Hati ya Kiufundi ya LED ya Infrared ya 5mm HIR333/H0 - Kipenyo cha 5mm - Voltage ya Mbele ya 1.45V - Urefu wa Wimbi la 850nm - Uvujaji wa Nguvu wa 150mW - Hati ya Kiufundi ya Kiswahili

1. Muhtasari wa Bidhaa

HIR333/H0 ni diodi ya juu ya nguvu ya kutolea mionzi ya infrared iliyowekwa kwenye kifurushi cha kawaida cha T-1 3/4 (5mm) chenye lenzi ya plastiki ya manjano. Kifaa hiki kimeundwa kutoa utendakazi unaotegemeka katika mifumo ya kugundua na mawasiliano ya infrared. Kazi yake kuu ni kutoa mwanga wa infrared kwenye urefu wa wimbi la kilele la 850nm, ambao umeboreshwa kwa usawa na vifaa vya kugundua mwanga vya kawaida vya silikoni kama vile phototransistor, photodiode, na moduli za kupokea infrared zilizounganishwa. Bidhaa hii imeundwa kwa kuzingatia uaminifu wa juu na utoaji thabiti.

1.1 Faida za Msingi na Soko Lengwa

Faida kuu za sehemu hii ni pamoja na nguvu yake ya juu ya mionzi, inayowezesha usafirishaji wa ishara yenye nguvu, na voltage yake ya chini ya mbele, inayochangia uendeshaji wa ufanisi wa nishati. Imejengwa kwa kutumia vifaa visivyo na risasi na inafuata maagizo makuu ya mazingira na usalama ikiwemo RoHS, EU REACH, na viwango visivyo na halojeni (Br < 900ppm, Cl < 900ppm, Br+Cl < 1500ppm). Vipengele hivi hufanya iwe inafaa kwa matumizi mbalimbali ya infrared ya kibiashara na viwanda ambapo kufuata kanuni na uaminifu wa muda mrefu ni muhimu. Soko lengwa linajumuisha wazalishaji wa mifumo ya usalama, vifaa vya udhibiti wa mbali, swichi za macho, sensorer za kugundua vitu, na vifaa mbalimbali vya elektroniki vya watumiaji vinavyohitaji vyanzo vya mwanga visivyoonekana.

2. Uchambuzi wa kina wa Vigezo vya Kiufundi

Sehemu hii inatoa muhtasari wa kina wa vipimo vya umeme, macho na vya joto ambavyo hufafanua mipaka ya uendeshaji na utendakazi wa LED.

2.1 Vipimo vya Juu Kabisa

Vipimo vya Juu Kabisa hufafanua mipaka ya mkazo ambayo kuzidi kunaweza kusababisha uharibifu wa kudumu kwa kifaa. Vipimo hivi havipaswi kuzidiwa kamwe, hata kwa muda mfupi. Uendeshaji unapaswa kudumishwa ndani ya hali zinazopendekezwa za uendeshaji kwa utendakazi unaotegemeka.

• Mkondo wa Mbele unaoendelea (I_F): 100 mA. Hii ndiyo mkondo wa juu wa DC ambao unaweza kutumiwa kwa mwendeleo kwa LED.
• Mkondo wa Mbele wa Kilele (I_FP): 1.0 A. Mkondo huu wa juu unaruhusiwa tu chini ya hali ya mipigo yenye upana wa pigo ≤ 100μs na mzunguko wa wajibu ≤ 1% ili kuzuia kupokanzwa kupita kiasi.
• Voltage ya Nyuma (V_R): 5 V. Kuzidi voltage hii ya upendeleo wa nyuma kunaweza kusababisha kuvunjika kwa makutano.
• Uvujaji wa Nguvu (P_d): 150 mW kwa au chini ya joto la hewa huru la 25°C. Kipimo hiki hupungua kadiri joto la mazingira linavyoongezeka.
• Safu za Joto: Uendeshaji: -40°C hadi +85°C; Hifadhi: -40°C hadi +100°C.
• Joto la Kuuza (T_sol): 260°C kwa upeo wa sekunde 5, ikifafanua mipaka ya michakato ya kuuza ya wimbi au reflow.

2.2 Tabia za Umeme-Macho

Tabia za Umeme-Macho zimebainishwa kwa hali ya kawaida ya majaribio ya joto la mazingira (T_a) ya 25°C. Vigezo hivi hufafanua utendakazi wa kawaida wa kifaa.

• Nguvu ya Mionzi (I_e): Hii ndiyo nguvu ya macho inayotolewa kwa kila kitengo cha pembe imara, inayopimwa kwa miliwati kwa steradian (mW/sr). Thamani ya kawaida ni 15 mW/sr kwa mkondo wa mbele (I_F) ya 20mA. Chini ya mkondo wa pigo wa 100mA, nguvu ya mionzi inaweza kufikia 80 mW/sr.
• Urefu wa Wimbi la Kilele (λ_p): 850 nm (kawaida). Hii ndiyo urefu wa wimbi ambapo nguvu ya pato la macho iko kwenye kiwango chake cha juu zaidi. Urefu huu wa wimbi hauwezi kuonekana na jicho la binadamu lakina hugunduliwa kwa ufanisi na sensorer za silikoni.
• Upana wa Wigo wa Spectral (Δλ): 45 nm (kawaida). Hii inaonyesha safu ya urefu wa mawimbi ambayo LED hutolea, inayopimwa kwa nusu ya nguvu ya juu kabisa (Upana Kamili kwa Nusu ya Juu - FWHM).
• Voltage ya Mbele (V_F): 1.45V (kawaida) kwa I_F=20mA, na upeo wa 1.65V. Kwa I_F=100mA (pigo), V ya kawaida_Fhupanda hadi 1.80V na upeo wa 2.40V.
• Mkondo wa Nyuma (I_R): Upeo wa 10 μA kwa V_R=5V, ikionyesha uvujaji mdogo sana katika hali ya kuzima.
• Pembe ya Kuona (2θ_1/2): Digrii 30 (kawaida). Hii ndiyo pembe kamili ambayo nguvu ya mionzi hushuka hadi nusu ya thamani yake katikati (0°). Pembe ya 30° hutoa boriti iliyolengwa kwa wastani.

3. Maelezo ya Mfumo wa Kugawa

Nguvu ya mionzi ya LED imepangwa katika makundi au viwango tofauti ili kuhakikisha uthabiti kwa mtumiaji wa mwisho. Uainishaji hufanyika chini ya hali ya kawaida ya majaribio ya I_F= 20mA. Makundi yanayopatikana yamefafanuliwa na msimbo wa herufi (M, N, P, Q, R) na thamani za chini na za juu za nguvu ya mionzi. Hii inawaruhusu wabunifu kuchagua sehemu inayokidhi mahitaji yao maalum ya usikivu au safu. Kwa mfano, kuchagua kikundi 'P' kunahakikisha nguvu ya chini ya mionzi ya 15.0 mW/sr na upeo wa 24.0 mW/sr. Hati ya data haionyeshi uainishaji tofauti kwa urefu wa wimbi (Hue) au voltage ya mbele (REF) kwa nambari hii maalum ya sehemu, lakini vipimo vya lebo vinapendekeza kuwa vigezo hivi vinafuatiliwa wakati wa utengenezaji.

4. Uchambuzi wa Mviringo wa Utendakazi

Mviringo wa kawaida wa utendakazi hutoa ufahamu wa kuona kuhusu tabia ya kifaa chini ya hali tofauti, ambayo ni muhimu kwa muundo wa saketi na usimamizi wa joto.

4.1 Mkondo wa Mbele dhidi ya Joto la Mazingira

Mviringo huu wa kupunguza thamani unaonyesha jinsi mkondo wa juu unaoruhusiwa wa mbele unaoendelea hupungua kadiri joto la mazingira linavyoongezeka zaidi ya 25°C. Ili kuhakikisha joto la makutano linabaki ndani ya mipaka salama na kudumisha uaminifu wa muda mrefu, mkondo wa uendeshaji lazima upunguzwe katika mazingira ya joto la juu. Wabunifu lazima watazame mkunjo huu wakati wa kuendesha LED ndani ya vyumba au kwenye joto la juu la mazingira.

4.2 Usambazaji wa Wigo

Grafu ya usambazaji wa wigo inapanga nguvu ya jamaa ya mionzi dhidi ya urefu wa wimbi. Inathibitisha kwa macho urefu wa wimbi la kilele kwenye 850nm na upana wa wigo wa spectral wa takriban 45nm. Mkunjo una sifa ya nyenzo za semiconductor za GaAlAs (Gallium Aluminum Arsenide). Kilele chembamba, kilichofafanuliwa vizuri kinahakikisha mwingiliano mdogo na mwanga unaoonekana na kuunganishwa bora na vifaa vya kugundua vya silikoni, ambavyo vina usikivu wa kilele karibu 800-900nm.

4.3 Nguvu ya Mionzi dhidi ya Mkondo wa Mbele

Mkunjo huu unaonyesha uhusiano kati ya mkondo wa kuendesha na pato la macho. Nguvu ya mionzi huongezeka kwa njia ya juu zaidi ya mstari na mkondo katika viwango vya chini na huelekea kuwa zaidi ya mstari katika mikondo ya juu, hatimaye kujaa kadiri ufanisi wa ndani unavyoshuka kwa sababu ya athari za joto. Mkunjo wa hali ya pigo (100mA) unaonyesha pato la juu zaidi kuliko hali ya DC, ikionyesha faida ya uendeshaji wa pigo kwa kufikia nguvu ya kilele ya juu bila uharibifu wa joto.

4.4 Nguvu ya Jamaa ya Mionzi dhidi ya Uhamisho wa Pembe

Picha hii ya polar inaonyesha muundo wa utoaji wa anga wa LED. Inaonyesha jinsi nguvu ya mwanga hupungua kadiri pembe ya kuona inavyotoka kwenye mhimili wa kati (0°). Muundo ni takriban Lambertian kwa aina hii ya kifurushi, na nguvu katika sehemu za nusu-pembe (takriban ±15°) ikiwa 50% ya nguvu ya mhimili, ikifafanua pembe ya kuona ya 30°.

5. Taarifa ya Mitambo na Kifurushi

Kifaa hutumia kifurushi cha kawaida cha 5mm (T-1 3/4) chenye risasi za radial. Risasi zina nafasi ya kawaida ya 2.54mm (inchi 0.1), zinazolingana na bodi za kawaida za utengenezaji zenye mashimo na mpangilio wa PCB. Mchoro wa vipimo vya kifurushi hutoa vipimo muhimu ikiwemo kipenyo cha jumla, urefu wa lenzi, urefu wa risasi, na kipenyo cha risasi. Mwili umeundwa kutoka kwa plastiki ya manjano, ambayo ni wazi kwa mwanga wa infrared wa 850nm lakini huonekana kuwa na rangi ili kusaidia katika utambuzi wa kuona na kutofautishwa na LED za mwanga unaoonekana. Cathode kwa kawaida hutambuliwa na sehemu ya gorofa kwenye ukingo wa lenzi na/au risasi fupi. Vipimo vyote vina uvumilivu wa kawaida wa ±0.25mm isipokuwa imebainishwa vinginevyo.

6. Mwongozo wa Kuuza na Kukusanyika

Ushughulikiaji sahihi wakati wa kukusanyika ni muhimu ili kuzuia uharibifu wa mitambo au wa joto kwa LED.

6.1 Uundaji wa Risasi

Ikiwa risasi zinahitaji kupindika, lazima ifanyike kwenye sehemu angalau 3mm mbali na msingi wa balbu ya epoxy. Uundaji unapaswa kufanywa kabla ya kuuza, kwenye joto la kawaida, na kwa uangalifu ili kuepuka kutumia mkazo moja kwa moja kwenye mwili wa epoxy, ambao unaweza kuipasua kifurushi au kuharibu vifungo vya ndani vya waya. Mashimo ya PCB lazima yalingane kwa usahihi na risasi za LED ili kuepuka mkazo wa kufunga.

6.2 Hifadhi

LED zinapaswa kuhifadhiwa katika mazingira ya baridi na kavu (≤30°C, ≤70% Unyevu wa Jamaa). Maisha yanayopendekezwa ya hifadhi baada ya usafirishaji ni miezi 3. Kwa hifadhi ya muda mrefu (hadi mwaka mmoja), vipengele vinapaswa kuhifadhiwa kwenye begi lililofungwa, lenye kizuizi cha unyevu na dawa ya kukausha, kwa upendeleo katika angahewa ya nitrojeni, ili kuzuia kunyonya unyevu na uwezekano wa \"popcorning\" wakati wa kuuza.

6.3 Mchakato wa Kuuza

Umbali wa chini wa 3mm lazima udumishwe kati ya kiungo cha solder na balbu ya epoxy. Vigezo vinavyopendekezwa vya kuuza ni:
Kuuza kwa Mkono: Joto la ncha ya chuma ≤300°C (kwa chuma cha upeo wa 30W), muda wa kuuza ≤ sekunde 3 kwa kila risasi.
Kuuza kwa Wimbi/Kuzamisha: Joto la kuwasha kabla ≤100°C kwa ≤ sekunde 60; joto la bafu ya solder ≤260°C kwa ≤ sekunde 5.
Grafu iliyotolewa ya wasifu wa kuuza inapendekeza kupanda kwa haraka kwa joto, eneo la tambarare (kutia), kilele kifupi kwenye 260°C, na kupoa kwa udhibiti. Kupoa kwa haraka au mshtuko wa joto unapaswa kuepukwa. Kuuza tena (zaidi ya mzunguko mmoja wa kuzamisha au kuuza kwa mkono) hakupendekezwi.

6.4 Kusafisha

Ikiwa kusafisha kunahitajika baada ya kuuza, tumia pombe ya isopropyl kwenye joto la kawaida kwa si zaidi ya dakika moja. Usitumie usafishaji wa ultrasonic isipokuwa athari zake (nguvu, mzunguko, muda) zimehakikishiwa kabla kwenye sampuli za makusanyiko, kwani nishati ya ultrasonic inaweza kuvunja muundo mdogo wa ndani wa semiconductor.

5.5 Usimamizi wa Joto

Usimamizi bora wa joto ni jambo muhimu la kubuni. Kipimo cha uvujaji wa nguvu cha 150mW kimebainishwa kwa 25°C. Katika matumizi halisi, nguvu halisi inayotokana (V_F* I_F) lazima ipunguzwe kadiri joto la mazingira linavyoongezeka, kama inavyoonyeshwa kwenye mkunjo wa kupunguza thamani. Kwa uendeshaji unaoendelea kwa mikondo ya juu au katika joto la juu la mazingira, fikiria kutumia kisinkizo cha joto, kuongeza mtiririko wa hewa, au kutekeleza kuendesha kwa pigo ili kupunguza joto la wastani la makutano na kuhakikisha uaminifu wa muda mrefu.

7. Ufungaji na Taarifa ya Kuagiza

LED zimefungwa kwenye mifuko ya kuzuia umeme statiki ili kuzilinda kutokana na utokaji umeme statiki (ESD). Mifuko hii huwekwa ndani ya makartoni ya ndani, ambayo kisha hifungwa ndani ya makartoni makubwa ya nje kwa usafirishaji. Kiasi cha kawaida cha kufunga ni vipande 200-500 kwa kila mfuko, na mifuko 5 kwa kila kikasha cha ndani, na vikasha 10 vya ndani kwa kila kikasha kikuu cha nje. Lebo kwenye mfuko ina taarifa muhimu za kufuatilia na utambulisho, ikiwemo Nambari ya Bidhaa ya Mteja (CPN), Nambari ya Bidhaa ya mzalishaji (P/N), Kiasi cha Kufunga (QTY), na Cheo cha Nguvu ya Mwangaza (CAT). Misimbo mingine inaweza kuonyesha Cheo cha Urefu wa Wimbi Kuu (HUE), Cheo cha Voltage ya Mbele (REF), Nambari ya Kundi, na Msimbo wa Tarehe.

8. Mapendekezo ya Matumizi na Mazingatio ya Ubunifu

8.1 Mazingatio ya Kawaida ya Matumizi

• Vifaa vya Udhibiti wa Mbali vya Infrared: Inatumika kama kifaa cha kutuma katika vifaa vya udhibiti wa mbali vya TV, sauti na seti-top.
• Kugundua Karibu na Kitu: Inaunganishwa na phototransistor kugundua uwepo, kutokuwepo, au nafasi ya kitu.
• Swichi za Macho: Inatumika katika sensorer za wazi (k.m., kugundua karatasi katika printa) au sensorer za kutafakari.
• Mifumo ya Usalama: Kwa mwanga wa usiku katika kamera za CCTV au kama sehemu ya mihimili ya kugundua uvamizi wa infrared.
• Otomatiki ya Viwanda: Kwa kugundua bila kugusa katika matumizi ya kuhesabu, kupanga sawa, na kugundua kiwango.

8.2 Mazingatio ya Ubunifu

• Kupunguza Mkondo: Daima tumia resistor ya mfululizo au kiendeshi cha mkondo thabiti ili kupunguza mkondo wa mbele hadi thamani inayotaka, iliyohesabiwa kulingana na voltage ya usambazaji na voltage ya mbele ya LED.
• Uendeshaji wa Pigo: Kwa matumizi yanayohitaji nguvu ya kilele ya juu (kama kugundua kwa umbali mrefu), tumia kuendesha kwa pigo na mzunguko unaofaa wa wajibu ili kukaa ndani ya viwango vya mkondo wa kilele na nguvu ya wastani.
• Ubunifu wa Macho: Fikiria pembe ya kuona ya 30° wakati wa kubuni lenzi, apertures, au njia za macho. Kwa umbali mrefu, lenzi za nje zinaweza kutumika kusawazisha boriti.
• Kulinganisha Kifaa cha Kugundua: Hakikisha kifaa kilichochaguliwa cha kugundua mwanga (phototransistor, photodiode, au IC ya kupokea) kina usikivu wa juu katika eneo la 850nm.
• Kinga dhidi ya Mwanga wa Mazingira: Katika mazingira yenye mwanga wa nguvu wa mazingira (hasa mwanga wa jua unao na IR), tumia ishara za IR zilizobadilishwa (pigo) na kugundua kwa wakati mmoja katika kipokezi ili kutofautisha ishara kutoka kwa kelele ya nyuma.

9. Ulinganisho wa Kiufundi na Tofauti

Ikilinganishwa na LED za kawaida za mwanga unaoonekana, LED hii ya IR imeboreshwa kwa pato katika wigo wa infrared na nyenzo (GaAlAs) ambayo hutoa ufanisi wa juu kwenye 850nm. Tofauti zake kuu ndani ya kategoria ya LED ya IR ni mchanganyiko wake wa nguvu ya juu ya mionzi (15 mW/sr kwa kawaida) na voltage ya chini ya mbele (1.45V kwa kawaida), ambayo inaweza kusababisha matumizi ya chini ya nguvu katika vifaa vinavyotumia betri. Pembe ya kuona ya 30° hutoa usawa mzuri kati ya mkusanyiko wa boriti na eneo la kufunikwa. Kufuata viwango vya kisasa vya mazingira (RoHS, REACH, Bila Halojeni) ni faida kubwa kwa bidhaa zinazolengwa kwa masoko ya kimataifa, na kufuta wasiwasi wa kufuata vifaa.

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

Q: Je, naweza kuendesha LED hii moja kwa moja kutoka kwa usambazaji wa 5V?
A: Hapana. Lazima utumie resistor ya kupunguza mkondo. Kwa mfano, kwa usambazaji wa 5V na mkondo lengwa wa 20mA, na kuchukulia V ya kawaida_Fya 1.45V, thamani ya resistor itakuwa R = (5V - 1.45V) / 0.02A = 177.5Ω. Resistor ya kawaida ya 180Ω itakuwa inafaa.

Q: Kuna tofauti gani kati ya viwango vya nguvu ya mionzi ya DC na ya pigo?
A: Kipimo cha DC (15 mW/sr kwa 20mA) ni kwa uendeshaji unaoendelea ambapo athari za joto hupunguza pato. Kipimo cha pigo (80 mW/sr kwa 100mA) kinawezekana kwa sababu pigo fupi haliruhusu makutano kupokanzwa sana, na kuruhusu mkondo wa papo hapo wa juu zaidi na hivyo pato la juu zaidi la mwanga.

Q: Ninawezaje kutambua cathode?
A: Katika kifurushi cha kawaida cha 5mm, cathode kwa kawaida huonyeshwa na vipengele viwili: 1) Ukingo wa gorofa kwenye ukingo wa lenzi ya plastiki ya duara. 2) Risasi ya cathode kwa kawaida ni fupi kuliko risasi ya anode. Daima thibitisha polarity kabla ya kuuza.

Q: Je, LED hii ni nyeti kwa ESD?
A> Kama vifaa vyote vya semiconductor, inaweza kuharibiwa na utokaji umeme statiki. Inasambazwa kwenye ufungaji wa kuzuia umeme statiki na inapaswa kushughulikiwa kwa tahadhari zinazofaa za ESD wakati wa kukusanyika.

11. Kesi ya Ubunifu wa Vitendo na Matumizi

Kesi: Kubuni Sensor Rahisi ya Kugundua Kitu
Matumizi ya kawaida ni sensor ya kuvunja boriti. LED ya IR HIR333/H0 huwekwa upande mmoja wa njia, na phototransistor huwekwa kinyume chake moja kwa moja. Wakati kitu kinapita kati yao, kinakata boriti ya infrared, na kusababisha pato la phototransistor kubadilika. Kwa ubunifu huu:
1. Endesha LED kwa mkondo thabiti wa 20mA kwa kutumia swichi rahisi ya transistor au pini ya GPIO ya microcontroller (na resistor ya mfululizo).
2. Kwa kuboresha kinga dhidi ya kelele na umbali, piga LED kwa mzunguko (k.m., 38kHz) na utumie moduli ya phototransistor iliyo na kichujio cha 38kHz kilichojengwa ndani.
3. Panga LED na kifaa cha kugundua kwa uangalifu, ukizingatia koni ya utoaji ya 30°. Kwa mapengo marefu, fikiria kuongeza bomba au lenzi ya kusawazisha mbele ya LED ili kupunguza boriti.
4. Weka sensor mbali na mwanga wa jua wa moja kwa moja au vyanzo vingine vikali vya mwanga wa infrared ili kuzuia kusababisha vibaya.

12. Utangulizi wa Kanuni ya Uendeshaji

Diodi ya Kutolea Mwanga wa Infrared (IR LED) ni diodi ya makutano ya p-n ya semiconductor. Wakati voltage ya mbele inatumika, elektroni kutoka kwa eneo la n na mashimo kutoka kwa eneo la p huingizwa kwenye makutano. Wakati wabebaji hawa wa malipo wanapounganishwa tena katika eneo lenye shughuli, nishati hutolewa kwa njia ya fotoni (mwanga). Urefu wa wimbi (rangi) wa mwanga unaotolewa umedhamiriwa na nishati ya pengo la bendi ya nyenzo ya semiconductor. HIR333/H0 hutumia Gallium Aluminum Arsenide (GaAlAs), ambayo ina pengo la bendi linalolingana na fotoni katika wigo wa karibu wa infrared, hasa karibu 850 nanometers. Kifurushi cha plastiki cha manjano kimechanganywa kuwa wazi kwa urefu huu wa wimbi huku kikizuia mwanga unaoonekana, na pia hufanya kazi kama lenzi ya msingi kuunda boriti ya pato.

13. Mienendo na Maendeleo ya Teknolojia

Mwelekeo katika teknolojia ya LED ya infrared unaendelea kuelekea ufanisi wa juu zaidi (pato zaidi la mwanga kwa kila wati ya umeme inayoingia) na msongamano wa juu zaidi wa nguvu. Hii inaruhusu vyanzo vya mwangaza zaidi au miundo yenye ufanisi zaidi wa nishati. Pia kuna maendeleo katika kubadilisha urefu wa wimbi la kilele; wakati 850nm na 940nm ni ya kawaida, urefu mwingine wa mawimbi unaboreshwa kwa matumizi maalum kama vile kugundua gesi au uchunguzi wa matibabu. Ufungaji unabadilika ili kusaidia teknolojia ya kufunga kwenye uso (SMD) kwa kukusanyika kiotomatiki, ingawa kifurushi cha kupitia shimo kama 5mm kinabaki maarufu kwa utengenezaji wa mfano, ukarabati, na matumizi fulani ya uaminifu wa juu. Ujumuishaji ni mwelekeo mwingine, na LED za IR zikiunganishwa na viendeshi, vifaa vya kubadilisha, na hata vifaa vya kugundua kuwa moduli moja ili kurahisisha muundo wa mfumo kwa mtumiaji wa mwisho.