IRR15-22C/L491/TR8 SMD LED Mwongozo wa Kiufundi - Kifurushi 3.0x1.6x1.1mm - Voltage ya Mbele 1.3V(IR)/1.9V(Nyekundu) - Nguvu 100mW(IR)/130mW(Nyekundu)

1. Muhtasari wa Bidhaa

IRR15-22C/L491/TR8 ni kifaa cha kusakinishwa kwenye uso (SMD) chenye vitoa mwanga viwili, kinachounganisha diode inayotoa mwanga wa infrared (IR) na diode inayotoa mwanga nyekundu ndani ya kifurushi kimoja kidogo, cha gorofa chenye mtazamo wa juu. Kifaa hiki kimefungwa kwenye plastiki wazi kama maji, ambayo inaruhusu usambazaji bora wa mwanga kwa urefu wote wa mawimbi. Kipengele muhimu cha muundo ni kuendana kwa wigo wa mtoa IR na fotodiodi za silicon na fototransista, na kuifanya bora zaidi kwa matumizi ya kugundua na kuchunguza. Bidhaa hii inafuata viwango vya kisasa vya mazingira, ikiwa haina risasi (Pb-free), inatii RoHS, inatii EU REACH, na haina halojeni.

1.1 Vipengele na Faida Muhimu

• Voltage ya Mbele ya Chini:Inahakikisha ufanisi mkubwa wa nishati na kupunguza matumizi ya umeme katika saketi.
• Kuendana kwa Wigo:Pato la diode ya IR linalinganishwa mahsusi na mkunjo wa usikivu wa vigunduzi vya mwanga vya msingi wa silicon, na kuimarisha uwiano wa ishara-kwa-kelele katika mifumo ya kugundua mwanga.
• Utoaji wa Mwanga Maradufu:Huchanganya IR (kwa kugundua, udhibiti wa mbali) na Nyekundu (kwa kiashiria cha hali, maonyesho rahisi) katika eneo moja dogo, na kuokoa nafasi kwenye bodi.
• Uzingatiaji wa Mazingira:Inakidhi mahitaji ya kutokuwa na risasi, RoHS, REACH, na kutokuwa na halojeni, na kuifanya inafaa kwa soko anuwai duniani na miundo inayozingatia mazingira.
• Kifurushi Kidogo cha SMD:Kifurushi cha gorofa chenye mtazamo wa juu (3.0mm x 1.6mm x 1.1mm) kinafaa kwa usanikishaji wa otomatiki na miundo ya PCB yenye msongamano mkubwa.

1.2 Soko Lengwa na Matumizi

Sehemu hii inalengwa hasa kwa matumizi yanayohitaji vyanzo vya mwanga vinavyotegemeka, vyenye nguvu ndogo kwa ajili ya kugundua na kuashiria. Matumizi yake makuu ni katikamifumo inayotumia infrared, ambayo inajumuisha lakini sio tu:

• Vigunduzi vya karibu na uwepo
• Mifumo ya kugundua na kuhesabu vitu
• Vihesabu vya mwanga (Optical encoders)
• Vibadili na interfaces bila kugusa
• Viungo rahisi vya usambazaji data (mfano, vipokezi vya udhibiti wa mbali)
• Vifaa ambavyo vinaitaji taa ya kiashiria nyekundu pamoja na utendaji wa IR

2. Uchambuzi wa kina wa Vigezo vya Kiufundi

2.1 Vipimo Vya Juu Kabisa

Vipimo hivi vinafafanua mipaka ambayo kuzidi kunaweza kusababisha uharibifu wa kudumu kwa kifaa. Uendeshaji chini ya au kwenye mipaka hii hauhakikishwi.

• Mkondo wa Mbele Unaendelea (I_F):50 mA kwa chipi zote za IR na Nyekundu. Kuzidi mkondo huu kutasababisha joto kupita kiasi na uharibifu wa haraka.
• Voltage ya Nyuma (V_R):5 V. LED ina uvumilivu mdogo wa voltage ya nyuma; muundo sahihi wa saketi unapaswa kuzuia hali ya upendeleo wa nyuma.
• Mtawanyiko wa Nguvu (P_c):100 mW kwa chipi ya IR na 130 mW kwa chipi ya Nyekundu kwa joto la hewa huria la 25°C au chini. Kigezo hiki ni muhimu kwa usimamizi wa joto.
• Joto la Uendeshaji & Uhifadhi:-25°C hadi +85°C (uendeshaji), -40°C hadi +100°C (uhifadhi).
• Joto la Kuuza:260°C kwa upeo wa sekunde 5, inayolingana na wasifu wa kawaida wa kuyeyusha bila risasi.

2.2 Sifa za Umeme-Mwanga (Ta=25°C)

Hizi ni vigezo vya kawaida vya utendaji chini ya hali maalum za majaribio.

• Ukubwa wa Mionzi (I_E):Inapimwa kwa mW/sr (milliwatts kwa steradian). Thamani za kawaida ni 2.1 mW/sr (IR) na 2.3 mW/sr (Nyekundu) kwa I_F=20mA. Hii inaonyesha nguvu ya mwanga inayotolewa kwenye pembe maalum ya imara.
• Urefu wa Wigo wa Kilele (λ_p):940 nm kwa IR (kawaida) na 660 nm kwa Nyekundu (kawaida). Urefu wa wigo wa IR unaafaa kwa vigunduzi vya mwanga vya silicon, ambavyo vina usikivu wa kilele karibu 900-1000 nm.
• Upana wa Wigo (Δλ):Takriban 30 nm kwa IR na 20 nm kwa Nyekundu, na kufafanua usafi wa wigo wa mwanga unaotolewa.
• Voltage ya Mbele (V_F):Thamani za kawaida ni 1.30 V kwa IR na 1.90 V kwa Nyekundu kwa I_F=20mA. Chipi ya Nyekundu ina V_Fya juu zaidi kutokana na nyenzo tofauti za semikondukta (AlGaInP dhidi ya GaAlAs).
• Pembe ya Mtazamo (2θ_1/2):Digrii 120. Pembe hii pana ya mtazamo ni sifa ya kifurushi cha juu, kisicho na lenzi chenye uwazi kama maji, na kutoa muundo mpana wa utoaji mwanga.

3. Uchambuzi wa Mikunjo ya Utendaji

3.1 Sifa za Chipi ya Infrared (IR)

Mikunjo iliyotolewa kwa chipi ya IR inatoa ufahamu muhimu wa muundo:

• Usambazaji wa Wigo:Mkunjo unaonyesha kilele kali kwenye 940 nm na upana kamili kwa nusu ya juu (FWHM) wa takriban 30 nm, na kuthibitisha kuendana kwa wigo kwa vigunduzi vya silicon.
• Mkondo wa Mbele dhidi ya Voltage ya Mbele (Mkunjo wa I-V):Mkunjo huu wa kielelezo ni muhimu kwa kuchagua kipingamizi cha kudhibiti mkondo. Mabadiliko madogo katika voltage husababisha mabadiliko makubwa katika mkondo, na kusisitiza hitaji la kuendesha mkondo wa mara kwa mara au kipingamizi cha mfululizo kilichohesabiwa vizuri.
• Ukubwa wa Jamaa dhidi ya Mkondo wa Mbele:Inaonyesha kuwa ukubwa wa mionzi huongezeka kwa mstari na mkondo hadi kiwango cha juu kabisa, na kuruhusu udhibiti wa mwangaza kupitia udhibiti wa mkondo.
• Mkondo wa Mbele dhidi ya Joto la Mazingira:Inaonyesha hitaji la kupunguza nguvu. Mkondo wa juu unaoruhusiwa wa mbele hupungua kadiri joto la mazingira linavyoongezeka ili kuzuia kuzidi kikomo cha mtawanyiko wa nguvu.

3.2 Sifa za Chipi Nyekundu

Mikunjo ya chipi ya Nyekundu inafuata kanuni sawa lakini kwa tofauti maalum za nyenzo:

• Usambazaji wa Wigo:Iliyozingatia 660 nm (nyekundu nene) na upana wa wigo mwembamba (~20 nm), na kusababisha rangi nyekundu iliyojazwa.
• Mkunjo wa I-V, Ukubwa dhidi ya Mkondo, na Kupunguza Nguvu kwa Joto:Mikunjo hii ni sawa na ile ya chipi ya IR lakini kwa thamani tofauti za voltage na mtawanyiko wa nguvu, kama ilivyoonyeshwa kwenye jedwali la Vipimo Vya Juu Kabisa na Sifa za Umeme-Mwanga.

3.3 Sifa za Pembe

Mkunjo waMkondo wa Mwanga wa Jamaa dhidi ya Uhamisho wa Pembe(labda kutoka kwa kigunduzi kilichounganishwa) unaonyesha muundo wa utoaji mwanga wa anga. Pembe ya mtazamo ya digrii 120 husababisha usambazaji kama la Lambert ambapo ukubwa ni wa juu zaidi kwenye 0° (perpendicular kwa uso unaotoa) na hupungua hadi nusu kwenye ±60°. Hii ni muhimu kwa kubuni njia za mwanga na kuhakikisha nguvu ya kutosha ya ishara kwenye kipokezi.

4. Taarifa ya Mitambo na Kifurushi

4.1 Vipimo vya Kifurushi

Kifaa hiki kinakuja kwenye kifurushi kidogo cha SMD. Vipimo muhimu (kwa mm) vinajumuisha ukubwa wa mwili wa takriban 3.0 x 1.6, na urefu wa 1.1. Kathodi kwa kawaida hutambuliwa kwa alama au mfuo kwenye kifurushi. Mchoro wa vipimo unaonyesha umbali wa waya na mapendekezo ya muundo wa eneo la PCB, ambayo ni muhimu kwa kuuza kwa kutegemewa na utulivu wa mitambo.

4.2 Utambuzi wa Ubaguzi

Muunganisho sahihi wa ubaguzi ni muhimu sana. Mchoro wa kifurushi kwenye mwongozo wa bidhaa unaonyesha vituo vya anodi na kathodi. Kutumia ubaguzi wa nyuma unaozidi kiwango cha voltage ya nyuma ya 5V kunaweza kuharibu kiunganishi cha diode mara moja.

5. Miongozo ya Kuuza, Usanikishaji, na Utunzaji

5.1 Tahadhari Muhimu

• Ulinzi dhidi ya Mkondo Kupita Kiasi:Kipingamizi cha nje cha kudhibiti mkondo nilazima. Mkunjo mkali wa I-V unamaanisha hata ongezeko dogo la voltage linaweza kusababisha mafuriko ya mkondo yanayoharibu.
• Uhifadhi na Usikivu wa Unyevu:Kifaa hiki kina usikivu wa unyevu (MSL). Lazima kihifadhiwe kwenye mfuko wake asili wa kuzuia unyevu na dawa ya kukausha. Baada ya kufungua, kinapaswa kutumiwa ndani ya saa 168 (siku 7) isipokuwa kikachomwa tena (60°C kwa saa 24).

5.2 Hali za Kuuza

• Kuuza kwa Kuyeyusha tena:Wasifu wa joto bila risasi unapendekezwa, na joto la kilele la 260°C kwa upeo wa sekunde 5. Kuuza kwa kuyeyusha tena haipaswi kufanywa zaidi ya mara mbili.
• Kuuza kwa Mkono:Ikiwa ni lazima, tumia chuma cha kuuza chenye joto la ncha <350°C, tumia joto kwa kila kituo kwa <3 sekunde, na tumia chuma cha nguvu ndogo (<25W). Ruhusu kupoa kati ya viunganishi.
• Kurekebisha:Haipendekezwi. Ikiwa haiwezekani kuepukika, tumia chuma cha kuuza chenye vichwa viwili ili kupasha joto vituo vyote viwili kwa wakati mmoja na uepuke mkazo wa mitambo kwenye viunganishi vya kuuza.

6. Ufungaji na Taarifa ya Kuagiza

6.1 Uainishaji wa Ufungaji

Vifaa hivi vinatolewa kwenye mkanda wa kubeba uliochorwa kwenye reeli. Kiasi cha kawaida cha ufungaji ni vipande 2000 kwa reeli. Vipimo vya mkanda wa kubeba vinahakikisha utangamano na vifaa vya kawaida vya SMD vya kuchukua-na-kuweka.

6.2 Lebo na Ufuatiliaji

Ufungaji hujumuisha lebo kwenye mfuko wa kuzuia unyevu na reeli. Lebo hizi zina taarifa ya ufuatiliaji kama vile Nambari ya Sehemu (P/N), Nambari ya Kundi (LOT No.), kiasi (QTY), na mahali pa uzalishaji. Hii ni muhimu kwa udhibiti wa ubora na usimamizi wa mnyororo wa usambazaji.

7. Mazingatio ya Muundo wa Matumizi

7.1 Muundo wa Saketi

Wakati wa kubuni saketi ya kuendesha:

1. Hesabu Kipingamizi cha Mfululizo (R_s):Tumia fomula R_s= (V_usambazaji- V_F) / I_F. Tumia V_Fya juu kabisa kutoka kwa mwongozo wa bidhaa ili kuhakikisha mkondo wa kutosha chini ya hali zote. Kwa mfano, kwa LED Nyekundu kwa 20mA na usambazaji wa 5V: R_s= (5V - 2.5V) / 0.02A = 125Ω. Tumia thamani inayofuata ya kawaida (mfano, 130Ω au 150Ω).
2. Fikiria PWM kwa Kupunguza Mwangaza:Kwa udhibiti wa ukubwa, tumia Ubadilishaji wa Upana wa Pigo (PWM) badala ya kupunguza mkondo wa analogi, kwani inadumisha rangi thabiti (kwa Nyekundu) na urefu wa wigo.
3. Usimamizi wa Joto:Hakikisha mpangilio wa PCB unatoa eneo la kutosha la shaba kwa kupoeza joto, hasa ikiwa unafanya kazi karibu na mkondo wa juu kabisa au katika joto la juu la mazingira.

7.2 Muundo wa Mwanga

• Kwa Kugundua (IR):Panga mtoa IR na kigunduzi cha mwanga kwa mwanga. Tumia milango, lenzi, au viongozi vya mwanga ili kufafanua uwanja wa kugundua na kuzuia usumbufu wa mwanga wa mazingira. Pembe pana ya 120° inaweza kuhitaji kinga ili kuunda boriti iliyoelekezwa zaidi kwa kugundua kwa umbali mrefu.
• Kwa Kuashiria (Nyekundu):Lenzi wazi kama maji na pembe pana hutoa kuonekana kwa mwanga kwa vizuri. Fikiria kutumia kifaa cha kusambaza ikiwa kiashiria laini, chenye umoja zaidi kinahitajika.

8. Ulinganisho wa Kiufundi na Tofauti

Tofauti kuu ya IRR15-22C/L491/TR8 iko katika muundo wake waurefu-mawimbi-mbili, kifurushi-kimoja. Ikilinganishwa na kutumia LED mbili tofauti, inatoa:

• Kuokoa Nafasi:Hupunguza eneo la PCB kwa 50%.
• Usanikishaji Rahisi:Operesheni moja ya kuchukua-na-kuweka badala ya mbili.
• Ufanisi wa Gharama:Uwezekano wa gharama ya chini ya jumla ya sehemu na usanikishaji.
• Utendaji Bora wa IR:Chipi maalum ya 940nm GaAlAs imechaguliwa kwa utendaji bora na vigunduzi vya silicon, ambavyo vinaweza kutoa usikivu bora na masafa ikilinganishwa na LED za IR za jumla.

9. Maswali Yanayoulizwa Mara kwa Mara (FAQs)

9.1 Je, naweza kuendesha LED za IR na Nyekundu kwa wakati mmoja?

Ndio, lakini lazima ziendeshewe na saketi tofauti za kudhibiti mkondo (vipingamizi au viendeshi). Zinashiriki kifurushi kimoja lakini zina chipi za semikondukta huru na viunganisho vya umeme.

9.2 Kwa nini kipingamizi cha kudhibiti mkondo ni lazima kabisa?

LED ni vifaa vinavyofanya kazi kwa mkondo. Voltage yao ya mbele ina mgawo hasi wa joto na hutofautiana kutoka kifaa hadi kifaa. Chanzo cha voltage bila kipingamizi cha mfululizo kingesababisha mtiririko wa mkondo usiodhibitiwa, na kusababisha kukimbia kwa joto mara moja na uharibifu.

9.3 Urefu wa maisha wa kawaida wa LED hii ni nini?

Urefu wa maisha wa LED kwa kawaida hufafanuliwa kama hatua ambapo pato la mwanga hupungua hadi 50% ya thamani yake ya awali (L70/L50). Ingawa haijaonyeshwa wazi katika mwongozo huu wa bidhaa, SMD LED zinazoendeshwa ipasavyo (ndani ya viwango, na usimamizi mzuri wa joto) mara nyingi zina urefu wa maisha unaozidi saa 50,000.

9.4 Ninawezaje kufasiri thamani ya Ukubwa wa Mionzi (mW/sr) kwa muundo wangu wa kigunduzi?

Ukubwa wa mionzi unaelezea nguvu ya mwanga kwa pembe imara. Ili kukadiria nguvu (kwa mW) inayopokelewa na kigunduzi, unahitaji kujua eneo linalofanya kazi la kigunduzi na umbali/pembe yake kutoka kwa LED. Mkunjo wa uhamisho wa pembe husaidia katika hesabu hii kwa upangaji nje ya mhimili.

10. Mfano wa Matumizi ya Vitendo

10.1 Kigunduzi Rahisi cha Karibu

Hali:Gundua wakati kitu kinakaribia ndani ya cm 5 ya kifaa.
Utendaji:Sakinisha IRR15-22C/L491/TR8 kwenye PCB. Endesha mtoa IR kwa mkondo wa mara kwa mara wa 20mA (kutumia kipingamishi kilichohesabiwa kutoka kwa usambazaji wa 3.3V). Weka fototransista ya silicon kinyume chake, na kizuizi kidogo kati yao ili kuzuia muunganisho wa moja kwa moja wa mwanga. Wakati kitu kinapoingia kwenye pengo, kinatokeza mwanga wa IR kutoka kwa mtoa hadi kigunduzi. Pato la mkondo la kigunduzi huongezeka, ambalo linaweza kubadilishwa kuwa voltage na kipingamishi cha mzigo na kusomwa na ADC au kilinganishi cha microcontroller. LED Nyekundu inaweza kuunganishwa kwa pini ya GPIO ili kutoa kiashiria cha kuonekana cha "kugundua kazi" au "kitu kipo".

11. Kanuni ya Uendeshaji

Diodi Zinazotoa Mwanga (LED) ni vifaa vya kiunganishi cha p-n cha semikondukta. Wakati voltage ya mbele inatumika, elektroni kutoka kwa eneo la n na mashimo kutoka kwa eneo la p huingizwa kwenye eneo la kiunganishi. Wakati vibeba malipo hivi hukutana tena, hutoa nishati kwa njia ya fotoni (mwanga). Urefu wa wigo (rangi) wa mwanga unaotolewa huamuliwa na nishati ya pengo la bendi ya nyenzo ya semikondukta. IRR15-22C/L491/TR8 hutumiaGaAlAs (Gallium Aluminum Arsenide)kwa mtoa IR (940nm) naAlGaInP (Aluminum Gallium Indium Phosphide)kwa mtoa Nyekundu (660nm). Lenzi ya epoksi wazi kama maji hufunga chipi, hutoa ulinzi wa mitambo, na huunda muundo wa pato la mwanga.

12. Mienendo ya Teknolojia

Uundaji wa SMD LED kama hii unafuata mienendo kadhaa muhimu ya tasnia:

• Kufanya Vidogo:Kupunguzwa kwa mara kwa mara kwa ukubwa wa kifurushi (mfano, kutoka 0603 hadi 0402 hadi 0201) ili kuwezesha bidhaa za mwisho vidogo.
• Vifurushi vya Chipi Nyingi (MCPs):Kuunganisha chipi nyingi za LED (rangi tofauti au rangi sawa) katika kifurushi kimoja kwa pato la juu, kuchanganya rangi, au utendaji mwingi, kama inavyoonekana katika kifaa hiki cha urefu-mawimbi-mbili.
• Ufanisi wa Juu Zaidi:Uboreshaji unaoendelea wa ufanisi wa quantum wa ndani (IQE) na ufanisi wa uchimbaji mwanga husababisha ukubwa wa juu zaidi wa mionzi kwa mkondo sawa wa pembejeo, na kuboresha bajeti ya nguvu ya mfumo.
• Kuaminika Kuliboreshwa:Maendeleo katika nyenzo za ufungaji (epoksi, silikoni) na mbinu za kuunganisha die zinaiboresha utendaji chini ya joto la juu na unyevu, na kupanua urefu wa maisha wa uendeshaji.
• Ujumuishaji Mjanja:Mwenendo unaokua ni ujumuishaji wa IC za udhibiti (viendeshi, vigunduzi) ndani ya kifurushi cha LED, na kuunda moduli za "LED mjanja" zinazorahisisha muundo wa mfumo.