ورقة بيانات مصدر الأشعة تحت الحمراء LTE-1252 - طول موجي 940 نانومتر - تيار أمامي 100 مللي أمبير - جهد أمامي نموذجي 1.53 فولت - عبوة 5.0x3.8x3.5 مم - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد LTE-1252 مكونًا منفصلاً لباعث الأشعة تحت الحمراء (IR) مُصممًا لمجموعة واسعة من التطبيقات البصرية الإلكترونية. يعمل عند طول موجي ذروة انبعاث يبلغ 940 نانومتر، مما يجعله مناسبًا للاستخدام في البيئات التي يكون فيها الضوء المرئي غير مرغوب فيه. تم تصنيع الجهاز بغلاف بلاستيكي شفاف، مما يوفر زاوية رؤية واسعة ويتميز بشدة إشعاعية عالية وملاءمة للتشغيل بتيار عالي وجهد أمامي منخفض.

1.1 الميزات الرئيسية

• تصميم خالٍ من الرصاص (Pb) ومتوافق مع توجيه RoHS.
• مُحسّن للتشغيل بتيار عالي وجهد أمامي منخفض.
• عبوة بلاستيكية مصغرة منخفضة التكلفة ذات نهاية للنظر.
• زاوية رؤية واسعة لتغطية شاملة.
• خرج ذو شدة إشعاعية عالية.
• عبوة شفافة.

1.2 التطبيقات المستهدفة

• بواعث الأشعة تحت الحمراء لوحدات التحكم عن بُعد.
• أنظمة الاستشعار للكشف عن القرب أو الأجسام.
• إضاءة الرؤية الليلية في أنظمة الأمان.
• روابط نقل البيانات اللاسلكية بالأشعة تحت الحمراء.
• أنظمة إنذار الأمان.

2. الغوص العميق في المعلمات التقنية

يقدم هذا القسم تفسيرًا تفصيليًا وموضوعيًا للمعلمات الكهربائية والبصرية الرئيسية المحددة لباعث الأشعة تحت الحمراء LTE-1252.

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات الحدود التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل تحت أو عند هذه الحدود.

• تبديد الطاقة (Pd):150 ملي واط. هذه هي أقصى قدرة يمكن للجهاز تبديدها كحرارة عند درجة حرارة محيطة (TA) تبلغ 25 درجة مئوية. تجاوز هذا الحد يعرض لخطر التلف الحراري.
• تيار الذروة الأمامي (IFP):1 أمبير. هذا هو أقصى تيار نابض مسموح به تحت ظروف محددة (300 نبضة في الثانية، عرض النبضة 10 ميكروثانية). وهو أعلى بكثير من تصنيف التيار المستمر، مما يسمح باندفاعات قصيرة وعالية الكثافة.
• التيار الأمامي المستمر (IF):100 مللي أمبير. أقصى تيار مستمر يمكن تطبيقه بشكل مستمر دون الإضرار بالجهاز.
• الجهد العكسي (VR):5 فولت. أقصى جهد يمكن تطبيقه في الاتجاه العكسي. تشير ورقة البيانات صراحةً إلى أن هذا الشرط للاختبار فقط، ولم يتم تصميم الجهاز للتشغيل العكسي.
• نطاق درجة حرارة التشغيل (Topr):من -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية. نطاق درجة الحرارة المحيطة الذي تم تحديد تشغيل الجهاز ضمنه.
• نطاق درجة حرارة التخزين (Tstg):من -55 درجة مئوية إلى +100 درجة مئوية. نطاق درجة الحرارة للتخزين غير التشغيلي.
• درجة حرارة لحام الأطراف:260 درجة مئوية لمدة 5 ثوانٍ، مقاسة على بعد 2.0 مم من جسم الجهاز. هذا يحدد حد الملف الحراري للحام اليدوي.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

هذه هي معلمات الأداء النموذجية والمضمونة المقاسة عند TA=25 درجة مئوية وتحت ظروف الاختبار المحددة.

• الشدة الإشعاعية (Ie):40 ملي واط/ستراديان (الحد الأدنى)، 70 ملي واط/ستراديان (النموذجي) عند IF=100 مللي أمبير، θ=0°. يقيس هذا القدرة البصرية المنبعثة لكل وحدة زاوية صلبة على طول المحور المركزي، مما يشير إلى السطوع.
• طول موجة ذروة الانبعاث (λPeak):940 نانومتر (النموذجي) عند IF=100 مللي أمبير. الطول الموجي الذي تكون عنده القدرة البصرية المنبعثة في أقصى حد.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):54 نانومتر (النموذجي) عند IF=100 مللي أمبير. تحدد هذه المعلمة عرض النطاق الطيفي؛ تشير قيمة 54 نانومتر إلى أن الضوء المنبعث ليس أحادي اللون بل يمتد عبر نطاق من الأطوال الموجية حول الذروة.
• الجهد الأمامي (VF):1.30 فولت (الحد الأدنى)، 1.53 فولت (النموذجي)، 1.83 فولت (الحد الأقصى) عند IF=100 مللي أمبير. انخفاض الجهد عبر الجهاز عند توصيل التيار الأمامي المحدد. يؤدي انخفاض VF عمومًا إلى كفاءة أعلى.
• التيار العكسي (IR):100 ميكرو أمبير (الحد الأقصى) عند VR=5 فولت. تيار التسرب الصغير الذي يتدفق عند تطبيق الجهد العكسي المحدد.
• زاوية القيمة (θ0.5):40 درجة (النموذجي). زاوية الرؤية التي تنخفض فيها الشدة الإشعاعية إلى نصف قيمتها عند 0 درجة. توفر زاوية 40 درجة نمط انبعاث واسع بشكل معقول.

3. تحليل منحنى الأداء

توفر منحنيات الخصائص النموذجية نظرة بصرية على سلوك الجهاز تحت ظروف مختلفة.

3.1 التوزيع الطيفي (الشكل 1)

يُظهر المنحنى الشدة الإشعاعية النسبية كدالة للطول الموجي. يؤكد الذروة عند 940 نانومتر ونصف العرض الطيفي، موضحًا أن الباعث يخرج ضوء الأشعة تحت الحمراء بشكل أساسي ضمن نطاق 880 نانومتر إلى 1000 نانومتر.

3.2 التيار الأمامي مقابل درجة الحرارة المحيطة (الشكل 2)

يصور هذا الرسم البياني تخفيض أقصى تيار أمامي مسموح به مع زيادة درجة الحرارة المحيطة. إنه أمر بالغ الأهمية لتصميم إدارة الحرارة لضمان عمل الجهاز ضمن منطقة التشغيل الآمنة (SOA).

3.3 التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (الشكل 3)

يُظهر منحنى IV العلاقة الأسية بين التيار والجهد، النموذجية للثنائي. يسمح المنحنى للمصممين بتحديد جهد التشغيل المطلوب لتيار تشغيل مرغوب.

3.4 الشدة الإشعاعية النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة (الشكل 4) و مقابل التيار الأمامي (الشكل 5)

يوضح الشكل 4 كيف ينخفض الناتج البصري مع زيادة درجة الحرارة لتيار ثابت. يُظهر الشكل 5 الزيادة شبه الخطية في الناتج مع زيادة التيار الأمامي، مما يسلط الضوء على الطبيعة الخاضعة للتحكم بالتيار في الثنائيات الباعثة للضوء.

3.5 مخطط الإشعاع (الشكل 6)

يمثل هذا الرسم البياني القطبي التوزيع المكاني للضوء المنبعث بصريًا، مؤكدًا زاوية نصف القيمة البالغة 40 درجة ويظهر نمط الشدة، وهو أمر مهم لمحاذاة الباعث مع كاشف.

4. معلومات الميكانيكا والعبوة

4.1 الأبعاد الخارجية

يستخدم الجهاز عبوة مثقوبة بالآتي الأبعاد الرئيسية (بالمليمتر، اسميًا):

• الطول الإجمالي: 24.0 كحد أدنى
• عرض الجسم: 5.0 ±0.3
• ارتفاع الجسم: 3.8 ±0.3
• قطر/ارتفاع العدسة: 3.5 ±0.3
• تباعد الأطراف: 2.54 اسميًا (تباعد قياسي 0.1 بوصة)
• قطر الطرف: 0.5 (أقصى راتنج بارز تحت الحافة)

تحديد القطبية:الطرف الأطول هو الأنود (+)، والطرف الأقصر هو الكاثود (-). يُظهر الرسم أيضًا جانبًا مسطحًا على العدسة، والذي قد يعمل كعلامة بصرية إضافية.

4.2 ملاحظات حرجة

• التسامح هو ±0.25 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك.
• يتم قياس تباعد الأطراف حيث تخرج الأطراف من جسم العبوة.
• يتم الإشارة إلى مواقع التصنيع.

5. إرشادات التجميع واللحام والتعامل

5.1 تشكيل الأطراف وتجميع لوحة الدوائر المطبوعة

• اثني الأطراف عند نقطة على الأقل 3 مم من قاعدة عدسة الثنائي الباعث للضوء.
• لا تستخدم قاعدة العبوة كنقطة ارتكاز أثناء الثني.
• قم بتشكيل الأطراف قبل اللحام، في درجة الحرارة العادية.
• استخدم الحد الأدنى من قوة التثبيت أثناء تجميع لوحة الدوائر المطبوعة لتجنب الإجهاد الميكانيكي.

5.2 عملية اللحام

اللحام اليدوي (المكواة):

• درجة الحرارة: 350 درجة مئوية كحد أقصى.
• الوقت: 3 ثوانٍ كحد أقصى. (مرة واحدة فقط).
• الموضع: لا أقرب من 2 مم من قاعدة عدسة الإيبوكسي.

اللحام بالموجة:

• التسخين المسبق: 100 درجة مئوية كحد أقصى لمدة 60 ثانية كحد أقصى.
• موجة اللحام: 260 درجة مئوية كحد أقصى.
• وقت اللحام: 5 ثوانٍ كحد أقصى.
• موضع الغمس: لا أقل من 2 مم من قاعدة عدسة الإيبوكسي.

تحذير حرج:يمكن أن تؤدي درجة الحرارة أو الوقت المفرط إلى تشوه العدسة أو فشل كارثي. إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء غير مناسبة لهذا النوع من العبوات المثقوبة.

5.3 التخزين والتنظيف

• التخزين:لا تتجاوز 30 درجة مئوية أو 70% رطوبة نسبية. استخدم خلال 3 أشهر إذا أزيلت من العبوة الأصلية. للتخزين الممتد، استخدم حاوية محكمة الغلق مع مجفف أو جو نيتروجين.
• التنظيف:استخدم المذيبات القائمة على الكحول مثل كحول الأيزوبروبيل إذا لزم الأمر.

6. اعتبارات تصميم التطبيق

6.1 تصميم دائرة التشغيل

الثنائي الباعث للضوء هو جهاز يعمل بالتيار. لضمان سطوع موحد عند تشغيل عدة ثنائيات باعثة للضوء على التوازي، يُوصى بشدة باستخدام مقاومة محددة للتيار على التوالي مع كل ثنائي باعث للضوء (نموذج الدائرة أ). يُنصح بعدم استخدام مقاومة واحدة لعدة ثنائيات باعثة للضوء على التوازي (نموذج الدائرة ب) بسبب الاختلافات في الجهد الأمامي (خصائص I-V) للأجهزة الفردية، مما سيؤدي إلى توزيع غير متساوٍ للتيار وبالتالي سطوع غير متساوٍ.يوصى بشدةباستخدام مقاومة محددة للتيار على التوالي مع كل ثنائي باعث للضوء (نموذج الدائرة أ). يُنصح بعدم استخدام مقاومة واحدة لعدة ثنائيات باعثة للضوء على التوازي (نموذج الدائرة ب) بسبب الاختلافات في الجهد الأمامي (خصائص I-V) للأجهزة الفردية، مما سيؤدي إلى توزيع غير متساوٍ للتيار وبالتالي سطوع غير متساوٍ.

6.2 الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)

الجهاز عرضة للتلف من الكهرباء الساكنة. تشمل التدابير الوقائية:

• استخدام أساور المعصم الموصلة أو القفازات المضادة للكهرباء الساكنة.
• ضمان تأريض جميع المعدات ومحطات العمل وأرفف التخزين بشكل صحيح.
• استخدام منافيخ الأيونات لتحييد الشحنة الساكنة على العدسة البلاستيكية.
• الحفاظ على موظفين معتمدين في ESD ومناطق عمل آمنة من الكهرباء الساكنة (أسطح <100 فولت).

6.3 نطاق التطبيق والموثوقية

الجهاز مخصص للمعدات الإلكترونية العادية (المكتبية، الاتصالات، المنزلية). بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب موثوقية استثنائية حيث قد يعرض الفشل الحياة أو الصحة للخطر (الطيران، الطبية، أنظمة الأمان)، يلزم استشارة وتأهيل محددين قبل الاستخدام.

7. المبادئ والتوجهات التقنية

7.1 مبدأ التشغيل

LTE-1252 هو ثنائي باعث للأشعة تحت الحمراء (IRED). عند تطبيق جهد أمامي يتجاوز عتبته، تتحد الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة لأشباه الموصلات (من المحتمل أن تكون مبنية على مادة GaAs أو AlGaAs)، مما يطلق الطاقة في شكل فوتونات. تم تصميم التركيب المادي المحدد وبنية الجهاز لإنتاج فوتونات بشكل أساسي في نطاق الأشعة تحت الحمراء 940 نانومتر، وهو غير مرئي للعين البشرية ولكن يمكن اكتشافه بسهولة بواسطة الثنائيات الضوئية السيليكونية والعديد من مستشعرات الكاميرا.

7.2 السياق الصناعي والاتجاهات

تظل المكونات المنفصلة للأشعة تحت الحمراء مثل LTE-1252 لبنات أساسية في البصريات الإلكترونية. تشمل الاتجاهات الرئيسية المؤثرة في هذا القطاع الاستمرار في الطلب على التصغير، وكفاءة أعلى (شدة إشعاعية أكثر لكل مللي أمبير)، وتكامل أضيق مع دوائر الاستشعار المتكاملة. هناك أيضًا تركيز متزايد على الأجهزة المتوافقة مع اللوائح البيئية (RoHS، خالية من الرصاص). يعد الطول الموجي 940 نانومتر شائعًا بشكل خاص لأنه يوفر توازنًا جيدًا بين حساسية كاشف السيليكون وقلة الرؤية مقارنة بمصادر 850 نانومتر، مما يجعله مثاليًا للإضاءة الخفية في تطبيقات الأمان والتطبيقات الاستهلاكية مثل أجهزة التحكم عن بُعد.

8. الأسئلة الشائعة (FAQ)

8.1 هل يمكنني تشغيل هذا الثنائي الباعث للأشعة تحت الحمراء مباشرة من دبوس المتحكم الدقيق؟

لا. لا يمكن لدبوس GPIO الخاص بالمتحكم الدقيق عادةً توفير 100 مللي أمبير بشكل مستمر. يجب عليك استخدام ترانزستور (مثل NPN BJT أو N-channel MOSFET) كمفتاح، يتم التحكم فيه بواسطة GPIO، لتوفير التيار اللازم من مصدر الطاقة. لا يزال هناك حاجة إلى مقاومة محددة للتيار على التوالي في مسار الثنائي الباعث للضوء.

8.2 كيف أحسب قيمة المقاومة التسلسلية؟

استخدم قانون أوم: R = (Vcc - VF) / IF. على سبيل المثال، مع مصدر طاقة Vcc=5 فولت، وجهد أمامي نموذجي VF=1.53 فولت عند 100 مللي أمبير، ستكون المقاومة R = (5 - 1.53) / 0.1 = 34.7 أوم. استخدم أقرب قيمة قياسية (مثل 33 أو 39 أوم) وتحقق من تصنيف الطاقة: P = (IF)^2 * R = (0.1)^2 * 34.7 ≈ 0.347 واط، لذلك يُوصى بمقاومة 0.5 واط أو أعلى.

8.3 لماذا يكون تصنيف الجهد العكسي 5 فولت فقط، وماذا يحدث إذا تجاوزته؟

لم يتم تصميم الثنائيات الباعثة للأشعة تحت الحمراء لمنع جهد عكسي كبير. يمكن أن يتسبب تجاوز تصنيف 5 فولت في زيادة مفاجئة في التيار العكسي، مما يؤدي إلى انهيار انهياري وتلف دائم للوصلة شبه الموصلة. تأكد دائمًا من القطبية الصحيحة في دائرةك. للحماية ثنائية الاتجاه في حالات التيار المتردد أو القطبية غير المؤكدة، يجب استخدام ثنائي حماية خارجي.

8.4 تذكر ورقة البيانات "زاوية قيمة" تبلغ 40 درجة. كيف يؤثر هذا على تصميمي؟

تعني زاوية نصف القيمة البالغة 40 درجة أن شدة الضوء المنبعث تكون أقوى في المركز وتنخفض إلى 50% عند ±20 درجة من المحور المركزي. عند محاذاة الباعث مع كاشف (مثل الترانزستور الضوئي)، يجب عليك التأكد من أن الكاشف داخل هذا المخروط الفعال للإشعاع. للحصول على تغطية أوسع، قد تحتاج إلى عدة بواعث أو موزع ضوئي. على العكس من ذلك، للحزم الموجهة طويلة المدى، يمكن إضافة عدسة لجعل الضوء متوازيًا.

9. دراسة حالة تصميم عملية

9.1 مستشعر بسيط للكشف عن الأجسام / كسر الشعاع

السيناريو:اكتشف عندما يمر جسم بين باعث الأشعة تحت الحمراء وكاشف.

التنفيذ:

1. جانب الباعث:شغل LTE-1252 بتيار ثابت 50-100 مللي أمبير باستخدام دائرة كما هو موضح في القسم 6.1. للتشغيل بالبطارية، فكر في تشغيل الثنائي الباعث للضوء بنبضات بتردد محدد (مثل 1 كيلوهرتز، دورة عمل 50%) لتوفير الطاقة.
2. جانب الكاشف:استخدم ترانزستورًا ضوئيًا مطابقًا أو ثنائيًا ضوئيًا محاذيًا مع الباعث. ضعه داخل مخروط الإشعاع 40 درجة للباعث.
3. تكييف الإشارة:سيكون ناتج الكاشف مرتفعًا عند استقبال ضوء الأشعة تحت الحمراء وينخفض عند حجب الشعاع. استخدم مقارنًا أو مدخل ADC للمتحكم الدقيق لرقمنة هذه الإشارة. إذا كان الباعث ينبض، أضف مرشحًا أو اكتشافًا متزامنًا في البرنامج لرفض ضوضاء الضوء المحيط.

اعتبارات رئيسية:المحاذاة حرجة بسبب الطبيعة الاتجاهية للحزمة. يمكن أن تسبب أشعة الشمس المحيطة أو مصادر الأشعة تحت الحمراء الأخرى تداخلًا، لذلك يُوصى بشدة بتقنيات التضمين/فك التضمين للتشغيل الموثوق. تأكد من أن الغلاف يمنع الضوء الشارد من الوصول إلى الكاشف مباشرة دون المرور عبر منطقة الكشف.