Panjang gelombang cahaya yang dipancarkan ditentukan oleh jurang jalur tenaga bahan semikonduktor. Untuk IR29-01C, sistem bahan Gallium Aluminum Arsenide (GaAlAs) digunakan untuk menghasilkan foton dengan tenaga puncak sepadan dengan panjang gelombang 940nm. Pakej epoksi jernih air bertindak sebagai kanta, membentuk cahaya yang dipancarkan menjadi pancaran fokus. Pembinaan pandangan sisi dicapai dengan memasang cip semikonduktor pada sisinya dalam pakej, menyebabkan cahaya dipancarkan selari dengan satah PCB.

12. Trend Pembangunan

Trend dalam LED IR subminiatur seperti IR29-01C adalah ke arah saiz pakej yang lebih kecil (contohnya, pakej skala cip), keamatan sinaran dan kecekapan yang lebih tinggi, dan julat suhu operasi yang lebih luas untuk menyokong aplikasi automotif dan perindustrian. Integrasi adalah trend utama lain, dengan peranti menggabungkan pemancar IR, pemacu, dan kadang-kadang pengesan foto ke dalam modul tunggal. Terdapat juga fokus untuk meningkatkan kelajuan (keupayaan modulasi) untuk aplikasi komunikasi data seperti Persatuan Data IR (IrDA) dan kawalan jauh elektronik pengguna. Tambahan pula, pembangunan terus meningkatkan kebolehpercayaan dan ketahanan terhadap nyahcas elektrostatik (ESD) dan keadaan persekitaran yang sukar.