LED ya Infrared ya SMD yenye Urefu wa 0.8mm ya Kipeo Tambarare - 1.6V - 875nm - 110mW - Karatasi ya Kiufundi ya Kiswahili

1. Muhtasari wa Bidhaa

Hati hii inatoa vipimo kamili vya kiufundi vya diode ndogo inayotoa mwangaza wa infrared (IR) inayoweza kuchomekwa moja kwa moja kwenye bodi ya mzunguko (PCB). Kifaa hiki kimeundwa kwa matumizi yanayohitaji chanzo cha mwangaza wa infrared kilicho kompakt na cha kuaminika, kinacholingana na vichunguzi vya mwanga vya silikoni.

1.1 Vipengele Muhimu na Nafasi ya Soko

LED hii ina sifa ya kuwa na umbo nyembamba sana la milimita 0.8, na kumfanya ifae kwa miradi ya PCB yenye nafasi ndogo. Ina lenzi ya kipeo tambarare iliyotengenezwa kwa plastiki wazi, ambayo hutoa muundo maalum wa mionzi. Kifaa hiki kimetengenezwa kwa kutumia nyenzo ya kichipu cha GaAlAs (Galliamu Alumini Asenidi), ambacho kimeboreshwa kwa ajili ya utoaji wa mwangaza wa infrared. Faida kuu ya muundo wake ni pato la wimbi la mwangaza, ambalo linalingana sana na mkunjo wa usikivu wa vidhibiti vya kawaida vya mwanga vya silikoni (photodiode) na phototransistor, na hivyo kuongeza ufanisi wa kugundua katika mifumo ya sensor.

1.2 Uzingatiaji wa Kanuni na Mazingira

Sehemu hii inazingatia maagizo makuu ya mazingira na usalama. Inatengenezwa kama bidhaa isiyo na risasi (Pb-free). Pia inazingatia mahitaji ya kutokuwa na halogeni, hasa kwa kuzuia maudhui ya Bromini (Br) na Klorini (Cl) kuwa chini ya sehemu milioni 900 (ppm) kila moja na jumla ya chini ya ppm 1500. Bidhaa hii imeundwa kukaa ndani ya vigezo vya agizo la RoHS (Kizuizi cha Vitu hatarishi).

2. Uchambuzi wa Vigezo vya Kiufundi

Sehemu hii inaelezea kwa kina mipaka kamili na tabia za kawaida za uendeshaji za LED ya infrared. Vigezo vyote vimeainishwa kwa joto la mazingira (Ta) la 25°C isipokuwa ikitajwa vinginevyo.

2.1 Viwango vya Juu Kabisa

Viwango hivi vinaelezea mipaka ya mkazo ambayo ikiwa kuzidi, kunaweza kusababisha uharibifu wa kudumu kwa kifaa. Hakuna uhakika wa utendaji chini ya au kwenye mipaka hii.

• Mkondo wa Mbele unaoendelea (I_F):65 mA
• Voltage ya Nyuma (V_R):5 V
• Joto la Uendeshaji (T_opr):-25°C hadi +85°C
• Joto la Uhifadhi (T_stg):-40°C hadi +85°C
• Joto la Kuuza (T_sol):260°C kwa muda usiozidi sekunde 5.
• Mtawanyiko wa Nguvu (P_d):110 mW (kwa au chini ya joto la hewa la bure la 25°C).

2.2 Tabia za Umeme na Mwanga

Vigezo hivi vinaelezea utendaji wa kawaida wa kifaa chini ya hali za kawaida za majaribio (I_F= 20mA, Ta=25°C).

• Uzito wa Mionzi (I_e):0.2 mW/sr (Chini kabisa), 0.5 mW/sr (Kawaida). Hii hupima nguvu ya mwanga inayotolewa kwa kila kitengo cha pembe imara.
• Urefu wa Wimbi la Kilele (λ_p):875 nm (Kawaida). Hii ndio urefu wa wimbi ambapo pato la mwanga ni kali zaidi.
• Upana wa Wimbi la Mwangaza (Δλ):80 nm (Kawaida). Hii inaonyesha anuwai ya urefu wa mawimbi yanayotolewa, kwa kawaida hupimwa kwa nusu ya kilele cha nguvu (FWHM).
• Voltage ya Mbele (V_F):1.3 V (Kawaida), 1.6 V (Upeo). Kupungua kwa voltage kwenye LED inapopitisha mkondo wa 20mA.
• Mkondo wa Nyuma (I_R):10 µA (Upeo). Mkondo wa uvujaji wakati voltage ya 5V inatumika kwa upande wa nyuma (reverse bias).
• Pembe ya Kuona (2θ_1/2):145° (Kawaida). Pembe kamili ambayo uzito wa mionzi ni nusu ya uzito wa kilele (kwa 0°). Lenzi ya kipeo tambarare inachangia katika pembe hii pana ya kuona.

3. Uchambuzi wa Mviringo wa Utendaji

Karatasi ya data inajumuisha grafu kadhaa zinazoonyesha tabia ya kifaa chini ya hali mbalimbali. Miviringo hii ni muhimu kwa wahandisi wa ubunifu kutabiri utendaji katika matumizi halisi.

3.1 Mkondo wa Mbele dhidi ya Joto la Mazingira

Mviringo huu unaonyesha kupunguzwa kwa mkondo wa juu unaoruhusiwa wa mbele kadiri joto la mazingira linavyoongezeka. Ili kuzuia uharibifu wa joto, mkondo wa mbele lazima upunguzwe wakati wa uendeshaji juu ya 25°C. Kipimo cha mtawanyiko wa nguvu cha 110mW ni jambo muhimu katika hesabu hii ya kupunguzwa.

3.2 Usambazaji wa Wimbi la Mwangaza

Grafu inaonyesha pato la nguvu ya mwanga ya jamaa katika wigo wa urefu wa wimbi. Inathibitisha utoaji wa kilele karibu na 875nm na upana wa wimbi la mwangaza wa ~80nm, na kusisitiza ulinganifu na usikivu wa kigunduzi cha silikoni (ambacho kina kilele karibu na 800-900nm).

3.3 Uzito wa Mwangaza wa Jamaa dhidi ya Mkondo wa Mbele

Picha hii inaonyesha uhusiano kati ya mkondo wa kuendesha na pato la mwanga. Kwa kawaida inaonyesha mwelekeo wa chini ya mstari, ambapo kuongeza mkondo kunaleta faida zinazopungua katika uzito wa mionzi, hasa athari za joto zinapokuwa muhimu. Hii inawapa taarifa wabunifu wakati wa kufanya maamuzi juu ya mkondo wa kuendesha kwa pato linalohitajika dhidi ya ufanisi na maisha ya kifaa.

3.4 Mkondo wa Mbele dhidi ya Voltage ya Mbele

Mviringo wa IV (Mkondo-Voltage) ni msingi kwa ubunifu wa mzunguko. Inaonyesha uhusiano wa kielelezo, na kuwaruhusu wabunifu kuhesabu upinzani wa mfululizo unaohitajika kwa voltage maalum ya usambazaji ili kufikia mkondo wa kuendesha unaolengwa (mfano, 20mA). Thamani ya kawaida ya V_Fya 1.3V ni thamani muhimu kwa hesabu hizi.

3.5 Uzito wa Mwangaza wa Jamaa dhidi ya Mabadiliko ya Pembe

Picha hii ya polar inawakilisha kwa macho muundo wa mionzi au pembe ya kuona. Pembe ya kuona ya 145° inathibitishwa hapa, ikionyesha jinsi uzito unavyopungua kadiri pembe kutoka kwa mhimili wa kati (0°) inavyoongezeka. Hii ni muhimu sana kwa kupangilia LED na kigunduzi katika matumizi ya sensor.

4. Taarifa ya Mitambo na Ufungaji

4.1 Vipimo vya Kifurushi

Kifaa hiki kimewekwa ndani ya kifurushi kidogo sana cha kuchomea kwenye uso. Vipimo muhimu vinajumuisha ukubwa wa mwili wa takriban 1.6mm x 1.2mm na urefu wa jumla wa 0.8mm. Vibao vya anodi na katodi viko chini ya kifurushi. Michoro ya kina ya mitambo katika karatasi ya data hutoa vipimo vyote muhimu kwa uvumilivu wa kawaida wa ±0.1mm isipokuwa ikitajwa vinginevyo. Muundo wa kawaida wa eneo la kuchomea (footprint) kwa ubunifu wa PCB umetolewa kama kumbukumbu, lakini wabunifu wanashauriwa kuubadilisha kulingana na mchakato wao maalum wa usanikishaji na mahitaji ya uaminifu.

4.2 Utambuzi wa Upekee wa Miguu

Kifurushi kinajumuisha kiashiria cha upekee wa miguu, kwa kawaida ni mfinyo au alama upande mmoja, ili kutofautisha anodi na katodi. Mwelekeo sahihi ni muhimu sana kwa uendeshaji wa mzunguko.

4.3 Ufungaji kwa Ajili ya Usanikishaji

Vipengele vinapatikana kwenye mkanda na reel kwa ushirikiano na vifaa vya kuchukua-na-kuweka vya otomatiki. Upana wa mkanda ni mm 8, umefungwa kwenye reel ya kawaida ya kipenyo cha inchi 7. Kila reel ina vipande 3000. Vipimo vya mkanda wa kubeba vinatolewa ili kuhakikisha ushirikiano na mifumo ya kulisha.

5. Miongozo ya Kuuza na Usanikishaji

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

5.1 Uhifadhi na Ustahimilivu wa Unyevu

LED zimefungwa kwenye mfuko usio na unyevu na dawa ya kukausha. Mfuko haupaswi kufunguliwa hadi vipengele vitakapokuwa tayari kutumika. Kabla ya kufungua, hifadhi kwenye 10-30°C na ≤90% RH. Baada ya kufungua, "maisha ya sakafu" ni saa 168 (siku 7) wakati wa kuhifadhiwa kwenye 10-30°C na ≤60% RH. Sehemu zisizotumiwa lazima zifungwe tena kwenye mfuko na dawa ya kukausha. Ikiwa maisha ya sakafu au rafu yamezidi, inahitajika kukausha kwenye 60°C ±5°C kwa saa 96 kabla ya matumizi ili kuondoa unyevu uliovutwa na kuzuia "popcorning" wakati wa kuuza kwa mbinu ya reflow.

5.2 Profaili ya Kuuza kwa Mbinu ya Reflow

Profaili ya joto ya kuuza isiyo na risasi ya reflow imependekezwa. Vigezo muhimu vinajumuisha hatua ya joto la awali, kiwango maalum cha kupanda, joto la kilele lisilozidi 260°C, na wakati juu ya kiwango cha kioevu (TAL) unaofaa kwa wino wa kuuza. Kuuza kwa mbinu ya reflow haipaswi kufanywa zaidi ya mara mbili kwenye kifaa kimoja. Mkazo kwenye mwili wa LED wakati wa kupashwa joto na kupinda kwa PCB baada ya kuuza lazima kuepukwa.

5.3 Kuuza kwa Mkono na Urekebishaji

Ikiwa kuuza kwa mkono kunahitajika, uangalifu mkubwa unahitajika. Joto la ncha ya chuma cha kuuza linapaswa kuwa chini ya 350°C, likitumika kwa kila terminal kwa si zaidi ya sekunde 3. Chuma cha nguvu ndogo (≤25W) kinapendekezwa. Muda wa kupumzisha wa angalau sekunde 2 unapaswa kuruhusiwa kati ya kuuza terminali mbili. Urekebishaji haupendekezwi kabisa baada ya LED kuuzwa. Ikiwa haziepukiki, chuma maalum cha kuuza chenye ncha mbili lazima kitumike ili kupasha joto terminali zote mbili kwa wakati mmoja na kuinua kipengele bila kutumia mkazo wa mitambo. Athari ya urekebishaji kwenye sifa za kifaa lazima uthibitishwe kabla.

6. Vidokezo vya Matumizi na Mambo ya Kukumbukwa katika Ubunifu

6.1 Matumizi Makuu

• Vichunguzi vya Infrared vilivyowekwa kwenye PCB:Kugundua karibu, kugundua kitu, kufuata mstari.
• Vifaa vya Udhibiti wa Mbali vya Infrared:Inafaa kwa miradi inayohitaji nguvu ya pato ya juu kwa masafa marefu.
• Vichanganuzi:Vinasoma msimbo wa mstari, vichanganuzi vya hati.
• Mifumo ya Kawaida ya Infrared:Matumizi yoyote yanayohitaji chanzo cha infrared kilicho kompakt na cha ufanisi kinachofanana na kigunduzi cha silikoni.

6.2 Mambo Muhimu ya Kukumbukwa katika Ubunifu

• Kupunguza Mkondo:Upinzani wa mfululizo wa nje ni LAZIMA. Tabia ya kielelezo ya IV ya LED inamaanisha kuwa ongezeko dogo la voltage linaweza kusababisha ongezeko kubwa na la uharibifu la mkondo. Thamani ya upinzani inahesabiwa kwa kutumia R = (V_usambazaji- V_F) / I_F.
• Usimamizi wa Joto:Kikomo cha mtawanyiko wa nguvu cha 110mW lazima kizingatiwe. Fikiria eneo la shaba la PCB (vibao vya joto) kwa ajili ya kutuliza joto, hasa wakati wa kuendesha kwa mikondo ya juu au katika joto la juu la mazingira.
• Upangaji wa Mwangaza:Pembe pana ya kuona ya 145° inarahisisha upangaji lakini inapunguza uzito katika hatua maalum. Kwa mihimili iliyolengwa, optiki za nje zinaweza kuhitajika.
• Ulinzi wa Umeme:Kipimo cha chini cha voltage ya nyuma (5V) kunamaanisha uangalifu lazima uchukuliwe ili kuepuka hali ya upande wa nyuma (reverse bias), ambayo inaweza kusababishwa na mizigo ya inductive au mpangilio usio sahihi wa PCB.

6.3 Ulinganisho na Sababu za Uchaguzi

Wakati wa kuchagua LED ya IR, sababu muhimu za kutofautisha zinajumuisha:
Ukubwa/Urefu wa Kifurushi:Umbali wa milimita 0.8 wa kifaa hiki ni faida kubwa kwa miradi ya nyembamba sana.
Pembe ya Kuona:Lenzi ya kipeo tambarare na pembe pana ni bora kwa chanjo pana, wakati lenzi zenye kipeo cha duara hutoa mihimili iliyolengwa zaidi.
Urefu wa Wimbi:Kilele cha 875nm ni kiwango kinacholingana na silikoni. Urefu mwingine wa wimbi (mfano, 940nm) hutoa mwangaza unaoonekana kidogo lakini unaweza kuwa na majibu kidogo ya chini ya kigunduzi.
Uzito wa Mionzi:Pato la kawaida la 0.5mW/sr linafaa kwa matumizi mengi ya masafa ya kati. Vifaa vya pato la juu vinapatikana lakini vinaweza kubadilishana ukubwa au pembe ya kuona.

7. Taarifa ya Lebo na Uagizaji

Lebo ya reel ina taarifa muhimu za kufuatilia na udhibiti wa uzalishaji. Sehemu kwa kawaida zinajumuisha: Nambari ya Sehemu ya Mteja (CPN), Nambari ya Sehemu ya Mtengenezaji (P/N), Nambari ya Kundi (LOT No), Idadi (QTY), Urefu wa Wimbi la Kilele (H.E.), Cheo cha Utendaji (CAT), Msimbo wa Kumbukumbu (REF), Kiwango cha Ustahimilivu wa Unyevu (MSL-X), na Nchi ya Uzalishaji (Imetengenezwa Nchini). Nambari maalum ya sehemu ya kifaa hiki ni SIR19-21C/TR8, ambapo "TR8" inaonyesha mkanda wa mm 8 kwenye ufungaji wa reel.

8. Kanuni za Kiufundi na Mienendo ya Sekta

8.1 Kanuni ya Uendeshaji

LED ya infrared ni diode ya makutano ya p-n ya semikondukta. Wakati inapopewa upande wa mbele (forward biased), elektroni na mashimo huchanganyika tena katika eneo lenye shughuli (kichipu cha GaAlAs), na kutolea nishati kwa njia ya fotoni. Nishati maalum ya pengo la bendi ya nyenzo ya GaAlAs huamua urefu wa wimbi la fotoni, na kusababisha mwangaza wa infrared karibu na 875nm. Lenzi wazi ya epoksi inalinda kichipu na kuunda muundo wa mwanga unaotolewa.

8.2 Mienendo ya Sekta

Mwelekeo katika optoelekroniki ya SMD unaendelea kuelekea upunguzaji wa ukubwa, ufanisi wa juu, na ushirikiano mkubwa zaidi. Kuna mahitaji yanayoongezeka ya vifurushi vidogo zaidi na urefu wa chini ili kuwezesha vifaa vya umeme vya watumiaji viwe nyembamba zaidi. Maendeleo katika ubunifu wa kichipu na nyenzo za ufungaji yanalenga kutoa uzito wa juu wa mionzi kutoka kwa vifaa vidogo huku ukidumisha au kuboresha uaminifu. Ushirikiano na viendeshi na sensor katika moduli za kichipu nyingi (MCMs) au suluhisho za mfumo-ndani-kifurushi (SiP) pia ni eneo linalokua, likirahisisha ubunifu na kuokoa nafasi ya bodi.