ورقة بيانات باعث الأشعة تحت الحمراء LTE-C9901 - الطول الموجي 940 نانومتر - عبوة 5 مم - جهد أمامي 1.4 فولت - تبديد طاقة 100 ميلي واط - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد LTE-C9901 مكونًا منفصلاً لباعث الأشعة تحت الحمراء مُصممًا للتطبيقات ذات التركيب السطحي. وهو جزء من مجموعة واسعة من حلول الأشعة تحت الحمراء المُخصصة للتطبيقات التي تتطلب انبعاثًا موثوقًا وعالي الأداء للأشعة تحت الحمراء. يعمل الجهاز عند طول موجي قياسي يبلغ 940 نانومتر، وهو مثالي لتقليل تداخل الضوء المرئي ويُستخدم عادةً في الإلكترونيات الاستهلاكية والاستشعار الصناعي.

تشمل المزايا الأساسية لهذا المكون توافقه مع معدات التركيب الآلي وعمليات لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء، مما يجعله مناسبًا للتصنيع بكميات كبيرة. يوفر تصميمه ذو المنظر العلوي مع عدسة شفافة نمط إشعاع واسعًا. المنتج متوافق مع معايير RoHS والمنتجات الصديقة للبيئة، مما يضمن المسؤولية البيئية.

يشمل السوق المستهدف لهذا الباعث تحت الأحمر مصنعي وحدات التحكم عن بعد للإلكترونيات الاستهلاكية (التلفزيونات، أنظمة الصوت، مكيفات الهواء)، وأنظمة نقل البيانات اللاسلكية بالأشعة تحت الحمراء، وإنذارات الأمان، وتطبيقات مستشعرات الأشعة تحت الحمراء المثبتة على اللوحات المطبوعة المختلفة حيث تكون هناك حاجة للاتصالات أو الاستشعار بالضوء غير المرئي.

2. تحليل متعمق للمعايير التقنية

2.1 الخصائص الضوئية والبصرية

المعيار البصري الرئيسي هو الشدة الإشعاعية (I_E)، والذي يُحدد بقيمة نموذجية تبلغ 8.0 ميلي واط/ستراديان عند تيار أمامي (I_F) قدره 20 مللي أمبير، مع حد أدنى 5.0 وحد أقصى 10.0 ميلي واط/ستراديان. ينطبق تسامح ±15% على قياس الاختبار لـ I_E. الطول الموجي لذروة الانبعاث (λ_الذروة) هو 940 نانومتر، مما يضعه في طيف الأشعة تحت الحمراء القريبة. نصف عرض الخط الطيفي (Δλ) هو 50 نانومتر، مما يحدد عرض النطاق الترددي للضوء المنبعث. زاوية الرؤية (2θ_1/2) هي 65 درجة، حيث θ_1/2هي الزاوية المحورية التي تنخفض عندها الشدة الإشعاعية إلى نصف قيمتها المحورية. هذه الزاوية الواسعة مناسبة للتطبيقات التي تتطلب تغطية واسعة.

2.2 الخصائص الكهربائية

الجهد الأمامي (V_F) هو نموذجيًا 1.4 فولت عند I_F= 20 مللي أمبير. يتم تحديد التيار العكسي (I_R) بحد أقصى 10 ميكرو أمبير عند تطبيق جهد عكسي (V_R) قدره 5 فولت. هذه المعايير حاسمة لتصميم الدائرة، خاصة لحساب قيم المقاومات التسلسلية وضمان الانحياز المناسب.

2.3 التصنيفات القصوى المطلقة وإدارة الحرارة

يبلغ أقصى تبديد للطاقة للجهاز 100 ميلي واط. يجب ألا يتجاوز تيار التيار المستمر الأمامي 60 مللي أمبير. بالنسبة للتشغيل النبضي، يُسمح بتيار أمامي ذروة قدره 600 مللي أمبير تحت ظروف محددة (300 نبضة في الثانية، عرض النبضة 10 ميكرو ثانية). أقصى جهد عكسي هو 5 فولت. نطاق درجة حرارة التشغيل هو من -40°م إلى +85°م، ونطاق درجة حرارة التخزين هو من -55°م إلى +100°م. قد يتسبب تجاوز هذه التصنيفات في تلف دائم. يمكن للجهاز تحمل لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء بدرجة حرارة ذروة تبلغ 260°م لمدة أقصاها 10 ثوانٍ، وهو المعيار لعمليات التجميع الخالية من الرصاص.

3. تحليل منحنيات الأداء

توفر ورقة البيانات عدة منحنيات خصائص نموذجية ضرورية لمهندسي التصميم. يُظهر منحنى التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (I-V) العلاقة الأسية، وهو أمر بالغ الأهمية لتحديد نقطة التشغيل والتأثيرات الحرارية. يُظهر منحنى الشدة الإشعاعية النسبية مقابل التيار الأمامي كيف يزداد إخراج الضوء مع التيار، مما يساعد في تحسين تيار القيادة للإخراج المطلوب. يُظهر منحنى الشدة الإشعاعية النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة اعتماد الإخراج على درجة الحرارة، وهو أمر حيوي للتطبيقات التي تعمل في ظروف بيئية متغيرة. يمثل مخطط الإشعاع التوزيع المكاني للضوء تحت الأحمر المنبعث بيانيًا، مؤكدًا زاوية الرؤية البالغة 65 درجة. أخيرًا، يوضح منحنى التوزيع الطيفي تركيز الطاقة المنبعثة حول الطول الموجي القياسي 940 نانومتر.

4. معلومات الميكانيكا والعبوة

4.1 الأبعاد الخارجية

يتم وضع المكون في عبوة EIA قياسية. يتم توفير جميع الأبعاد الحرجة، بما في ذلك حجم الجسم، تباعد الأطراف، والارتفاع الكلي في الرسم الخارجي. التسامحات هي عادة ±0.1 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. العبوة مصممة للانبعاث ذو المنظر العلوي.

4.2 تخطيط وسادة اللحام والقطبية

يتم توفير أبعاد وسادة اللحام الموصى بها لضمان وصلة لحام موثوقة ومحاذاة مناسبة أثناء إعادة التدفق. يتم تحديد الأنود والكاثود بوضوح في مخطط البصمة. الالتزام بأبعاد الوسادة هذه أمر بالغ الأهمية لمنع ظاهرة "شاهد القبر" وضمان اتصال حراري وكهربائي جيد.

5. إرشادات اللحام والتجميع

5.1 ملف تعريف لحام إعادة التدفق

تم تضمين اقتراح مفصل لملف تعريف إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء المناسب للعمليات الخالية من الرصاص. تشمل المعايير الرئيسية منطقة التسخين المسبق (150-200°م)، وقت التسخين المسبق (120 ثانية كحد أقصى)، درجة حرارة الذروة (260°م كحد أقصى)، والوقت فوق السائل (10 ثوانٍ كحد أقصى). يعتمد الملف على معايير JEDEC لضمان موثوقية المكون. تم التأكيد على أن الملف الفعلي يجب أن يتم توصيفه لتصميم اللوحة المطبوعة المحدد، معجون اللحام، والفرن المستخدم.

5.2 اللحام اليدوي والتنظيف

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، يجب ألا تتجاوز درجة حرارة مكواة اللحام 300°م، ويجب أن يقتصر وقت التلامس على 3 ثوانٍ لكل وسادة. للتنظيف، يُوصى فقط باستخدام المذيبات القائمة على الكحول مثل كحول الأيزوبروبيل.

5.3 احتياطات التخزين والتعامل

للتغليف الأصلي غير المفتوح، المقاوم للرطوبة مع مجفف، يجب تخزين الجهاز عند ≤30°م و ≤90% رطوبة نسبية (RH) واستخدامه خلال عام واحد. بمجرد فتح التغليف الأصلي، يجب أن تكون ظروف التخزين ≤30°م و ≤60% RH. يجب خبز المكونات المعرضة للظروف المحيطة لأكثر من أسبوع واحد عند حوالي 60°م لمدة 20 ساعة على الأقل قبل اللحام لإزالة الرطوبة الممتصة ومنع ظاهرة "الفرقعة" أثناء إعادة التدفق.

6. معلومات التعبئة والطلب

يتم توريد الجهاز في شريط ناقل 8 مم على بكرات قطر 7 بوصات، متوافق مع آلات الالتقاط والوضع التلقائية. تحتوي كل بكرة على 3000 قطعة. تتبع التعبئة مواصفات ANSI/EIA 481-1-A-1994. يتم إغلاق جيوب المكونات الفارغة بشريط غطاء علوي. الحد الأقصى المسموح به لعدد الأجزاء المفقودة المتتالية في الشريط هو اثنان.

7. ملاحظات التطبيق واعتبارات التصميم

7.1 دوائر التطبيق النموذجية

باعث الأشعة تحت الحمراء هو جهاز يعمل بالتيار. لضمان شدة موحدة عند تشغيل عدة مصابيح LED على التوازي، يُوصى بشدة باستخدام مقاومة محددة للتيار على التوالي مع كل LED (الدائرة أ)، بدلاً من مشاركة مقاومة واحدة لعدة مصابيح LED (الدائرة ب). هذا يعوض عن الاختلافات الطفيفة في الجهد الأمامي (V_F) للبواعث الفردية. يمكن حساب قيمة المقاومة التسلسلية (R_S) باستخدام الصيغة: R_S= (V_CC- V_F) / I_F، حيث V_CCهو جهد التغذية، V_Fهو الجهد الأمامي لـ LED عند التيار المطلوب I_F.

7.2 نطاق التطبيق والقيود

هذا المكون مخصص للمعدات الإلكترونية العادية مثل معدات المكاتب، وأجهزة الاتصالات، والأجهزة المنزلية. لم يتم تصميمه أو تأهيله للتطبيقات التي تكون فيها الموثوقية العالية حاسمة للحياة أو السلامة (مثل الطيران، ودعم الحياة الطبي، وأنظمة سلامة النقل) دون استشارة مسبقة وتأهيل محدد.

8. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنة بمصابيح LED المرئية القياسية، فإن الطول الموجي 940 نانومتر غير مرئي للعين البشرية، مما يجعله مثاليًا للتشغيل المنفصل. توفر زاوية الرؤية البالغة 65 درجة توازنًا جيدًا بين تركيز الحزمة ومنطقة التغطية. توفر عبوة SMD والتوافق مع لحام إعادة التدفق ميزة كبيرة مقارنة بمصابيح LED تحت الحمراء ذات الثقب في خطوط التجميع الآلية الحديثة، مما يقلل من تكلفة التصنيع ومساحة اللوحة.

9. الأسئلة الشائعة (FAQ)

س: ما هو الغرض من الطول الموجي 940 نانومتر؟

ج: 940 نانومتر في طيف الأشعة تحت الحمراء القريبة. إنه غير مرئي إلى حد كبير للعين البشرية، مما يقلل من التلوث الضوئي في التطبيق. كما أنه متطابق جيدًا مع حساسية الثنائيات الضوئية والترانزستورات الضوئية المصنوعة من السيليكون والتي تُستخدم عادةً كمستقبلات.

س: هل يمكنني تشغيل هذا LED مباشرة من دبوس متحكم دقيق؟

ج: لا. لا يمكن لدبوس المتحكم الدقيق عادةً توفير أو استيعاب تيار كافٍ (60 مللي أمبير تيار مستمر كحد أقصى لهذا LED) ويخلو من هامش الجهد. يجب عليك استخدام دائرة قيادة، مثل مفتاح ترانزستور، مع مقاومة محددة للتيار على التوالي كما هو موضح في ملاحظات التطبيق.

س: لماذا الخبز ضروري إذا تم فتح العبوة لأكثر من أسبوع؟

ج: يمكن لعبوات SMD البلاستيكية امتصاص الرطوبة من الهواء. أثناء عملية لحام إعادة التدفق عالية الحرارة، يمكن لهذه الرطوبة المحبوسة أن تتبخر بسرعة، مما يسبب انفصالًا داخليًا، أو تشققًا، أو "فرقعة"، مما يدمر المكون. يزيل الخبز هذه الرطوبة الممتصة.

10. أمثلة عملية للتصميم والاستخدام

المثال 1: جهاز إرسال تحكم عن بعد بسيط.يمكن استخدام LTE-C9901 كعنصر الإرسال في جهاز تحكم عن بعد بالأشعة تحت الحمراء. يولد المتحكم الدقيق إشارة معدلة (على سبيل المثال، حاملة 38 كيلو هرتز) تقوم بتبديل ترانزستور يقود LED. يتم حساب المقاومة التسلسلية بناءً على جهد البطارية (على سبيل المثال، 3 فولت) والتيار النبضي المطلوب (على سبيل المثال، 50 مللي أمبير)، باستخدام V_Fالنموذجي البالغ 1.4 فولت.

المثال 2: مستشعر القرب.مقترنًا بترانزستور ضوئي، يمكن للباعث إنشاء مستشعر كائن عاكس. يضيء الباعث ضوء الأشعة تحت الحمراء، ويعكس جسم قريب بعض الضوء مرة أخرى إلى الترانزستور الضوئي. يشير التغيير في إخراج الترانزستور الضوئي إلى وجود الجسم. تساعد زاوية الرؤية البالغة 65 درجة للباعث في تغطية منطقة كشف معقولة.

11. مبدأ التشغيل

باعث الأشعة تحت الحمراء هو ثنائي أشباه الموصلات. عند تطبيق جهد أمامي، تتحد الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة (المصنوعة من مواد مثل GaAs أو AlGaAs)، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات. يحدد التركيب المادي المحدد (في هذه الحالة، مما يؤدي إلى ذروة 940 نانومتر) الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث. تتناسب الشدة الإشعاعية طرديًا مع التيار الأمامي على مدى التشغيل الطبيعي.

12. اتجاهات الصناعة

يتجه تطور مكونات الأشعة تحت الحمراء نحو كفاءة أعلى (مزيد من الإخراج الإشعاعي لكل وحدة من المدخلات الكهربائية)، وأحجام عبوات أصغر لتخطيطات لوحات مطبوعة أكثر كثافة، وزيادة التكامل. وهذا يشمل أجهزة ذات برامج تشغيل مدمجة، أو إخراج معدل، أو أزواج باعث-مستشعر مجمعة في عبوة واحدة. هناك أيضًا دفع مستمر لتحسين الموثوقية والأداء على نطاقات درجة حرارة أوسع لتلبية متطلبات التطبيقات الصناعية والسيارات. الانتقال إلى التصنيع الخالي من الرصاص والمتوافق مع RoHS، كما هو الحال مع هذا المكون، هو معيار عالمي في صناعة الإلكترونيات.