دیتاشیت فنی فرستنده و گیرنده مادون قرمز LTE-C9511-E - طول موج 940 نانومتر - جریان مستقیم 20 میلی‌آمپر - ولتاژ مستقیم 1.5 ولت - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این سند مشخصات یک قطعه گسسته مادون قرمز را تشریح می‌کند که برای کاربردهای نیازمند به انتشار و آشکارسازی قابل اعتماد مادون قرمز طراحی شده است. این قطعه یک المان نصب سطحی با طول موج پیک 940 نانومتر است که آن را برای طیف وسیعی از سیستم‌های اپتوالکترونیک مناسب می‌سازد.

1.1 ویژگی‌ها

• مطابق با استانداردهای RoHS و محصول سبز.
• بسته‌بندی شده در نوار 8 میلی‌متری روی قرقره‌های 7 اینچی برای مونتاژ خودکار.
• سازگار با تجهیزات قراردهی خودکار و فرآیندهای لحیم‌کاری رفلو مادون قرمز.
• پایه استاندارد بسته‌بندی EIA.
• طول موج پیک انتشار (λp) برابر با 940 نانومتر.
• محفظه پلاستیکی شفاف با لنز دید از بالا.
• سطح حساسیت رطوبت (MSL) 3.

1.2 کاربردها

• فرستنده مادون قرمز برای واحدهای کنترل از راه دور.
• سنسور مادون قرمز نصب‌شده روی PCB برای سنجش مجاورت، انتقال داده یا آلارم‌های امنیتی.

2. ابعاد کلی

قطعه از طرح کلی بسته‌بندی استاندارد دستگاه نصب سطحی (SMD) پیروی می‌کند. تمام ابعاد اصلی در نقشه‌های دیتاشیت با تلرانس استاندارد ±0.15 میلی‌متر ارائه شده‌اند، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. این بسته‌بندی برای قرارگیری و لحیم‌کاری قابل اعتماد روی بردهای مدار چاپی طراحی شده است.

3. حداکثر مقادیر مجاز مطلق

این مقادیر محدودیت‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به قطعه وارد شود. تمام مقادیر در دمای محیط (TA) برابر با 25 درجه سلسیوس مشخص شده‌اند.

• توان اتلافی (Pd):100 میلی‌وات
• جریان مستقیم پیک (IFP):1 آمپر (در شرایط پالسی: 300 پالس بر ثانیه، عرض پالس 10 میکروثانیه)
• جریان مستقیم DC (IF):50 میلی‌آمپر
• ولتاژ معکوس (VR):5 ولت
• محدوده دمای کاری (Topr):40- درجه تا 85+ درجه سلسیوس
• محدوده دمای انبارداری (Tstg):55- درجه تا 100+ درجه سلسیوس
• شرایط لحیم‌کاری رفلو مادون قرمز:حداکثر دمای پیک 260 درجه سلسیوس به مدت 10 ثانیه.

4. مشخصات الکتریکی و نوری

پارامترهای عملکردی معمول در TA=25 درجه سلسیوس تحت شرایط تست مشخص‌شده اندازه‌گیری می‌شوند و رفتار عملیاتی مورد انتظار را ارائه می‌دهند.

• شدت تابشی (I_E):4.0 (حداقل), 6.0 (معمول) میلی‌وات بر استرادیان در I_F= 20 میلی‌آمپر.
• طول موج پیک انتشار (λ_پیک):940 نانومتر (معمول) در I_F= 20 میلی‌آمپر.
• نیم‌عرض خط طیفی (Δλ):50 نانومتر (معمول) در I_F= 20 میلی‌آمپر.
• ولتاژ مستقیم (V_F):1.2 (معمول), 1.5 (حداکثر) ولت در I_F= 20 میلی‌آمپر.
• جریان معکوس (I_R):10 میکروآمپر (حداکثر) در V_R= 5 ولت.
• زاویه دید (2θ_1/2):20 (حداقل), 25 (معمول) درجه. θ_1/2زاویه خارج از محوری است که در آن شدت تابشی نصف مقدار محوری است.

4.1 لیست کدهای بین

قطعات بر اساس شدت تابشی اندازه‌گیری شده در 20 میلی‌آمپر به گروه‌هایی (بین) تقسیم می‌شوند تا یکنواختی در طراحی کاربرد تضمین شود.

• کد بین K:4 تا 6 میلی‌وات بر استرادیان
• کد بین L:5 تا 7.5 میلی‌وات بر استرادیان
• کد بین M:6 تا 9 میلی‌وات بر استرادیان
• کد بین N:7 تا 10.5 میلی‌وات بر استرادیان

5. منحنی‌های عملکرد معمول

منحنی‌های زیر رفتار قطعه را تحت شرایط مختلف نشان می‌دهند و بینش عمیق‌تری برای طراحی مدار فراهم می‌کنند.

5.1 توزیع طیفی

منحنی خروجی طیفی، شدت تابشی نسبی را در طول‌موج‌های مختلف نشان می‌دهد که حول پیک 940 نانومتر با نیم‌عرض معمول 50 نانومتر متمرکز است و خلوص طیفی نور مادون قرمز را تعریف می‌کند.

5.2 جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم

این منحنی IV رابطه بین جریان مستقیم اعمال شده و افت ولتاژ حاصل در دو سر قطعه را به تصویر می‌کشد که برای تعیین ولتاژ درایو لازم و اتلاف توان حیاتی است.

5.3 جریان مستقیم در مقابل دمای محیط

این نمودار کاهش مجاز حداکثر جریان مستقیم پیوسته را با افزایش دمای محیط نشان می‌دهد که برای مدیریت حرارتی و قابلیت اطمینان ضروری است.

5.4 شدت تابشی نسبی در مقابل جریان مستقیم

نشان می‌دهد که چگونه توان خروجی نوری با افزایش جریان درایو مقیاس می‌یابد و به بهینه‌سازی تنظیم جریان برای روشنایی/شدت مورد نظر کمک می‌کند.

5.5 شدت تابشی نسبی در مقابل دمای محیط

کاهش معمول خروجی نوری را با افزایش دمای اتصال نشان می‌دهد که ملاحظه‌ای کلیدی برای کاربردهایی است که در محیط‌های حرارتی متغیر عمل می‌کنند.

5.6 نمودار الگوی تابش

یک نمودار قطبی که توزیع زاویه‌ای تابش مادون قرمز ساطع شده را نشان می‌دهد که با زاویه دید معمول 25 درجه مشخص می‌شود. این مخروط انتشار را تعریف می‌کند و برای هم‌ترازی فرستنده با آشکارساز حیاتی است.

6. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

6.1 طرح پیشنهادی پد لحیم‌کاری

ابعاد الگوی لند پیشنهادی PCB برای اطمینان از تشکیل مناسب اتصال لحیم، پایداری مکانیکی و تخلیه حرارتی در طول فرآیند رفلو ارائه شده است.

6.2 ابعاد بسته‌بندی نوار و قرقره

نقشه‌های دقیق، ابعاد نوار حامل، فاصله جیب‌ها و مشخصات قرقره سازگار با تجهیزات استاندارد مونتاژ SMD را مشخص می‌کنند.

• قطر قرقره: 7 اینچ.
• تعداد در هر قرقره: 1500 عدد.
• بسته‌بندی مطابق با مشخصات ANSI/EIA 481-1-A-1994 است.

7. راهنمای مونتاژ و جابجایی

7.1 شرایط نگهداری

به دلیل رتبه سطح حساسیت رطوبت 3، باید پروتکل‌های نگهداری خاصی رعایت شود. بسته‌های دربسته و مهر و موم شده کارخانه با ماده خشک‌کن باید زیر 30 درجه سلسیوس و 90% رطوبت نسبی نگهداری و ظرف یک سال استفاده شوند. پس از باز شدن، قطعات باید زیر 30 درجه سلسیوس و 60% رطوبت نسبی نگهداری و ترجیحاً ظرف یک هفته رفلو شوند. نگهداری طولانی‌مدت خارج از کیسه اصلی نیاز به کابینت خشک یا ظرف دربسته با ماده خشک‌کن دارد. قطعاتی که بیش از یک هفته نگهداری شده‌اند باید قبل از لحیم‌کاری در حدود 60 درجه سلسیوس به مدت حداقل 20 ساعت پخته شوند تا از آسیب \"پاپ کورن\" جلوگیری شود.

7.2 تمیزکاری

در صورت نیاز به تمیزکاری پس از لحیم‌کاری، فقط باید از حلال‌های مبتنی بر الکل مانند ایزوپروپیل الکل (IPA) استفاده شود. باید از پاک‌کننده‌های شیمیایی خشن یا قوی اجتناب کرد.

7.3 توصیه‌های لحیم‌کاری

این قطعه با لحیم‌کاری رفلو مادون قرمز سازگار است. پروفیل دمایی مطابق با JEDEC توصیه می‌شود.

• لحیم‌کاری رفلو:حداکثر دمای پیک 260 درجه سلسیوس به مدت حداکثر 10 ثانیه (حداکثر دو سیکل رفلو).
• لحیم‌کاری دستی (هویه):حداکثر دمای نوک 300 درجه سلسیوس به مدت حداکثر 3 ثانیه برای هر پد.

پروفیل دقیق باید برای طراحی PCB خاص، خمیر لحیم و فر مورد استفاده مشخص شود.

7.4 طراحی مدار درایو

از آنجایی که دیود ساطع‌کننده نور مادون قرمز (IRED) یک قطعه جریان‌محور است، یک مقاومت سری محدودکننده جریان برای عملکرد پایدار الزامی است. پیکربندی مدار توصیه شده (مدار A) یک مقاومت جداگانه را به صورت سری با هر IRED قرار می‌دهد، حتی زمانی که چندین قطعه به صورت موازی به یک منبع ولتاژ متصل شده‌اند. این امر توزیع یکنواخت جریان و شدت تابشی ثابت در تمام قطعات را تضمین می‌کند و از تغییرات روشنایی که ممکن است در یک اتصال موازی ساده بدون مقاومت‌های جداگانه (مدار B) رخ دهد، جلوگیری می‌کند.

8. یادداشت‌های کاربردی و ملاحظات طراحی

8.1 سناریوهای کاربردی معمول

این قطعه برای کاربردهای عمومی مادون قرمز طراحی شده است. طول موج 940 نانومتری آن به دلیل عبوردهی بالا از بسیاری پلاستیک‌ها و قابلیت دید کم، برای سیستم‌های کنترل از راه دور ایده‌آل است. همچنین برای پیوندهای داده کوتاه‌برد، تشخیص اشیاء و سنجش مجاورت در الکترونیک مصرفی، تجهیزات اداری و کنترل‌های صنعتی پایه مناسب است.

8.2 ملاحظات طراحی

• هم‌ترازی نوری:زاویه دید 25 درجه‌ای نیازمند هم‌ترازی مکانیکی دقیق بین فرستنده و آشکارساز نوری متناظر (مانند فوتوترانزیستور یا فوتودیود) برای حداکثر قدرت سیگنال است.
• تنظیم جریان:برای تست پارامترهای کلیدی، در جریان مستقیم DC توصیه شده 20 میلی‌آمپر یا کمتر عمل کنید. از منحنی‌های عملکرد برای انتخاب جریان مناسب برای شدت تابشی مورد نیاز استفاده کنید و در عین حال اتلاف توان و اثرات حرارتی را در نظر بگیرید.
• مصونیت در برابر نور محیط:
• هنگام استفاده به عنوان بخشی از یک سیستم سنجش، استفاده از سیگنال‌های IR مدوله شده و آشکارسازهای فیلترشده متناظر را برای دفع تداخل از منابع نور محیطی مانند نور خورشید یا لامپ‌های رشته‌ای در نظر بگیرید.
• مدیریت حرارتی:اطمینان حاصل کنید که طرح PCB تخلیه حرارتی کافی را فراهم می‌کند، به ویژه اگر در نزدیکی حداکثر مقادیر مجاز یا در دمای محیط بالا کار می‌کند، تا قابلیت اطمینان بلندمدت حفظ شود.

8.3 اصل عملکرد

این قطعه به عنوان یک دیود ساطع‌کننده نور مادون قرمز (LED) عمل می‌کند. هنگامی که یک ولتاژ بایاس مستقیم بیش از ولتاژ مستقیم آن (V_F) اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها در اتصال نیمه‌هادی بازترکیب شده و انرژی را به شکل فوتون آزاد می‌کنند. مواد نیمه‌هادی خاص (مانند GaAs) انتخاب شده‌اند تا فوتون‌هایی در طیف مادون قرمز (940 نانومتر) تولید کنند که برای چشم انسان نامرئی است اما توسط آشکارسازهای نوری مبتنی بر سیلیکون قابل تشخیص است.

9. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

9.1 تفاوت بین شدت تابشی و شدت نورانی چیست؟

شدت تابشی (بر حسب میلی‌وات بر استرادیان اندازه‌گیری می‌شود) توان نوری ساطع شده در هر زاویه جامد در طیف مادون قرمز است. شدت نورانی (بر حسب کاندلا اندازه‌گیری می‌شود) با حساسیت چشم انسان وزن‌دهی می‌شود و برای این منبع مادون قرمز غیرقابل مشاهده کاربرد ندارد.

9.2 آیا می‌توانم این IRED را مستقیماً از پین GPIO یک میکروکنترلر راه‌اندازی کنم؟

خیر. یک پین میکروکنترلر معمولاً نمی‌تواند 20 میلی‌آمپر را به طور قابل اعتماد تامین کند و فاقد تنظیم جریان است. همیشه از یک مدار درایور (مانند ترانزیستور) با یک مقاومت سری محدودکننده جریان همانطور که در دیتاشیت نشان داده شده است استفاده کنید تا جریان پایدار و کنترل‌شده‌ای به IRED ارائه دهد.

9.3 چرا شرایط نگهداری اینقدر خاص است (MSL 3)؟

بسته‌بندی پلاستیکی می‌تواند رطوبت را از هوا جذب کند. در طول فرآیند لحیم‌کاری رفلو با دمای بالا، این رطوبت به دام افتاده می‌تواند به سرعت تبخیر شود و فشار داخلی ایجاد کند و به طور بالقوه باعث لایه‌لایه شدن یا ترک خوردگی (\"پاپ کورن\") شود. رتبه MSL و دستورالعمل‌های پخت از این حالت خرابی جلوگیری می‌کنند.

9.4 چگونه مقدار مقاومت سری صحیح را انتخاب کنم؟

از قانون اهم استفاده کنید: R = (V_منبع- V_F) / I_F. به عنوان مثال، با منبع 5 ولت، V_Fمعمول 1.2 ولت و I_Fمورد نظر 20 میلی‌آمپر: R = (5 - 1.2) / 0.02 = 190 اهم. نزدیک‌ترین مقدار استاندارد مقاومت را انتخاب کنید و درجه توان آن را در نظر بگیرید (P = I²R).