Техническая документация SIR234: Инфракрасный светодиод 3мм - Диаметр 3.0мм - Прямое напряжение 1.6В - Длина волны 875нм - Рассеиваемая мощность 150мВт

1. Обзор продукта

SIR234 — это высокоинтенсивный инфракрасный излучающий диод в синем прозрачном пластиковом корпусе диаметром 3 мм (T-1). Он предназначен для применений, требующих надежного инфракрасного излучения с хорошим спектральным соответствием кремниевым фотоприемникам, фототранзисторам и инфракрасным приемным модулям. Устройство отличается низким прямым напряжением и изготовлено из бессвинцовых, соответствующих директиве RoHS, безгалогенных материалов, а также соответствует регламенту ЕС REACH.

1.1 Ключевые преимущества

• Высокая надежность и длительный срок службы.
• Компактный форм-фактор со стандартным шагом выводов 2.54 мм для удобного монтажа на печатную плату.
• Низкое прямое напряжение, способствующее энергоэффективной работе.
• Отличное спектральное соответствие распространенным кремниевым фотоприемникам, оптимизирующее прием сигнала.
• Экологичная конструкция (не содержит свинца и галогенов, соответствует RoHS и REACH).

1.2 Целевой рынок и области применения

Данный инфракрасный светодиод подходит для различных оптоэлектронных систем. Основные области применения включают системы передачи данных по воздуху для пультов дистанционного управления, оптоэлектронные переключатели для обнаружения и подсчета объектов, дымовые извещатели, различные инфракрасные сенсорные системы, а также интеграцию в устаревшие устройства хранения данных, такие как дисководы для гибких дисков.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Предельные эксплуатационные параметры

Эти параметры определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа в таких условиях не гарантируется.

• Постоянный прямой ток (I_F): 100 мА
• Пиковый прямой ток (I_FP): 1.0 А (Длительность импульса ≤ 100 мкс, Скважность ≤ 1%)
• Обратное напряжение (V_R): 5 В
• Рабочая температура (T_opr): от -40°C до +85°C
• Температура хранения (T_stg): от -40°C до +85°C
• Температура пайки (T_sol): 260°C (не более 5 секунд)
• Рассеиваемая мощность (P_d): 150 мВт (при температуре окружающей среды 25°C или ниже)

2.2 Электрооптические характеристики

Измерены при температуре окружающей среды (T_a) 25°C. Эти параметры определяют производительность устройства в нормальных рабочих условиях.

• Сила излучения (E_e):
  • При I_F= 20мА: Тип. 9.3 мВт/ср (Мин. 5.6 мВт/ср).
  • При I_F= 100мА (импульсный): Тип. 35 мВт/ср.
  • При I_F= 1А (импульсный): Тип. 350 мВт/ср.
• Пиковая длина волны (λ_p): 875 нм (тип. при I_F=20мА).
• Спектральная ширина (Δλ): 80 нм (тип. при I_F=20мА).
• Прямое напряжение (V_F):
  • При I_F= 20мА: 1.3В (Мин.), 1.6В (Тип.).
  • При I_F= 100мА (импульсный): 1.4В (Тип.), 1.8В (Макс.).
  • При I_F= 1А (импульсный): 2.6В (Тип.), 4.0В (Макс.).
• Обратный ток (I_R): ≤ 10 мкА при V_R= 5В.
• Угол излучения (2θ_1/2): 30 градусов (тип.).

3. Объяснение системы сортировки

SIR234 доступен в различных классах производительности или \"бинах\" в зависимости от силы излучения. Это позволяет разработчикам выбрать устройство, соответствующее конкретным требованиям к выходной мощности для их приложения.

Условия измерения: I_F= 20мА, T_a= 25°C.

4. Анализ характеристических кривых

4.1 Прямой ток в зависимости от температуры окружающей среды

Кривая снижения номинальных значений показывает, как максимально допустимый постоянный прямой ток уменьшается с ростом температуры окружающей среды выше 25°C, чтобы предотвратить превышение предела рассеиваемой мощности.

4.2 Спектральное распределение

График спектрального излучения подтверждает пик на длине волны 875 нм с типичной шириной полосы 80 нм, что обеспечивает совместимость с кремниевыми фотоприемниками, имеющими пиковую чувствительность в ближней инфракрасной области.

4.3 Прямой ток в зависимости от прямого напряжения (Вольт-амперная характеристика)

Эта кривая иллюстрирует нелинейную зависимость между током и напряжением. Низкое типичное V_F1.6В при 20мА указывает на эффективную работу, но напряжение значительно возрастает при высоких импульсных токах (например, 1А).

4.4 Относительная сила излучения в зависимости от углового смещения

Этот график определяет пространственную диаграмму направленности, показывая половинный угол 30 градусов, при котором интенсивность падает до 50% от пикового значения. Это крайне важно для проектирования оптической связи и юстировки.

4.5 Зависимость длины волны и интенсивности от температуры

Кривые демонстрируют, что пиковая длина волны слегка смещается, а сила излучения обычно уменьшается с ростом температуры перехода, что важно для управления тепловым режимом в прецизионных приложениях.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

SIR234 использует стандартный круглый корпус T-1 (диаметром 3 мм). Ключевые размеры включают диаметр корпуса 3.0 мм, типичный шаг выводов 2.54 мм (0.1 дюйма) и общую длину. Все допуски размеров составляют ±0.25 мм, если не указано иное. Катод обычно идентифицируется по плоскому срезу на ободке корпуса и/или более короткому выводу.

6. Рекомендации по пайке и сборке

• Ручная пайка: Используйте паяльник с регулировкой температуры. Ограничьте время пайки каждого вывода максимум 3 секундами при температуре не выше 350°C.
• Волновая пайка / Пайка оплавлением: Устройство может выдерживать пиковую температуру пайки 260°C в течение максимум 5 секунд, согласно предельным эксплуатационным параметрам.
• Очистка: Используйте подходящие растворители, совместимые с синей прозрачной пластиковой эпоксидной смолой.
• Условия хранения: Храните в сухой антистатической среде в указанном температурном диапазоне от -40°C до +85°C. Избегайте воздействия чрезмерной влажности.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификация упаковки

Устройства обычно упакованы в пакеты: от 200 до 1000 штук в пакете. Пять пакетов упаковываются в одну коробку, а десять коробок — в один мастер-картон.

7.2 Информация на этикетке

Этикетка продукта включает ключевые идентификаторы: Номер детали заказчика (CPN), Номер детали производителя (P/N), Количество в упаковке (QTY), Класс производительности (CAT), Пиковая длина волны (HUE) и Номер партии (LOT No).

8. Рекомендации по проектированию приложений

8.1 Типовые схемы включения

Для непрерывной работы требуется простой последовательный токоограничивающий резистор. Его номинал рассчитывается по формуле R = (V_supply- V_F) / I_F. Для импульсного режима для достижения более высокой пиковой интенсивности убедитесь, что схема управления может обеспечить необходимый импульс тока в пределах указанных ограничений по длительности и скважности (≤100 мкс, ≤1%).

8.2 Вопросы проектирования

• Управление током: Никогда не превышайте предельные значения постоянного или импульсного тока. Используйте стабильный источник тока или правильно рассчитанный последовательный резистор для надежной работы.
• Теплоотвод: Несмотря на малый размер корпуса, для непрерывной работы при высоких токах или в условиях повышенной температуры окружающей среды рассмотрите методы разводки печатной платы (тепловые площадки, полигоны меди) для улучшения отвода тепла и поддержания производительности.
• Оптическое проектирование: Угол излучения 30 градусов и длина волны 875 нм должны соответствовать полю зрения и спектральной чувствительности принимающего датчика (фотодиода, фототранзистора или ИК-приемной микросхемы) для оптимального соотношения сигнал/шум.
• Защита от обратной полярностиОбратное напряжение, превышающее 5В, может повредить светодиод. Включите защиту, если полярность питания может быть перепутана.

9. Техническое сравнение и отличия

SIR234 выделяется сочетанием стандартного корпуса 3 мм, относительно высокой силы излучения (до 24 мВт/ср в бине P) и низкого прямого напряжения. По сравнению с некоторыми старыми или универсальными ИК-светодиодами, его гарантированные характеристики для импульсного режима (пик 1А) и явное соответствие современным экологическим стандартам (RoHS, без галогенов, REACH) делают его подходящим для современных требований проектирования.

10. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

10.1 Для чего нужен синий прозрачный корпус?

Синий пластик действует как фильтр, пропускающий короткие волны, блокируя внешний видимый свет (который может создавать шум в детекторе), при этом эффективно пропуская инфракрасный свет с длиной волны 875 нм от кристалла. Он также обеспечивает механическую и экологическую защиту.

10.2 Могу ли я управлять этим светодиодом напрямую с вывода микроконтроллера на 5В?

Нет. Вывод GPIO микроконтроллера обычно не может выдавать 20 мА непрерывно без риска, и уж точно не может обеспечить импульсы 100 мА или 1 А. Вы должны использовать внешнюю схему управления, например, транзистор (BJT или MOSFET), управляемый выводом МК, для коммутации более высокого тока, требуемого светодиодом.

10.3 Как выбрать правильный бин (L, M, N, P)?

Выбирайте исходя из требуемой силы излучения для энергетического бюджета вашего приложения (расстояние, чувствительность детектора). Для больших расстояний или детекторов с низкой чувствительностью предпочтительнее более высокий бин (N или P). Для приложений ближнего действия может быть достаточно и более экономичного низкого бина (L или M).

10.4 Почему прямое напряжение выше при импульсе 1А по сравнению с 20мА?

Это связано с внутренним последовательным сопротивлением полупроводникового кристалла и соединительных проводников. При увеличении тока падение напряжения на этом сопротивлении (V = I * R) значительно возрастает, что приводит к более высокому общему прямому напряжению.

11. Пример практического применения

Сценарий: Обнаружение объекта в торговом автомате.Светодиод SIR234 и соответствующий фототранзистор размещены по разные стороны лотка для товара. Светодиод питается постоянным током 20 мА (выбран бин M для стабильного выхода). Когда объект отсутствует, фототранзистор принимает ИК-луч и проводит ток. Когда товар падает через лоток, он прерывает луч, вызывая изменение состояния выхода фототранзистора. Этот сигнал подается на контроллер автомата для подтверждения выдачи товара. Луч с углом 30 градусов обеспечивает надежное обнаружение даже при небольшой механической расцентровке со временем.

12. Принцип работы

Инфракрасный светоизлучающий диод (ИК-светодиод) — это полупроводниковый p-n переход. При прямом смещении (положительное напряжение приложено к аноду относительно катода) электроны из n-области и дырки из p-области инжектируются в область перехода. При рекомбинации этих носителей заряда высвобождается энергия. В данном конкретном устройстве, изготовленном из арсенида галлия-алюминия (GaAlAs), эта энергия высвобождается в основном в виде фотонов инфракрасного света с пиковой длиной волны 875 нанометров, который невидим для человеческого глаза, но обнаруживается кремниевыми датчиками.

13. Тенденции в отрасли

Тенденция в области инфракрасных излучателей для сенсоров продолжается в сторону повышения эффективности, снижения энергопотребления и увеличения степени интеграции. Это включает устройства со встроенными драйверами, модулированным выходом для защиты от помех и корпусами для поверхностного монтажа (SMD) для автоматизированной сборки. В то время как выводные компоненты, такие как корпус T-1 3 мм, остаются важными для прототипирования, ремонта и некоторых промышленных применений, новые конструкции все чаще отдают предпочтение SMD-вариантам из-за их меньшего занимаемого места и пригодности для крупносерийного производства. Акцент на экологическом соответствии (RoHS, без галогенов) теперь является стандартным требованием во всей электронной промышленности.