IR204/H16/L10 - LED ya Infrared 3mm - Urefu wa Wimbi 940nm - Hati ya Kiufundi ya Kiswahili

1. Muhtasari wa Bidhaa

Hati hii inaelezea kwa kina vipimo vya diode inayotoa mwanga wa infrared (LED) yenye nguvu ya juu ya 3mm (T-1). Kifaa hiki kimefungwa kwenye mfuko wa plastiki wa bluu unaoonekana na umeundwa kwa kufanana bora na wigo wa vihisi vya silikoni, fototransista, na moduli za kupokea infrared. Kazi yake kuu ni kutoa mwanga wa infrared wenye urefu wa wimbi wa kilele wa nanomita 940, hivyo hauwezi kuonekana na jicho la binadamu lakini huonekana kwa urahisi na vihisi vya elektroniki.

1.1 Faida Kuu na Soko Lengwa

LED hii inatoa faida kadhaa muhimu ikiwa ni pamoja na uaminifu wa juu, voltage ya chini ya mbele, na nguvu ya juu ya mionzi. Imeundwa kwa umbali wa kawaida wa waya wa 2.54mm kwa ujumuishaji rahisi wa PCB. Bidhaa hii inatii viwango vya RoHS, EU REACH, na vya kutokuwa na halojeni (Br < 900ppm, Cl < 900ppm, Br+Cl < 1500ppm), na hivyo inafaa kwa masoko yanayozingatia mazingira na yaliyodhibitiwa. Matumizi yake makuu yako katika mifumo ya msingi wa infrared kama vile viboreshaji sauti, vihisi vya karibu, kugundua vitu, na swichi za mwanga.

2. Uchambuzi wa kina wa Vigezo vya Kiufundi

2.1 Viwango Vya Juu Kabisa

Kifaa hiki kimeundwa kufanya kazi ndani ya mipaka madhubuti ili kuhakikisha umri mrefu na uaminifu. Sasa wa mbele unaoendelea (IF) haupaswi kuzidi 100 mA. Kwa uendeshaji wa mfululizo wenye upana wa mfululizo ≤100μs na mzunguko wa kazi ≤1%, sasa wa kilele cha mbele (IFP) hadi 1.0 A inaruhusiwa. Voltage ya juu ya nyuma (VR) ni 5 V. Safu ya joto la uendeshaji (Topr) ni kutoka -40°C hadi +85°C, wakati joto la kuhifadhi (Tstg) linaanzia -40°C hadi +100°C. Joto la kuuza (Tsol) lazima lishikiliwe kwa au chini ya 260°C kwa muda usiozidi sekunde 5. Nguvu ya juu ya kutokwa (Pd) kwa joto la hewa la bure la 25°C ni 150 mW.

2.2 Sifa za Umeme na Mwanga

Sifa zote za umeme na mwanga zimeainishwa kwa joto la mazingira (Ta) la 25°C na sasa wa mbele (IF) wa 20mA, isipokuwa ikitajwa vinginevyo. Nguvu ya mionzi (IE) imegawanywa katika makundi, na thamani za chini kuanzia 4.0 hadi 11.0 mW/sr kulingana na daraja. Urefu wa wimbi wa kilele (λp) kwa kawaida ni 940 nm, na upana wa wigo (Δλ) wa 45 nm. Voltage ya mbele (VF) kwa kawaida ni 1.2 V na kiwango cha juu cha 1.5 V. Sasa wa nyuma (IR) ni kiwango cha juu cha 10 μA kwa voltage ya nyuma ya 5V. Pembe ya kuona (2θ1/2), inayofafanuliwa kama pembe kamili kwa nusu ya nguvu, kwa kawaida ni digrii 50.

3. Maelezo ya Mfumo wa Kugawa Daraja

Pato la mionzi la LED limegawanywa katika makundi (bins) ili kuhakikisha uthabiti katika muundo wa matumizi. Ugawaji huu unatokana na kipimo cha nguvu ya mionzi (radiant intensity) kwa IF=20mA. Makundi yanayopatikana ni K, L, M, na N, yenye thamani za chini na za juu za nguvu ya mionzi kama ifuatavyo: Kundi K: 4.0-6.4 mW/sr; Kundi L: 5.6-8.9 mW/sr; Kundi M: 7.8-12.5 mW/sr; Kundi N: 11.0-17.6 mW/sr. Hii inawawezesha wabunifu kuchagua sehemu inayokidhi mahitaji maalum ya usikivu wa mzunguko wao wa kugundua mwanga.

4. Uchambuzi wa Mviringo wa Utendaji

4.1 Msimamo wa Sasa wa Mbele dhidi ya Joto la Mazingira

Mviringo wa kupunguza nguvu unaonyesha uhusiano kati ya sasa wa juu unaoruhusiwa wa mbele unaoendelea na joto la mazingira. Kadiri joto la mazingira linavyoongezeka, sasa wa juu unaoruhusiwa wa mbele hupungua kwa mstari. Hili ni jambo muhimu la kuzingatia katika ubunifu ili kuzuia kupanda kwa joto na kuhakikisha joto la kiungo liko ndani ya mipaka salama ya uendeshaji, na hivyo kudumisha uaminifu wa kifaa.

4.2 Usambazaji wa Wigo

Grafu ya usambazaji wa wigo inaonyesha nguvu ya mionzi ya jamaa kama kazi ya urefu wa wimbi. Utoaji wa mwanga unazingatia urefu wa wimbi wa kilele wa kawaida wa 940 nm na upana wa wigo uliofafanuliwa. Sifa hii ni muhimu kwa kuhakikisha utangamano na kihisi kinachopokea, ambacho kwa kawaida kina mwiringo wake wa usikivu wa wigo. Ufanisi mzuri huongeza ufanisi wa mfumo na uwiano wa ishara kwa kelele.

4.3 Nguvu ya Mionzi dhidi ya Sasa wa Mbele

Grafu hii inaonyesha uhusiano usio wa mstari kati ya pato la mionzi (Ie) na sasa wa mbele (IF). Nguvu ya mionzi huongezeka kwa sasa lakini si kwa njia kamili ya mstari, haswa katika viwango vya juu vya sasa. Kuelewa mwiringo huu ni muhimu kwa kuendesha LED kwa usahihi ili kufikia pato la mwanga linalotakiwa bila kuzidi viwango vya juu kabisa.

4.4 Nguvu ya Mionzi ya J ama a dhidi ya Uhamisho wa Pembe

Grafu ya muundo wa mionzi inaonyesha jinsi nguvu ya mwanga unaotolewa hubadilika na pembe kutoka kwa mhimili wa kati (0°). Muundo huu kwa kawaida ni wa Lambertian au karibu na Lambertian kwa aina hii ya kifurushi, na nguvu hupungua hadi 50% ya thamani yake kwenye mhimili takriban kwa digrii ±25 (na kusababisha pembe ya kuona ya 50°). Taarifa hii ni muhimu kwa ubunifu wa mwanga, kuamua eneo la kufunikwa na mahitaji ya usawa katika mfumo.

5. Taarifa ya Mitambo na Ufungaji

LED imefungwa kwenye kifurushi cha kawaida cha T-1 (3mm) chenye waya wa radial. Mwili umetengenezwa kwa plastiki ya bluu inayoonekana. Waya zina umbali wa kawaida wa 2.54mm (inchi 0.1). Mchoro wa vipimo (ulio maana kwenye PDF) ungepa vipimo halisi vya kipenyo cha mwili, urefu wa waya, na vipimo vingine muhimu, kwa kawaida na uvumilivu wa ±0.25mm isipokuwa ikitajwa vinginevyo. Kathodi kwa kawaida hutambuliwa kwa alama ya gorofa kwenye ukingo wa lenzi au waya mfupi, ingawa alama maalum inapaswa kuthibitishwa kutoka kwa mchoro wa mitambo.

6. Mwongozo wa Kuuza na Usanikishaji

Mchakato wa kuuza kwa mkono au mawimbi unaweza kutumika. Joto la juu kabisa la kuuza ni 260°C, na wakati wa kuuza haupaswi kuzidi sekunde 5. Inashauriwa kufuata miongozo ya kawaida ya IPC kwa kuuza sehemu za mashimo. Kukaa kwa muda mrefu kwenye joto la juu kunaweza kuharibu kifurushi cha plastiki na kipande cha ndani cha semiconductor. Kifaa kinapaswa kuhifadhiwa katika mazingira kavu ili kuzuia kunyonya unyevu, ambayo kunaweza kusababisha "popcorning" wakati wa reflow ikiwa inatumika, ingawa hii ni sehemu ya msingi ya mashimo.

7. Taarifa ya Ufungaji na Kuagiza

Uainishaji wa kawaida wa ufungaji ni vipande 200 hadi 1000 kwa mfuko, mifuko 4 kwa sanduku, na sanduku 10 kwa karatasi. Lebo kwenye ufungaji inajumuisha taarifa muhimu za ufuatiliaji na utambulisho: Nambari ya Uzalishaji ya Mteja (CPN), Nambari ya Uzalishaji (P/N), Idadi ya Ufungaji (QTY), Daraja (CAT), Urefu wa Wimbi wa Kilele (HUE), Rejea (REF), Nambari ya Kundi (LOT No), na Mahali pa Uzalishaji. Nyenzo za ufungaji zinazozuia unyevu hutumiwa kulinda vipengele wakati wa kuhifadhi na usafirishaji.

8. Mapendekezo ya Matumizi

8.1 Mazingira ya Kawaida ya Matumizi

LED hii ya infrared inafaa kabisa kwa anuwai ya matumizi ya kugundua bila kugusa na ya kuashiria. Matumizi ya kawaida ni pamoja na viboreshaji sauti vya infrared kwa elektroniki za watumiaji (TV, mifumo ya sauti), kugundua karibu na vitu katika vifaa na vifaa vya viwanda, encoders za mwanga, vihisi vya kuvunja miale, na kama chanzo cha mwanga katika moduli zilizounganishwa za emitter-detector kwa hesabu au kugundua kiwango.

8.2 Mambo ya Kuzingatia katika Ubunifu

Wakati wa kubuni mzunguko, daima jumuisha kipingamizi cha kudhibiti sasa mfululizo na LED ili kudhibiti sasa wa mbele na kuzuia uharibifu. Thamani inaweza kuhesabiwa kwa kutumia Sheria ya Ohm: R = (Vsupply - VF) / IF. Chagua kundi linalofaa la nguvu ya mionzi kulingana na umbali unaohitajika wa kugundua na usikivu wa kigunduzi. Zingatia pembe ya kuona wakati wa kusawazisha LED na kipokezi. Kwa uendeshaji wa mfululizo ili kufikia pato la papo hapo la juu (kwa mfano, kwa masafa marefu), hakikisha upana wa mfululizo na mzunguko wa kazi vinakaa ndani ya mipaka maalum ya IFP. Toa mpangilio wa kutosha wa PCB ili kutokoa joto, hasa wakati wa kufanya kazi karibu na viwango vya juu kabisa.

9. Ulinganisho wa Kiufundi na Tofauti

Ikilinganishwa na LED za kawaida za infrared, kifaa hiki kinatoa pato la wigo lililofafanuliwa vizuri na thabiti lenye kituo cha 940nm, ambayo ni urefu wa wimbi wa kawaida wa usikivu wa kilele kwa photodiodes za silikoni na fototransista, na kuhakikisha muunganisho bora. Upataji wa makundi ya nguvu ya mionzi huruhusu utendaji unaotabirika katika uzalishaji wa wingi. Mchanganyiko wa voltage ya chini ya mbele (kwa kawaida 1.2V) na nguvu ya juu ya mionzi unaweza kusababisha miundo yenye ufanisi zaidi wa nguvu. Kufuata viwango vya kisasa vya mazingira (RoHS, REACH, Bila Halojeni) ni faida kubwa kwa bidhaa zinazolenga masoko ya kimataifa yenye kanuni kali.

10. Maswali Yanayoulizwa Mara kwa Mara (FAQs)

Q: Kuna tofauti gani kati ya makundi K, L, M, na N?

A: Makundi haya yanawakilisha safu tofauti za nguvu ya chini ya mionzi. Kundi N lina pato la juu zaidi (11.0-17.6 mW/sr), wakati Kundi K lina pato la chini zaidi (4.0-6.4 mW/sr). Chagua kundi kulingana na nguvu ya ishara inayohitajika kwa matumizi yako.

Q: Je, naweza kuendesha LED hii kwa usambazaji wa 5V moja kwa moja?

A: Hapana. Voltage ya mbele ni takriban 1.2-1.5V tu. Kuiunganisha moja kwa moja kwa 5V kutasababisha mtiririko mkubwa wa sasa na kuharibu LED. Lazima kila wakati utumie kipingamizi cha mfululizo cha kudhibiti sasa.

Q: Ninawezaje kutambua kathodi?

A: Kwa kifurushi cha kawaida cha T-1, kathodi kwa kawaida huonyeshwa na ukingo wa gorofa kwenye ukingo wa lenzi ya plastiki. Vinginevyo, wakati wa kuangalia LED kutoka chini, waya inayolingana na upande wa gorofa ndiyo kathodi. Kathodi pia inaweza kuwa waya mfupi.

Q: Ni umri gani wa kawaida wa uendeshaji?

A: Ingawa haijaainishwa wazi katika hati hii ya data, LED za infrared kama hizi kwa kawaida zina maisha marefu sana ya uendeshaji (makumi ya maelfu ya masaa) zinapotumika ndani ya viwango vyao vya juu kabisa vilivyobainishwa, hasa mipaka ya sasa na joto.

11. Mfano wa Matumizi ya Vitendo

Hali: Kubuni Kihisi Rahisi cha Kugundua Kitu.

Mhandisi anahitaji kugundua uwepo wa kitu kinachopita kwenye pengo. Wanalinganisha LED hii ya IR204 na fototransista iliyowekwa upande wa pili wa pengo (muundo wa miale kupita). Wanachagua LED kutoka Kundi M kwa nguvu ya kutosha. LED inaendeshwa na sasa wa mara kwa mara wa 20mA kutoka kwa pini ya microcontroller ya 3.3V kupitia kipingamizi cha 100Ω (R = (3.3V - 1.2V) / 0.02A ≈ 105Ω). Mkusanyaji wa fototransista unavutwa hadi 3.3V kupitia kipingamizi, na voltage kwenye mkusanyaji husomwa na ADC ya microcontroller. Wakati miale haijazuiliwa, fototransista inaendesha, na kuvuta voltage chini. Wakati kitu kinazuia miale, fototransista inaacha kuendesha, na voltage huenda juu, na kuashiria uwepo wa kitu. Pembe ya kuona ya 50° inahakikisha miale upana wa kutosha kwa ugunduzi wa kuaminika hata kwa usawa mdogo.

12. Utangulizi wa Kanuni ya Uendeshaji

LED ya infrared ni diode ya semiconductor ya p-n junction. Wakati voltage ya mbele inayozidi nishati yake ya bandgap inatumika, elektroni kutoka kwa eneo la n-region huchanganyika tena na mashimo kutoka kwa eneo la p-region katika eneo la shughuli (lililotengenezwa kwa GaAlAs katika kesi hii). Mchakato huu wa kuchanganyika tena hutoa nishati kwa njia ya fotoni (mwanga). Muundo maalum wa nyenzo (Gallium Aluminum Arsenide) huamua urefu wa wimbi wa fotoni zinazotolewa, ambazo katika kifaa hiki ziko katika wigo wa infrared karibu na 940 nm. Kifurushi cha bluu cha plastiki kinachoonekana sio kichujio bali hufanya kazi kama lenzi kuunda miale ya pato na kulinda chip ya semiconductor.

13. Mienendo ya Teknolojia

Teknolojia ya LED ya infrared inaendelea kubadilika kuelekea ufanisi wa juu zaidi (pato zaidi la mionzi kwa kila wati ya umeme), msongamano wa nguvu wa juu zaidi kwa matumizi ya masafa marefu kama vile LiDAR na kugundua kwa wakati wa safari, na ukubwa mdogo wa kifurushi kwa ujumuishaji katika vifaa vya watumiaji vidogo. Pia kuna mwelekeo wa udhibiti sahihi zaidi wa urefu wa wimbi na upana mdogo wa wigo kwa matumizi maalum ya kugundua, kama vile kugundua gesi au ufuatiliaji wa kisaikolojia. Ujumuishaji wa viendeshi na mantiki ya udhibiti moja kwa moja na kipande cha LED (LED zenye akili) ni eneo lingine la maendeleo. Kanuni za msingi za vifaa kama vile zilizoelezwa hapa zinaendelea kuwa muhimu kwa anuwai kubwa ya mifumo ya optoelectroniki iliyokua na inayokua.