HIR204C/H0 3mm Infrared LED Datasheet - Size 3.0mm - Peak Wavelength 850nm - Forward Voltage 1.45V - Technical Documentation

1. Product Overview

HIR204C/H0 is a high-intensity infrared emitting diode, housed in a 3.0mm water-clear transparent plastic package. It is specifically designed for applications requiring reliable infrared emission with specific spectral characteristics.

1.1 Core Features and Advantages

Kifaa hiki kinatoa faida muhimu kadhaa kwa muundo wa mfumo wa infrared:

• Uthabiti wa juu:Iliyoundwa kwa utendakazi thabiti na maisha marefu ya matumizi.
• High Radiation Intensity:Provides powerful infrared output, suitable for medium-range applications.
• Peak Wavelength:Mwanga wa kawaida wa katikati wa urefu wa wimbi (λp) ni nanomita 850, ambayo ni kiwango cha kawaida cha vichunguzi na vipokeaji vya infrared vingi.
• Voltage ya mbele ya chini:Thamani ya kawaida ya 1.45V kwenye sasa ya 20mA, inasaidia kupunguza matumizi ya nishati ya mzunguko wa kuendesha.
• Uzingatiaji wa mazingira:产品为无铅设计，符合欧盟REACH法规，并满足无卤素要求（Br < 900ppm， Cl < 900ppm， Br+Cl < 1500ppm）。产品本身符合RoHS规范。
• Umbali wa Kawaida wa Pini:Inatumia umbali wa pini wa 2.54mm (0.1 inchi), unaolingana na bodi za asili za kawaida na mpangilio wa PCB.

1.2 Matumizi Lengwa

The spectrum of this infrared LED matches that of common phototransistors, photodiodes, and infrared receiver modules, making it suitable for various systems, including:

• Free-space transmission systems for data or signal communication.
• Kifaa cha udhibiti wa mbali cha infrared kinachohitaji pato la nguvu ya juu zaidi kwa umbali mrefu au kupenya vizuizi.
• Kigunduzi moshi, ambacho hutumia mwale wa infrared kwa kugundua chembechembe.
• Mifumo mingine ya jumla ya matumizi ya infrared, kama vile kugundua vitu, kugundua ukaribu na otomatiki ya viwanda.

2. Maelezo ya Uainishaji wa Kiufundi

2.1 Viwango vya Juu Kabisa

These ratings define the limits beyond which permanent damage to the device may occur. Operation under these conditions is not guaranteed.

• Continuous Forward Current (IF):100 mA
• Peak Forward Current (IFP):1.0 A. This rating applies to pulse conditions with a pulse width ≤ 100μs and a duty cycle ≤ 1%.
• Reverse Voltage (VR):5 V
• Operating Temperature (Topr):-40°C to +85°C
• Storage Temperature (Tstg):-40°C to +85°C
• Soldering Temperature (Tsol):Maximum 260°C, duration not exceeding 5 seconds.
• Power Dissipation (Pd):150 mW in free air at an ambient temperature of 25°C or less.

2.2 Photoelectric Characteristics

Hizi vigezo hupimwa wakati joto la mazingira (Ta) likiwa 25°C, na hufafanua utendaji wa kawaida wa kifaa.

• Mwangaza wa mnururisho (Ie):Inapima nguvu ya infrared inayotolewa kwa kila kitengo cha pembe tatu.
  • When driven at a forward current (IF) of 20mA, the typical value is 20 mW/sr.
  • Under pulse conditions (IF=100mA, pulse width ≤100μs, duty cycle ≤1%), the typical radiant intensity is 40 mW/sr.
• Peak wavelength (λp):850 nm (typical) at IF=20mA. This is the wavelength at which the emission intensity is highest.
• Spectral Bandwidth (Δλ):45 nm (typical) at IF=20mA. This defines the range of emission wavelengths centered around the peak.
• Forward Voltage (VF):
  • At IF=20mA, it is 1.45V (typical), 1.65V (maximum).
  • At IF=100mA under pulse conditions, it is 1.80V (typical), 2.40V (maximum).
• Reverse Current (IR):Maximum 10 μA when a reverse voltage (VR) of 5V is applied.
• Viewing Angle (2θ1/2):40 degrees (typical) at IF=20mA. This is the full angle at which the radiant intensity drops to half of its maximum (on-axis) value.

Measurement Tolerance:Forward Voltage: ±0.1V; Radiant Intensity: ±10%; Peak Wavelength: ±1.0nm.

3. Binning System Description

HIR204C/H0 hutoa viwango tofauti vya utendaji au "kugawa daraja", hasa kulingana na ukubwa wa mnururisho. Hii inawawezesha wasanifu kuchagua kifaa kinachokidhi mahitaji maalum ya pato la matumizi yao.

3.1 Uainishaji wa Ukubwa wa Mionzi

Binning is defined under standard test conditions at IF = 20mA. The unit of radiant intensity is mW/sr.

• N Bin:Thamani ya chini 11.0, thamani ya juu 17.6
• Kiwango cha P:Thamani ya chini 15.0, thamani ya juu 24.0
• Kiwango cha Q:Minimum value 21.0, maximum value 34.0
• R gear:Minimum value 30.0, maximum value 48.0

Kuchagua kiwango cha juu zaidi (kwa mfano, kiwango cha R ikilinganishwa na kiwango cha N) kuhakikisha pato la chini la uhakika la mionzi, ambalo katika matumizi linaweza kubadilishwa kuwa umbali wa mbali zaidi au nguvu ya ishara kali zaidi.

4. Uchambuzi wa Curve ya Utendaji

Mwongozo wa vipimo hutoa mikunjo kadhaa ya sifa, inayoonyesha tabia ya kifaa chini ya hali tofauti. Kuelewa hii ni muhimu kwa muundo thabiti wa saketi.

4.1 Relationship Between Forward Current and Ambient Temperature

Mstari huu unaonyesha upungufu wa mkondo wa juu unaoruhusiwa wa mbele unaoendelea unapopungua kadiri joto la mazingira linavyoongezeka. Katika 25°C, thamani ya juu ni 100mA. Kadiri joto linavyoongezeka, mkondo huu wa juu lazima upunguzwe ili kuzuia kuzidi kikomo cha matumizi ya nguvu ya kifaa na kusababisha uharibifu wa joto. Mstari kwa kawaida unaonyesha kupungua kwa mstari kutoka 100mA kwenye 25°C hadi thamani ya chini kwenye 85°C.

4.2 Spectral Distribution

This chart plots relative radiant intensity versus wavelength. It visually confirms the peak wavelength (λp) of 850nm and the spectral bandwidth (Δλ) of approximately 45nm. The curve typically exhibits a Gaussian shape, centered at 850nm.

4.3 Relationship Between Radiant Intensity and Forward Current

Hii ni mkunjo muhimu wa kubuni. Inaonyesha nguvu ya mionzi (Ie) huongezeka kadri mkondo wa mbele (IF) unavyoongezeka, lakini uhusiano sio mstari kabisa, haswa katika mikondo ya juu. Kuna sehemu ya kupungua kwa faida, ambapo kuongeza mkondo hutoa mwanga wa ziada kidogo, lakini hutoa joto kwa kiasi kikubwa. Wabunifu kwa kawaida huendesha LED kulingana na mkunjo huu na mambo ya joto, kwenye mkondo unaopendekezwa endelevu (20mA au msukumo wa 100mA) au chini yake.

4.4 Relationship Between Relative Radiant Intensity and Angular Displacement

Mchoro huu wa polar unaonyesha muundo wa utoaji wa anga wa LED. Unaonyesha jinsi ukubwa unavyopungua unapotoka kwenye mhimili wa kati (0°). "Pembe ya maono" ya 40° imefafanuliwa kama mahali ambapo ukubwa hupungua hadi 50% ya thamani ya axial. Habari hii ni muhimu kwa muundo wa optiki, kubainisha eneo linalofunikwa na mwale, na kusawazisha LED na kipokeaji.

5. Mechanical and Packaging Information

5.1 Package Dimensions

The LED uses a standard 3.0mm round package. The detailed mechanical drawing in the datasheet provides all key dimensions, including:

• The overall diameter and height of the epoxy lens.
• Kipenyo na urefu wa pini.
• Umbali kutoka chini ya lenzi hadi sehemu ya kupinda ya pini.
• Uso wa usakinishaji.

General tolerances:Unless otherwise specified, dimensional tolerances are ±0.25mm. PCB hole layout and mechanical fit must refer to the exact drawing.

5.2 Polarity Identification

6. Welding and Assembly Guide

Usindikaji sahihi ni muhimu sana kudumisha uaminifu na utendaji wa kifaa.

6.1 Umbo la Pini

• Kupinda lazima kufanyike angalau 3mm kutoka chini ya balbu ya epoksi.
• Daima kuwaSehemu za kulehemuKabla ya
• Kufanyiza pini. Epuka kutumia mkazo kwenye kifuniko cha LED au msingi wake wakati wa kufanyiza, kwani hii inaweza kuharibu miunganisho ya ndani au kuvunja epoksi.
• Kata piga kwenye halijoto ya kawaida. Kukata kwa joto la juu kunaweza kusababisha hitilafu.
• Hakikisha mashimo ya PCB yanalingana kikamilifu na piga za LED ili kuepuka mkazo wa usakinishaji.

6.2 Masharti ya Uhifadhi

• Masharti yaliyopendekezwa ya uhifadhi baada ya kupokea: Joto ≤ 30°C, unyevunyevu wa jamaa ≤ 70%.
• Maisha ya rafiki chini ya masharti haya ni miezi 3.
• Kwa uhifadhi wa muda mrefu (hadi mwaka mmoja), weka kifaa kwenye chombo kilichotiwa nitrojeni na kifaa cha kukausha.
• Mara tu ukitumbua mfuko asili, tumia kipengee ndani ya masaa 24.
• Epuka mabadiliko ya ghafla ya joto katika mazingira yenye unyevunyevu ili kuzuia umande.

6.3 Welding Recommendations

Sehemu ya mshono lazima iwe umbali wa angalau 3mm kutoka kwa balbu ya epoxy.

• Manual soldering:Soldering iron tip temperature ≤ 300°C (suitable for irons up to 30W). Soldering time per pin ≤ 3 seconds.
• Wave soldering / Dip soldering:Preheat temperature ≤ 100°C, time ≤ 60 seconds. Solder pot temperature ≤ 260°C, time ≤ 5 seconds.
• General rules:
  • Avoid applying stress to the leads during soldering and while the device is still hot after soldering.
  • Usifanye kuchomelea kwa kuzamisha/kwa mkono zaidi ya mara moja.
  • Baada ya kuchomelea, linda LED kutokana na mshtuko/mtetemo wa mitambo kabla ya kupoa hadi joto la kawaida.
  • Epuka mchakato wa kupoa haraka.
  • Tumia daima joto la chini kabisa linalofaa la kulehemu na muda.

6.4 Usafi

• Ikiwa unahitaji kusafisha, tumia isopropanoli kwenye halijoto ya kawaida, kwa muda usiozidi dakika moja. Acha ikauke kwenye halijoto ya kawaida.
• Epuka usafishaji wa mawimbi ya sauti.Ikiwa ni muhimu kabisa, uchunguzi wa kina wa awali unahitajika ili kuhakikisha kuwa nguvu maalum ya mawimbi ya sauti na hali ya usanikishaji haziiharibu chip ya LED au waya ya muunganisho.

6.5 Usimamizi wa Joto

Ingawa maelezo haya hayajaorodhesha maadili maalum ya upinzani wa joto, yanasisitiza umuhimu wa usimamizi wa joto. Kipimo cha matumizi ya nguvu (Pd) cha 150mW kinatumika kwa mazingira ya hewa huria ya 25°C. Katika matumizi halisi, hasa wakati wa kuendeshwa kwa mkondo wa juu au katika nafasi iliyofungwa, joto la kiungo cha LED litaongezeka. Hii itapunguza ufanisi wa mwanga na maisha ya huduma. Waundaji lazima wazingatie upoaji wa joto, eneo la shaba la PCB, na hali ya mazingira wakati wa kubuni matumizi, ili kuhakikisha LED inafanya kazi ndani ya mipaka salama ya joto.

7. Ufungaji na Taarifa za Kuagiza

7.1 Vipimo vya Lebo

The label on the packaging contains key information for traceability and identification:

• CPN:Nambari ya Bidhaa ya Mteja
• P/N:Nambari ya Bidhaa (mfano, HIR204C/H0)
• QTY:Idadi ndani ya kifurushi
• CAT:Luminous Intensity Grade (binning code, e.g. N, P, Q, R)
• HUE:Primary Wavelength Grade
• REF:Forward Voltage Grade
• LOT No:Production Batch Number
• X:Production Month
• REF:Label Reference Number

7.2 Packaging Specifications

• Primary Packaging:Antistatic bag.
• Secondary packaging:Inner box.
• Tertiary packaging:Outer Carton.
• Standard Packing Quantity:
  • 200 to 1000 pieces per antistatic bag.
  • Mifuko 5 huingizwa kwenye sanduku moja la ndani.
  • Sanduku 10 za ndani huingizwa kwenye sanduku moja la nje.

8. Vidokezo vya Kubuni ya Matumizi

8.1 Ubunifu wa Saketi ya Kuendesha

Ili kuendesha LED, ni lazima kutumia saketi ya kudhibiti mkondo. Kwa matumizi ya msingi, upinzani rahisi unaounganishwa mfululizo kwa kawaida unatosha. Thamani ya upinzani (R) inaweza kuhesabiwa kwa kutumia sheria ya Ohm: R = (Voltage ya usambazaji - Vf) / If. Kwa mfano, voltage ya usambazaji ni 5V, Vf ni 1.45V, na If inayotarajiwa ni 20mA: R = (5 - 1.45) / 0.02 = 177.5Ω. Upinzani wa kawaida wa 180Ω utakuwa unaofaa. Kwa uendeshaji wa mipigo yenye mkondo mkubwa zaidi (k.m. 100mA), inashauriwa kutumia transistor au IC maalum ya kiendeshi cha LED ili kutoa mipigo muhimu ya mkondo.

8.2 Usanifu wa Kiolta na Ulinganifu

Pembe ya maono ya digrii 40 hutoa boriti ya mwanga pana kabisa. Kwa matumizi ya umbali mrefu zaidi au kuzingatia, lensi inaweza kuongezwa mbele ya LED. Kinyume chake, kwa usambazaji mpana sana, inaweza kuhitajika LED nyingi. Ulinganisho wa mitambo sahihi na sensor ya kupokea (phototransistor, infrared receiver module) ni muhimu sana kwa kufikia utendakazi bora wa mfumo. Inapaswa kurejelea curve ya muundo wa utoaji wa anga kuelewa nguvu ya ishara kwa pembe za off-axis.

8.3 Usumbufu na Upinzani wa Kelele

Infrared systems can be susceptible to ambient light noise, particularly from sunlight and incandescent lamps containing infrared components. Mitigation strategies include:

• Using modulated infrared signals (e.g., 38kHz carrier) and receivers tuned to the same frequency.
• Ongeza kichujio cha macho upande wa mpokeaji kinachozuia mwanga unaoonekana lakini kinaruhusu mwanga wa infrared wa 850nm.
• Zuia kimwili jozi ya LED na mpokeaji ili kuzilinda dhidi ya vyanzo vya mwanga vya mazingira ya moja kwa moja.

9. Technical Comparison and Positioning

HIR204C/H0 inachukua nafasi maalum katika soko la LED za infrared. Ikilinganishwa na LED ndogo za infrared za chip, inatoa pato linalowezekana la juu la mnururisho kutokana na ukubwa wake mkubwa wa chip na ufungashaji, inafaa kwa matumizi yanayohitaji nguvu za juu. Ikilinganishwa na vitoa miale vikubwa vya infrared vilivyojitolea kwa nguvu, ni kompakt zaidi na rahisi kuendesha kwa saketi rahisi. Urefu wake wa wimbi wa 850nm ndio unaotumika sana, na kuhakikisha utangamano mpana na vipokezi. Sababu muhimu za utofautishaji ni pamoja na ufungashaji wake wa uwazi (bila rangi), umbali wa kawaida wa pini wa 2.54mm unaorahisisha ubunifu wa mfano, na muundo uliofafanuliwa vizuri wa kiwango cha pato ili kuhakikisha uthabiti wa pato.

10. Maswali Yanayoulizwa Mara kwa Mara (Kulingana na Vigezo vya Kiufundi)

10.1 Kuna tofauti gani kati ya mkondo endelevu (IF) na mkondo wa kilele (IFP)?

Mstari wa Sasa unaoendelea wa Mwelekeo wa Moja kwa Moja (IF=100mA)Ni mkondo wa juu wa moja kwa moja unaoruhusiwa kupita kwenye LED kwa muda usio na kikomo bila kuharibu, ikizingatiwa kikomo cha joto kinatiiwa.Kilele cha mkondo wa mbele (IFP=1.0A)Ni mkondo wa juu unaoruhusiwa tu chini ya hali ya msukumo mfupi sana (upana wa msukumo ≤100μs, uwiano wa wajibu ≤1%). Hii inaruhusu kutumia kwa mipigo mifupi ya mwanga wenye nguvu kwenye matumizi kama vile udhibiti wa mbali, lakini nguvu ya wastani lazima ibaki ndani ya mipaka ya matumizi ya nguvu ya kifaa.

10.2 How to select the correct bin (N, P, Q, R)?

Select based on the minimum radiant intensity required by your application at the working distance and under worst-case conditions (e.g., low battery, high temperature). If your design calculations show you need at least 18 mW/sr, you must choose the Q bin (min. 21.0) or the R bin (min. 30.0). The N bin (min. 11.0) cannot guarantee operation. Choosing a higher bin provides a larger design margin.

10.3 Why is the soldering distance (3mm from the lamp) so important?

Epoxy resin forming the lens and metal pins have different coefficients of thermal expansion. Applying high soldering heat too close to the epoxy resin can cause thermal stress, potentially leading to micro-cracks in the epoxy or damage to the internal die attach. These cracks may later allow moisture ingress, leading to early failures. A 3mm distance allows heat to dissipate along the pin before reaching the sensitive package.

11. Uundaji na Uchambuzi wa Kesi za Matumizi

11.1 Case: Enhancing the Range of Consumer Infrared Remote Controls

Scenario:A designer is developing a universal remote control that must operate reliably at distances up to 10 meters in a typical living room, even at slight angles.

Design Choices Using the HIR204C/H0:

1. Mkondo wa kuendesha:Wabunifu hawakutumia mkondo wa kawaida wa 20mA unaoendelea, bali walitumia mzunguko wa kuendesha wa msukumo. Waliongoza LED kwa msukumo wa mkondo wa 100mA, na uwiano mdogo sana wa kazi (kwa mfano 0.5%), ili kutoa msukumo wenye nguvu ya juu, wakitumia ukadiriaji wa IFP. Hii iliongeza kwa kiasi kikubwa nguvu ya kilele ya mwanga, na hivyo kuongeza umbali ufanisi.
2. Gear Selection:To ensure consistent performance across all manufacturing units and account for battery voltage drop, designers specified the R-grade LED. This guarantees a higher minimum output even at the end of the battery's life.
3. Layout and Lens:LED mbili zimewekwa kwa umbali mdogo na kuelekezwa kwa pembe tofauti ili kuunda muundo mpana wa mwanga, kuongeza nafasi ya kugonga mpokeaji kutoka pembe mbalimbali. Lenzi rahisi na ya bei nafuu ya plastiki inatumika kwenye LED ili kusawazisha kidogo mwanga, kwa mwelekeo bora zaidi.
4. Uzingatiaji wa joto:Kwa sababu uwiano wa wakati wa kufanya kazi ni mdogo sana (0.5%), nguvu ya wastani ni ndogo (100mA * 1.65V * 0.005 = 0.825mW), ambayo ni chini sana kuliko kiwango cha kawaida cha Pd cha 150mW. Hakuna hatua maalum za upoaji joto zinazohitajika kwenye PCB.

Mbinu hii inaonyesha jinsi uelewa wa viwango vya msukumo, vigezo vya joto na uainishaji katika hati ya maelezo vinaweza kufanikisha muundo bora na wa gharama nafuu kwa matumizi magumu.

12. Working Principle

Diodi inayotoa Mwanga wa Infrared (IR LED) hufanya kazi kama vile LED ya kawaida inayooneshana, lakini hutumia nyenzo tofauti za semiconductor kutoa mwanga katika wigo wa infrared. HIR204C/H0 hutumia chip ya GaAlAs. Unapotumia voltage chanya kwenye makutano ya P-N ya LED, elektroni na mashimo hujumuishwa katika eneo lenye ufanisi la semiconductor. Mchakato huu wa kujumuishwa hutoa nishati kwa njia ya fotoni. Nishati maalum ya pengo la bendi ya nyenzo ya GaAlAs huamua urefu wa wimbi la fotoni hizi, ambapo katika mfano huu urefu wa wimbi katikati ni takriban 850 nm, uko katika eneo la karibu na infrared na hauwezi kuonekana na jicho la binadamu. Kifuniko cha epoksi kilicho wazi hakichungi au kuwa na rangi ya mwanga, na kuruhusu kiwango kikubwa zaidi cha mionzi ya infrared inayotokana itoke.

13. Mwelekeo wa Teknolojia

The field of infrared emitters continues to evolve. Observable overall trends in the industry include:

• Efficiency Improvement:Kukuza muundo mpya wa uenezi wa semiconductor ili kufikia ukubwa mkubwa wa mionzi (mW/sr) chini ya mkondo sawa wa kuingiza (mA), na hivyo kuboresha ufanisi wa mfumo kwa ujumla.
• Kupunguzwa kwa ukubwa:Ingawa vifurushi vya kupenya kama vile 3mm bado vinavuma kwa sababu ya uthabiti na urahisi wa matumizi, mwelekeo wa kuelekea vifurushi vya vifaa vya kushikilia uso (SMD) (k.m. 0805, 0603) ni mkali, unafaa kwa usanikishaji wa otomatiki na miundo yenye nafasi mdogo, kama vile simu mahiri (kwa sensorer za ukaribu) na vifaa vidogo vya IoT.
• Utofautishaji wa urefu wa mawimbi:Ingawa 850nm na 940nm zinatawala, matumizi ya urefu mwingine wa mawimbi yanaongezeka katika matumizi maalum, kama vile 810nm kwa vifaa vya matibabu au uwiano maalum wa mwembamba kwa kugundua gesi.
• Ujumuishaji:Kuchanganya LED ya infrared na saketi ya kuendesha, modulator hata kigunduzi cha mwanga katika kifurushi kimoja, ili kuunda "moduli ya sensor" yenye akili zaidi na rahisi kutumia.
• Takwimu za kuaminika zilizoboreshwa:Vipimo vya kisasa vinatoa takwimu za kina zaidi za maisha ya huduma na kuaminika (k.m., data ya L70, L50 chini ya hali mbalimbali za mkazo), ili kusaidia muundo wa matumizi muhimu ya muda mrefu kama vile magari, viwanda na matibabu.

HIR204C/H0 inawakilisha kipengele kilichokomaa, kinachoweza kuaminika na kinachojulikana sana, kinachofaidika na maendeleo haya endelevu ya nyenzo na uzalishaji, na kuhakikisha umuhimu wake unaoendelea katika miundo mbalimbali ya elektroniki.