Hati ya Uchambuzi wa Kiufundi ya LED ya Infrared ya Mini-Top HIR67-21C/L11/TR8 - Urefu wa Wimbi la Kilele 850nm - Pembe ya Kuona 120° - Mwendo wa Mbele wa 65mA

1. Muhtasari wa Bidhaa

HIR67-21C/L11/TR8 ni diode ya infrared (IR) yenye utendaji wa juu iliyoundwa kwa matumizi ya kufungia kwenye uso. Iko kwenye kifurushi kidogo cha SMD chenye uso wa juu wa gorofa kilichotengenezwa kwa plastiki wazi kama lenzi. Kifaa hiki kimeundwa kutoa mwanga kwenye urefu wa wimbi la kilele la 850nm, na hivyo kuendana na photodiode za kawaida za silicon na phototransistors. Uendanaji huu ni muhimu sana kwa kuongeza ufanisi wa kugundua katika mifumo ya optoelectronic.

Faida zake kuu ni pamoja na voltage ya mbele ya chini, ambayo inachangia ufanisi wa nishati, na uendanaji na mchakato wa kawaida wa kuuza infrared na reflow. Kipengele hiki pia kinakidhi viwango muhimu vya mazingira na usalama, kwa kuwa hakina risasi, kinakidhi RoHS, kinakidhi EU REACH, na hakina halojeni, na hivyo kukidhi viwango maalum vya bromini na klorini.

Soko lengwa la LED hii ya IR linajumuisha sekta mbalimbali za elektroniki za watumiaji na viwanda ambapo kugundua mwanga usioonekana unaohitajika.

2. Uchambuzi wa Kina wa Vigezo vya Kiufundi

2.1 Vipimo vya Juu Kabisa

Vipimo hivi vinaeleza mipaka ambayo kifaa kinaweza kuharibika kabisa. Uendeshaji chini ya hali hizi hauhakikishiwi.

• Mwendo wa Mbele wa Kudumu (IF):65 mA. Hii ndiyo mkondo wa juu wa DC unaoweza kupitishwa kwa kudumu kupitia LED.
• Voltage ya Nyuma (VR):5 V. Kupita voltage hii ya upendeleo wa nyuma kunaweza kusababisha kuvunjika kwa kiungo.
• Joto la Uendeshaji na Uhifadhi (Topr, Tstg):-40°C hadi +100°C. Safu hii pana inahakikisha uaminifu katika mazingira magumu.
• Joto la Kuuza (Tsol):260°C kwa upeo wa sekunde 5, inaendana na mifumo ya reflow isiyo na risasi.
• Matumizi ya Nguvu (Pd):130 mW kwenye au chini ya joto la mazingira la 25°C. Kupunguza nguvu ni muhimu kwenye joto la juu.

2.2 Tabia za Umeme na Mwanga (Ta=25°C)

Vigezo hivi vinaeleza utendaji wa kifaa chini ya hali za kawaida za uendeshaji.

• Uwezo wa Mionzi (Ie):Kwa kawaida 2.0 mW/sr kwenye mkondo wa mbele (IF) wa 20mA. Chini ya uendeshaji wa pulsed (upana wa pulse 100μs, ≤1% duty cycle) kwenye 100mA, inaweza kufikia 10 mW/sr.
• Urefu wa Wimbi la Kilele (λp):850 nm (kawaida). Hii ndiyo urefu wa wimbi ambapo nguvu ya mwanga inayotolewa ni ya juu kabisa.
• Upana wa Wigo (Δλ):45 nm (kawaida). Hii inaonyesha safu ya urefu wa wimbi unaotolewa, unaozingatia kilele.
• Voltage ya Mbele (VF):Kwa kawaida 1.45V kwenye 20mA, na upeo wa 1.65V. Kwenye 100mA (pulsed), inatofautiana kutoka 1.80V hadi 2.40V.
• Mwendo wa Nyuma (IR):Upeo wa 10 μA kwenye voltage ya nyuma ya 5V.
• Pembe ya Kuona (2θ1/2):Digrii 120 (kawaida). Hii ndiyo pembe kamili ambapo uwezo wa mionzi hupungua hadi nusu ya thamani yake ya juu kabisa, ikionyesha muundo wa boriti mpana sana.

3. Uchambuzi wa Mkunjo wa Utendaji

Hati ya data inatoa mikunjo kadhaa muhimu kwa ubunifu wa sakiti na usimamizi wa joto.

3.1 Matumizi ya Nguvu dhidi ya Joto la Mazingira

Grafu hii inaonyesha jinsi matumizi ya juu ya nguvu yanavyopungua kadiri joto la mazingira linavyoongezeka. Wabunifu lazima watumie mkunjo huu kuhakikisha LED inafanya kazi ndani ya eneo lake salama la uendeshaji, hasa katika matumizi ya joto la juu. Kupunguza nguvu ni sawa, kuanzia 130mW kwenye 25°C na kufikia sifuri kwenye joto la juu la kiungo.

3.2 Usambazaji wa Wigo

Mkunjo wa usambazaji wa wigo unaonyesha uwezo wa jamaa dhidi ya urefu wa wimbi. Inathibitisha utoaji wa kilele kwenye 850nm na upana wa wigo wa takriban 45nm. Taarifa hii ni muhimu kwa kuchagua vifaa vya kugundua mwanga na vichungi vya mwanga vinavyolingana.

3.3 Mwendo wa Mbele dhidi ya Voltage ya Mbele (Mkunjo wa IV)

Uhusiano huu usio wa mstari ni muhimu sana kwa kubuni sakiti ya kudhibiti mkondo. Mkunjo unaonyesha kuwa ongezeko dogo la voltage zaidi ya VF ya kawaida linaweza kusababisha ongezeko kubwa, linaloweza kuharibu, la mkondo, na hivyo kusisitiza hitaji la udhibiti sahihi wa mkondo (mfano, resistor ya mfululizo au kiendeshi cha mkondo wa kudumu).

3.4 Uwezo wa Mionzi wa Jamaa dhidi ya Uhamisho wa Pembe

Picha hii ya polar inawakilisha kwa macho pembe ya kuona ya digrii 120. Uwezo ni wa juu kabisa kwenye digrii 0 (perpendicular kwa uso wa LED) na hupungua kwa usawa hadi 50% ya upeo wake kwenye ±60 digrii kutoka katikati.

4. Taarifa za Mitambo na Ufungaji

4.1 Vipimo vya Kifurushi

LED imetolewa kwenye kifurushi kidogo cha SMD. Vipimo muhimu ni pamoja na ukubwa wa mwili, umbali wa waya, na urefu wa jumla. Vipimo vyote viko kwenye milimita na uvumilivu wa kawaida wa ±0.1mm isipokuwa imebainishwa vinginevyo. Ubunifu wa lenzi la uso wa juu wa gorofa unachangia pembe ya kuona mpana.

4.2 Utambuzi wa Ubaguzi wa Umeme

Cathode kwa kawaida huonyeshwa na alama kwenye kifurushi, kama vile notch, nukta, au waya uliokata. Ubaguzi sahihi wa umeme lazima uzingatiwe wakati wa usanikishaji ili kuzuia uharibifu wa upendeleo wa nyuma.

4.3 Vipimo vya Ukanda wa Kubeba na Reel

Vipengele vinatolewa kwenye ukanda wa 8mm kwenye reeli zenye kipenyo cha inchi 7, kwa kawaida kwa usanikishaji wa kuchukua-na-kuweka kiotomatiki. Kila reeli ina vipande 2000. Vipimo vya kina vya ukanda wa kubeba (ukubwa wa mfuko, pitch, n.k.) vinatolewa ili kuhakikisha uendanaji na vifaa vya usanikishaji kiotomatiki.

5. Miongozo ya Kuuza na Usanikishaji

5.1 Uhifadhi na Ustahiki wa Unyevu

LEDs ni nyeti kwa unyevu (MSL). Tahadhari ni pamoja na:

• Usifungue mfuko wa kuzuia unyevu mpaka uko tayari kutumia.
• Hifadhi mifuko isiyofunguliwa kwenye ≤30°C na ≤90% RH. Tumia ndani ya mwaka mmoja.
• Baada ya kufungua, tumia vipengele ndani ya saa 168 (siku 7) wakati kuhifadhiwa kwenye ≤30°C na ≤70% RH.
• Ikiwa muda wa uhifadhi umepitwa au dawa ya kukausha inaonyesha unyevu, oka kwenye 60±5°C kwa saa 24 kabla ya matumizi.

5.2 Kuuza kwa Reflow

Mfano wa joto la reflow isiyo na risasi unapendekezwa. Pointi muhimu:

• Joto la kilele halipaswi kuzidi 260°C.
• Muda juu ya liquidus (mfano, 217°C) unapaswa kudhibitiwa.
• Reflow haipaswi kufanywa zaidi ya mara mbili.
• Epuka msongo wa mitambo kwenye kifurushi wakati wa kupokanzwa na kupoa.

5.3 Kuuza kwa Mkono na Urekebishaji

Ikiwa kuuza kwa mkono ni muhimu:

• Tumia chuma cha kuuza chenye joto la ncha<350°C.
• Dhibiti muda wa mguso hadi ≤3 sekunde kwa kila terminal.
• Tumia chuma chenye nguvu ya ≤25W.
• Ruhusu muda wa kupoa wa ≥2 sekunde kati ya kuuza kila terminal.
• Epuka kurekebisha LEDs zilizosoldirika. Ikiwa haiwezekani, tumia chuma cha kuuza chenye vichwa viwili ili kupokanzwa terminal zote mbili kwa wakati mmoja na kupunguza msongo wa joto. Thibitisha utendaji wa kifaa baada ya jaribio lolote la urekebishaji.

6. Mapendekezo ya Matumizi

6.1 Mazingira ya Kawaida ya Matumizi

Hati ya data inaorodhesha matumizi kadhaa, ikiwa ni pamoja na:

• Dereva za Diski za Floppy & VCRs:Kwa kugundua msimamo na kugundua mwisho wa tepi.
• Swichi za Optoelectronic:Zinatumika katika kugundua kitu, kuhesabu, na kugundua msimamo kwa kuunganisha LED ya IR na phototransistor au photodiode.
• Kameras:Hutumiwa mara nyingi katika mifumo ya autofocus au mwanga wa infrared kwa usiku.
• Vigunduzi vya Moshi:Hutumika katika vigunduzi vya aina ya kuzuia ambapo chembe za moshi hukatiza boriti ya IR kati ya LED na sensor.

6.2 Mambo ya Kuzingatia katika Ubunifu

Kudhibiti Mkondo:Hili ndilo jambo muhimu zaidi la ubunifu. Resistor ya mfululizo ya nje ni lazima ili kuweka mkondo wa uendeshaji na kulinda LED kutokana na mkondo mwingi unaosababishwa na mabadiliko madogo ya voltage. Thamani ya resistor (R) inaweza kuhesabiwa kwa kutumia Sheria ya Ohm: R = (Vsupply - VF) / IF, ambapo VF ni voltage ya mbele kutoka hati ya data kwenye mkondo unaotaka IF.
Usimamizi wa Joto:Kwa uendeshaji wa kudumu karibu na kiwango cha juu cha mkondo au kwenye joto la juu la mazingira, zingatia mpangilio wa PCB kwa kutokwa joto. Hakikisha matumizi ya nguvu (Pd = VF * IF) hayazidi upeo uliopunguzwa kutoka kwenye mkunjo wa Matumizi ya Nguvu dhidi ya Joto.
Ubunifu wa Mwanga:Boriti mpana ya 120° inafaa kwa matumizi yanayohitaji eneo pana. Kwa boriti zilizolenga zaidi, lenses za nje au vifaa vya kuakisi vinaweza kuhitajika. Hakikisha nyenzo za kifurushi zinaweza kupitisha mwanga wa IR wa 850nm.

7. Ulinganisho wa Kiufundi na Tofauti

Ingawa hati ya data hailinganishi sehemu maalum za washindani, HIR67-21C/L11/TR8 inatoa mchanganyiko wa sifa zinazoiweka vizuri sokoni:

• Pembe ya Kuona Mpana (120°):Inatoa eneo pana kuliko LEDs nyingi za kawaida za IR, ambazo kwa kawaida zina pembe za kuona karibu digrii 20-60.
• Voltage ya Mbele ya Chini:Inachangia matumizi ya nguvu ya chini na kupunguza uzalishaji wa joto ikilinganishwa na LEDs zenye VF ya juu.
• Uendanaji wa Mazingira:Hali yake isiyo na risasi, RoHS, REACH, na isiyo na halojeni inakidhi mahitaji madhubuti ya udhibiti wa kimataifa, ambayo ni tofauti muhimu kwa utengenezaji wa kisasa wa elektroniki.
• Pato la Juu la Pulsed:Uwezo wa kutoa 10 mW/sr chini ya uendeshaji wa pulsed (100mA) unaufanya ufawe kwa matumizi yanayohitaji nguvu ya papo hapo ya ishara, kama vile itifaki fulani za kugundua au mawasiliano.

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

Q: Kwa nini resistor ya kudhibiti mkondo ni muhimu kabisa?
A: Mkunjo wa IV unaonyesha uhusiano wa mkondo-voltage wa kielelezo wa LED. Ongezeko dogo la voltage ya usambazaji zaidi ya VF ya kawaida husababisha ongezeko kubwa sana, linaloweza kuharibu, la mkondo. Resistor ya mfululizo hutoa kupungua kwa voltage ya mstari, ikistabilisha mkondo na kulinda LED.

Q: Je, naweza kuendesha LED hii moja kwa moja kutoka kwa pini ya microcontroller ya 3.3V au 5V?
A: Hapana. Pini za microcontroller zina uwezo mdogo wa kutoa/kupokea mkondo (mara nyingi 20-40mA) na hazijaundwa kuendesha LEDs za nguvu moja kwa moja. Zaidi ya hayo, bado unahitaji resistor ya mfululizo. Tumia pini ya microcontroller kudhibiti transistor au MOSFET ambayo hubadilisha mkondo wa juu unaohitajika na LED.

Q: "Inaendana na wigo na photodiode ya silicon" inamaanisha nini?
A: Vifaa vya kugundua mwanga vya silicon vina usikivu wa kilele katika eneo la karibu la infrared, karibu 800-900nm. Urefu wa wimbi la kilele la 850nm wa LED hii unafaa ndani ya eneo hili la usikivu wa juu, na hivyo kuhakikisha ubadilishaji wa juu wa mwanga unaotolewa kuwa mkondo wa umeme na kigunduzi, na kusababisha uwiano bora wa ishara-kwa-kelele wa mfumo.

Q: Ninawezaje kufasiri hali ya "Upana wa Pulse ≦100μs , Duty≦1%" kwa jaribio la 100mA?
A: Hii inamaanisha kuwa thamani za juu za uwezo wa mionzi na voltage ya mbele kwenye 100mA ni halali tu wakati LED inapigwa pulse, sio kuendeshwa na DC. Pulse lazima iwe mikrosekunde 100 au fupi zaidi, na muda kati ya pulses lazima uwe mrefu wa kutosha kwamba mzunguko wa wastani wa duty ni 1% au chini (mfano, pulse moja ya 100μs kila 10ms). Hii inazuia kupokanzwa kupita kiasi.

9. Kesi ya Ubunifu wa Vitendo na Matumizi

Kesi: Kubuni Sensor Rahisi ya Kugundua Kitu.
Lengo:Gundua wakati kitu kinapita kati ya LED ya IR na phototransistor.
Vipengele:LED ya IR ya HIR67-21C/L11/TR8, phototransistor ya silicon inayolingana, resistors, comparator/op-amp, au microcontroller.
Hatua:

1. Sakiti ya Kiendeshi cha LED:Toa nguvu kwa LED kutoka kwa usambazaji wa 5V. Chagua mkondo wa uendeshaji, mfano, 20mA kwa uwezo mzuri na uhai mrefu. Hesabu resistor ya mfululizo: R = (5V - 1.45V) / 0.020A = 177.5Ω. Tumia resistor ya kawaida ya 180Ω. Thibitisha matumizi ya nguvu kwenye resistor na LED yanakubalika.
2. Sakiti ya Kigunduzi:Weka phototransistor kinyume na LED, zikiwa sawa. Wakati boriti ya IR haijakatizwa, phototransistor inapita mkondo, na hivyo kusababisha kupungua kwa voltage kwenye resistor ya mzigo. Wakati kitu kinazuia boriti, phototransistor haipiti mkondo tena, na voltage hubadilika.
3. Usindikaji wa Ishara:Mabadiliko haya ya voltage yanaweza kuingizwa kwenye comparator ili kuunda ishara safi ya dijiti, au moja kwa moja kwenye pini ya ADC ya microcontroller kwa usindikaji wa hali ya juu zaidi.
4. Mambo ya Kuzingatia:Linda usanidi kutoka kwa mwanga wa mazingira (ambao una IR) ili kuzuia kuanzishwa kwa uwongo. Boriti ya 120° ya LED inasaidia kwa uvumilivu wa usawa lakini inaweza kuhitaji bomba au kizuizi ili kufafanua njia ya kugundua kwa usahihi zaidi.

10. Utangulizi wa Kanuni

Diodes za Kutoa Mwanga wa Infrared (IR LEDs) hufanya kazi kwa kanuni ya msingi sawa na LEDs zinazoonekana: electroluminescence katika nyenzo ya semiconductor. Wakati voltage ya mbele inatumika kwenye kiungo cha p-n, elektroni kutoka eneo la n-rekombine na mashimo kutoka eneo la p. Tukio hili la rekombinasyon hutolea nishati. Katika LED ya IR, nyenzo ya semiconductor (katika kesi hii, Gallium Aluminum Arsenide - GaAlAs) huchaguliwa ili bandgap ya nishati iendane na utoaji wa fotoni katika wigo wa infrared (urefu wa wimbi mrefu kuliko mwanga mwekundu unaoonekana, kwa kawaida 700nm hadi 1mm). Urefu wa wimbi wa 850nm uko katika eneo la "karibu-infrared" (NIR), ambalo halionekani kwa jicho la mwanadamu lakini linaweza kugunduliwa kwa urahisi na sensor za msingi wa silicon. Kifurushi cha wazi cha epoxy chenye uso wa juu wa gorofa hutumika kama muhuri wa mazingira na kama lenzi kuunda muundo wa mionzi ya mwanga unaotolewa.

11. Mienendo ya Maendeleo

Uwanja wa optoelectronics wa infrared unaendelea kubadilika. Mienendo muhimu inayohusiana na vipengele kama vile HIR67-21C/L11/TR8 ni pamoja na:

• Ufanisi Ulioongezeka:Utafiti wa kisasa wa sayansi ya nyenzo unalenga kuendeleza miundo ya semiconductor yenye ufanisi wa juu wa quantum wa ndani (fotoni zaidi kwa kila elektroni) na utoaji bora wa mwanga kutoka kifurushi, na kusababisha uwezo wa juu wa mionzi kwa nguvu sawa ya pembejeo.
• Miniaturization:Hamasa ya elektroniki ndogo na mnene inasukuma kifurushi cha SMD chenye ukubwa mdogo zaidi huku ukidumisha au kuboresha utendaji wa mwanga na sifa za joto.
• Chaguo za Urefu wa Wimbi Zilizoboreshwa:Ingawa 850nm na 940nm ni za kawaida, kuna maendeleo katika urefu mwingine wa wimbi wa NIR kwa matumizi maalum, kama vile 810nm kwa vifaa vya matibabu au bendi maalum za kugundua gesi.
• Ujumuishaji:Mienendo ni pamoja na kuunganisha LED ya IR na IC ya kiendeshi au hata na kigunduzi cha mwanga kwenye kifurushi kimoja ili kuunda moduli kamili za sensor zilizokalibriwa, na hivyo kurahisisha ubunifu wa mfumo kwa watumiaji wa mwisho.
• Uendanaji Mkali Zaidi:Kanuni za mazingira na nyenzo (RoHS, REACH, isiyo na halojeni) zitaendelea kuwa kali zaidi, na kusababisha maendeleo ya nyenzo mpya za kifurushi na michakato ya utengenezaji inayokidhi mahitaji haya bila kudhoofisha utendaji au uaminifu.