Spesifikasi Lengkap Diod Pancaran Inframerah IR67-21C/TR8 - Pakej SMD - Panjang Gelombang Puncak 940nm - Sudut Pandangan 120° - Dokumen Teknikal MS - Bahasa Melayu

1. Gambaran Keseluruhan Produk

IR67-21C/TR8 ialah diod pancaran inframerah pandangan atas yang dibungkus dalam pakej Peranti Permukaan-Pasang (SMD) mini. Peranti ini dicetak dalam plastik jernih air dengan kanta atas rata, direka untuk keserasian dengan proses pematerian alir balik inframerah moden dan fasa wap. Fungsi utamanya ialah memancarkan cahaya inframerah pada panjang gelombang puncak yang sepadan dengan fotodiod dan fototransistor silikon, menjadikannya komponen teras dalam pelbagai aplikasi pengesanan dan pensuisan.

Kelebihan utama komponen ini termasuk keperluan voltan hadapan yang rendah, sudut pandangan luas 120 darjah, dan pematuhan dengan piawaian alam sekitar bebas Plumbum dan RoHS. Bentuk faktor SMD mininya membolehkan penempatan berketumpatan tinggi pada papan litar bercetak, yang penting untuk elektronik pengguna dan perindustrian padat.

1.1 Spesifikasi Teras dan Pemilihan Peranti

Spesifikasi asas yang mentakrifkan IR67-21C/TR8 ialah bahan cip dan ciri-ciri optiknya. Cip pemancar cahaya dibina daripada Gallium Aluminium Arsenida (GaAlAs), bahan semikonduktor yang sesuai untuk menghasilkan sinaran inframerah. Pakej ini mempunyai kanta jernih air, yang tidak menapis cahaya inframerah yang dipancarkan, memastikan output keamatan sinaran maksimum. Gabungan cip GaAlAs dan kanta jernih ini direka khusus untuk prestasi optimum dalam aplikasi sensor di mana kekuatan isyarat yang dikesan adalah kritikal.

2. Parameter Teknikal: Tafsiran Objektif Mendalam

Bahagian ini memberikan analisis objektif terperinci tentang parameter elektrik, optik dan terma yang ditetapkan untuk LED inframerah IR67-21C/TR8. Memahami penarafan ini adalah penting untuk reka bentuk litar yang boleh dipercayai dan memastikan integriti operasi jangka panjang peranti.

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Penarafan Maksimum Mutlak mentakrifkan had tekanan yang melebihi mana kerosakan kekal pada peranti mungkin berlaku. Ini bukan keadaan operasi yang disyorkan tetapi ambang yang tidak boleh dilebihi dalam apa jua keadaan, termasuk semasa peristiwa sementara.

• Arus Hadapan Berterusan (I_F): 65 mA. Ini ialah arus DC maksimum yang boleh melalui simpang LED secara tidak terhingga pada suhu ambien (T_a) 25°C.
• Arus Hadapan Puncak (I_FP): 1.0 A. Arus tinggi ini hanya dibenarkan di bawah keadaan denyut yang ketat: lebar denyut ≤ 100 µs dan kitar tugas ≤ 1%. Penarafan ini relevan untuk aplikasi yang memerlukan denyut cahaya IR yang singkat dan berkeamatan tinggi.
• Voltan Songsang (V_R): 5 V. Menggunakan voltan pincang songsang melebihi nilai ini boleh menyebabkan kerosakan simpang.
• Pelesapan Kuasa (P_d): 130 mW pada 25°C. Ini ialah kuasa maksimum yang boleh dilesapkan oleh pakej sebagai haba. Kuasa sebenar yang dibenarkan berkurangan apabila suhu ambien meningkat, seperti yang ditunjukkan dalam lengkung penurunan taraf.
• Rintangan Terma, Simpang-ke-Ambien (R_thj-a): 400 K/W. Parameter ini mengukur keberkesanan haba bergerak dari simpang semikonduktor ke udara sekeliling. Nilai yang lebih rendah menunjukkan penyingkiran haba yang lebih baik. Dengan nilai ini, bagi setiap watt kuasa yang dilesapkan, suhu simpang akan meningkat 400°C melebihi suhu ambien.
• Suhu Pematerian (T_sol): 260°C untuk maksimum 5 saat. Ini mentakrifkan toleransi profil pematerian alir balik.

2.2 Ciri-ciri Elektro-Optik

Parameter ini, diukur pada keadaan ujian piawai 25°C, menerangkan prestasi peranti di bawah operasi biasa. Lajur 'Tip.' mewakili nilai tipikal atau jangkaan, manakala 'Min.' dan 'Maks.' mentakrifkan had prestasi yang dijamin.

• Keamatan Sinaran (I_e): Ini ialah kuasa optik yang dipancarkan per unit sudut pepejal (diukur dalam miliwatt per steradian, mW/sr). Pada arus pacuan piawai 20mA, keamatan sinaran tipikal ialah 1.5 mW/sr, dengan minimum 1.0 mW/sr dijamin. Di bawah keadaan arus tinggi denyut (100mA, ≤100µs, ≤1% kitar tugas), keamatan boleh mencapai nilai tipikal 20 mW/sr.
• Panjang Gelombang Puncak (λ_p): 940 nm (tipikal). Ini ialah panjang gelombang di mana LED memancarkan kuasa optik paling banyak. Ia sepadan secara spektrum dengan kepekaan puncak pengesan foto berasaskan silikon biasa.
• Lebar Jalur Spektrum (Δλ): 45 nm (tipikal). Ini mentakrifkan julat panjang gelombang yang dipancarkan, biasanya diukur pada separuh keamatan maksimum (Lebar Penuh pada Separuh Maksimum, FWHM). Lebar jalur 45nm berpusat pada 940nm bermakna pancaran ketara berlaku dari kira-kira 917.5nm hingga 962.5nm.
• Voltan Hadapan (V_F): Pada 20mA, voltan hadapan tipikal ialah 1.2V, dengan maksimum 1.5V. Pada keadaan denyut 100mA, V_Fmeningkat kepada tipikal 1.4V (maks 1.8V). V_Fyang rendah ini bermanfaat untuk aplikasi voltan rendah dan berkuasa bateri.
• Sudut Pandangan (2θ_1/2): 120 darjah. Ini ialah sudut penuh di mana keamatan sinaran jatuh kepada separuh daripada nilai puncaknya (diukur pada paksi). Sudut luas 120° memberikan pencahayaan luas dan meresap, sesuai untuk pengesanan jarak dekat atau kehadiran di mana kedudukan sasaran mungkin berbeza-beza.

3. Analisis Lengkung Prestasi

Spesifikasi ini termasuk beberapa lengkung ciri yang menggambarkan bagaimana parameter utama berubah dengan keadaan operasi. Graf ini penting untuk reka bentuk sistem dinamik.

3.1 Pelesapan Kuasa lwn. Suhu Ambien

Lengkung penurunan taraf ini menunjukkan bahawa pelesapan kuasa maksimum yang dibenarkan (P_d) berkurangan secara linear dari 130 mW pada 25°C kepada 0 mW pada kira-kira 150°C. Pereka bentuk mesti menggunakan graf ini untuk mengira arus operasi selamat untuk suhu ambien maksimum khusus mereka. Sebagai contoh, jika ambien maksimum ialah 85°C, graf menunjukkan pelesapan kuasa yang dibenarkan dikurangkan dengan ketara, yang seterusnya menghadkan arus hadapan maksimum yang dibenarkan.

3.2 Taburan Spektrum

Lengkung taburan spektrum memplot keamatan sinaran relatif terhadap panjang gelombang. Ia mengesahkan secara visual panjang gelombang puncak 940nm dan lebar jalur spektrum kira-kira 45nm. Lengkung ini biasanya berbentuk Gaussian, berpusat pada panjang gelombang puncak.

3.3 Panjang Gelombang Pancaran Puncak lwn. Suhu Ambien

Lengkung ini menunjukkan pergantungan suhu pada panjang gelombang puncak. Biasanya, panjang gelombang puncak LED beralih kepada panjang gelombang yang lebih panjang (\"anjakan merah\") apabila suhu simpang meningkat. Graf ini mengukur anjakan ini, yang penting untuk aplikasi yang memerlukan padanan spektrum tepat, kerana kepekaan pengesan juga mungkin bergantung pada suhu.

3.4 Arus Hadapan lwn. Voltan Hadapan (Lengkung I-V)

Lengkung I-V adalah tidak linear, seperti diod piawai. Ia menunjukkan hubungan antara arus melalui LED dan voltan merentasinya. \"Lutut\" lengkung ini adalah sekitar voltan hadapan tipikal. Lengkung ini membantu dalam mereka bentuk litar had arus, terutamanya untuk memacu LED dengan sumber voltan.

3.5 Keamatan Sinaran Relatif lwn. Anjakan Sudut

Plot kutub ini menggambarkan corak pancaran spatial. Ia mengesahkan sudut pandangan 120°, menunjukkan bagaimana keamatan diagihkan. Corak untuk LED atas rata dalam pakej jernih biasanya hampir dengan taburan Lambertian, di mana keamatan adalah berkadar dengan kosinus sudut dari normal (pusat).

4. Maklumat Mekanikal dan Pembungkusan

4.1 Dimensi Pakej

IR67-21C/TR8 dibungkus dalam pakej SMD mini. Lukisan dimensi memberikan semua ukuran kritikal untuk reka bentuk tapak kaki PCB, termasuk panjang badan, lebar, tinggi, jarak plumbum, dan dimensi pad. Dimensi utama termasuk saiz keseluruhan (cth., kira-kira 3.2mm x 2.8mm, walaupun nilai tepat mesti diambil dari lukisan), jarak antara pad pateri, dan corak tanah yang disyorkan untuk pematerian yang boleh dipercayai. Semua dimensi adalah dalam milimeter dengan toleransi piawai ±0.1mm melainkan dinyatakan sebaliknya.

4.2 Pengenalpastian Polarity

Pakej ini termasuk tanda atau ciri (seperti takuk, sudut serong, atau tanda katod) untuk mengenal pasti terminal anod dan katod. Polarity yang betul mesti dipatuhi semasa pemasangan, kerana menggunakan pincang songsang boleh merosakkan peranti.

4.3 Spesifikasi Pita Pembawa dan Gegelung

Untuk pemasangan automatik, komponen dibekalkan pada pita pembawa timbul yang dililit pada gegelung. Spesifikasi memberikan dimensi pita pembawa, termasuk saiz poket, pic, dan lebar pita. Gegelung biasanya mengandungi 2000 keping. Dimensi ini adalah kritikal untuk memprogram mesin ambil-dan-letak.

5. Panduan Pematerian dan Pemasangan

Pengendalian dan pematerian yang betul adalah kritikal untuk mengelakkan kerosakan pada LED dan memastikan kebolehpercayaan jangka panjang.

5.1 Proses Pematerian Alir Balik

Peranti ini serasi dengan proses alir balik inframerah dan fasa wap. Profil suhu pateri bebas Plumbum yang disyorkan disediakan, menentukan kadar pemanasan awal, rendaman, suhu puncak alir balik (tidak melebihi 260°C), dan penyejukan. Pematerian alir balik tidak boleh dilakukan lebih daripada dua kali. Tekanan tidak boleh dikenakan pada badan LED semasa pemanasan, dan PCB tidak boleh meleding selepas pematerian.

5.2 Pematerian Tangan

Jika pematerian tangan diperlukan, penjagaan yang melampau diperlukan. Suhu hujung besi pemateri mestilah di bawah 350°C, dan masa sentuhan per terminal tidak boleh melebihi 3 saat. Besi berkuasa rendah (≤25W) adalah disyorkan. Selang penyejukan sekurang-kurangnya 2 saat perlu diperhatikan antara pematerian setiap terminal. Spesifikasi ini sangat menasihatkan bahawa pematerian tangan selalunya membawa kepada kerosakan.

5.3 Kerja Semula dan Pembaikan

Pembaikan selepas LED dipateri tidak disyorkan. Jika tidak dapat dielakkan, besi pemateri berkepala dua harus digunakan untuk memanaskan kedua-dua terminal secara serentak, meminimumkan tekanan terma. Potensi untuk merosakkan ciri-ciri LED semasa kerja semula mesti dinilai terlebih dahulu.

6. Penyimpanan dan Kepekaan Kelembapan

IR67-21C/TR8 adalah sensitif kepada kelembapan. Langkah berjaga-jaga mesti diambil untuk mengelakkan \"popcorning\" (retak pakej disebabkan pengembangan wap pantas) semasa alir balik.

• Beg kalis lembap tidak boleh dibuka sehingga komponen sedia untuk digunakan.
• Sebelum dibuka, simpan pada ≤30°C dan ≤90% Kelembapan Relatif (RH). Jangka hayat rak adalah satu tahun.
• Selepas dibuka, simpan pada ≤30°C dan ≤70% RH. \"Jangka hayat lantai\" (masa dibenarkan keluar dari beg) ialah 168 jam (7 hari).
• Jika desikan gel silika telah berubah warna (menunjukkan tepu) atau masa penyimpanan terlampaui, pembakaran pada 60 ±5°C selama 24 jam diperlukan sebelum alir balik.

7. Cadangan Aplikasi

7.1 Senario Aplikasi Tipikal

IR67-21C/TR8 direka untuk pelbagai aplikasi optoelektronik di mana cahaya inframerah tidak kelihatan digunakan untuk pengesanan atau isyarat.

• Sensor: Digunakan sebagai sumber cahaya dalam sensor jarak dekat, pengesanan objek, dan robot pengikut garisan.
• Suis Optoelektronik: Membentuk separuh daripada pemutus optik atau suis berlot, di mana objek memutuskan pancaran antara LED dan pengesan foto.
• Elektronik Pengguna: Pemancar kawalan jauh untuk TV, VCR, dan peralatan audio/video lain (walaupun LED berkuasa lebih tinggi selalunya digunakan untuk jarak lebih jauh).
• Pencitraan: Pencahayaan inframerah untuk kamera keselamatan, terutamanya dalam mod cahaya rendah atau penglihatan malam.
• Peranti Keselamatan: Boleh digunakan sebagai komponen dalam beberapa jenis pengesan asap yang menggunakan prinsip penyerakan optik.

7.2 Pertimbangan Reka Bentuk Kritikal

• Had Arus: Perintang had arus luaran adalah wajib mutlak. LED mempamerkan ciri I-V yang tajam, bermakna peningkatan kecil dalam voltan menyebabkan peningkatan besar dalam arus, membawa kepada pembakaran serta-merta jika tidak dikawal dengan betul. Nilai perintang dikira menggunakan Hukum Ohm: R = (V_bekalan- V_F) / I_F.
• Pengurusan Haba: Walaupun pakej SMD melesapkan haba melalui pad PCB, perhatian teliti mesti diberikan kepada lengkung penurunan taraf pelesapan kuasa, terutamanya dalam persekitaran suhu ambien tinggi. Kawasan kuprum PCB yang mencukupi (pad pelepasan haba) boleh membantu menurunkan suhu simpang.
• Padanan Spektrum: Pastikan pengesan foto yang dipilih (fotodiod, fototransistor) mempunyai kepekaan puncak sekitar 940nm untuk nisbah isyarat-ke-bising sistem yang optimum.
• Reka Bentuk Optik: Sudut pandangan 120° memberikan liputan luas. Untuk pancaran jarak lebih jauh atau lebih diarahkan, optik sekunder (kanta) mungkin diperlukan.

8. Maklumat Pembungkusan dan Pesanan

8.1 Prosedur Pembungkusan

LED dibungkus dalam beg aluminium kalis lembap yang mengandungi desikan dan kad penunjuk kelembapan. Beg dilabel dengan maklumat kritikal untuk kebolehjejakan dan aplikasi yang betul.

8.2 Spesifikasi Label

Label termasuk beberapa medan: Nombor Bahagian Pelanggan (CPN), Nombor Bahagian Pengilang (P/N), Kuantiti Pembungkusan (QTY), Nombor Lot (LOT NO), dan maklumat pengelasan optik seperti Kategori (CAT, mungkin untuk keamatan sinaran) dan Warna (HUE, untuk panjang gelombang puncak). Kod rujukan (REF) juga mungkin hadir.

9. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

S: Apakah tujuan penarafan Arus Hadapan Puncak 1.0A jika Arus Berterusan hanya 65mA?
J: Penarafan arus puncak membolehkan LED dipacu dengan denyut kuasa tinggi yang sangat singkat. Ini berguna dalam aplikasi seperti pengukuran jarak (masa penerbangan) atau penghantaran data di mana letupan cahaya IR yang singkat dan sengit diperlukan untuk mengatasi bunyi ambien atau bergerak jarak lebih jauh, tanpa menghasilkan haba purata yang berlebihan.

S: Bagaimanakah saya menentukan arus operasi selamat untuk aplikasi saya jika suhu ambien ialah 50°C?
J: Anda mesti menggunakan lengkung penurunan taraf Pelesapan Kuasa lwn. Suhu Ambien. Cari titik pada lengkung yang sepadan dengan 50°C untuk menentukan pelesapan kuasa maksimum yang dibenarkan (P_d(maks)) pada suhu itu. Kemudian, menggunakan voltan hadapan tipikal (V_F) pada arus yang anda inginkan, kira arus selamat maksimum: I_F(maks)= P_d(maks)/ V_F. Sentiasa sertakan margin keselamatan.

S: Bolehkah saya menggunakan LED ini untuk kawalan jauh TV?
J: Walaupun ia memancar pada panjang gelombang yang betul (940nm adalah piawai untuk kawalan jauh), keamatan sinarannya pada 20mA (1.5 mW/sr tipikal) mungkin lebih rendah daripada LED kawalan jauh khusus, yang selalunya dipacu lebih kuat atau mempunyai optik berbeza untuk jarak lebih jauh. Ia boleh berfungsi untuk kawalan jauh jarak dekat, tetapi untuk jarak ruang tamu biasa, komponen yang dicirikan khusus untuk output lebih tinggi mungkin lebih sesuai.

S: Mengapakah prosedur penyimpanan dan pembakaran begitu spesifik?
J: Pakej SMD plastik boleh menyerap kelembapan dari udara. Semasa proses pematerian alir balik suhu tinggi, kelembapan yang diserap ini boleh bertukar menjadi wap dengan cepat, mencipta tekanan dalaman yang boleh meleraikan pakej atau memecahkan die (\"popcorning\"). Prosedur penyimpanan dan pembakaran terkawal adalah piawai industri (berdasarkan penarafan JEDEC MSL) untuk membuang kelembapan ini dengan selamat sebelum pematerian.

10. Prinsip Operasi dan Konteks Teknologi

10.1 Prinsip Operasi Asas

Diod Pancaran Cahaya Inframerah (IR LED) beroperasi berdasarkan prinsip elektroluminesens dalam simpang p-n semikonduktor. Apabila voltan hadapan dikenakan, elektron dari bahan jenis-n dan lubang dari bahan jenis-p disuntik ke kawasan simpang. Apabila pembawa cas ini bergabung semula, mereka membebaskan tenaga. Dalam semikonduktor GaAlAs, tenaga ini dibebaskan terutamanya sebagai foton dalam spektrum inframerah (sekitar 940nm). Panjang gelombang khusus ditentukan oleh tenaga jurang jalur bahan semikonduktor, yang direka dengan menyesuaikan nisbah aluminium kepada galium dalam kristal.

10.2 Peranan dalam Sistem Optoelektronik

Dalam sistem pengesanan tipikal, IR67-21C/TR8 bertindak sebagai sumber isyarat aktif. Cahayanya sama ada diterima secara langsung oleh pengesan (untuk pengesanan penghantaran), dipantulkan dari sasaran (untuk pengesanan jarak dekat/pantulan), atau diganggu oleh objek (untuk pengesanan pancaran putus). Pengesan menukar cahaya IR yang dimodulat atau diganggu kepada isyarat elektrik untuk pemprosesan. Panjang gelombang 940nm adalah ideal kerana ia tidak kelihatan kepada mata manusia, mengelakkan gangguan dari kebanyakan cahaya ambien yang kelihatan, dan sejajar dengan kawasan kepekaan tinggi pengesan silikon murah sementara kurang terdedah kepada penyerapan oleh udara dan bahan biasa berbanding panjang gelombang IR yang lebih panjang.

10.3 Trend dan Konteks Industri

Pembangunan LED inframerah SMD seperti IR67-21C/TR8 didorong oleh pengecilan dan automasi pemasangan elektronik. Trend adalah ke arah tapak kaki pakej yang lebih kecil, keamatan sinaran lebih tinggi per unit kawasan, prestasi terma yang lebih baik, dan pengelasan yang lebih ketat untuk prestasi konsisten. Terdapat juga penyelidikan berterusan ke dalam bahan semikonduktor baru (seperti InGaN pada silikon untuk jalur IR berbeza) dan penyelesaian bersepadu yang menggabungkan pemacu LED, sensor, dan pemprosesan isyarat dalam satu modul (cth., modul sensor jarak dekat). Permintaan untuk komponen IR yang boleh dipercayai dan kos rendah terus berkembang dengan pengembangan Internet Benda (IoT), pengesanan automotif (cth., pemantauan dalam kabin), dan automasi perindustrian.