فهرست مطالب
- 1. مرور محصول
- 2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی
- 2.1 حداکثر مقادیر مجاز مطلق
- 2.2 مشخصات الکتریکی و نوری
- 3. توضیح سیستم دستهبندی (بینینگ)
- 4. تحلیل منحنیهای عملکرد
- 4.1 توزیع طیفی (شکل 1)
- 4.2 جریان پیشرو در مقابل دمای محیط (شکل 2)
- 4.3 جریان پیشرو در مقابل ولتاژ پیشرو (شکل 3)
- 4.4 شدت تابشی نسبی در مقابل دمای محیط (شکل 4) و جریان پیشرو (شکل 5)
- 4.5 نمودار تابش (شکل 6)
- 5. اطلاعات مکانیکی و بستهبندی
- 6. دستورالعملهای لحیمکاری و مونتاژ
- 7. پیشنهادات کاربرد
- 7.1 سناریوهای کاربرد معمول
- 7.2 ملاحظات طراحی
- 8. مقایسه و تمایز فنی
- محدوده کارکرد 40- تا 85+ درجه سلسیوس آن را برای کاربردهای خودرو و فضای باز مناسب میسازد که در آن قطعات درجه تجاری استاندارد ممکن است دچار خرابی شوند.
- 9. پرسشهای متداول (بر اساس پارامترهای فنی)
- * 68 = 0.17W باشد، بنابراین یک مقاومت 1/4W کافی است.
- برای محاسبه سیگنال روی یک آشکارساز خاص عملیتر است.
- این به دلیل چندین پدیده فیزیک نیمههادی است. عمدتاً، افزایش دما احتمال وقوع رویدادهای بازترکیب غیرتابشی را در ناحیه فعال LED افزایش میدهد. به جای تولید یک فوتون (نور)، انرژی از جفت الکترون-حفره بازترکیب شده به ارتعاشات شبکه (گرما) تبدیل میشود. این بازده کوانتومی داخلی قطعه را کاهش میدهد. علاوه بر این، طول موج تابش اوج ممکن است با دما کمی جابجا شود.
- خروجی آشکارساز یک سطح پایه (نور محیط) و یک اسپایک زمانی که پالس منتشر شده از یک شیء نزدیک بازتاب مییابد، نشان خواهد داد. یک مدار تشخیص همزمان (که فقط در طول پالس 1ms به دنبال سیگنال میگردد) میتواند مصونیت در برابر نویز نور محیط را به شدت بهبود بخشد.
- LTE-3371T یک دیود نورافشان نیمههادی (LED) است. عملکرد آن بر اساس الکترولومینسانس در یک ماده نیمههادی با گاف نواری مستقیم، احتمالاً آلومینیوم گالیم آرسناید (AlGaAs) است. هنگامی که یک ولتاژ پیشرو اعمال میشود، الکترونها از ناحیه نوع n و حفرهها از ناحیه نوع p به ناحیه فعال (پیوند p-n) تزریق میشوند. این حاملهای بار بازترکیب میشوند و انرژی آزاد میکنند. در یک ماده با گاف نواری مستقیم مانند AlGaAs، این انرژی عمدتاً به صورت فوتون (نور) آزاد میشود. طول موج خاص 940nm توسط انرژی گاف نواری ماده نیمههادی مورد استفاده در لایه فعال تعیین میشود که در فرآیند رشد اپیتکسیال طراحی میشود. پکیج اپوکسی شفاف برای محافظت از دی نیمههادی، ارائه پشتیبانی مکانیکی برای پایهها و عمل کردن به عنوان یک لنز برای شکلدهی به خروجی نور منتشر شده عمل میکند.
- اصطلاحات مشخصات LED
- عملکرد نوربرقی
- پارامترهای الکتریکی
- مدیریت حرارتی و قابلیت اطمینان
- بسته بندی و مواد
- کنترل کیفیت و دسته بندی
- آزمون و گواهینامه
1. مرور محصول
LTE-3371T یک فرستنده مادون قرمز (IR) با عملکرد بالا است که برای کاربردهایی طراحی شده که نیازمند خروجی نوری قوی و عملکرد قابل اعتماد تحت شرایط الکتریکی سخت هستند. فلسفه طراحی هسته آن بر ارائه توان تابشی بالا در عین حفظ افت ولتاژ پیشرو پایین متمرکز است که آن را برای طرحهای درایو پیوسته و پالسی کارآمد میسازد. این قطعه نور را در طول موج اوج 940 نانومتر منتشر میکند که برای کاربردهایی که قابلیت مشاهده توسط چشم انسان نامطلوب است، مانند سیستمهای دید در شب، کنترلهای از راه دور و حسگرهای نوری، ایدهآل میباشد.
فرستنده در یک پکیج شفاف و شیشهای قرار گرفته که استخراج نور را به حداکثر میرساند و یک زاویه دید گسترده فراهم میکند و الگوهای تابش یکنواختی را تضمین مینماید. این محصول به ویژه برای کاربردهای صنعتی، خودرو و الکترونیک مصرفی مناسب است که در آن عملکرد یکنواخت در طیف وسیعی از دماها و جریانها حیاتی میباشد.
2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی
این بخش تفسیر دقیق و عینی از پارامترهای کلیدی الکتریکی و نوری مشخص شده در دیتاشیت ارائه میدهد و اهمیت آنها را برای مهندسان طراح توضیح میدهد.
2.1 حداکثر مقادیر مجاز مطلق
این مقادیر محدودیتهای تنش را تعریف میکنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به قطعه وارد شود. این مقادیر برای عملکرد عادی در نظر گرفته نشدهاند.
- اتلاف توان (150 میلیوات):این حداکثر مقدار توانی است که قطعه میتواند در دمای محیط (TA) 25 درجه سلسیوس به صورت گرما تلف کند. تجاوز از این محدودیت خطر گرم شدن بیش از حد پیوند نیمههادی را در پی دارد که منجر به تخریب سریعتر یا خرابی فاجعهبار میشود. طراحان باید اطمینان حاصل کنند که مدیریت حرارتی PCB و محیط اطراف، دمای پیوند را در محدودههای ایمن نگه میدارد، به ویژه هنگام کار با جریانهای پیوسته بالا.
- جریان پیشرو پیک (2 آمپر در 300 پالس بر ثانیه، پالس 10 میکروثانیه):قطعه میتواند جریانهای لحظهای بسیار بالا را تحمل کند، اما تنها تحت شرایط پالسی خاص (300 پالس در ثانیه، هر کدام به عرض 10 میکروثانیه). این مقدار برای کاربردهایی مانند ارتباطات مادون قرمز، که دادهها در پالسهای کوتاه و پرتوان ارسال میشوند، حیاتی است. جریان متوسط در حین کار پالسی همچنان باید مدیریت شود تا در محدودیتهای جریان پیوسته و اتلاف توان باقی بماند.
- جریان پیشرو پیوسته (100 میلیآمپر):حداکثر جریان DC که میتوان تحت شرایط مشخص شده به طور نامحدود از قطعه عبور داد. کار در نزدیکی این حد نیازمند هیتسینک عالی است.
- ولتاژ معکوس (5 ولت):حداکثر ولتاژی که میتوان در جهت بایاس معکوس اعمال کرد. تجاوز از این مقدار میتواند باعث شکست و خرابی فوری شود. محافظت مدار، مانند یک مقاومت سری یا دیود محافظ موازی، اغلب ضروری است.
- محدودههای دمای کارکرد و ذخیرهسازی:قطعه برای محدودههای دمایی درجه صنعتی (40- تا 85+ درجه سلسیوس کارکرد، 55- تا 100+ درجه سلسیوس ذخیره) درجهبندی شده است که نشاندهنده استحکام برای محیطهای خشن است.
- دمای لحیمکاری پایهها (260 درجه سلسیوس به مدت 5 ثانیه):دستورالعملهایی برای لحیمکاری موجی یا دستی ارائه میدهد و حداکثر دما و زمانی که پایهها میتوانند در فاصله 1.6 میلیمتری از بدنه پکیج در معرض آن قرار گیرند را مشخص میکند.
2.2 مشخصات الکتریکی و نوری
این پارامترها تحت شرایط آزمایش استاندارد (TA=25°C) اندازهگیری شده و عملکرد قطعه را تعریف میکنند.
- تابندگی روزنه (Ee) و شدت تابشی (IE):اینها پارامترهای خروجی نوری هسته هستند. Eeچگالی توان (میلیوات بر سانتیمتر مربع) را اندازهگیری میکند، در حالی که IEتوان منتشر شده در هر زاویه فضایی (میلیوات بر استرادیان) را اندازه میگیرد. هر دو در جریان پیشرو (IF) 20mA آزمایش میشوند. مقادیر در سطوح مختلف (بین) دستهبندی شدهاند (بخش 3 را ببینید)، با محدودههای معمولی از 0.64-1.20 mW/cm² (بین B) تا 4.0 mW/cm² (بین G). بینهای بالاتر توان نوری به مراتب بیشتری ارائه میدهند.
- طول موج تابش اوج (λاوج):به طور اسمی 940 نانومتر. این طول موج به طور کارآمد توسط فوتودیودهای سیلیکونی تشخیص داده میشود و عمدتاً نامرئی است که آن را برای نورپوشی مخفیانه ایدهآل میسازد.
- نیمعرض خط طیفی (Δλ):تقریباً 50 نانومتر. این پهنای باند طیفی را مشخص میکند؛ عرض باریکتر نشاندهنده منبع تکرنگتر است که میتواند برای فیلتر کردن نور محیط در کاربردهای سنجشی مهم باشد.
- ولتاژ پیشرو (VF):یک پارامتر کلیدی بازده الکتریکی. VFمعمول در 50mA برابر 1.6V و در 250mA برابر 2.1V است. VFنسبتاً پایین در جریان بالا (حداقل 1.65V، حداکثر 2.1V در 250mA) یک ویژگی برجسته است که تلفات توان و تولید گرما در خود LED را کاهش میدهد.
- جریان معکوس (IR):حداکثر 100 میکروآمپر در ولتاژ معکوس (VR) 5V. جریان نشتی پایین مطلوب است.
- زاویه دید (2θ1/2):40 درجه (حداقل). این زاویه کاملای است که در آن شدت تابشی به نصف مقدار حداکثر خود (روی محور) کاهش مییابد. زاویه دید گسترده 40 درجه، روشنایی وسیع و یکنواختی فراهم میکند که برای کاربردهایی مانند حسگرهای مجاورتی یا روشنایی منطقه مناسب است.
3. توضیح سیستم دستهبندی (بینینگ)
LTE-3371T از یک سیستم دستهبندی دقیق برای خروجی تابشی خود استفاده میکند که از بین B تا بین G دستهبندی شده است. این سیستم ثبات را درون یک دسته تولیدی تضمین میکند و به طراحان اجازه میدهد قطعاتی را انتخاب کنند که با نیازهای خاص توان نوری آنها مطابقت دارد.
- دستهبندی توان نوری:پارامتر اصلی دستهبندی، شدت تابشی (IE) و تابندگی روزنه (Ee) است. به عنوان مثال، قطعات بین D دارای محدوده IEمعمولی 8.42-16.84 mW/sr هستند، در حالی که قطعات بین G در 30 mW/sr (حداقل) درجهبندی شدهاند. حد بالایی برای بین G مشخص نشده است که نشان میدهد این دسته، واحدهای با بالاترین عملکرد از تولید را نشان میدهد.
- تاثیر بر طراحی:هنگام طراحی یک سیستم، مشخص کردن کد بین برای عملکرد قابل پیشبینی ضروری است. استفاده از یک بین پایینتر ممکن است نیاز به جریان درایو بالاتری برای دستیابی به همان خروجی نوری یک بین بالاتر داشته باشد که بر بازده سیستم و طراحی حرارتی تاثیر میگذارد. برای کاربردهای حساس به هزینه، یک بین پایینتر ممکن است کافی باشد، در حالی که سیستمهای با عملکرد بالا به بین E، F یا G نیاز خواهند داشت.
- ثبات طول موج:دیتاشیت یک طول موج اوج منفرد (940nm) را بدون دستهبندی مشخص میکند که نشاندهنده کنترل دقیق بر فرآیند رشد اپیتکسیال است و منجر به ویژگیهای طیفی یکنواخت در تمامی بینها میشود.
4. تحلیل منحنیهای عملکرد
نمودارهای ارائه شده بینشهای حیاتی در مورد رفتار قطعه تحت شرایط غیراستاندارد ارائه میدهند.
4.1 توزیع طیفی (شکل 1)
این منحنی تابش اوج در 940nm و نیمعرض طیفی تقریبی 50nm را تایید میکند. شکل آن معمول یک فرستنده IR مبتنی بر AlGaAs است. منحنی حداقل تابش در طیف مرئی را نشان میدهد که ماهیت مخفی آن را تایید میکند.
4.2 جریان پیشرو در مقابل دمای محیط (شکل 2)
این منحنی کاهش رتبه برای مدیریت حرارتی حیاتی است. این منحنی نشان میدهد که حداکثر جریان پیشرو پیوسته مجاز با افزایش دمای محیط کاهش مییابد. در دمای 85 درجه سلسیوس، حداکثر جریان مجاز به طور قابل توجهی کمتر از مقدار 100mA در 25 درجه سلسیوس است. طراحان باید از این نمودار برای تعیین جریان کارکرد ایمن برای بدترین حالت دمای محیط کاربرد خود استفاده کنند.
4.3 جریان پیشرو در مقابل ولتاژ پیشرو (شکل 3)
این منحنی استاندارد I-V است که رابطه نمایی را نشان میدهد. این منحنی به طراحان اجازه میدهد تا افت ولتاژ و اتلاف توان (VF* IF) را برای هر جریان کارکرد معین تخمین بزنند، که برای انتخاب یک مقاومت محدودکننده جریان یا مدار درایور مناسب حیاتی است.
4.4 شدت تابشی نسبی در مقابل دمای محیط (شکل 4) و جریان پیشرو (شکل 5)
شکل 4 نشان میدهد که خروجی نوری با افزایش دما کاهش مییابد (ضریب دمایی منفی)، که یک ویژگی رایج در LEDها است. شکل 5 افزایش فوقخطی خروجی با جریان را نشان میدهد. در حالی که خروجی با جریان افزایش مییابد، بازده اغلب در جریانهای بسیار بالا به دلیل افزایش گرما کاهش مییابد. این منحنیها به تعادل بین توان خروجی، بازده و طول عمر قطعه کمک میکنند.
4.5 نمودار تابش (شکل 6)
این نمودار قطبی، زاویه دید را به صورت بصری نشان میدهد. دایرههای هممرکز نشاندهنده شدت نسبی (از 0 تا 1.0) هستند. نمودار الگوی تابش گسترده و تقریباً لامبرتی (شبیه کسینوس) را تایید میکند، با شدتی که در حدود ±20 درجه از محور مرکزی (در مجموع 40 درجه) به نصف مقدار اوج خود کاهش مییابد.
5. اطلاعات مکانیکی و بستهبندی
قطعه از یک پکیج سوراخدار استاندارد با لنز رزین شفاف استفاده میکند. نکات ابعادی کلیدی از دیتاشیت شامل موارد زیر است:
- تمامی ابعاد بر حسب میلیمتر هستند، با تلرانس استاندارد ±0.25mm مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد.
- حداکثر بیرونزدگی رزین به اندازه 1.5mm زیر فلنج مجاز است که باید برای فاصله PCB و تمیزکاری در نظر گرفته شود.
- فاصله پایهها در نقطهای اندازهگیری میشود که پایهها از بدنه پکیج خارج میشوند، که برای طراحی ردپای PCB حیاتی است.
- پکیج شامل یک فلنج است که به پایداری مکانیکی در حین لحیمکاری کمک میکند و یک مرجع بصری و فیزیکی برای جهتگیری فراهم مینماید.
شناسایی قطبیت:دیتاشیت قطبیت استاندارد LED را القا میکند (معمولاً پایه بلندتر آند است). با این حال، طراحان همیشه باید نقشه پکیج خاص را برای علامتگذاری آند/کاتد تأیید کنند، که اغلب با یک نقطه صاف روی فلنج پکیج یا یک شکاف نشان داده میشود.
6. دستورالعملهای لحیمکاری و مونتاژ
پایبندی به این دستورالعملها برای قابلیت اطمینان ضروری است.
- لحیمکاری:حداکثر مقدار مجاز مطلق، لحیمکاری پایه را در دمای 260 درجه سلسیوس حداکثر به مدت 5 ثانیه، اندازهگیری شده در فاصله 1.6mm از بدنه پکیج، مشخص میکند. این با فرآیندهای لحیمکاری موجی یا دستی استاندارد سازگار است. برای لحیمکاری رفلو، باید از پروفیلی با دمای اوج زیر 260 درجه سلسیوس و زمان محدود بالای نقطه ذوب استفاده شود تا از آسیب حرارتی به پکیج پلاستیکی یا اتصال داخلی دی جلوگیری شود.
- جابجایی:باید احتیاطهای استاندارد ESD (تخلیه الکترواستاتیک) رعایت شود، زیرا پیوند نیمههادی میتواند توسط الکتریسیته ساکن آسیب ببیند.
- تمیزکاری:پکیج رزین شفاف ممکن است به برخی حلالهای قوی حساس باشد. در صورت نیاز به تمیزکاری پس از لحیمکاری، باید سازگاری بررسی شود.
- ذخیرهسازی:قطعات باید در محدوده دمای مشخص شده (55- تا 100+ درجه سلسیوس) در یک محیط کمرطوبت و غیرخورنده ذخیره شوند. قطعات حساس به رطوبت در صورت پخت نشدن قبل از استفاده، باید در کیسههای مهر و موم شده با ماده خشککن نگهداری شوند.
7. پیشنهادات کاربرد
7.1 سناریوهای کاربرد معمول
- نورپردازی مادون قرمز برای دوربین مداربسته/دید در شب:آرایههایی از این فرستندهها میتوانند برای تأمین نورپوشی مخفیانه برای دوربینهای امنیتی با حسگرهای حساس به IR استفاده شوند.
- سنجش مجاورتی و حضور:در جفت با یک آشکارساز نوری، فرستنده میتواند در کلیدهای بدون تماس، تشخیص اشیاء و سنجش سطح مایع استفاده شود.
- انتقال داده نوری:به دلیل قابلیت جریان پالسی بالا، برای پیوندهای ارتباطی IR برد کوتاه و نرخ داده پایین (مانند کنترلهای از راه دور، تلهمتری صنعتی) مناسب است.
- اتوماسیون صنعتی:در انکودرهای نوری، شمارش اشیاء روی خطوط تولید و حسگرهای شکست پرتو استفاده میشود.
7.2 ملاحظات طراحی
- درایو جریان:یک LED یک قطعه جریانمحور است. همیشه از یک منبع جریان ثابت یا یک مقاومت محدودکننده جریان به صورت سری با یک منبع ولتاژ استفاده کنید. مقدار مقاومت به صورت R = (Vمنبع- VF) / IFمحاسبه میشود. از حداکثر VFاز دیتاشیت استفاده کنید تا اطمینان حاصل شود که جریان تحت همه شرایط از مقدار مورد نظر تجاوز نمیکند.
- مدیریت حرارتی:برای کارکرد پیوسته در جریانهای بالا (مثلاً >50mA)، اتلاف توان (PD= VF* IF) را در نظر بگیرید. اطمینان حاصل کنید که PCB مساحت مسی کافی (پدهای حرارتی) برای هدایت گرما از پایهها دارد. به منحنی کاهش رتبه (شکل 2) مراجعه کنید.
- طراحی نوری:زاویه دید گسترده ممکن است برای کاربردهای برد بلند نیاز به لنزها یا بازتابندهها برای موازی کردن نور داشته باشد. برای روشنایی منتشر، زاویه گسترده مفید است.
- محافظت الکتریکی:در نظر بگیرید که یک مقاومت با مقدار کم به صورت سری با LED برای محدود کردن جریان هجومی و یک دیود محافظ بایاس معکوس در موازات LED اضافه کنید اگر مدار درایور بتواند ولتاژ معکوس القا کند.
8. مقایسه و تمایز فنی
بر اساس مشخصات آن، LTE-3371T خود را در چندین حوزه کلیدی متمایز میکند:
- قابلیت جریان بالا:مقدار جریان پالسی پیک 2A برای یک قطعه در این سبک پکیج به طور قابل توجهی بالا است که پالسهای بسیار درخشان و کوتاهمدتی را امکانپذیر میسازد که برای سنجش یا ارتباط برد بلند ایدهآل هستند.
- ولتاژ پیشرو پایین:VFمعمول 1.6V در 50mA برای یک فرستنده IR پرتوان نسبتاً پایین است. این مستقیماً به معنای بازده الکتریکی بالاتر و اتلاف گرمای کمتر برای یک خروجی نوری معین در مقایسه با قطعات دارای VF.
- بالاتر است.زاویه دید گسترده و پکیج شفاف:
- ترکیب این دو، خروجی نور یکنواخت و با بازده بالا را بدون اثر پخش پکیج رنگی فراهم میکند و کل شار نوری تحویلی را به حداکثر میرساند.درجهبندی دمایی صنعتی:
محدوده کارکرد 40- تا 85+ درجه سلسیوس آن را برای کاربردهای خودرو و فضای باز مناسب میسازد که در آن قطعات درجه تجاری استاندارد ممکن است دچار خرابی شوند.
9. پرسشهای متداول (بر اساس پارامترهای فنی)
9.1 آیا میتوانم این LED را مستقیماً از پین میکروکنترلر 5V راهاندازی کنم؟خیر، نه مستقیماً.Fیک پین GPIO میکروکنترلر معمولاً جریان محدودی (مثلاً 20-40mA) تأمین میکند و قادر به تأمین حاشیه ولتاژ مورد نیاز نخواهد بود. شما باید از یک مدار درایور استفاده کنید. سادهترین روش استفاده از یک مقاومت سری است: برای منبع تغذیه 5V و IFهدف 50mA، با استفاده از حداکثر V21.6V، R = (5V - 1.6V) / 0.05A = 68Ω. رتبه توان مقاومت باید P = I2R = (0.05)
* 68 = 0.17W باشد، بنابراین یک مقاومت 1/4W کافی است.
9.2 تفاوت بین شدت تابشی (mW/sr) و تابندگی روزنه (mW/cm²) چیست؟E)شدت تابشی (Iاندازهگیری این است که منبع چقدر توان نوریدر هر واحد زاویه فضاییدر یک جهت خاص (معمولاً روی محور) منتشر میکند. این "تمرکز" پرتو را توصیف میکند.e)تابندگی روزنه (EEچگالی توان (توان در واحد سطح) اندازهگیری شده در یک فاصله خاص است، معمولاً بر روی سطح فعال یک آشکارساز قرار گرفته عمود بر پرتو. برای یک LED معین، آنها مرتبط هستند، اما Ieبرای توصیف خود منبع بنیادیتر است، در حالی که E
برای محاسبه سیگنال روی یک آشکارساز خاص عملیتر است.
9.3 چرا خروجی نوری با افزایش دما کاهش مییابد (شکل 4)؟
این به دلیل چندین پدیده فیزیک نیمههادی است. عمدتاً، افزایش دما احتمال وقوع رویدادهای بازترکیب غیرتابشی را در ناحیه فعال LED افزایش میدهد. به جای تولید یک فوتون (نور)، انرژی از جفت الکترون-حفره بازترکیب شده به ارتعاشات شبکه (گرما) تبدیل میشود. این بازده کوانتومی داخلی قطعه را کاهش میدهد. علاوه بر این، طول موج تابش اوج ممکن است با دما کمی جابجا شود.
10. مطالعه موردی طراحی عملیسناریو:
- طراحی یک حسگر مجاورتی IR برد کوتاه (1 متری) برای تشخیص حضور یک شیء.درایو فرستنده:از LTE-3371T (بین D برای خروجی خوب) استفاده کنید. آن را با یک پالس 100mA، 1ms هر 100ms (چرخه وظیفه 1%) از طریق یک سوئیچ MOSFET از منبع 5V راهاندازی کنید. جریان متوسط 1mA است که به خوبی در محدودهها قرار دارد. یک مقاومت سری به اندازه (5V - 2.1Vحداکثر
- )/0.1A ≈ 30Ω مورد نیاز است.آشکارساز:
- از یک فوتوترانزیستور یا فوتودیود سیلیکونی با پیک پاسخ طیفی نزدیک به 940nm استفاده کنید. آن را چند سانتیمتر دورتر از فرستنده قرار دهید تا از کوپل مستقیم جلوگیری شود.اپتیک:
- زاویه دید گسترده 40 درجه LTE-3371T برای ایجاد یک "پرده نور" منتشر در جلوی جفت حسگر عالی است. برای این کاربرد برد کوتاه و منتشر، لنز اضافی مورد نیاز نیست.پردازش سیگنال:
خروجی آشکارساز یک سطح پایه (نور محیط) و یک اسپایک زمانی که پالس منتشر شده از یک شیء نزدیک بازتاب مییابد، نشان خواهد داد. یک مدار تشخیص همزمان (که فقط در طول پالس 1ms به دنبال سیگنال میگردد) میتواند مصونیت در برابر نویز نور محیط را به شدت بهبود بخشد.
11. اصل عملکرد
LTE-3371T یک دیود نورافشان نیمههادی (LED) است. عملکرد آن بر اساس الکترولومینسانس در یک ماده نیمههادی با گاف نواری مستقیم، احتمالاً آلومینیوم گالیم آرسناید (AlGaAs) است. هنگامی که یک ولتاژ پیشرو اعمال میشود، الکترونها از ناحیه نوع n و حفرهها از ناحیه نوع p به ناحیه فعال (پیوند p-n) تزریق میشوند. این حاملهای بار بازترکیب میشوند و انرژی آزاد میکنند. در یک ماده با گاف نواری مستقیم مانند AlGaAs، این انرژی عمدتاً به صورت فوتون (نور) آزاد میشود. طول موج خاص 940nm توسط انرژی گاف نواری ماده نیمههادی مورد استفاده در لایه فعال تعیین میشود که در فرآیند رشد اپیتکسیال طراحی میشود. پکیج اپوکسی شفاف برای محافظت از دی نیمههادی، ارائه پشتیبانی مکانیکی برای پایهها و عمل کردن به عنوان یک لنز برای شکلدهی به خروجی نور منتشر شده عمل میکند.
12. روندهای فناوری
- فناوری فرستنده مادون قرمز به موازات روندهای گستردهتر فوتونیک ادامه به تکامل دارد. حوزههای کلیدی توسعه شامل موارد زیر است:افزایش چگالی توان و بازده:
- بهبودهای مستمر در رشد اپیتکسیال و طراحی چیپ هدف استخراج توان نوری بیشتر از یک اندازه چیپ معین در عین به حداقل رساندن ولتاژ پیشرو است که مستقیماً بازده لومن بر وات (یا وات الکتریکی به وات نوری) را بهبود میبخشد.بستهبندی پیشرفته:
- روندها شامل پکیجهای نصب سطحی (SMD) با عملکرد حرارتی بهبودیافته (مانند طراحیهای چیپ روی برد یا COB) است که اجازه جریانهای کارکرد پیوسته بالاتر و قابلیت اطمینان بهتر را میدهد. همچنین توسعه در پکیجهای دارای لنزهای یکپارچه یا دیفیوزرها برای الگوهای پرتو خاص وجود دارد.چند طول موجی و VCSELها:
- برای کاربردهای سنجشی مانند زمان پرواز (ToF) و LiDAR، رشد قابل توجهی در لیزرهای گسیل سطحی با حفره عمودی (VCSEL) وجود دارد که پهنای طیفی باریکتر، سرعت مدولاسیون سریعتر و واگرایی کمتر نسبت به فرستندههای LED سنتی مانند LTE-3371T ارائه میدهند. با این حال، LEDها برای بسیاری از کاربردها همچنان بسیار مقرونبهصرفه و قابل اعتماد باقی میمانند.ادغام با درایورها:
روندی به سمت قطعات هوشمندتر وجود دارد، که در آن برخی فرستندهها مدار درایور ساده یا ویژگیهای محافظتی (مانند دیودهای ESD) را درون پکیج ادغام میکنند.FLTE-3371T، با تمرکز بر قابلیت پالسی جریان بالا، V
اصطلاحات مشخصات LED
توضیح کامل اصطلاحات فنی LED
عملکرد نوربرقی
| اصطلاح | واحد/نمایش | توضیح ساده | چرا مهم است |
|---|---|---|---|
| بازده نوری | لومن/وات | خروجی نور در هر وات برق، بالاتر به معنای صرفهجویی بیشتر انرژی است. | مستقیماً درجه بازده انرژی و هزینه برق را تعیین میکند. |
| شار نوری | لومن | کل نور ساطع شده از منبع، معمولاً "روشنی" نامیده میشود. | تعیین میکند که نور به اندازه کافی روشن است یا نه. |
| زاویه دید | درجه، مثل 120 درجه | زاویهای که شدت نور به نصف کاهش مییابد، عرض پرتو را تعیین میکند. | بر محدوده روشنایی و یکنواختی تأثیر میگذارد. |
| دمای رنگ | کلوین، مثل 2700K/6500K | گرمی/سردی نور، مقادیر پایین زرد/گرم، مقادیر بالا سفید/سرد. | جو روشنایی و سناریوهای مناسب را تعیین میکند. |
| شاخص نمود رنگ | بدون واحد، 100-0 | توانایی ارائه دقیق رنگهای جسم، Ra≥80 خوب است. | بر اصالت رنگ تأثیر میگذارد، در مکانهای پرتقاضا مانند مراکز خرید، موزهها استفاده میشود. |
| تلرانس رنگ | مراحل بیضی مکآدام، مثل "5 مرحله" | متریک سازگاری رنگ، مراحل کوچکتر به معنای رنگ سازگارتر است. | رنگ یکنواخت را در سراسر همان دسته LEDها تضمین میکند. |
| طول موج غالب | نانومتر، مثل 620 نانومتر (قرمز) | طول موج متناظر با رنگ LEDهای رنگی. | فام قرمز، زرد، سبز LEDهای تکرنگ را تعیین میکند. |
| توزیع طیفی | منحنی طول موج در مقابل شدت | توزیع شدت در طول موجها را نشان میدهد. | بر نمود رنگ و کیفیت رنگ تأثیر میگذارد. |
پارامترهای الکتریکی
| اصطلاح | نماد | توضیح ساده | ملاحظات طراحی |
|---|---|---|---|
| ولتاژ مستقیم | Vf | حداقل ولتاژ برای روشن کردن LED، مانند "آستانه شروع". | ولتاژ درایور باید ≥Vf باشد، ولتاژها برای LEDهای سری جمع میشوند. |
| جریان مستقیم | If | مقدار جریان برای عملکرد عادی LED. | معمولاً درایو جریان ثابت، جریان روشنایی و طول عمر را تعیین میکند. |
| حداکثر جریان پالس | Ifp | جریان اوج قابل تحمل برای دورههای کوتاه، برای تاریکی یا فلاش استفاده میشود. | عرض پالس و چرخه وظیفه باید به شدت کنترل شود تا از آسیب جلوگیری شود. |
| ولتاژ معکوس | Vr | حداکثر ولتاژ معکوسی که LED میتواند تحمل کند، فراتر از آن ممکن است باعث شکست شود. | مدار باید از اتصال معکوس یا جهش ولتاژ جلوگیری کند. |
| مقاومت حرارتی | Rth (°C/W) | مقاومت در برابر انتقال حرارت از تراشه به لحیم، پایینتر بهتر است. | مقاومت حرارتی بالا نیاز به اتلاف حرارت قویتر دارد. |
| مقاومت ESD | V (HBM)، مثل 1000V | توانایی مقاومت در برابر تخلیه الکترواستاتیک، بالاتر به معنای کمتر آسیبپذیر است. | اقدامات ضد استاتیک در تولید لازم است، به ویژه برای LEDهای حساس. |
مدیریت حرارتی و قابلیت اطمینان
| اصطلاح | متریک کلیدی | توضیح ساده | تأثیر |
|---|---|---|---|
| دمای اتصال | Tj (°C) | دمای عملیاتی واقعی داخل تراشه LED. | هر کاهش 10°C ممکن است طول عمر را دو برابر کند؛ خیلی زیاد باعث افت نور، تغییر رنگ میشود. |
| افت لومن | L70 / L80 (ساعت) | زمانی که روشنایی به 70% یا 80% مقدار اولیه کاهش یابد. | مستقیماً "عمر خدمت" LED را تعریف میکند. |
| نگهداری لومن | % (مثل 70%) | درصد روشنایی باقیمانده پس از زمان. | نشاندهنده حفظ روشنایی در طول استفاده بلندمدت است. |
| تغییر رنگ | Δu′v′ یا بیضی مکآدام | درجه تغییر رنگ در حین استفاده. | بر یکنواختی رنگ در صحنههای روشنایی تأثیر میگذارد. |
| پیری حرارتی | تخریب ماده | تخریب ناشی از دمای بالا در بلندمدت. | ممکن است باعث افت روشنایی، تغییر رنگ یا خرابی مدار باز شود. |
بسته بندی و مواد
| اصطلاح | انواع رایج | توضیح ساده | ویژگیها و کاربردها |
|---|---|---|---|
| نوع بستهبندی | EMC، PPA، سرامیک | ماده محفظه محافظ تراشه، ارائه رابط نوری/حرارتی. | EMC: مقاومت حرارتی خوب، هزینه کم؛ سرامیک: اتلاف حرارت بهتر، عمر طولانیتر. |
| ساختار تراشه | جلو، تراشه معکوس | چینش الکترود تراشه. | تراشه معکوس: اتلاف حرارت بهتر، کارایی بالاتر، برای توان بالا. |
| پوشش فسفر | YAG، سیلیکات، نیترید | تراشه آبی را میپوشاند، مقداری را به زرد/قرمز تبدیل میکند، به سفید مخلوط میکند. | فسفرهای مختلف بر کارایی، CCT و CRI تأثیر میگذارند. |
| عدسی/اپتیک | مسطح، میکروعدسی، TIR | ساختار نوری روی سطح که توزیع نور را کنترل میکند. | زاویه دید و منحنی توزیع نور را تعیین میکند. |
کنترل کیفیت و دسته بندی
| اصطلاح | محتوای دستهبندی | توضیح ساده | هدف |
|---|---|---|---|
| دسته لومن | کد مثل 2G، 2H | گروهبندی بر اساس روشنایی، هر گروه مقادیر حداقل/حداکثر لومن دارد. | روشنایی یکنواخت را در همان دسته تضمین میکند. |
| دسته ولتاژ | کد مثل 6W، 6X | گروهبندی بر اساس محدوده ولتاژ مستقیم. | تسهیل تطبیق درایور، بهبود بازده سیستم. |
| دسته رنگ | بیضی مکآدام 5 مرحلهای | گروهبندی بر اساس مختصات رنگ، اطمینان از محدوده باریک. | یکنواختی رنگ را تضمین میکند، از رنگ ناهموار در داخل وسایل جلوگیری میکند. |
| دسته CCT | 2700K، 3000K و غیره | گروهبندی بر اساس CCT، هر کدام محدوده مختصات مربوطه را دارد. | الزامات CCT صحنه مختلف را برآورده میکند. |
آزمون و گواهینامه
| اصطلاح | استاندارد/آزمون | توضیح ساده | اهمیت |
|---|---|---|---|
| LM-80 | آزمون نگهداری لومن | روشنایی بلندمدت در دمای ثابت، ثبت افت روشنایی. | برای تخمین عمر LED استفاده میشود (با TM-21). |
| TM-21 | استاندارد تخمین عمر | عمر را تحت شرایط واقعی بر اساس دادههای LM-80 تخمین میزند. | پیشبینی علمی عمر ارائه میدهد. |
| IESNA | انجمن مهندسی روشنایی | روشهای آزمون نوری، الکتریکی، حرارتی را پوشش میدهد. | پایه آزمون شناخته شده صنعت. |
| RoHS / REACH | گواهی محیط زیست | اطمینان از عدم وجود مواد مضر (سرب، جیوه). | شرط دسترسی به بازار در سطح بینالمللی. |
| ENERGY STAR / DLC | گواهی بازده انرژی | گواهی بازده انرژی و عملکرد برای محصولات روشنایی. | در خریدهای دولتی، برنامههای یارانه استفاده میشود، رقابتپذیری را افزایش میدهد. |