ورقة بيانات باعث ومستقبل الأشعة تحت الحمراء LTE-C9511-E - طول موجي 940 نانومتر - تيار أمامي 20 مللي أمبير - جهد أمامي 1.5 فولت - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

تحدد هذه الوثيقة مواصفات مكون منفصل للأشعة تحت الحمراء مصمم للتطبيقات التي تتطلب انبعاثًا واستقبالًا موثوقًا للأشعة تحت الحمراء. الجهاز هو مكون للتركيب السطحي يتميز بطول موجي ذروة يبلغ 940 نانومتر، مما يجعله مناسبًا لمجموعة متنوعة من الأنظمة الكهروضوئية.

1.1 الميزات

• متوافق مع معايير RoHS والمنتجات الصديقة للبيئة.
• معبأ بشريط بعرض 8 مم على بكرات قطر 7 بوصات للتجميع الآلي.
• متوافق مع معدات التركيب الآلي وعمليات لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء.
• بصمة حزمة قياسية وفقًا لـ EIA.
• طول موجة الانبعاث الذروة (λp) يبلغ 940 نانومتر.
• تغليف بلاستيكي شفاف مع عدسة للرؤية من الأعلى.
• مستوى الحساسية للرطوبة (MSL) 3.

1.2 التطبيقات

• باعث الأشعة تحت الحمراء لوحدات التحكم عن بعد.
• مستشعر الأشعة تحت الحمراء مركب على لوحة دوائر مطبوعة لاستشعار القرب، نقل البيانات، أو إنذارات الأمان.

2. الأبعاد الخارجية

يلتزم المكون بمخطط حزمة قياسي للأجهزة السطحية (SMD). يتم توفير جميع الأبعاد الأساسية في رسومات ورقة البيانات بتحمل قياسي يبلغ ±0.15 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. تم تصميم الحزمة للتركيب واللحام الموثوق على لوحات الدوائر المطبوعة.

3. التصنيفات القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات الحدود التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. يتم تحديد جميع القيم عند درجة حرارة محيطة (TA) تبلغ 25°م.

• تبديد الطاقة (Pd):100 ملي واط
• تيار أمامي ذروة (IFP):1 أمبير (تحت ظروف النبض: 300 نبضة في الثانية، عرض النبضة 10 ميكروثانية)
• تيار أمامي مستمر (IF):50 مللي أمبير
• الجهد العكسي (VR):5 فولت
• نطاق درجة حرارة التشغيل (Topr):-40°م إلى +85°م
• نطاق درجة حرارة التخزين (Tstg):-55°م إلى +100°م
• شرط لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء:أقصى درجة حرارة ذروة 260°م لمدة 10 ثوانٍ.

4. الخصائص الكهربائية والبصرية

يتم قياس معلمات الأداء النموذجية عند TA=25°م تحت ظروف الاختبار المحددة، مما يوفر السلوك التشغيلي المتوقع.

• الشدة الإشعاعية (I_E):4.0 (الحد الأدنى)، 6.0 (النموذجي) ملي واط/ستراديان عند I_F= 20 مللي أمبير.
• طول موجة الانبعاث الذروة (λ_الذروة):940 نانومتر (النموذجي) عند I_F= 20 مللي أمبير.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):50 نانومتر (النموذجي) عند I_F= 20 مللي أمبير.
• الجهد الأمامي (V_F):1.2 (النموذجي)، 1.5 (الحد الأقصى) فولت عند I_F= 20 مللي أمبير.
• التيار العكسي (I_R):10 ميكرو أمبير (الحد الأقصى) عند V_R= 5 فولت.
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):20 (الحد الأدنى)، 25 (النموذجي) درجة. θ_1/2هي الزاوية المحورية حيث تكون الشدة الإشعاعية نصف القيمة المحورية.

4.1 قائمة رموز التصنيف

يتم تجميع الأجهزة في فئات بناءً على الشدة الإشعاعية المقاسة عند 20 مللي أمبير لضمان الاتساق في تصميم التطبيق.

• رمز التصنيف K:4 إلى 6 ملي واط/ستراديان
• رمز التصنيف L:5 إلى 7.5 ملي واط/ستراديان
• رمز التصنيف M:6 إلى 9 ملي واط/ستراديان
• رمز التصنيف N:7 إلى 10.5 ملي واط/ستراديان

5. منحنيات الأداء النموذجية

توضح المنحنيات التالية سلوك الجهاز تحت ظروف مختلفة، مما يوفر رؤية أعمق لتصميم الدائرة.

5.1 التوزيع الطيفي

يظهر منحنى الإخراج الطيفي الشدة الإشعاعية النسبية عبر الأطوال الموجية، متمركزًا حول الذروة 940 نانومتر مع نصف عرض نموذجي 50 نانومتر، مما يحدد نقاء الطيف لضوء الأشعة تحت الحمراء.

5.2 التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي

يصور منحنى IV العلاقة بين التيار الأمامي المطبق وانخفاض الجهد الناتج عبر الجهاز، وهو أمر بالغ الأهمية لتحديد جهد القيادة اللازم وتبديد الطاقة.

5.3 التيار الأمامي مقابل درجة الحرارة المحيطة

يظهر هذا الرسم البياني الحد الأقصى المسموح به للتيار الأمامي المستمر مع تخفيض التصنيف مع زيادة درجة الحرارة المحيطة، وهو أمر أساسي للإدارة الحرارية والموثوقية.

5.4 الشدة الإشعاعية النسبية مقابل التيار الأمامي

يوضح كيفية قياس قوة الإخراج البصرية مع زيادة تيار القيادة، مما يساعد في تحسين إعداد التيار للسطوع/الشدة المطلوبة.

5.5 الشدة الإشعاعية النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة

يظهر الانخفاض النموذجي في الإخراج البصري مع ارتفاع درجة حرارة التقاطع، وهو اعتبار رئيسي للتطبيقات التي تعمل في بيئات حرارية متغيرة.

5.6 مخطط نمط الإشعاع

رسم قطبي يمثل التوزيع الزاوي للإشعاع تحت الأحمر المنبعث، ويتميز بزاوية رؤية نموذجية 25 درجة. هذا يحدد مخروط الانبعاث وهو حيوي لمحاذاة الباعث مع المستقبل.

6. معلومات الميكانيكا والتعبئة

6.1 تخطيط وسادة اللحام المقترح

يتم توفير أبعاد نمط أرضية لوحة الدوائر المطبوعة الموصى بها لضمان تكوين وصلة لحام صحيحة، واستقرار ميكانيكي، وتخفيف حراري أثناء عملية إعادة التدفق.

6.2 أبعاد حزمة الشريط والبكرة

تحدد الرسومات التفصيلية أبعاد الشريط الحامل، تباعد الجيوب، ومواصفات البكرة المتوافقة مع معدات تجميع SMD القياسية.

• قطر البكرة: 7 بوصات.
• الكمية لكل بكرة: 1500 قطعة.
• التعبئة تتوافق مع مواصفات ANSI/EIA 481-1-A-1994.

7. إرشادات التجميع والتعامل

7.1 ظروف التخزين

نظرًا لتصنيف مستوى الحساسية للرطوبة 3، يجب اتباع بروتوكولات تخزين محددة. يجب تخزين العبوات المغلقة والمختومة من المصنع مع مجفف تحت 30°م و 90% رطوبة نسبية واستخدامها خلال عام واحد. بمجرد الفتح، يجب تخزين المكونات تحت 30°م و 60% رطوبة نسبية ومن الناحية المثالية إعادة تدفقها خلال أسبوع واحد. يتطلب التخزين الممتد خارج الكيس الأصلي خزانة جافة أو حاوية محكمة الإغلاق مع مجفف. يجب خبز المكونات المخزنة لأكثر من أسبوع عند حوالي 60°م لمدة 20 ساعة على الأقل قبل اللحام لمنع تلف \"الانفجار\".

7.2 التنظيف

إذا كان التنظيف ضروريًا بعد اللحام، فيجب استخدام المذيبات القائمة على الكحول مثل كحول الأيزوبروبيل (IPA) فقط. يجب تجنب المنظفات الكيميائية القاسية أو العدوانية.

7.3 توصيات اللحام

الجهاز متوافق مع لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء. يوصى بملف درجة حرارة متوافق مع JEDEC.

• لحام إعادة التدفق:أقصى درجة حرارة ذروة 260°م لمدة أقصاها 10 ثوانٍ (حد أقصى دورتي إعادة تدفق).
• اللحام اليدوي (المكواة):أقصى درجة حرارة طرف 300°م لمدة أقصاها 3 ثوانٍ لكل وسادة.

يجب تحديد الملف الدقيق لتصميم لوحة الدوائر المطبوعة المحدد، معجون اللحام، والفرن المستخدم.

7.4 تصميم دائرة القيادة

نظرًا لأن الصمام الثنائي الباعث للأشعة تحت الحمراء (IRED) هو جهاز يعمل بالتيار، فإن مقاومة تحديد التيار التسلسلية إلزامية للتشغيل المستقر. يضع التكوين الموصى به للدائرة (الدائرة أ) مقاومة فردية على التوالي مع كل IRED، حتى عندما تكون أجهزة متعددة متصلة على التوازي بمصدر جهد. يضمن هذا توزيعًا موحدًا للتيار وشدة إشعاعية متسقة عبر جميع الأجهزة، مما يمنع اختلافات السطوع التي يمكن أن تحدث في اتصال توازي بسيط بدون مقاومات فردية (الدائرة ب).

8. ملاحظات التطبيق واعتبارات التصميم

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

تم تصميم هذا المكون لتطبيقات الأشعة تحت الحمراء العامة. طول موجته 940 نانومتر مثالي لأنظمة التحكم عن بعد بسبب نفاذيته العالية عبر العديد من المواد البلاستيكية وقلة وضوحه للعين المجردة. وهو مناسب أيضًا لروابط البيانات قصيرة المدى، وكشف الأشياء، واستشعار القرب في الإلكترونيات الاستهلاكية، ومعدات المكاتب، والتحكم الصناعي الأساسي.

8.2 اعتبارات التصميم

• المحاذاة البصرية:تتطلب زاوية الرؤية 25 درجة محاذاة ميكانيكية دقيقة بين الباعث والمستقبل الضوئي المقابل (مثل الترانزستور الضوئي أو الصمام الثنائي الضوئي) للحصول على قوة إشارة مثالية.
• إعداد التيار:اعمل عند أو أقل من التيار الأمامي المستمر الموصى به 20 مللي أمبير لاختبار المعلمات الرئيسية. استخدم منحنيات الأداء لاختيار التيار المناسب للشدة الإشعاعية المطلوبة مع مراعاة تبديد الطاقة والتأثيرات الحرارية.
• مناعة الضوء المحيط:
• عند استخدامه كجزء من نظام استشعار، ضع في اعتبارك استخدام إشارات الأشعة تحت الحمراء المضمنة والمستقبلات المرشحة المقابلة لرفض التداخل من مصادر الضوء المحيطة مثل ضوء الشمس أو المصابيح المتوهجة.
• الإدارة الحرارية:تأكد من أن تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة يوفر تخفيفًا حراريًا كافيًا، خاصة إذا كان التشغيل قريبًا من التصنيفات القصوى أو في درجات حرارة محيطة عالية، للحفاظ على الموثوقية طويلة المدى.

8.3 مبدأ التشغيل

يعمل الجهاز كصمام ثنائي باعث للضوء تحت الأحمر (LED). عند تطبيق جهد انحياز أمامي يتجاوز جهد الأمامي (V_F)، تتحد الإلكترونات والثقوب في تقاطع أشباه الموصلات، مما يطلق الطاقة في شكل فوتونات. يتم اختيار مواد أشباه الموصلات المحددة (مثل GaAs) لإنتاج فوتونات في طيف الأشعة تحت الحمراء (940 نانومتر)، وهو غير مرئي للعين البشرية ولكن يمكن اكتشافه بواسطة المستقبلات الضوئية القائمة على السيليكون.

9. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

9.1 ما الفرق بين الشدة الإشعاعية والشدة الضوئية؟

الشدة الإشعاعية (تقاس بـ ملي واط/ستراديان) هي الطاقة البصرية المنبعثة لكل زاوية صلبة في طيف الأشعة تحت الحمراء. الشدة الضوئية (تقاس بالكانديلا) يتم ترجيحها بحساسية العين البشرية ولا تنطبق على مصدر الأشعة تحت الحمراء غير المرئي هذا.

9.2 هل يمكنني تشغيل هذا IRED مباشرة من دبوس GPIO لوحدة التحكم الدقيقة؟

لا. لا يمكن لدبوس وحدة التحكم الدقيقة عادةً توفير 20 مللي أمبير بشكل موثوق ويفتقر إلى تنظيم التيار. استخدم دائمًا دائرة قيادة (مثل الترانزستور) مع مقاومة تحديد تيار تسلسلية كما هو موضح في ورقة البيانات لتوفير تيار مستقر ومنظم لـ IRED.

9.3 لماذا تكون حالة التخزين محددة جدًا (MSL 3)؟

يمكن أن يمتص التغليف البلاستيكي الرطوبة من الهواء. أثناء عملية لحام إعادة التدفق عالية الحرارة، يمكن أن تتبخر هذه الرطوبة المحتبسة بسرعة، مما يخلق ضغطًا داخليًا وقد يتسبب في انفصال الطبقات أو تشققات (\"الانفجار\"). يمنع تصنيف MSL وتعليمات الخبز هذا الوضع الفاشل.

9.4 كيف أختار قيمة المقاوم التسلسلي الصحيحة؟

استخدم قانون أوم: R = (V_المصدر- V_F) / I_F. على سبيل المثال، مع مصدر 5 فولت، V_Fنموذجي 1.2 فولت، و I_Fمطلوب 20 مللي أمبير: R = (5 - 1.2) / 0.02 = 190 أوم. اختر أقرب قيمة مقاومة قياسية، مع مراعاة تصنيف الطاقة (P = I²R).