دیتاشیت فرستنده مادون قرمز LTE-3677 - پرسرعت، پرقدرت، پکیج شفاف - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

LTE-3677 یک قطعه فرستنده مادون قرمز (IR) با عملکرد بالا است که برای کاربردهایی طراحی شده که نیاز به زمان پاسخ سریع و خروجی تابشی قابل توجه دارند. مزایای اصلی آن در ترکیب سرعت بالا و قدرت زیاد نهفته است که آن را برای سیستم‌های کارکرد پالسی مناسب می‌سازد. این قطعه در یک پکیج شفاف و شیشه‌ای قرار دارد که برای فرستنده‌های مادون قرمز معمول است تا انتقال کارآمد نور مادون قرمز را ممکن سازد. بازار هدف شامل اتوماسیون صنعتی، کنترل‌های از راه دور، سوئیچ‌های نوری، لینک‌های انتقال داده و سیستم‌های سنسوری است که در آن سیگنال‌دهی مطمئن و سریع مادون قرمز حیاتی است.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

2.1 حداکثر مقادیر مجاز مطلق

این مقادیر محدودیت‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به قطعه وارد شود. حداکثر جریان پیوسته مستقیم 100 میلی‌آمپر است، در حالی که یک جریان پیک مستقیم بسیار بالاتر به میزان 1 آمپر تحت شرایط پالسی (300 پالس در ثانیه، عرض پالس 10 میکروثانیه) مجاز است. این موضوع قابلیت قطعه برای تولید نور با شدت بالا در مدت زمان کوتاه را برجسته می‌سازد. اتلاف توان در 260 میلی‌وات درجه‌بندی شده است. محدوده دمای کاری از 0 درجه سانتی‌گراد تا +70 درجه سانتی‌گراد مشخص شده و دمای نگهداری می‌تواند از 20- درجه سانتی‌گراد تا +85 درجه سانتی‌گراد باشد. دمای لحیم‌کاری پایه‌ها نباید به مدت 5 ثانیه و در فاصله 1.6 میلی‌متری از بدنه از 260 درجه سانتی‌گراد تجاوز کند.

2.2 مشخصات الکتریکی و نوری

پارامترهای کلیدی در دمای محیط (T_A) 25 درجه سانتی‌گراد اندازه‌گیری می‌شوند. شدت تابشی (I_E) معیار اصلی توان خروجی نوری در هر زاویه فضایی است. برای جریان مستقیم (I_F) 20mA، مقادیر معمول به صورت بسته‌بندی شده ارائه می‌شوند: بسته D مقادیر 9.62 تا 19.85 mW/sr و بسته E مقدار 13.23 mW/sr را ارائه می‌دهد. طول موج تابش پیک (λ_P) بین 860 نانومتر و 895 نانومتر است و حول 875 نانومتر متمرکز شده که آن را به طور قطع در طیف مادون قرمز نزدیک قرار می‌دهد. پهنای نیمه خط طیفی (Δλ) 50 نانومتر است که پهنای باند نور ساطع شده را نشان می‌دهد. مشخصات الکتریکی شامل ولتاژ مستقیم (V_F) معمولاً 1.5 ولت در 50mA (1.67 ولت در 100mA) و جریان معکوس (I_R) حداکثر 100 میکروآمپر در بایاس معکوس 5 ولت است. زمان صعود و فرود (T_r/T_f) 40 نانوثانیه است که قابلیت سرعت بالای آن را تأیید می‌کند. زاویه دید (2θ_1/2) 30 درجه است.

3. توضیح سیستم بسته‌بندی (Binning)

دیتاشیت یک سیستم بسته‌بندی را عمدتاً برای شدت تابشی و تابش دریافتی روزنه نشان می‌دهد. دو بسته ذکر شده است: بسته D و بسته E. به نظر می‌رسد بسته E نمایانگر زیرمجموعه‌ای با عملکرد یکنواخت‌تر یا بالاتر در محدوده تعریف شده برای بسته D است. برای شدت تابشی در I_F=20mA، بسته D محدوده 9.62-19.85 mW/sr را پوشش می‌دهد، در حالی که بسته E به صورت 13.23 mW/sr مشخص شده است. این امر به تولیدکنندگان اجازه می‌دهد تا قطعاتی با سطوح عملکرد حداقلی تضمین‌شده یا یکنواخت‌تر را برای نیازهای خاص کاربرد خود انتخاب کنند و یکنواختی عملکرد سیستم را تضمین نمایند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت به چندین منحنی مشخصه معمول اشاره می‌کند. شکل 1 توزیع طیفی را نشان می‌دهد که شکل و پهنای نور مادون قرمز ساطع شده حول 875 نانومتر را ترسیم می‌کند. شکل 2، جریان مستقیم در مقابل دمای محیط، احتمالاً کاهش مجاز جریان مجاز با افزایش دما را نشان می‌دهد. شکل 3، جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم، مشخصه IV دیود را به تصویر می‌کشد. شکل 4، شدت تابشی نسبی در مقابل دمای محیط، نشان می‌دهد که توان خروجی نوری چگونه با افزایش دما کاهش می‌یابد که نکته‌ای کلیدی برای مدیریت حرارتی است. شکل 5، شدت تابشی نسبی در مقابل جریان مستقیم، رابطه بین جریان راه‌اندازی و خروجی نور را نشان می‌دهد که معمولاً در یک محدوده خطی است. شکل 6 نمودار تابش است که یک نمودار قطبی توزیع زاویه‌ای شدت نور ساطع شده را نشان می‌دهد و مطابق با زاویه دید 30 درجه است.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

پکیج از نوع استاندارد Through-Hole با لنز شفاف است. نکات کلیدی ابعادی شامل موارد زیر است: تمام ابعاد بر حسب میلی‌متر هستند و تلرانس کلی ±0.25mm است مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد. حداکثر بیرون‌زدگی رزین زیر فلنج 1.5mm است. فاصله پایه‌ها در نقطه‌ای اندازه‌گیری می‌شود که پایه‌ها از بدنه پکیج خارج می‌شوند. ابعاد دقیق در یک نقشه ارائه شده است (که در متن استخراج شده به طور کامل جزئیات آن نیامده) که شامل قطر بدنه، طول پایه و شکل لنز خواهد بود.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

دستورالعمل اصلی ارائه شده برای لحیم‌کاری پایه‌ها است: دما نباید به مدت 5 ثانیه و در فاصله 1.6 میلی‌متری (0.063 اینچ) از بدنه پکیج از 260 درجه سانتی‌گراد تجاوز کند. این امر برای جلوگیری از آسیب حرارتی به تراشه نیمه‌هادی داخلی و پکیج اپوکسی بسیار مهم است. برای لحیم‌کاری موجی یا ریفلو (اگرچه به صراحت برای قطعات Surface-Mount ذکر نشده زیرا این قطعه از نوع Through-Hole است)، باید پروفایل‌های استاندارد صنعتی برای قطعات مشابه رعایت شود و به دمای پیک و زمان بالای نقطه ذوب توجه ویژه شود. همچنین توصیه می‌شود (اگرچه ذکر نشده) برای جلوگیری از تخلیه الکترواستاتیک (ESD) به درستی با قطعه برخورد شود، زیرا دستگاه‌های نیمه‌هادی عموماً به ESD حساس هستند.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

شماره قطعه LTE-3677 است. دیتاشیت با شماره مشخصات: DS-50-99-0015، نسخه A شناسایی می‌شود. سند صفحه‌بندی شده است (صفحه 1 از 3 و غیره). جزئیات خاص بسته‌بندی مانند سایز ریل، تعداد در تیوب یا بسته‌بندی تری در این بخش ارائه نشده است. سفارش‌دهی معمولاً شامل شماره قطعه پایه LTE-3677 و احتمالاً یک پسوند برای نشان‌دادن بسته (مانند LTE-3677-D یا LTE-3677-E) در صورت موجود بودن به عنوان آیتم‌های قابل سفارش جداگانه خواهد بود.

8. توصیه‌های کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی معمول

LTE-3677 برای کاربردهایی که نیاز به نور مادون قرمز سریع و پالسی دارند ایده‌آل است. این موارد شامل: سنسورهای نوری صنعتی (مانند تشخیص شیء، شمارش، تشخیص لبه). لینک‌های انتقال داده مادون قرمز برای ارتباطات کوتاه‌برد. واحدهای کنترل از راه دور برای لوازم الکترونیکی مصرفی. انکودرهای نوری و حسگرهای موقعیت. آشکارسازهای دود و سایر تجهیزات حسگر تحلیلی. سیستم‌های امنیتی با استفاده از پرتوهای مادون قرمز می‌شود.

8.2 ملاحظات طراحی

مدار راه‌انداز:از یک مقاومت محدودکننده جریان یا یک مدار راه‌انداز اختصاصی ال‌ای‌دی برای کنترل جریان مستقیم استفاده کنید. برای کارکرد پالسی، اطمینان حاصل کنید که درایور می‌تواند جریان پیک مورد نیاز (تا 1A) را با لبه‌های سریع برای بهره‌گیری از زمان صعود/فرود 40 نانوثانیه‌ای تأمین کند.مدیریت حرارتی:اگرچه اتلاف توان 260 میلی‌وات است، اما کارکرد در جریان‌های پیوسته بالا یا در دمای محیط بالا نیازمند توجه به هیت‌سینک از طریق پایه‌ها یا چیدمان برد برای حفظ عملکرد و طول عمر است.طراحی نوری:زاویه دید 30 درجه‌ای گسترش پرتو را تعریف می‌کند. لنزها یا بازتابنده‌ها ممکن است برای موازی‌سازی یا متمرکز کردن پرتو در صورت نیاز استفاده شوند. پکیج شفاف برای کاربردهایی مناسب است که فرستنده قابل مشاهده است، اما در صورت نیاز می‌توان از فیلتر IR برای مسدود کردن نور مرئی استفاده کرد.جفت‌سازی با آشکارساز:یک آشکارساز نوری (فتودیود، فتوترانزیستور) با حساسیت طیفی که با طول موج پیک 875 نانومتری فرستنده مطابقت دارد برای بهینه‌سازی بازده سیستم انتخاب کنید.

9. مقایسه فنی

در مقایسه با ال‌ای‌دی‌های مادون قرمز استاندارد و کندتر، تمایز کلیدی LTE-3677 درسرعت بالای آن (زمان صعود/فرود 40 نانوثانیه) است که امکان انتقال داده با نرخ‌های بالاتر را فراهم می‌کند.خروجی قدرت بالا(شدت تابشی بالا) یک سیگنال قوی‌تر فراهم می‌کند که نسبت سیگنال به نویز و محدوده عملیاتی را افزایش می‌دهد. قابلیتکارکرد پالسیبا درجه‌بندی جریان پیک بالا به آن اجازه می‌دهد تا در پالس‌های کوتاه بسیار درخشان راه‌اندازی شود که کارآمد است و می‌تواند محدوده درک شده را افزایش دهد. پکیج شفاف برای چنین فرستنده‌هایی استاندارد است. هنگام انتخاب یک فرستنده مادون قرمز، مهندسان این پارامترها—سرعت، توان خروجی، طول موج، زاویه دید و پکیج—را در برابر گزینه‌های دیگر مقایسه می‌کنند تا بهترین گزینه را برای نیازهای پهنای باند، برد و چیدمان فیزیکی بیابند.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: آیا می‌توانم این ال‌ای‌دی را با جریان پیوسته 150 میلی‌آمپر راه‌اندازی کنم؟

ج: خیر. حداکثر مقدار مجاز مطلق برای جریان مستقیم پیوسته 100 میلی‌آمپر است. تجاوز از این مقدار خطر آسیب دائمی به قطعه را در پی دارد.

س: تفاوت بین بسته D و بسته E چیست؟

ج: بسته E یک شدت تابشی معمول 13.23 mW/sr در 20mA را مشخص می‌کند که در محدوده وسیع‌تر بسته D (9.62-19.85 mW/sr) قرار می‌گیرد. بسته E احتمالاً نمایانگر انتخاب دستگاه‌هایی با عملکرد یکنواخت‌تر حول آن مقدار معمول است، در حالی که بسته D کل گستره تولید را در بر می‌گیرد.

س: دما چگونه بر عملکرد تأثیر می‌گذارد؟

ج: همانطور که در منحنی‌های معمول نشان داده شده، شدت تابشی با افزایش دمای محیط کاهش می‌یابد. ولتاژ مستقیم نیز معمولاً با افزایش دما کاهش می‌یابد. جریان کاری باید بالاتر از 25 درجه سانتی‌گراد مطابق منحنی کاهش مجاز (شکل 2) کاهش یابد تا در محدوده اتلاف توان باقی بماند.

س: آیا مقاومت سری لازم است؟

ج: بله، برای اکثر مدارهای راه‌انداز ساده. ال‌ای‌دی باید با جریان کنترل‌شده راه‌اندازی شود. استفاده مستقیم از منبع ولتاژ باعث جریان بیش از حد و تخریب قطعه می‌شود. مقدار مقاومت را بر اساس ولتاژ تغذیه، جریان مستقیم مورد نظر (I_F) و ولتاژ مستقیم (V_F) از دیتاشیت محاسبه کنید.

11. مورد استفاده عملی

سناریو: سنسور تشخیص شیء پرسرعت.یک خط مونتاژ از یک سنسور فوتوالکتریک برای تشخیص قطعات کوچک در حال عبور با سرعت بالا استفاده می‌کند. LTE-3677 به عنوان منبع نور مادون قرمز استفاده می‌شود که با فرکانس 10 کیلوهرتز و پیک‌های 1A پالس می‌زند. یک فتوترانزیستور منطبق در مقابل قرار می‌گیرد. هنگامی که یک شیء پرتو را قطع می‌کند، گیرنده عدم وجود سیگنال پالسی را تشخیص می‌دهد. زمان پاسخ 40 نانوثانیه‌ای LTE-3677 اطمینان می‌دهد که پالس‌های نور تیز و به خوبی تعریف شده هستند و به الکترونیک سنسور اجازه می‌دهد حتی در سرعت‌های بالا به طور قابل اطمینان بین پالس‌ها تمایز قائل شود، ماشه‌های اشتباه را به حداقل برساند و شمارش دقیق اجسام بسیار سریع‌الحرکت را ممکن سازد.

12. اصل عملکرد

یک فرستنده مادون قرمز یک دیود نیمه‌هادی است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم اعمال می‌شود، الکترون‌ها با حفره‌ها درون ناحیه فعال دستگاه بازترکیب می‌شوند و انرژی را به شکل فوتون آزاد می‌کنند. مواد خاص مورد استفاده در ساختار نیمه‌هادی طول موج نور ساطع شده را تعیین می‌کند. برای LTE-3677، این امر منجر به تولید فوتون‌هایی در طیف مادون قرمز نزدیک حول 875 نانومتر می‌شود که برای چشم انسان نامرئی است اما می‌تواند توسط فتودیودهای سیلیکونی و سایر سنسورهای حساس به IR تشخیص داده شود. پکیج اپوکسی شفاف به عنوان یک لنز عمل می‌کند و پرتو خروجی را به زاویه دید مشخص شده شکل می‌دهد.

13. روندهای فناوری

حوزه اپتوالکترونیک به سمت بازدهی بالاتر، سرعت بیشتر و یکپارچگی بیشتر ادامه می‌دهد. روندهای مرتبط با دستگاه‌هایی مانند LTE-3677 شامل موارد زیر است:افزایش قدرت و بازدهی:مواد و ساختارهای نیمه‌هادی جدید هدفشان ارائه توان نوری بیشتر در واحد ورودی الکتریکی است که تولید گرما را کاهش می‌دهد.فرم‌فکتورهای کوچک‌تر:روند به سوی مینیاتوری‌سازی، پکیج‌های دستگاه نصب سطحی (SMD) را با عملکرد مشابه یا بهتر از انواع Through-Hole پیش می‌برد.سرعت بهبودیافته:تحقیقات برای افزایش سرعت مدولاسیون فرستنده‌های مادون قرمز برای امکان‌پذیر کردن ارتباطات داده سریع‌تر، مانند در Li-Fi یا اتصالات نوری پرسرعت ادامه دارد.ویژگی طول موج:توسعه فرستنده‌هایی با پهنای خط طیفی باریک‌تر برای کاربردها در حسگری گاز و آنالیز طیف‌سنجی.