IR26-91C/L510/2D LED ya Infrared - Kifurushi cha SMD cha 3.0x1.0mm - Urefu wa Wimbi 940nm - Voltage ya Mbele 1.6V - Hati ya Kiufundi ya Kiswahili

1. Muhtasari wa Bidhaa

IR26-91C/L510/2D ni diode ndogo ya kutolea mwanga wa infrared inayowekwa kwenye uso (SMD). Imewekwa kwenye kifurushi kidogo cha 3.0mm x 1.0mm kilichotengenezwa kwa plastiki wazi yenye lenzi ya duara juu. Kazi kuu ya sehemu hii ni kutoa mwanga wa infrared wenye urefu wa wimbi la kilele la nanomita 940 (nm), ambao unalingana na usikivu wa photodiode na phototransistor za kawaida za silicon. Hii inafanya kuwa chanzo bora kwa mifumo ya kugundua infrared na mawasiliano ambapo kuunganishwa kwa usahihi kwa mwanga kunahitajika.

1.1 Vipengele Vikuu na Faida

Kifaa hiki kinatoa faida kadhaa muhimu za kiufundi na kufuata kanuni. Kipengele chake kikuu cha mwanga ni urefu wa wimbi la kilele la 940nm, lililochaguliwa kwa utendaji bora na vigunduzi vya msingi wa silicon huku ukitoa usambazaji mzuri wa anga. Kwa upande wa umeme, kina voltage ya mbele ya chini ya kawaida ya 1.3V kwa 20mA, ikichangia uendeshaji wa kutumia nishati kwa ufanisi. Sehemu hii imetengenezwa kuwa isiyo na risasi (Pb-free) na inafuata sheria ya Umoja wa Ulaya ya Kuzuia Vitu Hatari (RoHS) na kanuni ya Usajili, Tathmini, Idhini na Kuzuia Kemikali (REACH). Pia imeainishwa kuwa haina halojeni, na maudhui ya bromini (Br) na klorini (Cl) kila moja chini ya sehemu milioni 900 (ppm) na jumla yao chini ya ppm 1500.

1.2 Matumizi Lengwa

LED hii ya infrared imebuniwa kutumika katika mifumo mbalimbali ya infrared. Matumizi ya kawaida ni pamoja na sensor za karibu, kugundua vitu, swichi zisizoguswa, encoder za mwanga, na viungo vya mfupi vya usambazaji wa data. Ukubwa wake mdogo na muundo wa SMD unafanya kuwa inafaa kwa michakato ya kukusanya kiotomatiki katika vifaa vya umeme vya watumiaji, otomatiki ya viwanda, na moduli za kugundua ndani ya magari.

2. Uchambuzi wa Vigezo vya Kiufundi

Sehemu hii inatoa tafsiri ya kina na ya kitu cha vigezo muhimu vya umeme, mwanga na joto vilivyobainishwa kwenye hati ya data. Kuelewa viwango hivi ni muhimu kwa muundo wa mzunguko unaoaminika na kuhakikisha utendaji wa muda mrefu wa kifaa.

2.1 Viwango Vya Juu Kabisa

Viwango Vya Juu Kabisa vinabainisha mipaka ya mkazo ambayo kuzidi kunaweza kusababisha uharibifu wa kudumu kwa kifaa. Viwango hivi sio vya uendeshaji endelevu. Mzunguko wa mbele endelevu (I_F) imekadiriwa kuwa 65 mA. Mzunguko wa kilele cha mbele (I_FP) wa juu zaidi wa 700 mA unaruhusiwa, lakini tu chini ya hali kali za mipigo: upana wa mipigo ≤ mikrosekunde 70 (μs) na mzunguko wa kazi ≤ 0.7%. Voltage ya juu ya nyuma (V_R) ni 5V, ikionyesha kuwa LED ina uvumilivu mdogo sana kwa upendeleo wa nyuma. Kifaa kinaweza kufanya kazi katika halijoto ya mazingira (T_opr) kutoka -40°C hadi +85°C na kuhifadhiwa (T_stg) kutoka -40°C hadi +100°C. Halijoto ya juu ya kuuza (T_sol) wakati wa reflow ni 260°C kwa muda usiozidi sekunde 5. Kupoteza nguvu (P_d) kwa au chini ya halijoto ya hewa huria ya 25°C ni 100 mW. Pia ina kinga ya Kutokwa na Umeme tuli (ESD), na kiwango cha Mfano wa Mwili wa Binadamu (HBM) cha chini ya 2000V na kiwango cha Mfano wa Mashine (MM) cha chini ya 200V.

2.2 Tabia za Umeme-Mwanga

Jedwali la Tabia za Umeme-Mwanga linatoa maadili ya kawaida na ya juu/chini chini ya hali maalum za majaribio (Ta=25°C). Ukali wa mnururisho (I_e), kipimo cha nguvu ya mwanga kwa pembe thabiti, kwa kawaida ni miliwati 8.0 kwa steradian (mW/sr) kwa mzunguko wa mbele wa 20mA. Urefu wa wimbi la kilele (λ_p) unazingatia 940nm. Upana wa wigo (Δλ), unaowakilisha anuwai ya urefu wa mawimbi yanayotolewa kwa nusu ya ukali wa kilele, kwa kawaida ni 45nm. Voltage ya mbele (V_F) inaanzia kwa kawaida 1.3V hadi juu ya 1.6V kwa 20mA. Mzunguko wa nyuma (I_R) una thamani ya juu ya microamperes 10 (μA) wakati upendeleo wa nyuma wa 5V unatumika. Pembe ya kuona, inayofafanuliwa kama pembe kamili ambapo ukali hupungua hadi nusu ya thamani yake ya kilele, sio sawa: takriban digrii 130 kwenye mhimili wa X na digrii 20 kwenye mhimili wa Y. Hii inatengeneza muundo wa mnururisho wa duaradufu sana, ambao ni jambo muhimu la kuzingatia katika muundo wa kuunda boriti na usawa wa sensor.

3. Uchambuzi wa Mkunjo wa Utendaji

Hati ya data inajumuisha grafu kadhaa zinazoonyesha tabia ya kifaa chini ya hali tofauti. Mikunjo hii ni muhimu kwa kuelewa uhusiano usio wa mstari na kubuni kwa mazingira tofauti ya uendeshaji.

3.1 Mzunguko wa Mbele dhidi ya Halijoto ya Mazingira

Mkunjo huu wa kupunguza unaonyesha jinsi mzunguko wa juu unaoruhusiwa wa mbele endelevu unapungua kadri halijoto ya mazingira inavyoongezeka. Kwa 25°C, kiwango kamili cha 65mA kinapatikana. Kadri halijoto inavyopanda, mzunguko lazima upunguzwe ili kuzuia kuzidi kiwango cha juu cha kiungo cha halijoto na mipaka ya kupoteza nguvu, na kuhakikisha uaminifu wa muda mrefu.

3.2 Usambazaji wa Wigo

Mpango wa usambazaji wa wigo unaonyesha kwa picha pato la mwanga kama kazi ya urefu wa wimbi. Inathibitisha kilele kwa 940nm na upana wa wigo wa takriban 45nm (Upana Kamili kwa Nusu ya Juu - FWHM). Mkunjo unaonyesha kuwa mwanga unaoonekana kidogo sana (chini ya ~700nm) hutolewa, ambayo ni inayotakikana kwa uendeshaji wa kujitunza katika mifumo ya IR.

3.3 Ukali wa Mnururisho dhidi ya Mzunguko wa Mbele

Mkunjo huu unaonyesha uhusiano kati ya mzunguko wa kuendesha na nguvu ya pato la mwanga. Kwa kawaida ni wa mstari kwa mizunguko ya chini lakini inaweza kuonyesha kujaa au ufanisi uliopunguzwa kwa mizunguko ya juu sana kutokana na athari za joto. Wabunifu hutumia hii kuamua mzunguko wa kuendesha unaohitajika kufikia kiwango maalum cha ishara kwenye kigunduzi.

3.4 Miundo ya Mnururisho ya Pembe

Michoro tofauti kwa mhimili wa X na mhimili wa Y inaonyesha ukali wa jamaa wa mnururisho kama kazi ya uhamisho wa pembe kutoka katikati ya mwanga (0°). Muundo wa mhimili wa X ni mpana sana (~130° nusu-pembe), wakati muundo wa mhimili wa Y ni nyembamba zaidi (~20° nusu-pembe). Muundo huu wa duaradufu lazima uzingatiwe wakati wa kuunganisha LED na sensor au kubuni vipengele vya mwanga kama vile lenzi au apertcha.

4. Taarifa ya Mitambo na Ufungaji

4.1 Vipimo vya Kifurushi na Uvumilivu

Kifaa kina ukubwa wa kawaida wa kifurushi cha urefu wa 3.0mm, upana wa 1.0mm, na urefu maalum. Mchoro wa kina wa vipimo umetolewa, ukiwemo maeneo ya pedi, umbo la lenzi, na kiashiria cha polarity (kwa kawaida notch au nukta kwenye upande wa cathode). Vipimo vyote visivyobainishwa vina uvumilivu wa ±0.1mm. Muundo wa pedi ya kuuza iliyopendekezwa kwa ufungaji wa mtazamo wa upande pia umeonyeshwa ili kuhakikisha utulivu wa mitambo na uundaji wa kiungo cha kuuza wakati wa reflow.

4.2 Ufungaji wa Mkanda wa Kubeba na Reel

Kwa usanikishaji wa kiotomatiki wa kuchukua-na-kuweka, LED zinasambazwa kwenye mkanda uliochongwa wa kubeba ulioviringishwa kwenye reeli. Hati ya data inatoa vipimo sahihi vya mifuko ya mkanda wa kubeba, umbali, na vipimo vya reel. Reel ya kawaida ina vipande 2000. Taarifa hii ni muhimu kwa kuweka vifaa vya usanikishaji vya kulisha kwa usahihi.

5. Mwongozo wa Kuuza na Usanikishaji

Ushughulikiaji sahihi na kuuza ni muhimu ili kuzuia uharibifu wa LED na kuhakikisha uaminifu wa kiungo cha kuuza.

5.1 Profaili ya Kuuza kwa Reflow

Sehemu hii inafaa kwa michakato ya kuuza kwa reflow isiyo na risasi (Pb-free). Profaili ya halijoto iliyopendekezwa imetolewa, kwa kawaida ikijumuisha joto la awali, kuchovya, reflow (halijoto ya kilele ≤ 260°C kwa ≤ sekunde 5), na hatua za kupoa. Idadi ya mizunguko ya reflow haipaswi kuzidi tatu ili kupunguza mkazo wa joto kwenye kifurushi cha plastiki na viunganisho vya ndani vya waya.

5.2 Kuuza kwa Mkono na Urekebishaji

Ikiwa kuuza kwa mkono kunahitajika, tahadhari kubwa lazima ichukuliwe. Halijoto ya ncha ya chuma cha kuuza inapaswa kuwa chini ya 350°C, na wakati wa kuwasiliana kwa kila terminal unapaswa kuwa sekunde 3 au chini. Chuma cha nguvu ya chini (≤25W) kinapendekezwa. Kwa urekebishaji, chuma cha kuuza chenye vichwa viwili kinapendekezwa ili kupasha joto terminal zote mbili kwa wakati mmoja na kuepuka mkazo wa mitambo kwenye viungo vya kuuza. Uwezekano na athari ya urekebishaji inapaswa kutathminiwa mapema.

5.3 Usikivu wa Unyevu na Uhifadhi

Kifurushi cha SMD kina usikivu wa unyevu. Kifaa lazima kihifadhiwe kwenye mfuko wake asili wa kuzuia unyevu na dawa ya kukausha kwa ≤30°C na ≤90% unyevu wa jamaa (RH). Maisha ya rafu kabla ya mfuko kufunguliwa ni mwaka mmoja. Baada ya kufungua, vipengele vinapaswa kuhifadhiwa kwa ≤30°C na ≤70% RH na kutumika ndani ya saa 168 (siku 7). Ikiwa hali hizi zimezidi au dawa ya kukausha inaonyesha kujaa, matibabu ya kukaanga kwa 60 ±5°C kwa angalau saa 24 yanahitajika kabla ya matumizi ili kuondoa unyevu uliokamatiwa na kuzuia \"popcorning\" wakati wa reflow.

6. Mambo ya Kuzingatia katika Muundo wa Matumizi

6.1 Muundo wa Mzunguko wa Kuendesha

Dokezo muhimu la muundo ni hitaji la kuzuia mzunguko. LED lazima iendeshwe na chanzo cha mzunguko au, kwa kawaida zaidi, chanzo cha voltage katika mfululizo na kipingamizi cha kuzuia mzunguko. Hati ya data inaonya wazi kwamba mabadiliko madogo ya voltage yanaweza kusababisha mabadiliko makubwa ya mzunguko, yanayoweza kusababisha kuchoma. Thamani ya kipingamizi (R_limit) inaweza kuhesabiwa kwa kutumia Sheria ya Ohm: R_limit= (V_supply- V_F) / I_F, ambapo V_Fni voltage ya mbele ya LED kwa mzunguko unaotaka I_F. Kutumia V_Fya juu (1.6V) kwa hesabu hii inahakikisha mzunguko hauzidi lengo chini ya hali zote.

6.2 Muundo wa Mwanga na Usawa

Kutokana na muundo wa boriti wa duaradufu sana (130° x 20°), muundo wa makini wa mwanga unahitajika. Kwa matumizi yanayohitaji doa la duara au profaili maalum ya mwanga, optiki za sekondari kama vile lenzi au vikumbushio vinaweza kuhitajika. Usawa kati ya LED na kigunduzi cha mwanga kilichounganishwa pia ni muhimu zaidi kwenye mhimili mwembamba wa Y. Wabunifu wanapaswa kushauriana na grafu za uhamisho wa pembe ili kuelewa kupungua kwa ukali.

6.3 Usimamizi wa Joto

Ingawa kupoteza nguvu ni kwa kiasi kikubwa cha chini (100mW max), usimamizi bora wa joto bado ni muhimu, hasa katika mazingira ya halijoto ya juu ya mazingira au wakati wa kuendesha kwa mizunguko ya juu. Mkunjo wa kupunguza lazima ufuatiwe. Kuhakikisha eneo la kutosha la shaba kwenye PCB chini na karibu na pedi za LED husaidia kutawanya joto na kudumisha viwango vya chini vya halijoto vya kiungo, ambavyo vinahifadhi ufanisi wa mwanga na umri mrefu.

7. Ulinganisho wa Kiufundi na Tofauti

IR26-91C/L510/2D inajitofautisha katika soko kupitia mchanganyiko maalum wa vigezo. Urefu wake wa wimbi wa 940nm ni kiwango cha kawaida, ukitoa usawa mzuri kati ya usikivu wa kigunduzi cha silicon na usumbufu wa chini wa mwanga wa mazingira ikilinganishwa na LED za 850nm. Voltage ya chini sana ya mbele (1.3V kwa kawaida) ni faida muhimu kwa mizunguko ya umeme ya betri au ya logic ya voltage ya chini, kwani inapunguza nafasi ya voltage inayohitajika kwa kiendeshi. Ukubwa mdogo wa 3.0x1.0mm unaruhusu mpangilio wa PCB wa msongamano wa juu. Kufuata kanuni za RoHS, REACH, na viwango visivyo na halojeni kunafanya kuwa inafaa kwa masoko ya kimataifa yenye kanuni kali za kimazingira. Pembe ya kuona isiyo sawa inaweza kuwa faida au kizuizi, kulingana na mahitaji ya mwanga ya matumizi.

8. Maswali Yanayoulizwa Mara Kwa Mara (FAQ)

8.1 Kwa nini kipingamizi cha kuzuia mzunguko ni lazima?

LED ni diode yenye tabia isiyo ya mstari ya mzunguko-voltage (I-V). Zaidi ya voltage yake ya kuwasha, ongezeko dogo la voltage husababisha ongezeko kubwa sana la mzunguko. Kuendesha moja kwa moja kutoka kwa chanzo cha voltage bila kipingamizi cha mfululizo kungewaruhusu mzunguko kuongezeka bila udhibiti, na kuzidi haraka Kiwango cha Juu Kabisa na kuharibu kifaa. Kipingamizi hutoa uhusiano wa mstari, unaotabirika kati ya voltage ya usambazaji na mzunguko wa LED.

8.2 Je, naweza kuendesha LED hii kwa pini ya microcontroller ya 3.3V au 5V?

Ndio, lakini kipingamizi cha mfululizo kila wakata kinahitajika. Kwa mfano, kuendesha kwa I_F=20mA kutoka kwa usambazaji wa 3.3V, tukidhani V_F=1.5V: R = (3.3V - 1.5V) / 0.020A = Ohms 90. Kipingamizi cha kawaida cha Ohms 91 kingefaa. Pini ya microcontroller pia lazima iwe na uwezo wa kutoa au kuingiza mzunguko unaohitajika wa 20mA.

8.3 Je, kusudi la urefu wa wimbi wa 940nm ni nini?

Mwanga wa infrared wa 940nm haunaonekana kwa jicho la binadamu, na kuruhusu uendeshaji wa kujitunza. Unachukuliwa kwa nguvu na silicon, nyenzo zinazotumiwa katika photodiode na phototransistor nyingi, na kufanya kugundua kuwa na ufanisi. Pia hupata usumbufu mdogo kutoka kwa vyanzo vya kawaida vya mwanga wa mazingira (ambavyo vina maudhui ya chini ya IR kwa 940nm ikilinganishwa na 850nm) na haupatikani kwa urahisi na kelele katika sensor za picha.

8.4 Je, ninatambuaje anode na cathode?

Kifurushi kinajumuisha alama ya polarity. Tafuta mchoro wa vipimo vya kifurushi kwenye hati ya data. Ni kawaida kwa cathode kuwa alama ya nukta ya kijani, notch kwenye kifurushi, au kona iliyopigwa. Muunganisho usio sahihi wa polarity utazuia LED kutolea mwanga na, ikiwa voltage ya nyuma inayozidi 5V itatumika, inaweza kuharibu kifaa.

9. Uchunguzi wa Kesi ya Muundo wa Vitendo

Fikiria kubuni sensor rahisi ya kugundua vitu kwa kutumia LED hii na phototransistor ya silicon. LED inaendeshwa na usambazaji wa 5V kupitia kipingamizi cha Ohms 180 (kuzuia mzunguko hadi ~20mA, tukidhani V_F=1.5V). Phototransistor huwekwa umbali wa sentimita chache, ikilinganishwa kwenye mhimili mmoja wa mwanga. Wakati hakuna kitu kilichopo, mwanga wa IR kutoka kwa LED haufikii phototransistor, na pato lake ni la chini. Wakati kitu kinapita kati yao, kinatolea mwanga wa IR kwenye phototransistor, na kusababisha mzunguko wake wa pato kuongezeka. Ishara hii inaweza kuzidishwa na kuingizwa kwenye comparator au ADC ya microcontroller ili kugundua uwepo wa kitu. Muundo wa boriti wa duaradufu wa LED unamaanisha eneo la kugundua la sensor litakuwa pana zaidi kwa usawa kuliko wima, ambalo lazima lizingatiwe wakati wa kufafanua uwanja wa mtazamo wa sensor.

10. Kanuni ya Uendeshaji

Diode ya Kutolea Mwanga ya Infrared (IR LED) hufanya kazi kwa kanuni ya electroluminescence katika nyenzo ya semiconductor. IR26-91C/L510/2D hutumia chip ya Gallium Aluminum Arsenide (GaAlAs). Wakati voltage ya mbele inayozidi voltage ya bandgap ya diode inatumika, elektroni kutoka kwa eneo la aina-n huingizwa kwenye makutano ya p-n hadi kwenye eneo la aina-p, na mashimo huingizwa kwa mwelekeo kinyume. Vibeba malipo hivi (elektroni na mashimo) hujumuishwa tena katika eneo la shughuli la makutano. Nishati iliyotolewa wakati wa ujumuishaji huu hutolewa kama fotoni (chembe za mwanga). Muundo maalum wa semiconductor ya GaAlAs huamua nishati ya bandgap, ambayo huamua moja kwa moja urefu wa wimbi wa fotoni zinazotolewa—katika kesi hii, inazingatia karibu na 940nm katika wigo wa infrared.

11. Mienendo ya Sekta

Soko la LED za infrared linaendelea kubadilika. Mienendo mikuu ni pamoja na kusukumwa kwa ukali wa juu wa mnururisho na ufanisi kutoka kwa vifurushi vidogo ili kuwezesha kugundua kwa nguvu zaidi katika vifaa vidogo. Kuna ujumuishaji unaoongezeka wa LED za IR na viendeshi na sensor katika moduli kamili au mifumo-katika-kifurushi (SiP). Mahitaji ya urefu maalum wa mawimbi yanabadilika; wakati 940nm inabaki kiwango, urefu wa mawimbi kama 850nm (kwa usalama) na 1050nm/1300nm (kwa matumizi maalum ya kugundua) yanapata umaarufu. Zaidi ya hayo, kusukumwa kwa matumizi ya chini ya nguvu na uboreshaji wa uaminifu katika matumizi ya magari (k.m., ufuatiliaji ndani ya gari), watumiaji (k.m., kitambulisho cha uso), na matumizi ya IoT ya viwanda yanasukumia maendeleo katika teknolojia ya chip, ufungaji, na usimamizi wa joto kwa vitoa IR.