LED ya Infrared 5mm ya Kutoa Mwanga - Kipimo 5.0mm Kipenyo x 8.6mm Urefu - Voltage ya Mbele 1.6-2.0V - Urefu wa Wimbi la Kilele 850nm - Uzito wa Mionzi 30-45mW/sr - Karatasi ya Data ya Kiufundi ya Kiswahili

1. Muhtasari wa Bidhaa

Hati hii inaelezea kwa kina vipimo vya diode inayotoa mwanga wa infrared (IRED) iliyoundwa kwa matumizi mbalimbali ya optoelekroniki. Kifaa hiki kimeundwa kutoa pato la juu la mionzi na sifa ya voltage ya chini ya mbele, na hivyo kufaa kwa miundo inayohitaji nguvu kidogo. Utoaji wake mkuu wa mwanga uko katika wigo wa karibu na infrared, unaozingatia urefu wa wimbi la kilele la nanomita 850.

Faida kuu za sehemu hii ni pamoja na uwezo wake wa kufanya kazi kwa sasa kubwa, ambayo husababisha moja kwa moja pato la juu la nguvu ya optiki. Imefungwa katika umbo la kawaida la 5mm na lenzi wazi kama maji, ikitoa pembe pana ya kuona kwa mwanga au upokeaji wa eneo pana. Hii inafanya kuwa chaguo bora kwa mifumo inayohitaji ishara ya infrared ya kuaminika.

Soko lengwa na matukio ya kawaida ya matumizi yanajumuisha vifaa vya elektroniki vya watumiaji, udhibiti wa viwanda, na mifumo ya usalama. Matumizi ya kawaida ni pamoja na udhibiti wa mbali wa infrared kwa televisheni na vifaa vya sauti, viungo vya data vya mawasiliano bila waya kwa umbali mfupi, vichunguzi vya uvamizi katika kengele za usalama, na vihesabaji vya optiki. Vigezo vyake vya utendaji vimeboreshwa kwa uendeshaji wa mipigo, ambayo ni kawaida katika itifaki za udhibiti wa mbali na usambazaji wa data.

2. Uchambuzi wa kina wa Vigezo vya Kiufundi

2.1 Viwango vya Juu Kabisa

Kuendesha kifaa hiki zaidi ya mipaka hii kunaweza kusababisha uharibifu wa kudumu. Sasa ya juu ya mbele inayoruhusiwa kwa mwendelezo ni 80 mA, na sasa ya kilele ya mbele ya 1 A inaruhusiwa chini ya hali ya mipigo (300 pps, upana wa mipigo 10μs). Uvujaji wa juu wa nguvu ni 200 mW, ambayo huamua muundo wa joto wa matumizi. Kifaa kinaweza kustahimili voltage ya nyuma hadi 5V, ingawa hakikusudiwa kufanya kazi katika hali hii. Anuwai ya joto la uendeshaji na uhifadhi ni -40°C hadi +85°C na -55°C hadi +100°C, mtawaliwa, na kuhakikisha uaminifu katika mazingira magumu. Kuuza kwa risasi lazima kufanyike kwa 260°C kwa si zaidi ya sekunde 5, na ncha ya chuma ikiwa angalau 1.6mm kutoka kwa mwili wa epoksi.

2.2 Sifa za Umeme na Optiki

Vigezo muhimu vya utendaji hupimwa katika hali ya kawaida ya majaribio ya sasa ya mbele ya 50 mA (I_F) na joto la mazingira (T_A) la 25°C.

• Uzito wa Mionzi (I_E):Pato la nguvu ya optiki kwa kila pembe thabiti, kuanzia chini ya 30 mW/sr hadi thamani ya kawaida ya 45 mW/sr. Hii ni kipimo cha moja kwa moja cha mwangaza wa LED katika mwelekeo wake mkuu.
• Urefu wa Wimbi la Kilele la Utoaji (λ_P):Urefu wa wimbi la kawaida ni 850 nm, na kuuweka katika eneo la karibu na infrared, ambalo ni bora kwa vichunguzi vya mwanga vya silikoni na haionekani sana kwa jicho la mwanadamu kuliko urefu wa wimbi mfupi.
• Nusu-Upana wa Mstari wa Wigo (Δλ):Takriban 50 nm. Hii inafafanua upana wa wigo, na kuonyesha anuwai ya urefu wa wimbi unaotolewa karibu na kilele.
• Voltage ya Mbele (V_F):Kwa kawaida 1.6V, na upeo wa 2.0V kwa I_F=50mA. V_Fya chini ni kipengele muhimu kwa vifaa vinavyotumia betri kwa ufanisi.
• Sasa ya Nyuma (I_R):Upeo wa 100 μA kwa V_R=5V. Kigezo hiki ni kwa madhumuni ya majaribio tu; kifaa hakikusudiwa kufanya kazi katika hali ya upendeleo wa nyuma.
• Muda wa Kupanda/Kushuka (T_r/T_f):Nanosekunde 30. Kasi hii ya haraka ya kubadili-badili inawezesha uendeshaji wa mipigo ya mzunguko wa juu kwa usambazaji wa data.
• Pembe ya Kuona (2θ_1/2):Digrii 30. Hii ndiyo pembe kamili ambapo uzito wa mionzi hushuka hadi nusu ya thamani yake ya kilele, na kufafanua kuenea kwa boriti.

3. Uchambuzi wa Mikunjo ya Utendaji

Karatasi ya data hutoa mikunjo kadhaa ya sifa ambayo ni muhimu kwa muundo wa sakiti na utabiri wa utendaji.

3.1 Mstari wa Sasa dhidi ya Voltage ya Mbele (Mkunjo wa I-V)

Mkunjo huu unaonyesha uhusiano kati ya sasa inayopita kwenye LED na voltage kwenye hiyo. Haioani, kama kawaida kwa diode. Mkunjo huruhusu wabunifu kuamua voltage ya kuendesha inayohitajika kwa sasa ya uendeshaji inayotaka na kuhesabu uvujaji wa nguvu (V_F* I_F). Voltage ya chini ya goti inaonekana kutoka kwa V_Fya kawaida ya 1.6V.

3.2 Uzito wa Mionzi wa Jamaa dhidi ya Sasa ya Mbele

Grafu hii inaonyesha jinsi nguvu ya pato ya optiki inavyopimwa na sasa ya pembejeo. Kwa ujumla, uzito wa mionzi huongezeka kwa mstari na sasa katika anuwai ya kawaida ya uendeshaji. Uwiano huu ni muhimu kwa matumizi ya modulisho ya analog. Wabunifu wanaweza kutumia hii kuchagua sasa ya kuendesha inayofaa ili kufikia kiwango maalum cha mwangaza.

3.3 Uzito wa Mionzi wa Jamaa dhidi ya Joto la Mazingira

Mkunjo huu ni muhimu kwa kuelewa athari za joto. Uzito wa mionzi wa LED hupungua kadiri joto la kiungo linavyoongezeka. Grafu hii inapima kupungua huko, na kuonyesha nguvu ya pato ikilinganishwa na thamani yake kwa 25°C katika anuwai ya joto la uendeshaji. Kwa uendeshaji wa kuaminika, usimamizi wa joto lazima uzingatiwe ili kudumisha utulivu wa pato, haswa katika matumizi ya sasa kubwa au joto la juu la mazingira.

3.4 Usambazaji wa Wigo

Mpango wa wigo unaonyesha uzito wa mwanga unaotolewa katika urefu tofauti wa wimbi. Inathibitisha kilele kwa 850 nm na nusu-upana wa takriban 50 nm. Taarifa hii ni muhimu wakati wa kufananisha LED na kichunguzi cha mwanga, kwani usikivu wa kichunguzi hubadilika na urefu wa wimbi.

3.5 Mchoro wa Muundo wa Mionzi

Mchoro huu wa polar unaonyesha kwa macho pembe ya kuona. Muundo unaonyesha usambazaji wa uzito, na kuthibitisha nusu-pembe ya digrii 30. Inasaidia katika kubuni mifumo ya optiki kwa maeneo maalum ya chanjo, kama vile kuhakikisha mpokeaji uko ndani ya boriti ya LED.

4. Taarifa ya Mitambo na Ufungaji

4.1 Vipimo vya Muundo

Kifaa hiki kinakubaliana na kifurushi cha kawaida cha LED ya duara ya 5mm. Vipimo muhimu vinajumuisha kipenyo cha mwili cha 5.0mm na urefu wa kawaida wa 8.6mm kutoka chini ya flange hadi juu ya lenzi. Nafasi ya risasi, inayopimwa mahali ambapo risasi zinatoka kwenye kifurushi, ni kawaida 2.54mm (inchi 0.1). Toleo ni kawaida ±0.25mm isipokuwa imebainishwa vingine. Uvujaji wa juu wa hariri ya 1.5mm chini ya flange unaruhusiwa. Anodi (risasi chanya) kwa kawaida hutambuliwa kwa urefu wa risasi ndefu.

5. Miongozo ya Kuuza na Usanikishaji

5.1 Hali ya Uhifadhi

Vipengele vinapaswa kuhifadhiwa katika mazingira chini ya 30°C na unyevu wa jamaa wa 70%. Mara tu kifurushi cha awali kilichofungwa kimefunguliwa, vipengele lazima vitumike ndani ya miezi 3 chini ya mazingira yaliyodhibitiwa ya <25°C na <60% RH ili kuzuia oksidi ya risasi, ambayo inaweza kuathiri uwezo wa kuuza.

5.2 Kusafisha

Ikiwa kusafisha kunahitajika, vimumunyisho vya aina ya pombe tu kama vile pombe ya isopropili vinapaswa kutumiwa. Kemikali kali zinaweza kuharibu lenzi ya epoksi.

5.3 Uundaji wa Mabomba

Ikiwa risasi zinahitaji kupindika, hii lazima ifanyike kabla ya kuuza na kwa joto la kawaida la chumba. Upinde unapaswa kufanywa kwenye sehemu angalau 3mm mbali na msingi wa lenzi ya LED. Msingi wa fremu ya risasi haipaswi kutumika kama fulkamu wakati wa kupinda ili kuepuka mkazo kwenye kiambatisho cha ndani cha die.

5.4 Mchakato wa Kuuza

Kuuza kwa Mkono (Chuma):Joto la juu la 350°C kwa si zaidi ya sekunde 3 kwa kila risasi. Ncha ya chuma lazima iwe si karibu zaidi ya 2mm kutoka msingi wa lenzi ya epoksi.
Kuuza kwa Wimbi:Wasifu unaopendekezwa unajumuisha joto la awali hadi 100°C kwa sekunde 60 upeo, ikifuatiwa na wimbi la kuuza kwa 260°C upeo kwa sekunde 5. Nafasi ya kuzamishwa haipaswi kuwa chini ya 2mm kutoka msingi wa lenzi.
Onyo Muhimu:Kuzamisha lenzi kwenye kuuza lazima kuepukwe. Joto la kupita kiasi au muda unaweza kusababisha mabadiliko ya lenzi au kushindwa kwa ghafla. Kuuza kwa kurudisha kwa infrared (IR) haifai kwa aina hii ya kifurushi cha kupitia shimo.

6. Taarifa ya Ufungaji na Maagizo

Vipengele vimefungwa katika mifuko ya kuzuia umeme tuli. Usanidi wa kawaida wa ufungaji ni vipande 1000 kwa kila mfuko. Mifuko minane imefungwa ndani ya karatasi ya ndani, na karatasi nane za ndani hufanya karatasi moja ya nje ya usafirishaji, na kusababisha jumla ya vipande 64,000 kwa kila karatasi ya nje.

7. Mapendekezo ya Muundo wa Matumizi

7.1 Muundo wa Sakiti ya Kuendesha

LED ni vifaa vinavyotumia sasa. Ili kuhakikisha mwangaza sawa na kuzuia kukamata sasa, inapendekezwa sana kutumia kipingamizi cha kikomo cha sasa kwa kila LED, hata wakati LED nyingi zimeunganishwa sambamba na chanzo cha voltage. Mfano rahisi wa sakiti (A) na kipingamizi kikiwa mfululizo na kila LED ndiyo njia sahihi. Mfano mbadala (B), kuunganisha LED nyingi moja kwa moja sambamba bila kipingamizi cha kibinafsi, haipendekezwi kwani tofauti ndogo katika voltage ya mbele (V_F) ya kila LED itasababisha tofauti kubwa katika ushiriki wa sasa na, kwa hivyo, mwangaza.

Thamani ya kipingamizi cha mfululizo (R_s) inaweza kuhesabiwa kwa kutumia Sheria ya Ohm: R_s= (V_chanzo- V_F) / I_F, ambapo I_Fni sasa ya uendeshaji inayotaka (k.m., 50mA) na V_Fni voltage ya kawaida ya mbele kutoka kwenye karatasi ya data (k.m., 1.6V).

7.2 Ulinzi dhidi ya Kutokwa kwa Umeme tuli (ESD)

Sehemu hii ni nyeti kwa kutokwa kwa umeme tuli. Udhibiti sahihi wa ESD lazima utekelezwe wakati wa kushughulikia na usanikishaji:

• Wafanyakazi wanapaswa kuvaa mikanda ya mkono iliyowekwa ardhini au glavu za kuzuia umeme tuli.
• Vituo vyote vya kazi, zana, na vifaa lazima viwekwe ardhini ipasavyo.
• Tumia viionizaji ili kuzuia malipo tuli ambayo yanaweza kukusanyika kwenye lenzi ya plastiki.
• Hifadhi na usafirishe vipengele katika ufungaji wa conductive au wa kuzuia umeme tuli.

7.3 Upeo wa Matumizi na Uaminifu

Bidhaa hii imekusudiwa kutumika katika vifaa vya kawaida vya elektroniki vya kibiashara na viwanda, ikiwa ni pamoja na otomatiki ya ofisi, mawasiliano, na vifaa vya nyumbani. Kwa matumizi yanayohitaji uaminifu wa kipekee ambapo kushindwa kunaweza kuhatarisha maisha au afya (k.m., usafiri wa anga, usaidizi wa maisha ya matibabu, mifumo ya usalama wa usafiri), mashauriano maalum na sifa ni muhimu kabla ya kubuni.

8. Ulinganisho wa Kiufundi na Tofauti

IRED hii ya 850nm inajitofautisha kupitia mchanganyiko wake wapato la nguvu kubwa(30-45 mW/sr) navoltage ya chini ya mbele(1.6V kwa kawaida). Ikilinganishwa na LED za kawaida zinazoonekana au IRED zenye nguvu ndogo, hii inaruhusu mwanga mkali zaidi au umbali mrefu zaidi katika vifaa vinavyotumia betri. Pembe ya kuona ya digrii 30 inatoa usawa mzuri kati ya uzito uliolengwa na eneo la chanjo. Kasi ya haraka ya kubadili-badili ya 30ns inafanya ifae kwa udhibiti wa mbali rahisi wa washa/zima na itifaki za usambazaji wa data za kasi ya juu, tofauti na vifaa vya polepole vilivyowekewa kikomo kwa kubadili-badili ya msingi.

9. Maswali Yanayoulizwa Mara kwa Mara (FAQ)

Q: Je, naweza kuendesha LED hii moja kwa moja kutoka kwa pini ya microcontroller ya 3.3V au 5V?
A: Hapana. Lazima kila wakati utumie kipingamizi cha kikomo cha sasa cha mfululizo. Pini ya microcontroller ina uwezo mdogo wa kutoa/kupokea sasa na haina udhibiti sahihi wa sasa. Kuunganisha LED moja kwa moja kungezidi uwezekano sasa ya juu ya pini, na kuharibu microcontroller, na kunaweza kuendesha LED kupita kiasi.

Q: Kwa nini kiwango cha sasa ya nyuma ni kwa majaribio tu, na si kwa uendeshaji?
A: LED ni diode iliyoboreshwa kwa uendeshaji wa mbele. Kutumia voltage ya nyuma, hata ndani ya kiwango cha juu cha 5V, haifanyi kazi kwa manufaa. Sasa maalum ya nyuma ni kigezo cha uvujaji kinachotumiwa kwa majaribio ya ubora, sio kigezo cha muundo kwa uendeshaji wa sakiti.

Q: Ninahesabuje kipingamizi kinachohitajika kwa usambazaji wa 5V kwa 50mA?
A: Kwa kutumia V_Fya kawaida ya 1.6V: R = (5V - 1.6V) / 0.05A = 68 Ohms. Thamani ya kawaida iliyo karibu ni 68Ω. Kiwango cha nguvu cha kipingamizi kinapaswa kuwa angalau P = I²R = (0.05)²* 68 = 0.17W, kwa hivyo kipingamizi cha 1/4W kinatosha.

Q: Madhumuni ya kifurushi cha wazi kama maji ni nini ikiwa mwanga hauonekani?
A> Epoksi ya wazi kama maji ina uwazi mkubwa kwa mwanga wa infrared wa 850nm, na kupunguza hasara za optiki ndani ya kifurushi chenyewe. Lenzi yenye rangi ingekamua baadhi ya pato la IR, na kupunguza ufanisi. Kifurushi cha wazi kinaruhusu uzito wa juu wa mionzi.

10. Uchambuzi wa Kesi ya Muundo na Matumizi

Hali: Kubuni Kifaa cha Upelelezi rahisi cha Udhibiti wa Mbali wa Infrared.
Lengo ni kusambaza amri zilizosimbwa kutoka kwa kitengo kinachoshikiliwa mkononi hadi mpokeaji hadi mita 10 mbali katika chumba cha kawaida cha kuishi.

Uchaguzi wa Sehemu:IRED hii ya 850nm ni chaguo bora kutokana na nguvu yake kubwa ya pato (kwa umbali mzuri), uendeshaji wa voltage ya chini (unaolingana na betri ndogo kama seli 2xAA zinazotoa 3V), na kasi ya haraka ya kubadili-badili (inayoweza kushughulikia mzunguko wa mabeba wa 38kHz unaotumiwa kwa kawaida katika udhibiti wa mbali).

Muundo wa Sakiti:Sakiti kuu ya kipelelezi inahusisha microcontroller inayozalisha msimbo uliomodulishwa. Pini ya microcontroller inaendesha transistor (k.m., NPN rahisi kama 2N3904) katika usanidi wa kubadili-badili. IRED na kipingamizi chake cha kikomo cha sasa huwekwa katika sakiti ya mkusanyiko wa transistor. Transistor hufanya kazi kama kibadili-badili cha kasi ya juu, na kuruhusu microcontroller kupiga mipigo ya LED kwa sasa kubwa inayohitajika (k.m., mipigo ya 100mA) bila kupakia pini ya MCU moja kwa moja. Thamani ya kipingamizi cha mfululizo inahesabiwa kulingana na voltage ya betri (3V), V_Fya LED (~1.6V), na sasa ya mipigo inayotaka.

Mazingatio:Pembe pana ya kuona ya digrii 30 ya LED inahakikisha udhibiti wa mbali hauhitaji kuelekezwa kwa usahihi kwa mpokeaji. Tahadhari za ESD ni muhimu wakati wa usanikishaji wa kitengo kinachoshikiliwa mkononi. Miongozo ya uhifadhi inahakikisha LED zinabaki zinazoweza kuuzwa wakati wa mchakato wa uzalishaji.

11. Kanuni ya Uendeshaji

Diode inayotoa Mwanga wa Infrared (IRED) ni kifaa cha semiconductor cha kiungo cha p-n. Wakati voltage ya mbele inatumika, elektroni kutoka eneo la aina-n na mashimo kutoka eneo la aina-p huingizwa kwenye eneo la kiungo. Wakati vibeba malipo hivi vinarudiana, nishati hutolewa kwa mfumo wa fotoni (mwanga). Urefu maalum wa mwanga unaotolewa (850 nm katika kesi hii) huamuliwa na nishati ya pengo la bendi ya nyenzo ya semiconductor, ambayo hapa inategemea misombo ya Gallium Arsenide (GaAs) au Aluminum Gallium Arsenide (AlGaAs). Kifurushi cha epoksi "wazi kama maji" kinazunguka chip ya semiconductor, hutoa ulinzi wa mitambo, na hufanya kazi kama lenzi kuunda boriti ya pato.

12. Mienendo ya Teknolojia

Vipengele vya infrared vya kipekee vinaendelea kubadilika. Mienendo inajumuisha ukuzaji wa vifaa vilivyo na msongamano wa nguvu zaidi na ufanisi kwa matumizi ya umbali mrefu kama vile LiDAR na kuhisi wakati wa safari. Pia kuna juhudi za kupunguza ukubwa hadi kwenye vifurushi vya kifaa cha kusakinisha kwenye uso (SMD) kwa usanikishaji wa otomatiki na umbo ndogo zaidi. Zaidi ya hayo, vipengele vilivyo na udhibiti mkali zaidi wa toleo la urefu wa wimbi na upana mdogo wa wigo vinakuzwa kwa matumizi maalum ya kuhisi na mawasiliano ya optiki ili kupunguza usumbufu na kuboresha uwiano wa ishara kwa kelele. Kanuni ya msingi ya umeme-mwanga katika viungo vya semiconductor inabaki mara kwa mara, lakini sayansi ya nyenzo na teknolojia ya ufungaji inaongoza uboreshaji wa utendaji.