Select Language

Infrared LED Emitter LTE-3271T-A Datasheet - 940nm Wavelength - High Current & Low Vf - Water Clear Package - English Technical Document

دیتاشیت کامل فنی برای فرستنده مادون قرمز پرتوان LTE-3271T-A. دارای طول موج اوج 940 نانومتر، شدت تابشی بالا، زاویه دید گسترده و مشخصات عملکرد پالسی و پیوسته.
smdled.org | اندازه PDF: 0.3 مگابایت
امتیاز: 4.5/5
امتیاز شما
شما قبلاً به این سند امتیاز داده‌اید
PDF Document Cover - Infrared LED Emitter LTE-3271T-A Datasheet - 940nm Wavelength - High Current & Low Vf - Water Clear Package - English Technical Document

1. مرور کلی محصول

LTE-3271T-A یک دیود نورافشان (LED) مادون قرمز (IR) با عملکرد بالا است که برای کاربردهایی طراحی شده که نیازمند خروجی نوری قوی و عملکرد قابل اعتماد تحت شرایط الکتریکی سختگیرانه هستند. فلسفه طراحی هسته آن بر ارائه توان تابشی بالا در حین حفظ یک ولتاژ پیشرو نسبتاً پایین متمرکز است که آن را برای سیستم‌هایی که مصرف برق در آنها مورد توجه است، کارآمد می‌سازد. این قطعه در یک رزین شفاف بسته‌بندی شده است که جذب نور مادون قرمز ساطع شده را به حداقل می‌رساند و در نتیجه بازده تابشی خارجی را به حداکثر می‌رساند. این دستگاه برای پشتیبانی از هر دو حالت رانندگی پیوسته و پالسی طراحی شده است و انعطاف‌پذیری را برای کاربردهای مختلف حسگری، ارتباطی و روشنایی در طیف نزدیک مادون قرمز فراهم می‌کند.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

2.1 مقادیر حداکثر مطلق

این مقادیر محدودیت‌های تنش را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. عملکرد در این محدودیت‌ها یا پایین‌تر از آن تضمین نمی‌شود.

2.2 Electrical & Optical Characteristics

این پارامترها در دمای محیط (TA) 25 درجه سانتی‌گراد مشخص شده و عملکرد معمول دستگاه را تعریف می‌کنند.

3. تحلیل منحنی عملکرد

دیتاشیت چندین نمودار مشخصه ارائه می‌دهد که برای طراحی مدار و درک عملکرد در شرایط غیراستاندارد ضروری هستند.

3.1 توزیع طیفی (شکل 1)

منحنی شدت تابشی نسبی را بر حسب طول‌موج نشان می‌دهد. طول‌موج اوج را در حدود 940 نانومتر با پهنای نیم‌عرض طیفی گسترده تأیید می‌کند. شکل آن برای یک LED مادون‌قرمز معمول است، که خروجی آن در دو طرف قله کاهش می‌یابد. طراحان سیستم‌های نوری باید این طیف را در نظر بگیرند تا از سازگاری آن با حساسیت طیفی آشکارساز مورد نظر (مانند یک فوتوترانزیستور یا یک فوتودیود سیلیکونی با فیلتر) اطمینان حاصل کنند.

3.2 جریان پیشرو در مقابل دمای محیط (شکل 2)

این نمودار کاهش مجاز جریان پیوسته پیشروی حداکثر را با افزایش دمای محیط نشان می‌دهد. در دمای 25 درجه سلسیوس، جریان کامل 100 میلی‌آمپر مجاز است. با افزایش دما، جریان حداکثر باید به صورت خطی کاهش یابد تا از تجاوز از حد تلفات توان 150 میلی‌وات جلوگیری شده و دمای اتصال مدیریت شود. این یک نمودار حیاتی برای اطمینان از قابلیت اطمینان بلندمدت در محیط‌های با دمای بالا است.

3.3 جریان پیشرو در مقابل ولتاژ پیشرو (شکل 3)

این منحنی مشخصه جریان-ولتاژ (I-V) است. این منحنی رابطه نمایی مشخصه یک دیود را نشان می‌دهد. این منحنی برای طراحی مدار درایور محدودکننده جریان ضروری است. شیب منحنی در ناحیه کاری به تعیین مقاومت دینامیک LED کمک می‌کند. نمودار به صورت بصری تایید می‌کند که VF مشخصه در محدوده وسیعی از جریان پایین است.

3.4 شدت تابش نسبی در مقابل جریان پیشرو (شکل 4)

این نمودار نشان می‌دهد که چگونه خروجی نوری (نرمال‌شده بر مقدار آن در 20 میلی‌آمپر) با افزایش جریان مستقیم افزایش می‌یابد. این رابطه در جریان‌های پایین عموماً خطی است، اما ممکن است در جریان‌های بسیار بالا به دلیل افزایش اثرات حرارتی و افت بازده کوانتومی داخلی، نشانه‌هایی از اشباع یا کاهش بازده نشان دهد. این منحنی به طراحان کمک می‌کند تا نقطه کاری را انتخاب کنند که بین توان خروجی، بازده و تنش دستگاه تعادل برقرار کند.

3.5 شدت تابشی نسبی در مقابل دمای محیط (شکل 5)

این نمودار وابستگی خروجی نوری به دما را به تصویر می‌کشد. به طور معمول، شدت تابشی یک LED با افزایش دمای پیوند کاهش می‌یابد. این منحنی آن افت را کمّی می‌کند و توان خروجی نرمال‌شده را نسبت به مقدار آن در 20 میلی‌آمپر در محدوده دمایی از 20- درجه سلسیوس تا 80 درجه سلسیوس نشان می‌دهد. این اطلاعات برای کاربردهایی که نیاز به خروجی نوری پایدار در شرایط محیطی متغیر دارند، حیاتی است.

3.6 نمودار تابش (شکل 6)

این نمودار قطبی، تصویری دقیق از الگوی انتشار فضایی ارائه می‌دهد. دایره‌های هم‌مرکز سطوح شدت تابشی نسبی (مانند 1.0، 0.9، 0.7) را نشان می‌دهند. نمودار زاویه دید گسترده را تأیید می‌کند و نشان می‌دهد که شدت چگونه در زوایای مختلف از 0 تا 90 درجه توزیع می‌شود. این نمودار برای طراحی نوری ضروری است و به مهندسان اجازه می‌دهد تا پروفایل روشنایی روی یک سطح هدف را مدل کنند.

4. Mechanical & Packaging Information

4.1 ابعاد بسته‌بندی

دستگاه از قالب استاندارد بسته‌بندی LED با فلنج برای پایداری مکانیکی و اتلاف حرارت استفاده می‌کند. نکات کلیدی ابعادی برگرفته از دیتاشیت شامل موارد زیر است:

ماده بسته‌بندی شفاف مانند آب به‌طور خاص برای گسیل‌کننده‌های مادون قرمز انتخاب شده است، زیرا جذب حداقلی در ناحیه 940 نانومتر دارد، برخلاف بسته‌های اپوکسی رنگی که برای LEDهای مرئی استفاده می‌شوند و نور IR را مسدود می‌کنند.

5. Soldering & Assembly Guidelines

برای اطمینان از یکپارچگی قطعه در حین مونتاژ PCB، باید دستورالعمل‌های زیر رعایت شوند:

6. پیشنهادات کاربردی

6.1 سناریوهای کاربردی متداول

6.2 ملاحظات طراحی

7. Technical Comparison & Differentiation

در حالی که دیتاشیت قطعات رقیب خاصی را مقایسه نمی‌کند، ویژگی‌های کلیدی متمایزکننده LTE-3271T-A را می‌توان استنباط کرد:

8. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

Q1: آیا می‌توانم این LED را مستقیماً از پایه میکروکنترلر 5V راه‌اندازی کنم؟
A: خیر. یک پین GPIO میکروکنترلر معمولاً نمی‌تواند بیش از 20-50 میلی‌آمپر جریان تأمین کند و ولتاژ ثابتی نزدیک به 5 ولت یا 3.3 ولت دارد. شما باید از یک مقاومت محدودکننده جریان و احتمالاً یک ترانزیستور (BJT یا MOSFET) به عنوان سوئیچ برای راه‌اندازی LED استفاده کنید، به ویژه در جریان‌های بالاتر از 20 میلی‌آمپر.

Q2: تفاوت بین شدت تابشی (mW/sr) و تابش روزنه‌ای (mW/cm²) چیست؟
A: شدت تابشی معیاری است از میزان قدرتی که منبع ساطع می‌کند در واحد زاویه فضایی (استرادیان). این کمیت جهت‌داری منبع را توصیف می‌کند. تابش روزنه‌ای (یا irradiance) توان در واحد سطح حادثه‌ای روی یک سطح در فاصله‌ای مشخص. آنها از طریق قانون مربع معکوس (برای یک منبع نقطه‌ای) و زاویه دید مرتبط هستند.

سوال 3: چرا طول موج اوج 940 نانومتر مهم است؟
پاسخ: 940 نانومتر یک طول موج بسیار رایج برای سیستم‌های مادون قرمز است زیرا خارج از طیف مرئی (نامرئی) است و آشکارسازهای مبتنی بر سیلیکون (فتودیودها، سنسورهای دوربین) هنوز حساسیت نسبتاً خوبی در این طول موج دارند. همچنین از طول موج 850 نانومتر که درخشش قرمز کمرنگی دارد و ممکن است در تاریکی قابل مشاهده باشد، اجتناب می‌کند.

سوال 4: چگونه نمودارهای «شدت تابشی نسبی» را تفسیر کنم؟
A: این نمودارها نشان می‌دهند که چگونه خروجی نور تغییر می‌کند نسبت به یک شرایط مرجع (معمولاً در IF=20mA و TA=25°C). آنها مقادیر خروجی مطلق ارائه نمی‌دهند. برای یافتن خروجی مطلق در جریان متفاوت، باید ضریب نسبی از شکل 4 را در مقدار شدت تابشی مطلق داده شده در جدول برای 20mA ضرب کنید.

9. مطالعه موردی طراحی عملی

سناریو: طراحی یک حسگر مجاورت برای یک کلید بدون تماس.

  1. هدف: تشخیص دست در فاصله 10 سانتیمتری از سنسور.
  2. انتخاب‌های طراحی:
    • دستگاه LTE-3271T-A را در حالت پیوسته با جریان IF = 50mA برای روشنایی یکنواخت به کار گیرید. از دیتاشیت، VF ≈ 1.4V (مقدار معمول).
    • منبع تغذیه 5 ولت است. مقاومت سری R = (5V - 1.4V) / 0.05A = 72Ω. از مقاومت استاندارد 75Ω استفاده کنید.
    • یک فوتوترانزیستور سیلیکونی همسان را در مقابل فرستنده قرار دهید، با فاصله‌ای کوچک بین آن‌ها (پیکربندی "شکست پرتو"). هنگامی که یک دست پرتو را قطع می‌کند، سیگنال آشکارساز کاهش می‌یابد.
    • به‌عنوان جایگزین، از پیکربندی بازتابی استفاده کنید که در آن هم فرستنده و هم آشکارساز به یک جهت نگاه می‌کنند. زاویه دید وسیع 50 درجه LTE-3271T-A به پوشش ناحیه تشخیص بزرگتر کمک می‌کند. هنگامی که یک دست نور را بازمی‌تاباند، سیگنال روی آشکارساز افزایش خواهد یافت.
    • از مدار تقویت‌کننده عملیاتی برای تقویت جریان نوری کوچک از گیرنده استفاده کنید و آن را با آستانه‌ای که توسط پتانسیومتر تنظیم شده مقایسه کنید تا تغییرات نور محیطی در نظر گرفته شود.
    • ملاحظات حرارتی: اتلاف توان PD = 1.4V * 0.05A = 70mW، که به‌طور قابل توجهی کمتر از حداکثر 150mW است. نیازی به هیت‌سینک ویژه نیست.

10. معرفی اصول فنی

LEDهای مادون قرمز مانند LTE-3271T-A دستگاه‌های نیمه‌هادی مبتنی بر موادی مانند گالیم آلومینیوم آرسناید (GaAlAs) هستند. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها در ناحیه فعال پیوند نیمه‌هادی بازترکیب می‌شوند. انرژی آزاد شده در طول این بازترکیب به صورت فوتون (نور) گسیل می‌شود. طول موج خاص 940 نانومتر توسط انرژی شکاف باند ماده نیمه‌هادی تعیین می‌شود که در فرآیند رشد کریستال طراحی می‌شود. بسته‌بندی اپوکسی شفاف مانند آب به عنوان یک لنز عمل می‌کند، الگوی تابش نور گسیل شده را شکل می‌دهد و محافظت محیطی را فراهم می‌کند. ویژگی "ولتاژ مستقیم پایین" از طریق پروفایل‌های دوپینگ بهینه و کیفیت مواد حاصل می‌شود که باعث کاهش افت ولتاژ در سراسر پیوند برای یک جریان معین می‌شود و این امر مستقیماً راندمان تبدیل الکتریکی به نوری را بهبود می‌بخشد.

11. Industry Trends & Developments

حوزه اپتوالکترونیک مادون قرمز همچنان در حال تحول است. روندهای مرتبط با دستگاه‌هایی مانند LTE-3271T-A شامل موارد زیر است:

اصطلاحات مشخصات LED

توضیح کامل اصطلاحات فنی LED

عملکرد فوتوالکتریک

اصطلاح واحد/نمایش توضیح ساده چرا مهم است
بازده نوری lm/W (لومن بر وات) خروجی نور بر وات برق، مقدار بالاتر به معنای بهره‌وری انرژی بیشتر است. به طور مستقیم درجه بهره‌وری انرژی و هزینه برق را تعیین می‌کند.
شار نوری lm (لومن) کل نور ساطع‌شده از منبع که معمولاً "روشنی" نامیده می‌شود. تعیین می‌کند که آیا نور به اندازه کافی روشن است.
زاویه دید درجه (درجه)، مثلاً 120 درجه زاویه‌ای که در آن شدت نور به نصف کاهش می‌یابد، عرض پرتو را تعیین می‌کند. بر محدوده و یکنواختی روشنایی تأثیر می‌گذارد.
CCT (دمای رنگ) K (کلوین)، مانند 2700K/6500K گرمی/سردی نور، مقادیر پایین‌تر زرد/گرم، مقادیر بالاتر سفید/سرد. جو نورپردازی و سناریوهای مناسب را تعیین می‌کند.
CRI / Ra بدون واحد، ۰ تا ۱۰۰ توانایی نمایش دقیق رنگ‌های اشیا، Ra≥۸۰ خوب است. بر روی صحت رنگ تأثیر می‌گذارد، در مکان‌های با نیاز بالا مانند مراکز خرید و موزه‌ها استفاده می‌شود.
SDCM مراحل بیضی مک‌آدام، به عنوان مثال، "5-step" معیار یکنواختی رنگ، مراحل کوچکتر به معنای رنگ یکنواخت‌تر است. یکنواختی رنگ در سرتاسر یک دسته LED یکسان را تضمین می‌کند.
طول موج غالب nm (نانومتر)، مثلاً: 620nm (قرمز) طول موج متناظر با رنگ LEDهای رنگی. تعیین کننده رنگ قرمز، زرد، سبز LED‌های تک‌رنگ.
Spectral Distribution منحنی طول موج در مقابل شدت توزیع شدت را در طول‌موج‌های مختلف نشان می‌دهد. بر کیفیت و بازتاب رنگ تأثیر می‌گذارد.

پارامترهای الکتریکی

اصطلاح Symbol 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. Usually constant current drive, current determines brightness & lifespan.
Max Pulse Current Ifp جریان اوج قابل تحمل برای دوره‌های کوتاه، مورد استفاده برای تنظیم نور یا چشمک‌زدن. Pulse width & duty cycle must be strictly controlled to avoid damage.
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 جهش‌های ولتاژ جلوگیری کند.
Thermal Resistance Rth (°C/W) مقاومت در برابر انتقال حرارت از تراشه به لحیم، هرچه کمتر بهتر است. مقاومت حرارتی بالا نیاز به خنک‌کنندگی قوی‌تر دارد.
ESD Immunity V (HBM), e.g., 1000V توانایی مقاومت در برابر تخلیه الکترواستاتیک، مقدار بالاتر به معنای آسیب‌پذیری کمتر است. در تولید نیاز به اقدامات ضد استاتیک است، به ویژه برای LEDهای حساس.

Thermal Management & Reliability

اصطلاح Key Metric توضیح ساده Impact
دمای اتصال Tj (°C) دمای عملیاتی واقعی در داخل تراشه LED. کاهش هر 10 درجه سانتی‌گراد ممکن است طول عمر را دو برابر کند؛ دمای بیش از حد بالا باعث افت نور و تغییر رنگ می‌شود.
Lumen Depreciation L70 / L80 (ساعت) زمان کاهش روشنایی تا 70% یا 80% مقدار اولیه. به طور مستقیم "عمر مفید" LED را تعریف می‌کند.
حفظ شار نوری % (به عنوان مثال، 70%) درصد روشنایی حفظ‌شده پس از زمان. نشان‌دهنده حفظ روشنایی در استفاده بلندمدت.
تغییر رنگ Δu′v′ یا بیضی مک آدام درجه تغییر رنگ در حین استفاده. بر یکنواختی رنگ در صحنه‌های نورپردازی تأثیر می‌گذارد.
Thermal Aging تخریب مواد تخریب ناشی از دمای بالا در درازمدت. ممکن است باعث کاهش روشنایی، تغییر رنگ یا خرابی مدار باز شود.

Packaging & Materials

اصطلاح Common Types توضیح ساده Features & Applications
نوع بسته‌بندی EMC, PPA, Ceramic مواد محفظه‌ای که تراشه را محافظت می‌کند و رابط نوری/حرارتی فراهم می‌کند. EMC: مقاومت حرارتی خوب، هزینه کم؛ Ceramic: اتلاف حرارت بهتر، عمر طولانی‌تر.
ساختار تراشه جلو، تراشه برگردان آرایش الکترود تراشه. تراشه معکوس: اتلاف حرارت بهتر، کارایی بالاتر، برای توان بالا.
پوشش فسفر. YAG, Silicate, Nitride تراشه آبی را پوشش می‌دهد، بخشی را به زرد/قرمز تبدیل کرده و برای تولید نور سفید ترکیب می‌کند. فسفرهای مختلف بر بازده نوری، دمای رنگ و شاخص نمود رنگ تأثیر می‌گذارند.
لنز/اپتیک تخت، میکرولنز، TIR ساختار نوری روی سطح که توزیع نور را کنترل می‌کند. زاویه دید و منحنی توزیع نور را تعیین می‌کند.

Quality Control & Binning

اصطلاح محتوای دسته‌بندی توضیح ساده هدف
Bin شار نوری Code e.g., 2G, 2H گروه‌بندی شده بر اساس روشنایی، هر گروه دارای مقادیر حداقل/حداکثر لومن است. اطمینان از روشنایی یکنواخت در همان دسته.
Voltage Bin کد، به عنوان مثال، 6W، 6X گروه‌بندی شده بر اساس محدوده ولتاژ مستقیم. تطبیق درایور را تسهیل می‌کند، راندمان سیستم را بهبود می‌بخشد.
سطل رنگ بیضی 5-گام MacAdam گروه‌بندی شده بر اساس مختصات رنگی، تضمین محدوده تنگ. تضمین یکنواختی رنگ، جلوگیری از رنگ ناهموار درون چراغ.
CCT Bin 2700K, 3000K و غیره. گروه‌بندی شده بر اساس CCT، هر کدام محدوده مختصات مربوط به خود را دارند. پاسخگوی نیازهای CCT صحنه‌های مختلف است.

Testing & Certification

اصطلاح Standard/Test توضیح ساده اهمیت
LM-80 آزمایش نگهداری لومن روشنایی بلندمدت در دمای ثابت، ثبت کاهش روشنایی. برای تخمین عمر LED (با TM-21) استفاده می‌شود.
TM-21 استاندارد تخمین عمر تخمین عمر تحت شرایط واقعی بر اساس داده‌های LM-80. ارائه پیش‌بینی علمی عمر.
IESNA انجمن مهندسی روشنایی روش‌های آزمون نوری، الکتریکی و حرارتی را پوشش می‌دهد. مبنای آزمون شناخته‌شده صنعت.
RoHS / REACH گواهی‌نامه محیط زیستی. تضمین عدم وجود مواد مضر (سرب، جیوه). الزام دسترسی به بازار در سطح بین‌المللی.
ENERGY STAR / DLC گواهی بهره‌وری انرژی گواهی بهره‌وری انرژی و عملکرد برای روشنایی. مورد استفاده در خریدهای دولتی، برنامه‌های یارانه‌ای، رقابت‌پذیری را افزایش می‌دهد.