ورقة بيانات باعث الأشعة تحت الحمراء LTE-3677 - عالي السرعة، عالي الطاقة، غلاف شفاف - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد LTE-3677 مكون باعث عالي الأداء للأشعة تحت الحمراء (IR)، مُصمم للتطبيقات التي تتطلب أوقات استجابة سريعة وإشعاعًا قويًا. تكمن مزاياه الأساسية في الجمع بين السرعة العالية والطاقة العالية، مما يجعله مناسبًا للأنظمة التي تعمل بالنبضات. يتميز الجهاز بغلاف شفاف وواضح، وهو نموذجي لبواعث الأشعة تحت الحمراء للسماح بنقل فعال للضوء تحت الأحمر. يشمل السوق المستهدف الأتمتة الصناعية، وأجهزة التحكم عن بُعد، والمفاتيح الضوئية، وروابط نقل البيانات، وأنظمة الاستشعار حيث تكون إشارات الأشعة تحت الحمراء الموثوقة والسريعة أمرًا بالغ الأهمية.

2. تحليل مُعمق للمعايير التقنية

2.1 القيم القصوى المطلقة

تُحدد هذه القيم الحدود التي إذا تم تجاوزها قد يحدث تلف دائم للجهاز. الحد الأقصى للتيار الأمامي المستمر هو 100 مللي أمبير، بينما يُسمح بتيار أمامي ذروة أعلى بكثير يبلغ 1 أمبير في ظل ظروف التشغيل النبضي (300 نبضة في الثانية، وعرض النبضة 10 ميكروثانية). هذا يُبرز قدرة الجهاز على إنتاج دفقات ضوئية قصيرة وعالية الكثافة. يتم تصنيف تبديد الطاقة عند 260 ملي واط. نطاق درجة حرارة التشغيل محدد من 0°C إلى +70°C، ويمكن التخزين من -20°C إلى +85°C. يجب ألا تتجاوز درجة حرارة لحام الأطراف 260°C لمدة 5 ثوانٍ عند القياس على بعد 1.6 مم من جسم الجهاز.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

يتم قياس المعلمات الرئيسية عند درجة حرارة محيطة (T_A) تبلغ 25°C. شدة الإشعاع (I_E) هي مقياس أساسي لقوة الخرج البصري لكل زاوية صلبة. بالنسبة للتيار الأمامي (I_F) بقيمة 20 مللي أمبير، تكون القيم النموذجية مُصنفة: الصنف D يقدم من 9.62 إلى 19.85 ملي واط/ستراديان، والصنف E يقدم 13.23 ملي واط/ستراديان. طول موجة الانبعاث الذروة (λ_P) يتراوح بين 860 نانومتر و 895 نانومتر، ومركزه حوالي 875 نانومتر، مما يضعه بقوة في طيف الأشعة تحت الحمراء القريبة. عرض النصف الطيفي (Δλ) هو 50 نانومتر، مما يشير إلى عرض النطاق الترددي للضوء المنبعث. تشمل الخصائص الكهربائية الجهد الأمامي (V_F) النموذجي بقيمة 1.5 فولت عند 50 مللي أمبير (1.67 فولت عند 100 مللي أمبير) والتيار العكسي (I_R) بحد أقصى 100 ميكرو أمبير عند انحياز عكسي 5 فولت. وقت الصعود والهبوط (T_r/T_f) هو 40 نانو ثانية، مما يؤكد قدرته العالية على السرعة. زاوية الرؤية (2θ_1/2) هي 30 درجة.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

تشير ورقة البيانات إلى نظام تصنيف (Binning) بشكل أساسي لشدة الإشعاع والاستضاءة الشعاعية. تم ذكر صنفين: الصنف D والصنف E. يبدو أن الصنف E يمثل مجموعة فرعية أكثر دقة أو أعلى أداءً ضمن النطاق المحدد للصنف D. بالنسبة لشدة الإشعاع عند I_F=20 مللي أمبير، يغطي الصنف D نطاق 9.62-19.85 ملي واط/ستراديان، بينما يتم تحديد الصنف E على أنه 13.23 ملي واط/ستراديان. هذا يسمح للمصنعين باختيار مكونات ذات مستويات أداء أكثر اتساقًا أو مضمونة كحد أدنى لمتطلبات تطبيقهم المحدد، مما يضمن تجانس أداء النظام.

4. تحليل منحنيات الأداء

تشير ورقة البيانات إلى عدة منحنيات خصائص نموذجية. يوضح الشكل 1 توزيع الطيف، مُصورًا شكل وعرض ضوء الأشعة تحت الحمراء المنبعث المتمركز حول 875 نانومتر. يُظهر الشكل 2 (التيار الأمامي مقابل درجة الحرارة المحيطة) على الأرجح تخفيض الحد الأقصى المسموح به للتيار مع زيادة درجة الحرارة. يصور الشكل 3 (التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي) خاصية IV للدايود. يُظهر الشكل 4 (شدة الإشعاع النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة) كيف تنخفض قوة الخرج البصري مع زيادة درجة الحرارة، وهو اعتبار رئيسي لإدارة الحرارة. يُظهر الشكل 5 (شدة الإشعاع النسبية مقابل التيار الأمامي) العلاقة بين تيار القيادة وخرج الضوء، والتي تكون خطية عادةً ضمن نطاق معين. الشكل 6 هو مخطط الإشعاع، وهو رسم قطبي يوضح التوزيع الزاوي لشدة الضوء المنبعث، بما يتوافق مع زاوية الرؤية البالغة 30 درجة.

5. معلومات الميكانيكا والغلاف

الغلاف هو نمط قياسي مثقوب (through-hole) مع عدسة شفافة. تشمل الملاحظات الأبعاد الرئيسية: جميع الأبعاد بالمليمترات، مع تسامح عام ±0.25 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. أقصى بروز للراتنج تحت الحافة (flange) هو 1.5 مم. يتم قياس تباعد الأطراف عند النقطة التي تخرج فيها الأطراف من جسم الغلاف. يتم توفير الأبعاد الدقيقة في رسم (غير مفصلة بالكامل في مقتطف النص)، والذي سيشمل قطر الجسم، وطول الأطراف، وشكل العدسة.

6. إرشادات اللحام والتجميع

الإرشاد الأساسي المقدم هو لللحام الأطراف: يجب ألا تتجاوز درجة الحرارة 260°C لمدة 5 ثوانٍ عند القياس على مسافة 1.6 مم (0.063 بوصة) من جسم الغلاف. هذا أمر بالغ الأهمية لمنع التلف الحراري للشريحة شبه الموصلة الداخلية والغلاف الإيبوكسي. بالنسبة لللحام بالموجة أو إعادة التدفق (على الرغم من عدم ذكره صراحةً للتثبيت السطحي حيث أن هذا مكون مثقوب)، يجب اتباع برامج التشغيل القياسية للصناعة للمكونات المماثلة، مع الانتباه بعناية لدرجة الحرارة القصوى والوقت فوق نقطة الانصهار. يُوصى أيضًا بالتعامل السليم لتجنب التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)، وإن لم يُذكر، لأن الأجهزة شبه الموصلة حساسة عمومًا للـ ESD.

7. معلومات التعبئة والطلب

رقم القطعة هو LTE-3677. يتم التعرف على ورقة البيانات برقم المواصفات: DS-50-99-0015، المراجعة A. الوثيقة مرقمة الصفحات (الصفحة 1 من 3، إلخ). لم يتم توفير تفاصيل التعبئة المحددة مثل حجم البكرة، كميات الأنابيب، أو التعبئة في الصواني في هذا المقتطف. عادةً ما يتضمن الطلب رقم القطعة الأساسي LTE-3677، وربما لاحقة للإشارة إلى التصنيف (مثل LTE-3677-D أو LTE-3677-E) إذا كانت متوفرة كعناصر قابلة للطلب بشكل منفصل.

8. توصيات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

يعد LTE-3677 مثاليًا للتطبيقات التي تتطلب ضوءًا تحت أحمر سريعًا ونبضيًا. وهذا يشمل: مستشعرات ضوئية صناعية (مثل كشف الأجسام، العد، كشف الحواف). روابط نقل بيانات بالأشعة تحت الحمراء للاتصالات قصيرة المدى. وحدات التحكم عن بُعد للإلكترونيات الاستهلاكية. المشفرات الضوئية واستشعار الموضع. كاشفات الدخان ومعدات الاستشعار التحليلية الأخرى. أنظمة الأمان باستخدام حزم الأشعة تحت الحمراء.

8.2 اعتبارات التصميم

دائرة القيادة:استخدم مقاومة تحديد تيار أو دائرة قيادة LED مخصصة للتحكم في التيار الأمامي. للتشغيل النبضي، تأكد من أن السائق يمكنه تقديم تيار الذروة المطلوب (حتى 1 أمبير) مع حواف سريعة للاستفادة من وقت الصعود/الهبوط البالغ 40 نانو ثانية.إدارة الحرارة:على الرغم من أن تبديد الطاقة هو 260 ملي واط، فإن التشغيل بتيارات مستمرة عالية أو في درجات حرارة محيطة مرتفعة يتطلب الانتباه إلى تبديد الحرارة عبر الأطراف أو تخطيط اللوحة للحفاظ على الأداء والعمر الافتراضي.التصميم البصري:تحدد زاوية الرؤية البالغة 30 درجة انتشار الحزمة. يمكن استخدام عدسات أو عواكس لتصحيح مسار الحزمة أو تركيزها حسب الحاجة. الغلاف الشفاف مناسب للتطبيقات حيث يكون الباعث مرئيًا، ولكن يمكن استخدام مرشح IR لحجب الضوء المرئي إذا لزم الأمر.الاقتران مع كاشف:اختر كاشفًا ضوئيًا (ثنائي ضوئي، ترانزستور ضوئي) بحساسية طيفية تتطابق مع طول موجة الذروة البالغ 875 نانومتر للباعث للحصول على أفضل كفاءة للنظام.

9. المقارنة التقنية

مقارنةً بمصابيح LED تحت الحمراء القياسية والأبطأ، فإن التمايز الرئيسي لـ LTE-3677 هوسرعته العالية (وقت صعود/هبوط 40 نانو ثانية)، مما يتيح نقل بيانات بمعدلات أعلى. يوفرخرج طاقة عالي(شدة إشعاع عالية) إشارة أقوى، مما يزيد من نسبة الإشارة إلى الضوضاء ونطاق التشغيل. توفر إمكانيةالتشغيل النبضيمع تصنيف تيار ذروة عالي يسمح بتشغيله بسطوع شديد في دفقات قصيرة، وهو أمر فعال ويمكن أن يزيد النطاق الملحوظ. الغلاف الشفاف هو المعيار لمثل هذه البواعث. عند اختيار باعث للأشعة تحت الحمراء، يقارن المهندسون هذه المعلمات - السرعة، قوة الخرج، الطول الموجي، زاوية الرؤية، والغلاف - مع البدائل للعثور على الأنسب لمتطلبات النطاق الترددي، المدى، والتخطيط المادي.

10. الأسئلة المتكررة (بناءً على المعايير التقنية)

س: هل يمكنني تشغيل هذا LED بتيار مستمر بقيمة 150 مللي أمبير؟

ج: لا. القيمة القصوى المطلقة للتيار الأمامي المستمر هي 100 مللي أمبير. يتجاوز هذا التصنيف يخاطر بتلف دائم للجهاز.

س: ما الفرق بين الصنف D والصنف E؟

ج: يحدد الصنف E شدة إشعاع نموذجية تبلغ 13.23 ملي واط/ستراديان عند 20 مللي أمبير، والتي تقع ضمن النطاق الأوسع للصنف D (9.62-19.85 ملي واط/ستراديان). من المحتمل أن يمثل الصنف E مجموعة مختارة من الأجهزة ذات أداء أكثر اتساقًا حول تلك القيمة النموذجية، بينما يشمل الصنف D كامل نطاق التصنيع.

س: كيف تؤثر درجة الحرارة على الأداء؟

ج: كما هو موضح في المنحنيات النموذجية، تنخفض شدة الإشعاع مع زيادة درجة الحرارة المحيطة. ينخفض الجهد الأمامي أيضًا عادةً مع ارتفاع درجة الحرارة. يجب تخفيض تيار التشغيل فوق 25°C وفقًا لمنحنى التخفيض (الشكل 2) للبقاء ضمن حد تبديد الطاقة.

س: هل المقاومة التسلسلية ضرورية؟

ج: نعم، لمعظم دوائر القيادة البسيطة. يجب تشغيل LED بتيار مضبوط. استخدام مصدر جهد مباشرةً سيتسبب في تدفق تيار مفرط، مما يؤدي إلى تدمير الجهاز. احسب قيمة المقاومة بناءً على جهد التغذية، التيار الأمامي المطلوب (I_F)، والجهد الأمامي (V_F) من ورقة البيانات.

11. حالة استخدام عملية

السيناريو: مستشعر كشف الأجسام عالي السرعة.يستخدم خط تجميع مستشعرًا كهروضوئيًا للكشف عن المكونات الصغيرة التي تمر بسرعة عالية. يتم استخدام LTE-3677 كمصدر ضوء الأشعة تحت الحمراء، ويتم تشغيله بنبضات بتردد 10 كيلو هرتز وذروة 1 أمبير. يتم وضع ترانزستور ضوئي مطابق في المقابل. عندما يعترض جسم ما الحزمة، يكتشف المستقبل غياب الإشارة النبضية. يضمن وقت الاستجابة البالغ 40 نانو ثانية لـ LTE-3677 أن النبضات الضوئية حادة ومحددة جيدًا، مما يسمح لإلكترونيات المستشعر بالتمييز بموثوقية بين النبضات حتى في السرعات العالية، مما يقلل من المشغلات الخاطئة ويمكن من العد الدقيق للأجسام سريعة الحركة جدًا.

12. مبدأ التشغيل

باعث الأشعة تحت الحمراء هو ثنائي شبه موصل. عند تطبيق جهد أمامي، تتحد الإلكترونات مع الفجوات داخل المنطقة النشطة للجهاز، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات. تحدد المواد المحددة المستخدمة في البنية شبه الموصلة الطول الموجي للضوء المنبعث. بالنسبة لـ LTE-3677، ينتج عن ذلك فوتونات في طيف الأشعة تحت الحمراء القريبة حول 875 نانومتر، وهي غير مرئية للعين البشرية ولكن يمكن اكتشافها بواسطة الثنائيات الضوئية السيليكونية وأجهزة الاستشعار الحساسة الأخرى للأشعة تحت الحمراء. يعمل غلاف الإيبوكسي الشفاف كعدسة، مشكلاً حزمة الخرج إلى زاوية الرؤية المحددة.

13. اتجاهات التكنولوجيا

يستمر مجال الإلكترونيات الضوئية في التقدم نحو كفاءة أعلى، وسرعة أكبر، وتكامل أكبر. تشمل الاتجاهات ذات الصلة بأجهزة مثل LTE-3677:زيادة الطاقة والكفاءة:تهدف مواد وتراكيب أشباه الموصلات الجديدة إلى تقديم المزيد من الطاقة البصرية لكل وحدة من المدخلات الكهربائية، مما يقلل من توليد الحرارة.عوامل شكل أصغر:يدفع التوجه نحو التصغير نحو أغلفة أجهزة التثبيت السطحي (SMD) بأداء مماثل أو أفضل من الأنواع المثقوبة.تعزيز السرعة:يستمر البحث في دفع سرعات التعديل لبواعث الأشعة تحت الحمراء لتمكين اتصالات بيانات أسرع، كما في Li-Fi أو الوصلات الضوئية عالية السرعة.خصوصية الطول الموجي:تطوير بواعث ذات عرض خط طيفي أضيق للتطبيقات في استشعار الغاز والتحليل الطيفي.