Karatasi ya Data ya LED ya Kutoa Mionzi ya Infrared 940nm - Kifurushi cha EIA - Urefu wa Wimbi la Kilele 940nm - Voltage ya Mbele 1.2V - Ukali wa Mionzi 0.8mW/sr - Waraka wa Kiufundi wa Kiswahili

1. Muhtasari wa Bidhaa

Waraka huu unaelezea kwa kina vipimo vya kijenzi tofauti cha kutoa mionzi ya infrared. Kifaa hiki kimeundwa kwa matumizi yanayohitaji utoaji thabiti wa mionzi ya infrared, kama vile katika mifumo ya udhibiti wa mbali, usambazaji wa data bila waya wa IR, na mifumo ya kengele za usalama. Ni sehemu ya mstari wa bidhaa unaojumuisha diodes mbalimbali za kutoa mionzi ya infrared (IREDs) na vichunguzi vya mwanga. Nyenzo kuu inayotumika ni Gallium Arsenide (GaAs), ambayo imeboreshwa kwa utoaji kwenye urefu wa wimbi la kilele la manomita 940. Urefu huu wa wimbi hutumiwa kwa kawaida katika vifaa vya kielektroniki vya watumiaji kwani hauwezi kuonekana kwa jicho la mwanadamu na hutoa utendaji mzuri na vipokezi vilivyotengenezwa kwa silikoni.

Kijenzi hiki kinatolewa katika kifurushi cha kawaida cha EIA, na hivyo kufanya kiwe sawa na michakato ya usanikishaji ya kiotomatiki. Kina lenzi ya gorofa ya juu, wazi kama maji, ambayo hutoa pembe pana ya kutazama. Bidhaa hii inatii maagizo ya RoHS na imeainishwa kama bidhaa ya kijani kibichi.

1.1 Vipengele Muhimu

• Inatii viwango vya RoHS, Bidhaa ya Kijani Kibichi.
• Muundo wa mtazamo wa juu na lenzi ya gorofa wazi kama maji.
• Imeingizwa kwenye mkanda wa mm 8 kwenye reeli zenye kipenyo cha inchi 7 kwa ajili ya kuwekewa kiotomatiki.
• Inaendana na vifaa vya kuwekea kiotomatiki.
• Inafaa kwa michakato ya kuuza ya kujirudia ya infrared.
• Kifurushi cha kawaida cha EIA.
• Urefu wa wimbi la kilele la utoaji (λp) wa 940nm.
• Kiwango cha Unyeti wa Unyevu (MSL): Kiwango cha 3.

1.2 Matumizi Lengwa

• Matumizi ya msingi kama chanzo cha kutoa mionzi ya infrared.
• Ujumuishaji katika makusanyiko ya vichunguzi vya infrared yaliyowekwa kwenye PCB.
• Vipande vya udhibiti wa mbali kwa vifaa vya kielektroniki vya watumiaji (TV, mifumo ya sauti).
• Viungo vya data bila waya vya masafa mafupi.
• Vichunguzi vya karibu na ugunduzi wa vitu.
• Vunja mihimili ya mifumo ya usalama na kengele.

2. Vigezo vya Kiufundi: Ufafanuzi wa kina wa Lengo

Sehemu zifuatazo hutoa uchambuzi wa kina wa vigezo muhimu vya utendaji vya kifaa kama ilivyofafanuliwa kwenye karatasi ya data. Kuelewa vigezo hivi ni muhimu kwa muundo sahihi wa sakiti na utendaji thabiti.

2.1 Viwango vya Juu Kabisa

Viwango hivi hufafanua mipaka ya mkazo ambayo kuzidi kunaweza kusababisha uharibifu wa kudumu kwa kifaa. Uendeshaji chini ya au kwenye mipaka hii hauhakikishiwi na unapaswa kuepukwa kwa utendaji wa muda mrefu thabiti.

• Mtawanyiko wa Nguvu (Pd):100 mW. Hii ndiyo nguvu ya juu kabisa ambayo kifaa kinaweza kutawanya kama joto. Kuzidi kikomo hiki kuna hatari ya kukimbia kwa joto na kushindwa.
• Mkondo wa Mbele wa Kilele (I_FP):500 mA. Hii ndiyo mkondo wa juu unaoruhusiwa chini ya hali ya mipigo (mipigo 300 kwa sekunde, upana wa mipigo 10 μs). Ni kubwa zaidi kuliko kiwango cha DC, na huruhusu mipigo ya mwangaza mkubwa katika udhibiti wa mbali.
• Mkondo wa Mbele wa DC (I_F):50 mA. Mkondo wa mbele unaoendelea wa juu kabisa. Kwa uendeshaji bora na thabiti zaidi, mkondo wa kuendesha wa chini (k.m., 20mA kama inavyotumika katika hali ya majaribio) unapendekezwa.
• Voltage ya Nyuma (V_R):5 V. Voltage ya juu kabisa ambayo inaweza kutumiwa kwa mwelekeo wa nyuma. Kifaa hakijatengenezwa kwa uendeshaji wa nyuma, na kuzidi hii kunaweza kusababisha kuvunjika.
• Joto la Uendeshaji na Uhifadhi:-40°C hadi +85°C na -55°C hadi +100°C, mtawalia. Masafa haya hufafanua hali ya mazingira ya uendeshaji na kutofanya kazi.
• Hali ya Kuuza ya Infrared:Inastahimili 260°C kwa upeo wa sekunde 10. Hii ni muhimu kwa kufafanua wasifu wa kuuza ya kujirudia.

2.2 Sifa za Umeme na Optiki

Hizi ni vigezo vya kawaida vya utendaji vinavyopimwa kwenye joto la mazingira (T_A) la 25°C. Hufafanua tabia ya kifaa chini ya hali za kawaida za uendeshaji.

• Ukali wa Mionzi (I_E):0.8 mW/sr (Kawaida) kwa I_F= 20mA. Hii hupima nguvu ya optiki inayotolewa kwa kila kitengo cha pembe imara. Kiwango cha chini ni 0.42 mW/sr, na uvumilivu wa majaribio ni ±15%. Kigezo hiki kinaathiri moja kwa moja masafa ya ufanisi ya mfumo wa IR.
• Urefu wa Wimbi la Kilele la Utoaji (λ_Kilele):940 nm (Kawaida). Hii ndiyo urefu wa wimbi ambapo nguvu ya optiki inayotolewa ni ya juu kabisa. Lazima iendane na unyeti wa kilele cha photodiode inayopokea au phototransistor.
• Nusu-Upana wa Mstari wa Wigo (Δλ):50 nm (Kawaida). Hii inaonyesha upana wa wigo ambapo ukali wa utoaji ni angalau nusu ya thamani ya kilele. Upana mwembamba unaweza kuwa muhimu kwa kuchuja kelele ya mwanga wa mazingira.
• Voltage ya Mbele (V_F):1.2 V (Kawaida), 1.6 V (Max) kwa I_F= 20mA. Hii ndiyo kushuka kwa voltage kwenye diode inapopitisha umeme. Ni muhimu kwa kuhesabu thamani ya kipingamizi mfululizo: R_mfululizo= (V_usambazaji- V_F) / I_F.
• Mkondo wa Nyuma (I_R):10 μA (Max) kwa V_R= 5V. Hii ndiyo mkondo mdogo wa uvujaji wakati diode inapotumiwa kinyume.
• Pembe ya Kutazama (2θ_1/2):150° (Kawaida). Hii ndiyo pembe kamili ambayo ukali wa mionzi hushuka hadi nusu ya thamani yake kwenye mhimili. Pembe pana kama hii ni muhimu kwa matumizi yanayohitaji chanjo pana badala ya mwanga uliolenga.

3. Uchambuzi wa Mkunjo wa Utendaji

Karatasi ya data hutoa mikunjo kadhaa ya tabia inayoonyesha jinsi vigezo muhimu vinavyobadilika na hali za uendeshaji. Hizi ni muhimu sana kwa ubora wa muundo.

3.1 Usambazaji wa Wigo

Mkunjo wa usambazaji wa wigo (Mchoro 1) unaonyesha ukali wa jamaa wa mionzi kama kazi ya urefu wa wimbi. Inathibitisha kilele kwenye 940nm na nusu-upana wa takriban 50nm, na hutoa uwakilishi wa kuona wa usafi wa wigo wa mwanga unaotolewa.

3.2 Mkondo wa Mbele dhidi ya Joto la Mazingira na Voltage ya Mbele

Mchoro 2 unaonyesha jinsi mkondo wa juu unaoruhusiwa wa mbele unavyopungua kadiri joto la mazingira linavyoongezeka. Hii ni muhimu kwa usimamizi wa joto. Mchoro 3 ni mkunjo wa kawaida wa I-V (Mkondo-Voltage), unaonyesha uhusiano wa kielelezo kati ya mkondo wa mbele na voltage. Mkunjo husaidia kuelewa upinzani wa nguvu wa diode.

3.3 Ukali wa Jamaa wa Mionzi dhidi ya Joto na Mkondo

Mchoro 4 unaonyesha jinsi nguvu ya pato la optiki inavyopungua kadiri joto la mazingira linavyoongezeka. Mchoro 5 unaonyesha jinsi nguvu ya pato inavyoongezeka na mkondo wa mbele, lakini sio kwa mstari. Unasisitiza hatua ya kupungua kwa faida na uwezekano wa kushuka kwa ufanisi kwenye mikondo ya juu sana.

3.4 Muundo wa Mionzi

Mchoro wa polar wa mionzi (Mchoro 6) unawakilisha kwa picha pembe ya kutazama. Muundo wa karibu duara na maadili ya ukali yaliyowekwa alama kwenye pembe tofauti unathibitisha muundo wa utoaji wa karibu na Lambertian, wa kifurushi cha lenzi gorofa.

4. Taarifa ya Mitambo na Kufurushi

4.1 Vipimo vya Muundo

Karatasi ya data inajumuisha mchoro wa kina wa mitambo wa kijenzi. Vipimo muhimu vinajumuisha ukubwa wa mwili, nafasi ya waya, na urefu wa jumla. Vipimo vyote viko kwenye milimita na uvumilivu wa kawaida wa ±0.1mm isipokuwa imebainishwa vinginevyo. Kifurushi kinafuata kifurushi cha kawaida cha EIA, na kuhakikisha kuendana na mpangilio wa kawaida wa PCB na mashine za kuchukua-na-kuweka.

4.2 Vipimo vya Pad ya Kuuza Vinavyopendekezwa

Muundo unaopendekezwa wa ardhi (kifurushi) kwa muundo wa PCB umetolewa. Kufuata vipimo hivi kunahakikisha uundaji sahihi wa kiungo cha kuuza wakati wa kujirudia. Mapendekezo yanajumuisha kutumia stensili ya chuma kwa ajili ya kutumia wino wa kuuza na unene wa 0.1mm (4 mils) au 0.12mm (5 mils).

4.3 Utambulisho wa Ubaguzi

Kathodi kwa kawaida huonyeshwa na upande wa gorofa, mfuo, au waya mfupi kwenye mwili wa kijenzi na kwenye mchoro wa muundo. Ubaguzi sahihi lazima uzingatiwe wakati wa usanikishaji ili kuzuia uharibifu wa kifaa.

4.4 Vipimo vya Kufurushi kwa Mkanda na Reeli

Kijenzi hiki kinatolewa kwenye mkanda wa kubeba uliochongwa kwenye reeli zenye kipenyo cha inchi 7 (178mm). Karatasi ya data hutoa vipimo vya kina vya mifuko ya mkanda, mkanda wa kifuniko, na kitovu cha reeli. Idadi ya kawaida ya reeli ni vipande 5000 kwa kila reeli. Kufurushi kunatii vipimo vya ANSI/EIA-481-1-A-1994.

5. Miongozo ya Kuuza na Usanikishaji

5.1 Vigezo vya Kuuza ya Kujirudia

Kifaa hiki kinaendana na michakato ya kuuza ya kujirudia ya infrared (IR). Wasifu unaopendekezwa kwa kuuza isiyo na risasi (Pb-free) umetolewa, na vigezo muhimu vinavyojumuisha:

• Joto-la-Kabla:150–200°C.
• Muda wa Joto-la-Kabla:Upeo wa sekunde 120.
• Joto la Kilele:Upeo wa 260°C.
• Muda Juu ya Kiowevu:Upeo wa sekunde 10 (kipindi cha juu cha kujirudia mara mbili kinapendekezwa).

Wasifu huu unatokana na viwango vya JEDEC. Inasisitizwa kuwa wasifu bora unategemea muundo maalum wa bodi, vijenzi, wino wa kuuza, na tanuri, kwa hivyo sifa ni muhimu.

5.2 Kuuza kwa Mkono

Ikiwa kuuza kwa mkono ni muhimu, tumia chuma cha kuuza chenye joto lisilozidi 300°C, na punguza muda wa mguso hadi upeo wa sekunde 3 kwa kila waya.

5.3 Hali za Uhifadhi

Kutokana na kiwango chake cha Unyeti wa Unyevu (MSL) 3:

• Mfuko Uliofungwa:Hifadhi kwenye ≤30°C na ≤90% RH. Tumia ndani ya mwaka mmoja kutoka tarehe ya kufunga mfuko.
• Baada ya Kufungua Mfuko:Hifadhi kwenye ≤30°C na ≤60% RH. Inapendekezwa kukamilisha kujirudia kwa IR ndani ya wiki moja (saa 168).
• Uhifadhi wa Muda Mrefu (Uliofunguliwa):Hifadhi kwenye chombo kilichofungwa na dawa ya kukausha au kwenye kikaushi cha nitrojeni.
• Kupika:Ikiwa imefichuliwa kwa zaidi ya wiki moja, pika kwenye takriban 60°C kwa angalau saa 20 kabla ya kuuza ili kuondoa unyevu uliokamatwa na kuzuia \"popcorning\" wakati wa kujirudia.

5.4 Kusafisha

Ikiwa kusafisha baada ya kuuza kunahitajika, tumia vimumunyisho vya kimsingi vya pombe kama vile pombe ya isopropili. Epuka visafishaji vikali au visivyojulikana vya kemikali ambavyo vinaweza kuharibu lenzi ya epoksi au kifurushi.

6. Mapendekezo ya Matumizi na Mazingatio ya Muundo

6.1 Sakiti za Kawaida za Matumizi

Sakiti ya kawaida zaidi ni muunganisho rahisi wa mfululizo: chanzo cha voltage (V_CC), kipingamizi cha kupunguza mkondo (R_S), na IRED. R_S= (V_CC- V_F) / I_F. Kwa uendeshaji wa mipigo (k.m., udhibiti wa mbali), transistor (BJT au MOSFET) kwa kawaida hutumiwa kuwasha na kuzima IRED kwenye mzunguko na mzunguko wa kazi unaotaka. Mkondo wa kilele haupaswi kuzidi I_FP rating.

6.2 Mazingatio ya Muundo wa Optiki

• Masafa dhidi ya Mkondo:Masafa ya ufanisi yanalingana na mzizi wa mraba wa ukali wa mionzi. Kuongeza mara mbili mkondo wa kuendesha hakuzidishi masafa mara mbili.
• Uchaguzi wa Lenzi:Lenzi ya gorofa iliyojengwa ndani hutoa chanjo pana. Kwa masafa marefu au mihimili iliyolengwa, lenzi ya nje ya plastiki inaweza kuongezwa ili kusawazisha mwanga.
• Kufanana kwa Kipokeaji:Daima changanisha kitu cha kutoa mionzi ya 940nm na kichunguzi cha mwanga (photodiode, phototransistor, au IC) ambacho unyeti wake wa kilele pia uko katika eneo la 940nm. Vichunguzi vingi vya silikoni vina unyeti mzuri karibu na 850-950nm.
• Kukataliwa kwa Mwanga wa Mazingira:Katika mazingira yenye IR kali ya mazingira (mwanga wa jua, balbu za incandescent), tuma ishara iliyobadilishwa na kipokeaji chenye demodulator inayolingana. Kichujio cha optiki kwenye kipokeaji kinachozuia mwanga unaoonekana na kupitisha 940nm kinaweza kuboresha kwa kiasi kikubwa uwiano wa ishara-kwa-kelele.

6.3 Usimamizi wa Joto

Ingawa kifaa kinaweza kushughulikia 100mW, uendeshaji kwenye mtawanyiko wa nguvu wa chini huongeza uthabiti na umri. Hakikisha eneo la kutosha la shaba la PCB karibu na pad ili kutumika kama kizuizi cha joto, hasa ikiwa unakuendesha karibu na mkondo wa juu wa DC. Mkunjo wa kupunguza (Mchoro 2) lazima uchukuliwe kwa mazingira ya joto la juu.

7. Ulinganisho wa Kiufundi na Tofauti

IRED hii ya 940nm GaAs hutoa seti ya usawa wa sifa kwa matumizi ya jumla ya infrared. Tofauti kuu zinazoelekezwa na vipimo vyake ni pamoja na:

• Urefu wa Wimbi:940nm inapendelewa kuliko 850nm katika matumizi mengi ya watumiaji kwa sababu haionekani kama mwangaza mdogo wa nyekundu, na hutoa uendeshaji wa kiasi zaidi.
• Pembe Pana ya Kutazama:Pembe ya 150° ni pana sana, inafaa kwa matumizi ambapo usawazishaji sio muhimu au chanjo pana inahitajika (k.m., vichunguzi vya makao).
• Kifurushi cha Kawaida:Kifurushi cha EIA kinahakikisha upatikanaji rahisi, kuendana, na uingizwaji ndani ya tasnia.
• Uimara:Viwango vya mkondo wa mipigo (500mA) na kuuza ya kujirudia (260°C) vinaonyesha kijenzi kilichoundwa kwa utengenezaji wa kiasi kikubwa na thabiti.

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

8.1 Thamani gani ya kipingamizi ninapaswa kutumia kuendesha IRED hii kwa 20mA kutoka kwa usambazaji wa 5V?

Kutumia V_Fya kawaida ya 1.2V: R = (5V - 1.2V) / 0.020A = 190 Ohms. Kipingamizi cha kawaida cha 180 au 200 Ohm kingefaa. Daima tumia V_Fya juu (1.6V) kwa muundo wa kihafidhina ili kuhakikisha mkondo hauzidi lengo: R_min = (5V - 1.6V) / 0.020A = 170 Ohms.

8.2 Je, naweza kuitumia kwa udhibiti wa mbali wa masafa marefu?

Ukali wake wa mionzi wa 0.8 mW/sr unafaa kwa udhibiti wa kawaida wa mbali wa ndani kwa umbali wa mita 5-10. Kwa masafa marefu zaidi, ungehitaji kuongeza mkondo wa kuendesha (ndani ya viwango vya mipigo), kutumia lenzi ya kulenga, au kuchagua IRED yenye kigezo cha juu cha ukali wa mionzi.

8.3 Karatasi ya data inasema \"Hali ya voltage ya nyuma inatumika kwa jaribio la IR pekee. Kifaa hakijatengenezwa kwa uendeshaji wa nyuma.\" Hii inamaanisha nini?

Hii inamaanisha kiwango cha voltage ya nyuma ya 5V ni kigezo cha majaribio cha kuthibitisha mkondo wa uvujaji wakati wa utengenezaji. Sio kiwango cha uendeshaji. Katika sakiti yako, lazima uhakikishe kuwa IRED haijatumiwa kwa upendeleo wa nyuma wakati wa uendeshaji wa kawaida, kwani hata voltage ndogo ya nyuma inaweza kuiharibu ikiwa hakizuiliwi mkondo. Daima jumuisha ulinzi, kama vile kuhakikisha imeelekezwa kwa usahihi au kuongeza diode sambamba ikiwa topolojia ya sakiti inaweza kusababisha voltage ya nyuma.

8.4 Je, umuhimu wa maisha ya sakafu ya wiki moja baada ya kufungua mfuko wa kizuizi cha unyevu ni muhimu kiasi gani?

Kwa vijenzi vya MSL 3, ni muhimu sana. Kuzidi maisha ya sakafu bila uhifadhi sahihi au kupika kuna hatari ya unyevu kuingia ndani ya kifurushi cha plastiki. Wakati wa mchakato wa joto la juu wa kuuza ya kujirudia, unyevu huu unaweza kuyeyuka kwa kasi, na kusababisha kutenganishwa kwa ndani, mipasuko, au \"popcorning,\" ambayo husababisha kushindwa mara moja au la siri. Zingatia miongozo ya uhifadhi na kupika kwa ukali.

9. Kanuni za Uendeshaji

Diode ya Kutoa Mionzi ya Infrared (IRED) inafanya kazi kwa kanuni sawa na LED ya kawaida ya mwanga unaoonekana lakini hutumia nyenzo za semiconductor (kama GaAs) zenye pengo la bendi linalolingana na nishati ya fotoni ya infrared. Wakati voltage ya mbele inapotumiwa, elektroni na mashimo hujumuishwa tena katika eneo la kazi la semiconductor, na kutolewa nishati kwa mfumo wa fotoni. Kwa GaAs, nishati hii ya fotoni inalingana na urefu wa wimbi wa karibu 940nm. Lenzi ya epoksi wazi kama maji ni wazi kwa mwanga unaoonekana na infrared, na huruhusu mionzi ya IR kupita wakati huo huo ikitoa ulinzi wa mitambo na mazingira kwa chip ya semiconductor.

10. Mienendo ya Tasnia

Soko la vijenzi tofauti vya infrared linasalia kuwa thabiti, likiongozwa na matumizi yaliyoanzishwa kama vile udhibiti wa mbali na matumizi yanayobadilika katika vichunguzi vya IoT, utambuzi wa ishara, na maono ya mashine. Mienendo inajumuisha ujumuishaji wa vitu vya kutoa mionzi na vichunguzi katika vifurushi vidogo, vikali zaidi, ukuzaji wa IREDs za kasi zaidi kwa mawasiliano ya data (warithi wa IrDA), na msisitizo mkubwa juu ya ufanisi wa nguvu na uthabiti kwa vifaa vinavyotumia betri. Harakati kuelekea nyenzo zisizo na risasi (Pb-free) na zisizo na halojeni kulingana na kanuni za kimataifa za mazingira pia ni hitaji la kawaida, ambalo kijenzi hiki kinakidhi.