Hati ya Uchambuzi wa Kiufundi ya LED ya Nguvu ya Juu ya Infrared HIR-C19D-1N150/L649-P03/TR - 5.0x5.0x1.9mm - 850nm - 3.1V - 3W

1. Muhtasari wa Bidhaa

HIR-C19D-1N150/L649-P03/TR ni diode inayotoa mwanga wa infrared ya nguvu ya juu iliyoundwa kwa matumizi magumu ya mwanga. Ina kifurushi kidogo cha kifaa cha kusakinishwa kwenye uso (SMD) chenye kifuniko cha silicone wazi kama maji na lenzi ya juu ya duara, ikiboresha utoaji wa mwanga na muundo wa mionzi. Mwanga unaotolewa una katikati ya 850nm, ikifanana vizuri na photodiodes za silicon na phototransistors kwa mifumo ya kugundua na kupiga picha. Faida zake kuu ni pamoja na utoaji wa juu wa mwanga kutoka kwa umbo dogo, sifa bora za usimamizi wa joto, na kufuata viwango vya kisasa via mazingira na usalama kama vile RoHS, REACH, na mahitaji ya kutokuwa na halojeni.

1.1 Matumizi Lengwa

LED hii ya infrared inalenga hasa matumizi yanayohitaji mwanga thabiti usioonekana. Maeneo yake muhimu ya matumizi ni pamoja na mifumo ya usalama na ulinzi, ambapo hutumiwa kutoa mwanga wa usiku kwa kamera za CCD. Pia inafaa kwa mifumo mbalimbali ya msingi wa infrared kama vile sensor za karibu, moduli za kutambua ishara, na maono ya mashine ya viwanda. Nguvu ya juu ya mionzi inaruhusu mwanga wa masafa marefu au kufunika maeneo mapana zaidi ikilinganishwa na LED za kawaida za infrared.

2. Vipimo vya Kiufundi na Ufafanuzi wa Lengo

Utendaji wa kifaa hiki umefafanuliwa chini ya hali za kawaida za majaribio (T_A=25°C). Uchambuzi wa kina na wa lengo wa vigezo vyake muhimu umetolewa hapa chini.

2.1 Vipimo vya Juu Kabisa

Vipimo hivi vinafafanua mipaka ya mkazo ambayo inaweza kusababisha uharibifu wa kudumu kwa kifaa. Hazikusudiwi kwa uendeshaji wa kawaida.

• Mkondo wa Mbele Unaendelea (I_F): 1500 mA. Hii ndiyo mkondo wa juu wa DC unaweza kutumika bila kikomo bila kuzidi kikomo cha joto la kiungo.
• Mkondo wa Mbele wa Kilele (I_FP): 5000 mA. Mkondo huu wa juu unaruhusiwa tu chini ya hali ya mipigo (upana wa mipigo ≤100μs, mzunguko wa wajibu ≤1%), muhimu kwa mwanga wa muda mfupi na wa nguvu ya juu.
• Voltage ya Nyuma (V_R): 5 V. Kuzidi voltage hii kwa upendeleo wa nyuma kunaweza kusababisha kuvunjika kwa kiungo.
• Joto la Kiungo (T_j): 115 °C. Joto la juu linaloruhusiwa kwenye kiungo cha semiconductor.
• Mtawanyiko wa Nguvu (P_d): 3 W kwa I_F=700mA. Hii inaonyesha uwezo wa kifaa kushughulikia uzalishaji wa joto katika hatua maalum ya uendeshaji.

2.2 Sifa za Umeme na Mwanga

Vigezo hivi vinafafanua utoaji wa mwanga na tabia ya umeme chini ya hali za kawaida za uendeshaji.

• Nguvu ya Jumla ya Mionzi (P_o): Nguvu ya mwanga inayotolewa kwa pande zote. Kwa mkondo wa kuendesha wa 1A, thamani ya kawaida ni kati ya 900mW hadi 1100mW, ikionyesha ufanisi wa juu.
• Intensity ya Mionzi (I_E): Nguvu ya mwanga kwa pembe thabiti, inayopimwa kwa mW/sr. Kwa 1A, kwa kawaida ni kati ya 230 na 270 mW/sr. Kipimo hiki kinahusiana na matumizi ya boriti iliyoelekezwa.
• Wavelength ya Kilele (λ_P): 850 nm. Hii ndiyo wavelength ambayo mwanga unaotolewa una nguvu zaidi, ikilingana kikamilifu na upeo wa usikivu wa vigunduzi vya msingi wa silicon.
• Upana wa Wavelength (Δλ): 25 nm. Hii inafafanua anuwai ya wavelengths zinazotolewa, kwa kawaida upana kamili kwa nusu ya juu (FWHM).
• Voltage ya Mbele (V_F): Kwa kawaida 3.10V kwa 1A. Hii ndiyo kupungua kwa voltage kwenye LED inapoendeshwa, muhimu kwa ubunifu wa kiendeshi na mahesabu ya mtawanyiko wa nguvu.
• Pembe ya Kuona (2θ_1/2): Digrii 150. Pembe hii pana sana ya kuona inatoa mwanga mpana na uliosambazwa badala ya mwanga wa kuzingatia nyembamba, bora kwa kufunika eneo.

2.3 Sifa za Joto

Usimamizi bora wa joto ni muhimu kwa LED za nguvu za juu ili kudumisha utendaji na uimara.

• Upinzani wa Joto (R_th(j-L)): 18 K/W (kiungo hadi fremu ya kuongoza). Thamani hii ndogo inaonyesha uhamisho mzuri wa joto wa ndani kutoka kwa chip hadi kuongoza kwa kifurushi, lakini kupoza joto kwa nje kunapendekezwa sana kwa uendeshaji kwa mikondo ya juu.

3. Ufafanuzi wa Mfumo wa Kugawa (Binning)

Kifaa hiki husagwa (binning) kulingana na utoaji wake wa nguvu ya mionzi kwa mkondo wa kawaida wa majaribio wa 1000mA. Hii inahakikisha uthabiti katika utendaji wa matumizi.

• Bin F: Nguvu ya Mionzi kutoka 640 mW hadi 1000 mW.
• Bin G: Nguvu ya Mionzi kutoka 800 mW hadi 1260 mW.
• Bin H: Nguvu ya Mionzi kutoka 1000 mW hadi 1600 mW.

Msimbo wa bin huruhusu wabunifu kuchagua LED zenye dhamana ya chini ya utoaji kwa mahitaji yao maalum ya matumizi. Vipimo vyote vinajumuisha uvumilivu wa majaribio wa ±10%.

4. Uchambuzi wa Mviringo wa Utendaji

Hati hii inatoa mikondo kadhaa ya sifa ambayo ni muhimu kwa kuelewa tabia ya kifaa chini ya hali tofauti.

4.1 Mviringo wa Mkondo wa Mbele dhidi ya Voltage ya Mbele (Mviringo wa IV)

Mviringo huu unaonyesha uhusiano usio wa mstari kati ya mkondo na voltage. Ni muhimu kwa kubuni saketi ya kuzuia mkondo. Mviringo huo utaonyesha voltage ya kizingiti (karibu 1.2V kwa GaAlAs) baada ya hapo mkondo huongezeka kwa kasi na ongezeko dogo la voltage.

4.2 Mkondo wa Mbele dhidi ya Nguvu ya Mionzi/Intensity

Mikondo hii inaonyesha utegemezi wa utoaji wa mwanga kwenye mkondo wa kuendesha. Kwa kawaida, utoaji huongezeka kwa nguvu zaidi kwa mikondo ya chini na kisha huelekea kujaa kwa mikondo ya juu kutokana na athari za joto na kupungua kwa ufanisi. Mikondo iliyotolewa kwa kifaa hiki kwa 350mA, 700mA, na 1A inaonyesha mwelekeo huu.

4.3 Intensity ya Mionzi ya Jamaa dhidi ya Uhamisho wa Pembe

Picha hii ya polar inaonyesha kwa macho pembe ya kuona ya digrii 150. Inaonyesha muundo wa mionzi, ambao ni karibu Lambertian (usambazaji wa cosine) kutokana na lenzi ya duara, ikitoa mwanga sawa juu ya eneo pana.

4.4 Mkondo wa Mbele dhidi ya Joto la Mazingira

Grafu hii ni muhimu kwa kupunguza thamani. Inaonyesha jinsi mkondo wa juu unaoruhusiwa wa mbele lazima upunguzwe kadiri joto la mazingira linavyoongezeka ili kuzuia joto la kiungo kuzidi kikomo chake cha 115°C. Mviringo huu unatoa taarifa moja kwa moja kwa ubunifu wa joto na mahitaji ya kupoza joto.

5. Taarifa za Mitambo na Kifurushi

5.1 Vipimo vya Kifurushi

Kifaa hiki kimewekwa kwenye kifurushi kidogo cha SMD cha 5.0mm x 5.0mm chenye urefu wa 1.9mm. Lenzi ni dome ya duara iliyojitokeza. Uvumilivu muhimu wa vipimo ni ±0.1mm isipokuwa imebainishwa vinginevyo. Onyo maalum linatolewa usishughulikie kifaa kwa lenzi, kwani mkazo wa mitambo unaweza kusababisha kushindwa.

5.2 Usanidi wa Pad na Utambuzi wa Polarity

Kifurushi kina pad tatu: Pad 1 (Anode), Pad 2 (Cathode), na pad kuu ya kati ya joto (P). Pad ya joto ni muhimu kwa kuhamisha joto kutoka kwa die ya LED hadi bodi ya saketi iliyochapishwa (PCB). Mchoro wa mpangilio wa pad unaonyesha wazi nafasi za anode na cathode kwa muunganisho sahihi wa umeme.

6. Miongozo ya Kuuza na Usanikishaji

6.1 Wasifu wa Kuuza kwa Reflow

Kifaa hiki kinafaa kwa michakato ya kawaida ya reflow ya SMT isiyo na risasi. Wasifu unaopendekezwa ni kama ifuatavyo:

• Kiwango cha Kupanda: 2–3 °C/sec
• Joto la Awali: 150–200 °C kwa sekunde 60–120
• Muda Juu ya Liquidus (T_L=217°C): Sekunde 60–90
• Joto la Kilele (T_P): 240 ±5 °C
• Muda ndani ya 5°C ya Kilele: Upeo wa sekunde 20
• Kiwango cha Kupungua: 3–5 °C/sec

6.2 Vidokezo Muhimu vya Usanikishaji

• Kuuza kwa reflow haipaswi kufanywa zaidi ya mara mbili ili kuepuka mkazo mwingi wa joto kwenye kifurushi na vifungo vya waya.
• Mkazo wa mitambo kwenye LED wakati wa kupashwa joto (k.m., kutokana na kupinda kwa bodi) lazima uepukwe.
• PCB haipaswi kupigwa baada ya kuuzwa, kwani hii inaweza kuvunja viungo vya kuuza au kifurushi cha LED yenyewe.
• Kupoza joto kwa kutosha, kama ilivyopendekezwa kwenye vidokezo, ni lazima kwa uendeshaji wa kuaminika kwa mikondo ya juu.

7. Ufungaji na Taarifa za Kuagiza

7.1 Vipimo vya Ukanda na Reel

Vifaa vinatolewa kwenye ukanda wa kubeba na reel kwa usanikishaji wa otomatiki. Kila reel ina vipande 400. Vipimo vya kina vya ukanda wa kubeba na reel vinatolewa ili kuhakikisha utangamano na vifaa vya kuchukua na kuweka.

7.2 Ufungaji Unaohusika na Unyevu

Bidhaa hii imefungwa kwenye mfuko wa alumini unaostahimili unyevu na dawa ya kukausha kulinda kutoka kwa unyevu wa mazingira wakati wa kuhifadhi na usafirishaji, ambayo ni desturi ya kawaida kwa vipengele vya SMD.

8. Mapendekezo ya Matumizi na Mazingatio ya Ubunifu

8.1 Ubunifu wa Saketi ya Kiendeshi

Kutokana na mkondo wa juu wa mbele (hadi 1.5A endelevu), kiendeshi cha mkondo thabiti ni muhimu. Kiendeshi lazima kiwe na uwezo wa kutoa mkondo unaohitajika huku kikishikilia kupungua kwa voltage ya mbele (takriban 3.1V kwa 1A). Virekebishaji vya kubadili mara nyingi hupendekezwa kuliko virekebishaji vya mstari kwa ufanisi katika viwango hivi vya nguvu. Ubunifu wa kiendeshi lazima pia ujumuishe ulinzi wa joto au kupunguza thamani ya mkondo kulingana na mviringo wa joto la mazingira.

8.2 Ubunifu wa Usimamizi wa Joto

Hii ndiyo kipengele muhimu zaidi cha kutumia LED hii ya nguvu ya juu. Upinzani mdogo wa joto kutoka kiungo hadi kuongoza (18K/W) ni sehemu tu ya mfumo. Njia ya jumla ya joto kutoka kiungo hadi mazingira (R_th(j-A)) lazima ipunguzwe iwe ndogo iwezekanavyo. Hii inahusisha:

• Kutumia PCB yenye safu ya vianya vya joto chini ya pad ya joto iliyounganishwa na ndege kubwa za shaba au safu ya ndani ya ardhi.
• Kuwezekana kushikilia kupoza joto kwa nje kwenye PCB.
• Kuhakikisha mtiririko mzuri wa hewa katika matumizi ya mwisho.
• Kutumia nyenzo za kiolesura cha joto ikiwa ni lazima.

Joto la juu la kiungo la 115°C halipaswi kamwe kuzidi. Mviringo wa kupunguza thamani (Mkondo wa Mbele dhidi ya Joto la Mazingira) hutoa data muhimu ya kuhesabu utendaji unaohitajika wa kupoza joto.

8.3 Ubunifu wa Optical

Pembe ya kuona ya digrii 150 inatoa ufunuo mpana. Kwa matumizi yanayohitaji boriti iliyolengwa zaidi, optics za sekondari (lenzi au viraka) zinaweza kutumika. Wavelength ya 850nm haionekani kwa jicho la mwanadamu lakini inagundulika kwa urahisi na sensor za silicon na kamera nyingi za CCD/CMOS, ambazo mara nyingi zina kichungi cha kukata infrared ambacho lazima kiondolewe au kibadilishwe na kichungi kinachoruhusu 850nm kwa matumizi madhubuti.

9. Ulinganisho wa Kiufundi na Tofauti

Ikilinganishwa na LED za kawaida za infrared za 5mm au 3mm zenye shimo la kupita, kifaa hiki kinatoa utoaji wa juu zaidi wa mwanga (kwa kiwango kimoja au zaidi) kwenye kifurushi cha kusakinishwa kwenye uso, ikiruhusu miundo midogo na thabiti zaidi. Tofauti zake kuu ni mchanganyiko wake wa nguvu ya juu (hadi 3W ya mtawanyiko), pembe pana ya kuona, na pad ya joto iliyojumuishwa kwa kupoza joto kwa ufanisi—kipengele ambacho mara nyingi hakipo kwenye LED za SMD za nguvu ya chini. Matumizi ya nyenzo za chip ya GaAlAs ni ya kawaida kwa vitoa mwanga vya infrared vya ufanisi wa juu katika anuwai hii ya wavelength.

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

10.1 Kuna tofauti gani kati ya Nguvu ya Mionzi na Intensity ya Mionzi?

Nguvu ya Mionzi (P_o, kwa mW) ndiyo nguvu ya jumla ya mwanga inayotolewa kwa pande zote. Intensity ya Mionzi (I_E, kwa mW/sr) ndiyo nguvu inayotolewa kwa kila kitengo cha pembe thabiti katika mwelekeo maalum. Kwa LED yenye pembe pana kama hii, nguvu ya jumla ni ya juu, lakini intensity katika mwelekeo wowote mmoja ni ya chini kuliko LED yenye boriti nyembamba yenye nguvu sawa ya jumla.

10.2 Je, naweza kuendesha LED hii moja kwa moja kutoka kwa chanzo cha voltage?

Hapana. LED ni vifaa vinavyotumia mkondo. Voltage yao ya mbele ina uvumilivu na inabadilika na joto. Kuunganisha moja kwa moja kwenye chanzo cha voltage kutasababisha mkondo usiodhibitiwa kuteremka, uwezekano mkubwa wa kuzidi kiwango cha juu na kuharibu LED. Kiendeshi cha mkondo thabiti au saketi ya kuzuia mkondo ni lazima.

10.3 Kwa nini usimamizi wa joto unasisitizwa sana?

LED za nguvu za juu hubadilisha sehemu kubwa ya umeme ulioingizwa kuwa joto. Ikiwa joto hili haliondolewi kwa ufanisi, joto la kiungo huongezeka. Joto la juu la kiungo husababisha kupungua kwa utoaji wa mwanga (kupungua kwa ufanisi), kuharibika kwa kasi kwa nyenzo za semiconductor, na hatimaye kushindwa kwa mshtuko. Ubunifu sahihi wa joto huhakikisha utendaji, uaminifu, na uimara.

10.4 Msimbo wa Bin unamaanisha nini kwa muundo wangu?

Kuchagua bin ya juu zaidi (k.m., Bin H badala ya Bin F) kunadhamini utoaji wa chini wa juu zaidi wa mwanga. Hii inakuruhusu kubuni mfumo wako kwa kiwango kinachojulikana na kinachodhaminiwa cha mwanga. Ikiwa muundo wako una ukingi wa kutosha, bin ya chini inaweza kuwa ya gharama nafuu zaidi. Ikiwa unasukuma mipaka ya anuwai ya mwanga au usikivu wa kamera, bin ya juu ni muhimu.

11. Uchambuzi wa Kesi ya Ubunifu na Matumizi ya Vitendo

Hali: Kubuni Kitoa Mwanga cha IR kwa Kamera ya Usalama

Mbunifu anahitaji kuunda kitoa mwanga kidogo cha IR kilichowekwa kwenye ukuta ili kupanua masafa ya maono ya usiku ya kamera ya usalama kutoka mita 10 hadi mita 25. Sensor ya kamera inasikia 850nm. Mbunifu anachagua LED ya HIR-C19D-1N150/L649-P03/TR katika Bin H kwa utoaji wa juu zaidi.

Hatua za Ubunifu:

1. Ubunifu wa Umeme: Kiendeshi cha kubadili cha mkondo thabiti kimeundwa kutoa 1000mA kwa LED kutoka kwa usambazaji wa 12V DC. Kiendeshi kinajumuisha ulinzi wa kupita mkondo na kuzima joto.
2. Ubunifu wa Joto: PCB yenye safu mbili hutumiwa na uzito wa shaba wa 2oz. Safu ya vianya vya joto inaunganisha pad ya joto ya LED hadi kumwagika kikubwa cha shaba chini, ambacho hufanya kazi kama kupoza joto. Kifuniko kimetengenezwa kwa alumini na PCB imewekwa moja kwa moja juu yake kwa kutumia mchanga wa joto ili kupoza joto zaidi.
3. Ubunifu wa Optical/Mitambo: LED nne zimepangwa kwa muundo wa mraba kwenye PCB. Dirisha la polycarbonate wazi na gorofa linakwamua LED. Boriti ya digrii 150 ya kila LED inaingiliana ili kuunda mwanga wa infrared sawa unaofunika uwanja wa maono ya kamera kwa masafa yanayotaka.
4. Uthibitishaji: Kielelezo hicho kinajaribiwa kwenye chumba cha giza. Kamera ya joto inathibitisha joto la kiungo cha LED linabaki chini ya 100°C. Kamera ya usalama inatambua vitu kwa mita 25 kwa tofauti wazi.

Kesi hii inasisitiza utegemezi wa ubunifu wa kiendeshi, usimamizi wa joto, na mpangilio wa optical wakati wa kutumia kipengele hiki cha nguvu ya juu.

12. Kanuni ya Uendeshaji

HIR-C19D-1N150/L649-P03/TR ni chanzo cha mwanga cha semiconductor kinachotegemea muundo wa heterostructure wa Gallium Aluminum Arsenide (GaAlAs). Wakati voltage ya mbele inayozidi nishati ya pengo la bendi ya diode inatumika, elektroni na mashimo huingizwa kwenye eneo la kazi ambapo hujumuishwa tena. Mchakato huu wa kujumlisha tena hutoa nishati kwa njia ya fotoni. Muundo maalum wa tabaka za GaAlAs huamua nishati ya pengo la bendi, ambayo kwa upande huamua wavelength ya kilele ya fotoni zinazotolewa—katika kesi hii, manomita 850, ambayo iko katika wigo wa karibu wa infrared. Kifuniko cha silicone wazi kama maji kinakwamua chip ya semiconductor na hufanya kazi kama kipengele cha kwanza cha optical, na umbo lake la duara likisaidia kutoa mwanga kwa ufanisi na kuunda muundo wa mionzi.

13. Mienendo ya Teknolojia

Uwanja wa LED za infrared za nguvu za juu unaendelea kubadilika na mienendo kadhaa wazi. Kuna juhudi ya mara kwa mara ya ufanisi wa juu wa kuziba ukuta (nguvu ya mwanga nje / nguvu ya umeme ndani) ili kupunguza uzalishaji wa joto na matumizi ya nishati kwa utoaji sawa wa mwanga. Hii inahusisha maendeleo katika mbinu za ukuaji wa epitaxial na ubunifu wa chip. Teknolojia ya kifurushi pia inaboresha ili kutoa upinzani mdogo wa joto, ikiruhusu joto zaidi kutolewa kutoka kwa chip. Zaidi ya hayo, kuna ushirikiano unaokua, na viendeshi na wakati mwingine hata mantiki rahisi ya udhibiti inayofungwa pamoja na die ya LED ili kuunda moduli za mwanga zenye akili na rahisi kutumia. Mahitaji ya vyanzo vya kuaminika vya infrared vya nguvu za juu vinadumishwa na kupanua matumizi katika LiDAR ya magari, utambuzi wa uso, na otomatiki ya juu ya viwanda.