5mm Infrared LED IR323 Datasheet - 5.0mm Package - 940nm Wavelength - 1.5V Forward Voltage - 150mW Power Dissipation - English Technical Document

1. Muhtasari wa Bidhaa

Waraka huu unatoa maelezo kamili ya kiufundi ya diode inayotoa mwanga wa infrared (LED) yenye nguvu ya 5mm. Kifaa hiki kimefunikwa kwa plastiki ya bluu yenye uwazi na kimeundwa kutokeza mwanga wenye urefu wa wimbi la kilele cha nanomita 940 (nm), na kuuweka wazi ndani ya wigo wa karibu wa infrared. Urefu huu wa wimbi umechaguliwa kwa makusudi kwa utendakazi bora katika matumizi ya kuhisi na udhibiti wa mbali, kwani unalingana vizuri na unyeti wa wigo wa phototransistors za kawaida za silicon, photodiodes, na moduli za kupokea infrared. Malengo makuu ya muundo wa sehemu hii ni kuwa na uaminifu wa juu, utoaji wa juu wa mnururisho, na uendeshaji wa voltage ya chini ya mbele, na kuifanya ifae kwa mifumo mbalimbali ya elektroniki inayotumia infrared.

1.1 Vipengele Muhimu na Faida

LED inatoa faida kadhaa muhimu zinazochangia utendakazi wake na urahisi wa kuunganishwa:

• Ukali wa Mionzi wa Juu: Hutoa ukali wa kawaida wa mionzi wa 6.4 mW/sr kwenye mkondo wa kudumu wa 20mA, kuhakikisha usambazaji wa ishara wenye nguvu.
• Voltage ya Mbele ya Chini: Ina voltage ya kawaida ya mbele (Vf) ya 1.2V kwenye 20mA, ikichangia kwa matumizi ya nguvu ya chini katika mfumo mzima.
• Kifurushi Kisichobadilika: Inatumia kifurushi cha kawaida cha 5mm chenye waya radiali na nafasi ya waya ya 2.54mm (0.1 inchi), inayolingana na mpangilio wa kawaida wa PCB na ubao wa mkate.
• Kufuata Mazingira: The product is manufactured to be Pb-Free, compliant with the EU RoHS and REACH regulations, and meets halogen-free standards (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm).
• Pembe ya Kuona Iliyobainishwa: Inatoa pembe ya kawaida ya nusu-msukumo (2θ1/2) ya digrii 30, ikitoa boriti iliyolengwa inayofaa kwa matumizi yaliyoelekezwa.

2. Uchambuzi wa Vigezo vya Kiufundi

Sehemu hii inatoa tafsiri ya kina na ya kitu cha mipaka na sifa za kielektroniki, kiangazi na joto za kifaa.

2.1 Viwango vya Juu Kabisa

Viwango hivi vinabainisha mipaka ya mkazo ambayo kuzidi kwao kunaweza kusababisha uharibifu wa kudumu kwa kifaa. Uendeshaji chini ya au kwenye mipaka hii hauhakikishiwi.

• Mwendo wa Mbele Unaendelea (I_F): 100 mA. Upeo wa mkondo wa DC unaoweza kupitishwa kupitia LED bila kikomo kwenye joto la mazingira la 25°C.
• Upeo wa Mwendo wa Mbele (I_FP): 1.0 A. Mkondo huu wa juu wa msukumo unaruhusiwa tu chini ya masharti magumu: upana wa msukumo ≤ 100μs na mzunguko wa wajibu ≤ 1%. Hii ni muhimu kwa ishara fupi zenye nguvu kubwa.
• Voltage ya Nyuma (V_R): 5 V. Upeo wa voltage unaoweza kutumika kwa mwelekeo wa upendeleo wa nyuma. Kuzidi hii kunaweza kusababisha kuvunjika kwa makutano.
• Kutokwa kwa Nguvu (P_d): 150 mW kwa au chini ya joto la hewa huria la 25°C. Hii ndiyo nguvu ya juu ambayo kifurushi kinaweza kutokoa kama joto. Ukadiriaji hupungua kadri joto la mazingira linavyoongezeka.
• Safu za Joto: Uendeshaji (T_opr): -40°C hadi +85°C; Uhifadhi (T_stg): -40°C hadi +100°C.
• Joto la Kuuza (T_sol): ) kiwango cha juu cha 260°C kwa muda usiozidi sekunde 5, kufafanua dirisha la mchakato wa kuuza kwa wimbi au kwa mkono.

2.2 Tabia za Umeme na Mwanga

Vigezo hivi, vilivyopimwa kwa Ta=25°C, hufafanua utendaji wa kawaida wa kifaa chini ya hali za kawaida za uendeshaji.

• Radiant Intensity (I_e): Kipimo kikuu cha pato la mwanga. Kiwango cha chini 4.0 mW/sr, Kawaida 6.4 mW/sr kwa I_F=20mA. Kwa mkondo wa juu zaidi unaoendelea wa 100mA, kiwango cha kawaida cha nguvu huongezeka hadi 30 mW/sr.
• Peak Wavelength (λ_p): 940 nm (kawaida). Hii ndiyo urefu wa wimbi ambao nguvu ya mwanga inayotolewa iko kwenye kiwango cha juu zaidi.
• Spectral Bandwidth (Δλ): 45 nm (kawaida). Hii inafafanua masafa ya urefu wa wimbi unaotolewa, kwa kawaida hupimwa kwa nusu ya nguvu ya kilele (Upana Kamili kwa Nusu ya Upeo - FWHM).
• Forward Voltage (V_F): 1.2V (typical), 1.5V (maximum) at 20mA. Increases to 1.4V (typical), 1.8V (maximum) at 100mA due to the diode's series resistance.
• Reverse Current (I_R): Maximum 10 μA when a reverse bias of 5V is applied.
• View Angle (2θ_1/2): 30 degrees (typical). The angular spread between the points where the radiant intensity is half of the value at 0 degrees (on-axis).

3. Maelezo ya Mfumo wa Kukusanya

The devices are sorted (binned) based on their measured radiant intensity at the standard test condition of I_F = 20mA. This allows designers to select parts with guaranteed minimum and maximum output levels for consistent system performance.

Kwa mfano, sehemu iliyowekwa alama ya Bin "L" inahakikishiwa kuwa na ukali wa mnurisho kati ya 5.6 na 8.9 mW/sr. Herufi za bin za juu zaidi (mfano, P) zinalingana na vifaa vya pato la juu zaidi. Karatasi ya data haionyeshi uwekaji wa bin kwa vigezo vingine kama vile voltage ya mbele au urefu wa wimbi la kilele kwa bidhaa hii maalum, ikipendekeza udhibiti mkali wa uzalishaji kwenye sifa hizo.

4. Uchambuzi wa Mkunjo wa Utendaji

Mikunjo ya sifa iliyotolewa inatoa ufahamu muhimu kuhusu tabia ya kifaa chini ya hali mbalimbali.

4.1 Mkondo wa Mbele dhidi ya Joto la Mazingira

Grafu hii inaonyesha kupunguzwa kwa kiwango cha juu cha sasa endelevu kinachoruhusiwa mbele kadiri joto la mazingira linavyoongezeka. Katika 25°C, 100mA kamili inaruhusiwa. Kadiri joto linavyopanda, sasa ya juu zaidi lazima ipunguzwe ili kuzuia kuzidi kikomo cha matumizi ya nguvu cha 150mW na kuhakikisha uimara wa muda mrefu. Mkunjo huu ni muhimu sana kwa kubuni mifumo inayofanya kazi katika mazingira ya joto yaliyoinuka.

4.2 Ukubwa wa Mnururisho dhidi ya Mkondo wa Mbele

Grafu hii inaonyesha uhusiano kati ya mkondo wa kuendesha (I_F) na pato la mwanga (I_e). Ukubwa wa mnururishaji huongezeka kwa kasi zaidi kuliko mstari wa moja kwa moja kwa mikondo ya chini na huelekea kuwa sawa zaidi kwa mikondo ya juu, ingawa hatimaye utashiba. Mkunjo huo unathibitisha thamani za kawaida zilizotajwa kwenye jedwali (mfano, ~6.4 mW/sr kwa 20mA, ~30 mW/sr kwa 100mA).

4.3 Spectral Distribution

Grafu ya wigo inaonyesha ukubwa wa jamaa wa mnururishaji dhidi ya urefu wa wimbi. Inathibitisha kwa macho urefu wa wimbi wa kilele (λ_p) wa 940nm na upana wa wigo (Δλ) wa takriban 45nm kwenye pointi za FWHM. Mkunjo huo ni sifa ya mfumo wa nyenzo za semiconductor za GaAlAs (Gallium Aluminum Arsenide).

4.4 Relative Radiant Intensity vs. Angular Displacement

Grafu hii ya polar inaonyesha muundo wa mnururisho wa LED. Inaonyesha jinsi ukubwa unavyopungua kadri pembe kutoka kwa mhimili wa kati (0°) inavyoongezeka. Pembe ambayo ukubwa hupungua hadi 50% ya thamani yake kwenye mhimili inafafanua pembe ya nusu ya ukubwa, inayoonyeshwa hapa kama takriban digrii 30, na kusababisha boriti yenye mwelekeo wa wastani.

5. Mechanical and Package Information

5.1 Package Dimensions

Kifaa kinatumia kifurushi cha kawaida cha 5mm chenye waya za radial. Mchoro wa vipimo unabainisha vipimo muhimu: kipenyo kwa ujumla (5.0mm kwa kawaida), kipenyo cha waya za kuongoza, umbali kutoka chini ya lenzi hadi kwenye mkunjo wa waya za kuongoza, na umbali kati ya waya za kuongoza (2.54mm). Mchoro unajumuisha maelezo kwamba uvumilivu ni ±0.25mm isipokuwa ikiwa imebainishwa vinginevyo. Wayo ndefu kwa kawaida huonyesha muunganisho wa anode (chanya).

6. Mwongozo wa Kuuza na Kukusanya

Ushughulikiaji sahihi ni muhimu ili kudumisha uadilifu na utendaji wa kifaa.

6.1 Uundaji wa Pini

• Kupinda lazima kufanyika kwenye sehemu isiyo karibu zaidi ya 3mm kutoka msingi wa lenzi ya epoksi ili kuepuka mkazo kwenye muhuri.
• Uundaji unapaswa kukamilika kabla ya operesheni yoyote ya kuuza.
• Kukata miguu kifanyike kwenye halijoto ya kawaida ya chumba ili kuzuia mshtuko wa joto.
• Mashimo ya PCB lazima yalingane kwa usahihi na miguu ya LED ili kuepuka mkazo wa kusakinisha.

6.2 Uhifadhi

• Hali zinazopendekezwa za uhifadhi ni ≤30°C na ≤70% Unyevu wa Jamaa (RH) kwa muda wa hadi miezi 3 tangu usafirishaji.
• Kwa uhifadhi wa muda mrefu (hadi mwaka mmoja), tumia chombo kilichofungwa kwa mazingira ya nitrojeni na kikaushi.
• Epuka mabadiliko ya haraka ya joto katika mazingira yenye unyevu ili kuzuia umande.

6.3 Mchakato wa Kuuza

Kanuni Muhimu: Weka umbali wa chini wa 3mm kutoka kwenye kiungo cha kuuza hadi kwenye balbu ya epoksi.

• Kuuza kwa Mkono: Joto la ncha ya chuma ≤300°C (kwa chuma chenye upeo wa 30W), wakati wa kuuza ≤ sekunde 3 kwa kila pini.
• Kuuza kwa Wimbi/Kuzamisha: Joto la awali ≤100°C kwa ≤ sekunde 60. Joto la bafu ya solder ≤260°C kwa ≤ sekunde 5 za kuzamishwa.
• Epuka kukandamiza pini wakati wa awamu za joto kali.
• Kuzamisha au kuuza kwa mkono haipaswi kufanywa zaidi ya mara moja.
• Ruhusu LED ipoe hadi joto la kawaida polepole baada ya kuuza; epuka kuzima kwa kasi.

6.4 Kusafisha

• Ikiwa ni lazima, safisha tu kwa kutumia pombe ya isopropyli kwenye halijoto ya kawaida kwa si zaidi ya dakika moja.
• Usitumie usafishaji wa ultrasonic isipokuwa ni lazima kabisa na tu baada ya majaribio kamili ya utangulizi, kwani inaweza kusababisha uharibifu wa mitambo.

7. Ufungaji na Taarifa za Kuagiza

7.1 Uainishaji wa Lebo

Lebo kwenye ufungaji ina misimbo kadhaa: Nambari ya Bidhaa ya Mteja (CPN), Nambari ya Bidhaa ya Mtengenezaji (P/N), Idadi ya Ufungaji (QTY), na viwango vya utendaji kwa Nguvu ya Mwanga (CAT), Urefu wa Wimbi Kuu (HUE), na Voltage ya Mbele (REF). Pia inajumuisha Nambari ya Kundi na msimbo wa tarehe (Mwezi).

7.2 Uainishaji wa Ufungaji

• LEDs imepakiwa kwenye mifuko ya kuzuia umeme tuli.
• Ufungaji wa kawaida: vipande 200-500 kwa kila mfuko, mifuko 5 kwa kila kisanduku cha ndani, visanduku 10 vya ndani kwa kila kisanduku kikuu (cha nje).

8. Mapendekezo ya Matumizi na Mambo ya Kuzingatia katika Ubunifu

8.1 Mazingira ya Kawaida ya Matumizi

• Infrared Remote Controls: Kwa televisheni, mifumo ya sauti, na vifaa vingine vya kielektroniki vya watumiaji. Urefu wa wimbi wa 940nm unafaa kwani hauwezi kuonekana na jicho la binadamu lakini hugunduliwa kwa ufanisi na vipokeaji vya silikoni.
• Proximity and Object Detection Sensors: Inatumika katika mifereji ya maji ya otomatiki, vikaushi mikono, mifumo ya usalama, na vifaa vya viwango vya viwanda. LED ya IR iliyoshirikishwa na kigundua mwanga kinaweza kuhisi kukatizwa au kutafakari kwa boriti yake.
• Vibatanishi vya Mwanga na Vikodaji: Kwa kugundua mwendo au nafasi katika printa, udhibiti wa motor, na vikodaji vya mzunguko.
• Uangaziaji wa Kuona Usiku: Kutoa mwangaza wa siri kwa kamera za usalama zilizo na vichunguzi vyeti vya IR.
• Usafirishaji wa Data: Katika viungo vya data vya mwanga vya masafa mafupi na mstari wa kuona (k.m., mifumo ya zamani ya IrDA).

8.2 Mambo ya Kuzingatia katika Ubunifu

• Current Limiting: Always use a series current-limiting resistor when driving the LED from a voltage source. Calculate the resistor value using R = (V_supply - V_F) / I_F. Do not connect directly to a voltage source.
• Heat Management: When operating near maximum current or in high ambient temperatures, consider the derating curve. Ensure adequate ventilation or heatsinking if necessary, especially for densely packed arrays.
• Optical Design: The 30-degree viewing angle provides a focused beam. For wider coverage, use multiple LEDs or secondary optics like diffusers. For longer range, lenses can be used to collimate the beam further.
• Electrical Noise Immunity: In sensing applications, modulate the IR signal (e.g., with a 38kHz carrier) to distinguish it from ambient infrared light (sunlight, incandescent bulbs). This greatly improves signal-to-noise ratio.
• Receiver Matching: Ensure the selected photodetector or receiver module (e.g., a 38kHz integrated receiver) is spectrally sensitive around 940nm for optimal performance.

9. Ulinganishi wa Kiufundi na Tofauti

While many 5mm IR LEDs exist, this device's combination of parameters offers specific advantages:

• Ikilinganishwa na IR LED zenye mawimbi marefu zaidi (mfano, 850nm): Mionzi ya 940nm haionekani sana kama mng'ao mdogo wa nyekundu, na kufanya iwe inafaa zaidi kwa matumizi ya siri. Hata hivyo, vichunguzi vya mwanga vya silikoni havihisi sana kwa 940nm ikilinganishwa na 850nm, jambo linalofutwa na ukali wa juu wa mnururisho wa LED hii.
• Ikilinganishwa na IR LED za Mng'ao wa Kawaida: Upataji wa vichakani vya pato la juu zaidi (mfano, Bin N, P) huruhusu miundo inayohitaji masafa marefu zaidi au mikondo ya chini ya kuendesha kwa nguvu sawa ya ishara, na kuboresha ufanisi wa nguvu.
• Ikilinganishwa na IR LED za Kufungika kwenye Uso: Kifurushi cha kupenyeza-kwenye-tundu ni rahisi zaidi kwa utengenezaji wa mfano, matumizi ya shauku, na matumizi ambayo uimara wa kiufundi wa muunganisho unapendelewa kuliko nafasi ya bodi.
• Vichaguzi Muhimu: Muundo uliobainishwa wazi na mfumo wa kukusanya mkali kwa ukali, pamoja na utiifu kamili wa mazingira (RoHS, REACH, Halogen-Free), hufanya sehemu hii iweze kutumika kwa bidhaa za kisasa za elektroniki zilizodhibitiwa.

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

10.1 Kuna tofauti gani kati ya "radiant intensity" na "luminous intensity"?

Nguvu ya mnururisho (inapimwa kwa mW/sr) ni nguvu ya mwanga inayotolewa kwa kila pembe thabiti, inayohusiana na urefu wote wa wimbi. Nguvu ya mwangaza (inapimwa kwa candela, mcd) hupima nguvu ya mwanga kwa kuzingatia usikivu wa jicho la binadamu (mkondo wa mwangaza). Kwa kuwa jicho la binadamu halisikii karibu kabisa mwanga wa infrared wa 940nm, nguvu ya mwangaza ni karibu sifuri kwa LED hii. Nguvu ya mnururisho ndiyo kipimo sahihi kwa vipengele vya IR vinavyotumika na vihisi vya elektroniki.

10.2 Je, naweza kuendesha LED hii kwa 100mA kwa mfululizo?

Ndio, lakini tu ikiwa halijoto ya mazingira (Ta) iko au chini ya 25°C, kulingana na Vipimo Vya Juu Kabisa. Ikiwa halijoto ya mazingira ni ya juu zaidi, lazima urejelee mkondo wa "Mkondo wa Mbele dhidi ya Halijoto ya Mazingira" ili kupata mkondo mpya unaoruhusiwa wa juu zaidi wa kuendelea. Kwa mfano, kwa 85°C, mkondo wa juu zaidi wa kuendelea utakuwa chini sana kuliko 100mA.

10.3 Kwa nini kilele cha sasa cha mbele (1A) kiko juu sana kuliko sasa la mfululizo (100mA)?

Kipimo cha 1A ni kwa mipigo mifupi sana (≤100μs) na mzunguko wa kazi wa chini (≤1%). Wakati wa mfupo kama huo, kiungo cha semiconductor haina muda wa kuchoma sana. Kipimo cha 100mA kinachoendelea kimewekewa kikomo na uwezo wa usambazaji joto thabiti wa kifurushi. Mkondo wa juu wa mfupo huwezesha matumizi kama vile ishara za mipigo mifupi ya masafa marefu.

10.4 Ninawezaje kutambua anodi na katodi?

Katika kifurushi cha kawaida cha LED cha radial, waya mrefu zaidi kwa kawaida ni anode (chanya). Zaidi ya hayo, kutazama LED kutoka chini, waya upande ambao una doa tambarare kwenye ukingo wa lenzi ya plastiki kwa kawaida ni cathode (hasi). Daima thibitisha na multimeter katika hali ya mtihani wa diode ikiwa huna uhakika.

11. Mifano ya Uundaji na Matumizi ya Vitendo

11.1 Saketi Rahisi ya Sensor ya Ukaribu

Sensor ya kukisia ya msingi inaweza kujengwa kwa kuweka LED hii ya IR na phototransistor kando, zikielekea upande mmoja. LED inaendeshwa na pini ya microcontroller kupitia kipingamizi cha 20-30Ω (kwa ~50mA kutoka kwa usambazaji wa 3.3V: R = (3.3V - 1.2V)/0.05A ≈ 42Ω). Mkusanyaji wa phototransistor umeunganishwa kwenye usambazaji kupitia kipingamizi cha kuvuta-juu (k.m., 10kΩ), na emitter imewekwa chini. Nodi ya mkusanyaji inaunganishwa kwenye ADC ya microcontroller au ingizo la dijiti. Wakati kitu kinakaribia, kinakisia mwanga wa IR kwenye phototransistor, na kusababisha voltage ya mkusanyaji kushuka, ambayo hugunduliwa na microcontroller.

11.2 Kuendeshea Moduli ya Kupokea IR

Kwa matumizi ya udhibiti wa mbali, changanisha LED hii na moduli ya kupokea IR ya pini tatu (k.m., iliyopangwa kwa 38kHz). LED imeunganishwa mfululizo na kipingamizi cha kuzuia mkondo na transistor ya NPN. Msingi wa transistor huendeshwa na ishara iliyobadilishwa kutoka kwa microcontroller, ambayo husasisha amri ya udhibiti wa mbali kwa kutumia itifaki kama NEC au RC5. Mzunguko wa kubeba wa 38kHz huanguka ndani ya upana wa ukanda wa wakati wa kupanda/kushuka kwa LED. Moduli ya kupokea hubadilisha ishara hii na kutoa mtiririko safi wa data ya dijiti kwa microcontroller.

12. Kanuni ya Uendeshaji

Diodi ya Kutoa Mwanga ya Infrared (IR LED) ni diodi ya makutano ya nusu-gawo ya p-n. Inapopewa upendeleo wa mbele (voltage chanya inayotumika kwenye anodi ikilinganishwa na katodi), elektroni kutoka eneo la aina-n na mashimo kutoka eneo la aina-p huingizwa kwenye makutano. Wakati vibeba malipo hivi vinaungana tena katika eneo lenye shughuli la makutano, hutolea nishati. Katika kifaa hiki maalum, nyenzo ya nusu-gawo ni Gallium Aluminum Arsenide (GaAlAs). Pengo la bendi ya nishati ya nyenzo hii huamua urefu wa wimbi la fotoni zinazotolewa. Kwa GaAlAs iliyopangwa kutoa mwanga kwa 940nm, nishati ya kuungana tena inalingana na fotoni katika sehemu ya karibu-infrared ya wigo wa sumakuumeme. Kifurushi cha epoksi ya bluu yenye uwazi hufanya kama lenzi, ukibadilisha mwanga unaotolewa kuwa pembe maalum ya kutazama, na ni uwazi kwa urefu wa wimbi wa infrared.

13. Mienendo ya Teknolojia

Ingawa vipengele vya kupitia-shimo kama LED hii ya 5mm bado vinavuma kwa utengenezaji-prototype, elimu, na matumizi fulani ya viwanda, mwenendo mpana wa tasnia unaelekea kwenye vifurushi vya vifaa vya kushika-uso (SMD) (k.m., 0805, 1206, au vifurushi vya kiwango-chip). SMDs hutoa saizi ndogo, ufaao bora wa kwa usanikishaji wa otomatiki wa kuchukua-na-kuweka, na mara nyingi utendaji bora wa joto kwa sababu ya kiunganishi kikubwa cha pedi ya joto kwenye PCB. Kwa LED za infrared haswa, mienendo inajumuisha kutengeneza vifaa vilivyo na ufanisi mkubwa wa kuziba-kuta (mwangaza zaidi kwa kila wati ya umeme inayotumiwa), uvumilivu mkali zaidi wa urefu wa wimbi kwa matumizi maalum ya kuhisi (kama kuhisi gesi), na ujumuishaji na madereva au vihisi ndani ya moduli za chip nyingi. Fizikia ya msingi na sayansi ya nyenzo nyuma ya vitoa IR za semiconductor za GaAlAs na zinazofanana za III-V zinaendelea kuboreshwa kwa utendaji na gharama.