IR25-21C/TR8 LED ya Infrared yenye Kifurushi cha Kinyume - Kifurushi cha SMD - Chip ya GaAlAs - Lenzi ya Maji Wazi - Waraka wa Kiufundi wa Kiswahili

1. Muhtasari wa Bidhaa

IR25-21C/TR8 ni diode inayotoa mwanga wa infrared ya kifaa kidogo cha kusakinishwa kwenye uso (SMD). Ina muundo wa kifurushi cha kinyume uliowekwa kwenye plastiki ya maji wazi na lenzi ya juu ya duara. Kazi kuu ya kipengele hiki ni kutoa mwanga wa infrared, na pato lake la wigo linalingana hasa na photodiodes za silicon na phototransistors, na kufanya iwe chanzo bora kwa matumizi mbalimbali ya kuchunguza.

Faida kuu za LED hii ni pamoja na kifurushi chake kidogo cha mwisho-mwisho, ambacho hurahisisha usakinishaji wa PCB na ujumuishaji katika miundo yenye nafasi ndogo. Inafanya kazi kwa voltage ya mbele ya chini, na kuchangia ufanisi wa nishati. Kifaa hiki kinakubaliana na viwango vikuu vya mazingira na usalama, ikiwa ni pamoja na RoHS, EU REACH, na hakina halojeni, na kuhakikisha ufaao wake kwa utengenezaji wa kisasa wa elektroniki.

1.1 Mwongozo wa Uchaguzi wa Kifaa

IR25-21C/TR8 ni ya kategoria ya LED ya Infrared (IR). Inatumia nyenzo za chip ya Gallium Aluminum Arsenide (GaAlAs), ambayo inajulikana kwa utoaji bora wa infrared. Lenzi ni ya maji wazi, na kuruhusu usambazaji wa juu wa mwanga wa infrared bila kuchuja rangi.

2. Maelezo ya Kiufundi na Ufafanuzi Lengwa

2.1 Viwango Vya Juu Kabisa

Mipaka ya uendeshaji ya kifaa hufafanuliwa chini ya joto la kawaida la mazingira (Ta=25°C). Kuzidi viwango hivi kunaweza kusababisha uharibifu wa kudumu.

• Mstari wa Mbele (I_F):100 mA - Mstari wa juu unaoruhusiwa unaoendelea kupitia LED.
• Voltage ya Kinyume (V_R):5 V - Voltage ya juu inayoweza kutumika kwa mwelekeo wa kinyume.
• Kupoteza Nguvu (P_d):120 mW - Nguvu ya juu ambayo kifurushi kinaweza kupoteza kama joto.
• Joto la Uendeshaji (T_opr):-40°C hadi +85°C - Safu ya joto la mazingira kwa uendeshaji wa kuaminika.
• Joto la Uhifadhi (T_stg):-40°C hadi +85°C - Safu ya joto salama ya kuhifadhi kifaa wakati hakijawekwa nguvu.
• Joto la Kuuza (T_s):260°C kwa sekunde 5 kiwango cha juu - Joto la kilele na muda ambao LED inaweza kustahimili wakati wa kuuza reflow.

2.2 Tabia za Umeme na Mwanga

Vigezo hivi hupimwa kwa Ta=25°C na hufafanua utendaji wa kawaida wa LED.

• Ukubwa wa Mionzi (I_e):40 mW/sr (Chini) @ I_F=20 mA - Hii ni nguvu ya macho inayotolewa kwa kila kitengo cha pembe imara, kipimo muhimu cha mwangaza kwa vyanzo vya mwelekeo kama vile LED.
• Urefu wa Wimbi la Kilele (λ_p):940 nm (Kawaida) - Urefu wa wimbi ambao LED hutoa nguvu nyingi zaidi ya macho. Hii inalingana vizuri na unyeti wa kilele wa vichunguzi vya kawaida vya silicon.
• Upana wa Wigo (Δλ):50 nm (Kawaida) - Safu ya urefu wa wimbi unaotolewa, uliopimwa kwa nusu ya ukubwa wa kilele (Upana Kamili kwa Nusu ya Juu).
• Voltage ya Mbele (V_F):1.5 V (Kawaida) @ I_F=20 mA - Kupungua kwa voltage kwenye LED wakati wa kufanya kazi kwa mstari maalum. Thamani ya chini ni ya manufaa kwa saketi za voltage ya chini.
• Pembe ya Kuona (2θ_1/2):±20° (Kawaida) - Safu ya pembe ambapo ukubwa wa mionzi ni angalau nusu ya ukubwa wa kilele. Hii inafafanua upana wa boriti.

3. Uchambuzi wa Mviringo wa Utendaji

Waraka huu unatoa michoro kadhaa inayoonyesha tabia ya kifaa chini ya hali tofauti.

3.1 Mstari wa Mbele dhidi ya Joto la Mazingira

Kielelezo 1 kinaonyesha kupungua kwa mstari wa juu unaoruhusiwa wa mbele kadiri joto la mazingira linavyoongezeka. Ili kuzuia kupata joto kupita kiasi, mstari lazima upunguzwe wakati wa kufanya kazi juu ya 25°C. Mviringo huu ni muhimu kwa muundo wa usimamizi wa joto.

3.2 Usambazaji wa Wigo

Kielelezo 2 kinaweka ukubwa wa jamaa dhidi ya urefu wa wimbi, na kuthibitisha kilele karibu na 940 nm na upana wa wigo wa ~50 nm. Ulinganifu huu na unyeti wa kichunguzi cha silicon (ambacho kina kilele karibu na 900-1000 nm) huongeza nguvu ya ishara katika mifumo ya vichunguzi.

3.3 Ukubwa wa Jamaa dhidi ya Mstari wa Mbele

Kielelezo 3 kinaonyesha uhusiano kati ya pato la macho na mstari wa kuendesha. Pato linaongezeka na mstari lakini linaweza kuwa chini ya mstari kwa mikondo ya juu sana kutokana na joto na kupungua kwa ufanisi. Kufanya kazi ndani ya safu iliyopendekezwa kunahakikisha utendaji thabiti.

3.4 Mstari wa Mbele dhidi ya Voltage ya Mbele

Kielelezo 4 ni mkunjo wa tabia ya I-V. Inaonyesha uhusiano wa kielelezo wa kawaida wa diode. Mkunjo unaangazia umuhimu wa kutumia kipingamizi cha kikomo cha mstari au kiendeshi cha mstari wa mara kwa mara, kwani ongezeko dogo la voltage zaidi ya hatua ya goti husababisha ongezeko kubwa, linaloweza kuharibu, la mstari.

3.5 Uhamisho wa Pembe

Kielelezo 5 kinaweka ukubwa wa jamaa wa mionzi dhidi ya pembe kutoka kwa mhimili wa kati, na kufafanua muundo wa utoaji wa anga (Lambertian au vinginevyo). Hii ni muhimu kwa muundo wa macho, na kuamua jinsi mwanga unavyosambazwa katika eneo lengwa.

4. Taarifa za Mitambo na Ufungaji

4.1 Vipimo vya Kifurushi

LED ina ukubwa mdogo wa SMD. Vipimo muhimu ni pamoja na ukubwa wa mwili wa takriban 2.0mm x 1.25mm, na urefu wa karibu 0.8mm. Michoro ya kina inabainisha mpangilio wa pad, nafasi ya terminal, na jiometri ya lenzi. Tolerances kwa kawaida ni ±0.1mm isipokuwa imebainishwa vinginevyo. Muundo wa ardhi ulipendekezwa (mpangilio wa pad) unatolewa kwa muundo wa PCB lakini unapaswa kuboreshwa kulingana na michakato maalum ya utengenezaji na mahitaji ya joto.

4.2 Utambulisho wa Ubaguzi

Kipengele kina kifurushi cha kinyume. Ubaguzi unaonyeshwa na alama kwenye mwili au kwa umbo la ukubwa wa kifurushi. Mwelekeo sahihi ni muhimu kwa uendeshaji wa saketi.

4.3 Vipimo vya Utepe wa Kibeba

Kifaa kinatolewa kwenye utepe wa kibeba wa 8mm upana uliowekwa kwenye reel ya kipenyo cha inchi 7. Urefu wa utepe na vipimo vya mfuko vimebainishwa ili kuhakikisha ushirikiano na vifaa vya usanikishaji vya kuchukua-na-kuweka otomatiki. Kila reel ina vipande 2000.

5. Miongozo ya Kuuza na Usanikishaji

5.1 Uhifadhi na Ushughulikiaji

LEDs ni nyeti kwa unyevu (MSL). Mifuko isiyofunguliwa ya kizuizi cha unyevu lazima ihifadhiwe chini ya 30°C na 90% RH. Mara tu ikifunguliwa, "maisha ya sakafu" ni saa 168 (siku 7) wakati wa kuhifadhiwa kwa ≤60% RH. Kuzidi hii kunahitaji kuoka (kwa mfano, saa 96 kwa 60°C) kabla ya reflow ili kuzuia uharibifu wa "popcorning" wakati wa kuuza.

5.2 Wasifu wa Joto la Reflow

Wasifu wa joto la reflow lisilo na risasi (Pb-free) unapendekezwa. Vigezo muhimu ni pamoja na eneo la joto la awali, mwinuko wa joto wa hatua kwa hatua, joto la kilele lisilozidi 260°C kwa kiwango cha juu cha sekunde 5, na hatua ya kupoa iliyodhibitiwa. Reflow haipaswi kufanywa zaidi ya mara mbili kwenye kifaa kimoja.

5.3 Kuuza kwa Mkono na Urekebishaji

Ikiwa kuuza kwa mkono ni muhimu, chuma cha kuuza chenye joto la ncha chini ya 350°C na nguvu chini ya 25W linapaswa kutumiwa. Muda wa kuwasiliana kwa kila terminal lazima uwe chini ya sekunde 3. Kwa urekebishaji, chuma cha kuuza chenye vichwa viwili kinapendekezwa ili kupasha joto terminali zote mbili kwa wakati mmoja na kuepuka mkazo wa mitambo. Athari kwa sifa za kifaa inapaswa kuthibitishwa baada ya urekebishaji wowote.

5.4 Tahadhari Muhimu

• Ulinzi wa Mstari:Kipingamizi cha mfululizo cha nje ni lazima ili kupunguza mstari wa mbele. Mkunjo mwinuko wa I-V unamaanisha mabadiliko madogo ya voltage yanaweza kusababisha mstari kupita kiasi.
• Mkazo wa Mitambo:Epuka kutumia nguvu kwenye mwili wa LED wakati au baada ya kuuza. Usipinde PCB karibu na LED iliyosakinishwa.

6. Mapendekezo ya Matumizi na Mazingatio ya Muundo

6.1 Mazingira ya Kawaida ya Matumizi

• Vichunguzi vya Infrared Vilivyosakinishwa kwenye PCB:Inatumika kama chanzo cha mwanga katika vichunguzi vya karibu, kugundua vitu, na usimbaji wa nafasi.
• Vizuizi vya Mwanga Vidogo/Vibadili vya Macho:Imeunganishwa na kichunguzi cha picha ili kuunda boriti inayoweza kukatika kwa kuhesabu, mapazia ya usalama, au vibadili vya kikomo.
• Disketi za Floppy (Urithi):Hapo awali zilitumika kwa kugundua wimbo.
• Vichunguzi vya Moshi:Vinatumika katika vichunguzi vya aina ya kuficha ambapo chembe za moshi hupasua boriti ya mwanga.

6.2 Mazingatio ya Muundo

• Saketi ya Kuendesha:Tekeleza chanzo cha mstari wa mara kwa mara au chanzo cha voltage chenye kipingamizi cha kikomo cha mstari kilichohesabiwa kwa usahihi (R = (V_usambazaji- V_F) / I_F).
• Ulinganisho wa Macho:Pembe ya kuona ya ±20° inahitaji ulinganisho wa makini na kichunguzi kinachopokea kwa kuunganisha bora ya ishara, hasa katika matumizi ya boriti nyembamba.
• Usimamizi wa Joto:Hakikisha eneo la shaba la PCB au vifungu vya joto vya kutosha ili kupoteza joto, hasa wakati wa kuendesha kwa mikondo ya juu au katika joto la juu la mazingira.
• Kelele za Umeme:Katika saketi nyeti za kuchunguza analog, fikiria kinga au kurekebisha ishara ya kuendesha ya LED ili kuibainisha kutoka kwa mwanga wa mazingira na kelele za umeme.

7. Ulinganisho wa Kiufundi na Tofauti

Ikilinganishwa na LED za kawaida za infrared, kifurushi cha kinyume cha IR25-21C/TR8 kinatoa wasifu wa chini zaidi na muundo tofauti wa mionzi. Tofauti yake kuu ni ulinganifu maalum wa wigo na silicon, ambao unaweza kutoa uwiano wa juu wa ishara-kwa-kelele katika mifumo ya vichunguzi kuliko LED zilizo na urefu wa wimbi la kilele. Kufuata viwango vya kutokuwa na halojeni na kisasa vya mazingira hufanya iwe inafaa kwa mipango ya elektroniki ya kijani.

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

8.1 Kwa nini kipingamizi cha kikomo cha mstari ni muhimu kabisa?

Tabia ya kielelezo ya I-V ya diode inamaanisha kuwa zaidi ya goti ya voltage ya mbele (karibu 1.5V), mstari huongezeka kwa kasi na ongezeko dogo la voltage. Bila kipingamizi cha kuweka hatua ya uendeshaji, tofauti ndogo za usambazaji wa nguvu au mabadiliko ya joto yanaweza kusukuma mstari zaidi ya kiwango cha juu cha 100mA, na kuharibu LED mara moja.

8.2 "Ulinganifu wa wigo na kichunguzi cha picha cha Si" inamaanisha nini?

Photodiodes na phototransistors za msingi wa silicon zina mkunjo maalum wa unyeti; zina nyeti zaidi kwa mwanga karibu na 800-1000 nm. Utoaji wa kilele wa LED huu kwa 940 nm huanguka moja kwa moja ndani ya eneo hili la unyeti wa juu, na kuhakikisha kichunguzi kinabadilisha kiwango cha juu cha nguvu ya macho ya LED kuwa mstari wa umeme, na kuboresha ufanisi na safu ya mfumo.

8.3 Umuhimu wa maisha ya sakafu ya saa 168 ni upi?

Ni muhimu sana kwa usanikishaji unaoaminika. Unyevu uliokithiri ndani ya kifurushi cha plastiki unaweza kuyeyuka kwa kasi wakati wa mchakato wa joto la juu la kuuza reflow, na kusababisha kujitenga kwa ndani, nyufa, au uharibifu wa waya wa dhamana ("popcorning"). Kufuata maisha ya sakafu au kufanya kuoka kwa usahihi kunazuia hali hii ya kushindwa.

9. Mfano wa Matumizi ya Vitendo

Kubuni Kihesabu cha Karatasi:Katika mashine ya ofisi, IR25-21C/TR8 inaweza kusakinishwa upande mmoja wa njia ya karatasi, ikikabili moja kwa moja phototransistor upande mwingine. Wakati hakuna karatasi, boriti ya infrared hufikia kichunguzi, na kutoa ishara ya juu. Wakati karatasi inapita, inakatiza boriti, na kusababisha ishara ya kichunguzi kupungua. Tukio hili linahesabiwa na microcontroller. Urefu wa wimbi wa 940nm hauwezi kuonekana na hauna ushawishi na mwanga wa mazingira wa chumba. Voltage ya chini ya mbele huruhusu mfumo kuwa na nguvu na usambazaji wa mantiki wa 3.3V au 5V, na kipingamizi rahisi cha mfululizo (kwa mfano, (5V - 1.5V)/0.02A = 175Ω) kuweka mstari wa LED kwa salama 20mA.

10. Utangulizi wa Kanuni ya Uendeshaji

Diode inayotoa Mwanga wa Infrared (IR LED) ni diode ya makutano ya p-n ya semiconductor. Wakati imeelekezwa mbele, elektroni kutoka kwa eneo la n na mashimo kutoka kwa eneo la p huingizwa ndani ya eneo la makutano. Wakati wabebaji hawa wa malipo wanapounganishwa tena, hutoa nishati. Katika mfumo wa nyenzo wa GaAlAs, nishati hii hutolewa hasa kama fotoni (chembe za mwanga) katika wigo wa infrared (urefu wa wimbi mrefu kuliko mwanga mwekundu unaoonekana, kwa kawaida 700nm hadi 1mm). Muundo maalum wa tabaka za Gallium, Alumini, na Arsenide huamua urefu wa wimbi wa kilele cha utoaji. Kifurushi cha epoxy cha maji wazi hufanya kazi kama lenzi, na kuunda mwanga unaotolewa kuwa muundo maalum wa boriti.

11. Mienendo na Maendeleo ya Sekta

Mwelekeo katika optoelektronski kwa kuchunguza unaendelea kuelekea kupunguzwa kwa ukubwa, ufanisi wa juu, na ujumuishaji. Ingawa LED tofauti kama IR25-21C/TR8 bado ni muhimu kwa kubadilika na utendaji, kuna soko linalokua la moduli za vichunguzi zilizojumuishwa ambazo zinachanganya mtumaji, kichunguzi, na saketi ya kurekebisha ishara katika kifurushi kimoja. Moduli hizi hurahisisha muundo lakini zinaweza kutoa ubora mdogo kwa matumizi maalum. Mwelekeo mwingine ni mahitaji ya urekebishaji wa kasi ya juu kwa matumizi ya mawasiliano ya data (kama vile vibadili vya mbali vya IR), ambavyo vinahitaji LED zilizo na nyakati za kupanda/kushuka haraka. Kufuata mazingira (RoHS, REACH, kutokuwa na halojeni) kimekuwa hitaji la kawaida badala ya tofauti. Teknolojia ya msingi ya utoaji bora wa infrared inaendelea kuboreshwa, na utafiti katika mifumo mipya ya nyenzo kama InGaN kwa safu tofauti za urefu wa wimbi.