دیتاشیت کامل فرستنده و گیرنده مادون قرمز LTLE-32F0L-032A - بسته‌بندی T-1 3/4 - طول موج 850 نانومتر - ولتاژ پیشروی 1.95 ولت - اتلاف توان 180 میلی‌وات - سند فنی فارسی

1. مرور محصول

این سند مشخصات یک قطعه گسسته فرستنده و گیرنده مادون قرمز (IR) را به تفصیل شرح می‌دهد. این قطعه برای کاربردهایی طراحی شده که نیاز به انتشار و آشکارسازی نور مادون قرمز دارند و در طول موج اوج 850 نانومتر (nm) عمل می‌کنند. این قطعه در یک بسته‌بندی استاندارد و پرکاربرد T-1 3/4 با پوشش شفاف و شیشه‌ای عرضه می‌شود که آن را برای انواع سیستم‌های اپتوالکترونیک مناسب می‌سازد.

1.1 مزایای کلیدی و بازار هدف

این قطعه چندین مزیت کلیدی از جمله عملکرد پرسرعت، مصرف توان پایین و بازدهی بالا ارائه می‌دهد. این قطعه با استانداردهای زیست‌محیطی بدون سرب (Pb-free) و RoHS مطابقت دارد. کاربردهای اصلی آن شامل استفاده به عنوان فرستنده مادون قرمز 850 نانومتر، ادغام در سیستم‌های دید در شب دوربین‌ها و انواع کاربردهای سنسوری است که در آن از نور مادون قرمز برای حسگری مجاورتی، انتقال داده یا تشخیص اشیاء استفاده می‌شود.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

بخش‌های زیر تفسیری دقیق و عینی از پارامترهای کلیدی قطعه ارائه می‌دهند.

2.1 مقادیر حداکثر مطلق

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

• اتلاف توان (Pd):180 میلی‌وات. این حداکثر توانی است که قطعه می‌تواند به صورت حرارت تلف کند بدون آنکه از محدودیت‌های حرارتی آن فراتر رود.
• جریان پیشروی پیک (IFP):1 آمپر. این حداکثر جریان مجاز تحت شرایط پالسی (300 پالس در ثانیه، عرض پالس 10 میکروثانیه) است. تجاوز از این مقدار می‌تواند باعث خرابی فاجعه‌بار شود.
• جریان پیشروی پیوسته (IF):100 میلی‌آمپر. حداکثر جریان DC که می‌توان به طور پیوسته اعمال کرد.
• ولتاژ معکوس (VR):5 ولت. اعمال ولتاژ معکوس بالاتر از این مقدار می‌تواند باعث شکست اتصال نیمه‌هادی شود.
• محدوده دمای کاری:40- درجه سلسیوس تا 85+ درجه سلسیوس. محدوده دمای محیطی که در آن عملکرد قطعه مطابق با مشخصات آن تضمین می‌شود.
• محدوده دمای نگهداری:55- درجه سلسیوس تا 100+ درجه سلسیوس.
• دمای لحیم‌کاری پایه‌ها:320 درجه سلسیوس به مدت 3 ثانیه، اندازه‌گیری شده در فاصله 4.0 میلی‌متری از بدنه قطعه.

2.2 مشخصات الکتریکی و نوری

اینها پارامترهای عملکردی معمول هستند که تحت شرایط آزمایش خاص در TA=25°C اندازه‌گیری شده‌اند.

• شدت تابشی (I_E):28 میلی‌وات بر استرادیان (معمول). این مقدار توان نوری منتشر شده در هر واحد زاویه فضایی (استرادیان) را هنگامی که با جریان پیشروی (I_F) 50mA راه‌اندازی می‌شود، اندازه‌گیری می‌کند. این یک متریک کلیدی برای روشنایی فرستنده است.
• طول موج اوج تابش (λ_Peak):850 نانومتر. طول موجی که در آن فرستنده بیشترین توان نوری را خروجی می‌دهد. این طول موج در طیف مادون قرمز نزدیک قرار دارد، برای چشم انسان نامرئی اما توسط فوتودیودهای سیلیکونی و بسیاری از سنسورهای دوربین قابل تشخیص است.
• نیم‌عرض خط طیفی (Δλ):50 نانومتر. این نشان‌دهنده پهنای باند طیفی است؛ محدوده طول‌موج‌هایی که در آن توان نوری قابل توجهی منتشر می‌شود. مقدار 50 نانومتر برای فرستنده‌های استاندارد مادون قرمز GaAs/AlGaAs معمول است.
• ولتاژ پیشروی (V_F):1.6 ولت (حداقل)، 1.95 ولت (معمول)، حداکثر نامشخص در I_F=50mA. این افت ولتاژ در دو سر قطعه هنگام عبور جریان است. این پارامتر برای طراحی مدار درایور محدودکننده جریان حیاتی است.
• جریان معکوس (I_R):100 میکروآمپر (حداکثر) در V_R=5V. جریان نشتی کوچکی که هنگامی که قطعه در بایاس معکوس قرار دارد، جاری می‌شود.
• زاویه دید (2θ_1/2):60 درجه. این زاویه کامل‌ای است که در آن شدت تابشی به نصف مقدار حداکثر خود (روی محور) کاهش می‌یابد. این پارامتر گسترش پرتو نور منتشر شده را تعریف می‌کند.

3. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت چندین منحنی مشخصه ارائه می‌دهد که رفتار قطعه را تحت شرایط مختلف نشان می‌دهد.

3.1 توزیع طیفی

شکل 1 شدت تابشی نسبی را به عنوان تابعی از طول موج نشان می‌دهد. منحنی بر روی 850 نانومتر متمرکز شده و نیم‌عرض مشخص شده 50 نانومتر را دارد که مشخصات طیفی را تأیید می‌کند. این اطلاعات برای اطمینان از سازگاری با حساسیت طیفی آشکارساز مورد نظر (مانند یک فوتودیود سیلیکونی یا فیلتر IR دوربین) حیاتی است.

3.2 جریان پیشروی در مقابل ولتاژ پیشروی (منحنی I-V)

شکل 3 رابطه بین جریان پیشروی و ولتاژ پیشروی را به تصویر می‌کشد. این منحنی ذاتاً نمایی است که برای یک دیود معمول است. این منحنی نشان می‌دهد که ولتاژ پیشروی با افزایش جریان افزایش می‌یابد. طراحان از این منحنی برای انتخاب یک مقاومت محدودکننده جریان مناسب برای دستیابی به نقطه کاری مطلوب (مثلاً 50mA برای شدت تابشی مشخص شده) بدون تجاوز از مقادیر حداکثر استفاده می‌کنند.

3.3 وابستگی دمایی

شکل‌های 2 و 4 اثرات دمای محیط بر عملکرد قطعه را نشان می‌دهند.

• جریان پیشروی در مقابل دمای محیط (شکل 2):احتمالاً نشان می‌دهد که چگونه ولتاژ پیشروی در یک جریان ثابت با افزایش دما کاهش می‌یابد (ضریب دمایی منفی)، که یک ویژگی رایج در ال‌ای‌دی‌ها است.
• شدت تابشی نسبی در مقابل دمای محیط (شکل 4):نشان می‌دهد که توان خروجی نوری فرستنده با افزایش دمای محیط کاهش می‌یابد. این کاهش ظرفیت برای کاربردهایی که در محیط‌های با دمای بالا عمل می‌کنند حیاتی است؛ ممکن است نیاز باشد جریان درایو (در محدوده مجاز) افزایش یابد تا خروجی نور ثابت حفظ شود، یا ممکن است مدیریت حرارتی مورد نیاز باشد.

3.4 شدت تابشی نسبی در مقابل جریان پیشروی

شکل 5 نشان می‌دهد که چگونه توان خروجی نوری با جریان درایو افزایش می‌یابد. این رابطه به طور کلی در یک محدوده خطی است اما در نهایت در جریان‌های بسیار بالا به دلیل محدودیت‌های حرارتی و بازدهی اشباع می‌شود. کارکرد نزدیک نقطه معمول 50mA بازدهی و طول عمر خوبی را تضمین می‌کند.

3.5 نمودار تابش

شکل 6 یک نمودار قطبی است که توزیع زاویه‌ای شدت نور منتشر شده را نشان می‌دهد و به صورت بصری زاویه دید 60 درجه را نمایش می‌دهد. شدت در امتداد محور مرکزی (0 درجه) بیشترین است و به سمت لبه‌ها کاهش می‌یابد.

4. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

4.1 ابعاد کلی

قطعه از یک بسته‌بندی گرد استاندارد T-1 3/4 (5mm) استفاده می‌کند. نکات ابعادی کلیدی شامل موارد زیر است: تمام ابعاد بر حسب میلی‌متر (اینچ)، تلرانس ±0.25mm مگر اینکه ذکر شده باشد، حداکثر بیرون‌زدگی رزین زیر فلنج 0.5mm، و فاصله پایه‌ها در نقطه خروج از بسته‌بندی اندازه‌گیری می‌شود. نقشه مکانیکی دقیق اطلاعات حیاتی برای طراحی جای پایه PCB فراهم می‌کند و اطمینان از تناسب و تراز مناسب را تضمین می‌کند.

4.2 ابعاد بسته‌بندی نوار و قرقره

برای مونتاژ خودکار، قطعات بر روی نوار حامل برجسته‌دار عرضه می‌شوند. بخش 6 یک جدول دقیق از ابعاد نوار شامل قطر سوراخ تغذیه (D: 3.8-4.2mm)، فاصله قطعات (P: 12.5-12.9mm)، ابعاد جیب (P1, P2, H) و عرض نوار (W3: 17.5-19.0mm) ارائه می‌دهد. نوار چسب (عرض W1: 12.5-13.5mm) قطعات را در جیب‌ها مهر و موم می‌کند. این مشخصات برای برنامه‌ریزی ماشین‌های Pick-and-Place و طراحی سیستم‌های فیدر ضروری هستند.

5. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

مدیریت صحیح برای قابلیت اطمینان حیاتی است.

5.1 نگهداری

قطعات باید در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤70% نگهداری شوند. اگر از کیسه اصلی ضد رطوبت خارج شوند، باید ظرف سه ماه استفاده شوند. برای نگهداری طولانی‌تر خارج از کیسه، از یک ظرف درب‌دار با ماده جاذب رطوبت یا یک خشک‌کن نیتروژنی برای جلوگیری از جذب رطوبت استفاده کنید، که می‌تواند باعث پدیده \"پاپ کورن\" در حین لحیم‌کاری شود.

5.2 تمیزکاری

در صورت نیاز به تمیزکاری، از حلال‌های الکلی مانند ایزوپروپیل الکل استفاده کنید. مواد شیمیایی خشن ممکن است به لنز اپوکسی آسیب برسانند.

5.3 شکل‌دهی پایه‌ها

خم کردن پایه‌ها باید در نقطه‌ای حداقل 3mm از پایه لنز انجام شود. از بدنه بسته‌بندی به عنوان تکیه‌گاه استفاده نکنید. شکل‌دهی باید در دمای اتاق و قبل از لحیم‌کاری انجام شود. در هنگام قرار دادن در PCB از حداقل نیرو استفاده کنید تا از تنش جلوگیری شود.

5.4 پارامترهای لحیم‌کاری

حداقل فاصله 3mm از پایه لنز تا نقطه لحیم را حفظ کنید. هرگز لنز را در قلع فرو نبرید.

• هویه لحیم‌کاری:حداکثر 350 درجه سلسیوس به مدت حداکثر 3 ثانیه (فقط یک بار).
• لحیم‌کاری موجی:پیش‌گرم ≤100 درجه سلسیوس به مدت ≤60 ثانیه، موج قلع ≤320 درجه سلسیوس به مدت ≤3 ثانیه. موقعیت فروبری باید حداقل 2mm از پایه لنز فاصله داشته باشد.
• نکته مهم:دمای بیش از حد یا زمان طولانی می‌تواند لنز را تغییر شکل دهد یا قطعه را از بین ببرد. ری‌فلو مادون قرمز (IR) برای این قطعه Through-Hole مناسب نیست.

6. ملاحظات کاربردی و طراحی

6.1 طراحی مدار درایور

این یک قطعه جریان‌محور است. برای اطمینان از روشنایی یکنواخت هنگام راه‌اندازی چندین فرستنده به صورت موازی، یک مقاومت محدودکننده جریان باید به صورت سری باهر ال‌ای‌دی جداگانه(مدار A) قرار گیرد. اتصال ساده ال‌ای‌دی‌ها به صورت موازی با یک مقاومت مشترک (مدار B) به دلیل تفاوت‌های ولتاژ پیشروی (V_F) هر قطعه توصیه نمی‌شود، زیرا باعث توزیع نابرابر جریان و در نتیجه روشنایی ناهموار می‌شود.

6.2 محافظت در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD)

این قطعه نسبت به ESD و نوسانات توان حساس است. اقدامات پیشگیرانه اجباری هستند:

• از مچ‌بندهای زمین‌شده و دستکش‌های ضد استاتیک استفاده کنید.
• اطمینان حاصل کنید که تمام تجهیزات، ایستگاه‌های کاری و قفسه‌های نگهداری به درستی زمین شده‌اند.
• از یونایزرها برای خنثی کردن بار استاتیکی که ممکن است روی لنز پلاستیکی ایجاد شود، استفاده کنید.

6.3 دامنه کاربردی و قابلیت اطمینان

این قطعه برای تجهیزات الکترونیکی معمولی (اداری، ارتباطی، خانگی) در نظر گرفته شده است. برای کاربردهایی که خرابی می‌تواند جان یا سلامتی را به خطر بیندازد (هوانوردی، پزشکی، سیستم‌های ایمنی)، مشاوره و تأیید صلاحیت ویژه قبل از استفاده مورد نیاز است، زیرا داده‌های قابلیت اطمینان استاندارد ممکن است برای چنین کاربردهای حیاتی کافی نباشد.

7. مقایسه فنی و روندها

7.1 تمایز

طول موج 850 نانومتر تعادلی بین حساسیت خوب آشکارساز سیلیکونی و جذب کمتر در بسیاری از مواد در مقایسه با طول‌موج‌های مادون قرمز بلندتر ارائه می‌دهد. بسته‌بندی T-1 3/4 یک استاندارد صنعتی است که سازگاری گسترده با سوکت‌ها و طرح‌های PCB را تضمین می‌کند. لنز شفاف (در مقابل لنز رنگی) خروجی نور را برای عملکرد فرستنده به حداکثر می‌رساند.

7.2 اصل عملکرد

به عنوان یک فرستنده مادون قرمز (IRED): هنگامی که در بایاس مستقیم بالاتر از ولتاژ آستانه خود قرار می‌گیرد، الکترون‌ها و حفره‌ها در ناحیه فعال نیمه‌هادی (احتمالاً GaAs/AlGaAs) بازترکیب می‌شوند و انرژی را به شکل فوتون در طول موج مشخصه 850 نانومتر آزاد می‌کنند. لنز اپوکسی شفاف این خروجی نور را شکل داده و هدایت می‌کند.

به عنوان یک آشکارساز (فوتودیود): هنگامی که فوتون‌های با انرژی کافی به اتصال نیمه‌هادی برخورد می‌کنند، جفت‌های الکترون-حفره تولید می‌کنند و هنگامی که قطعه در بایاس معکوس قرار دارد، یک جریان نوری ایجاد می‌کنند. این جریان متناسب با شدت نور تابیده شده است.

7.3 روندهای طراحی

صنعت همچنان به دنبال دستیابی به بازدهی بالاتر (خروجی نور بیشتر در هر وات الکتریکی)، سرعت بهبود یافته برای انتقال داده و قابلیت اطمینان افزایش یافته است. بسته‌بندی‌های نصب سطحی (SMD) به طور فزاینده‌ای رایج هستند، اگرچه بسته‌بندی‌های Through-Hole مانند این قطعه همچنان برای نمونه‌سازی اولیه، کاربردهای توان بالا یا سناریوهایی که نیاز به نصب مکانیکی مستحکم دارند حیاتی هستند.

8. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: آیا می‌توانم این ال‌ای‌دی را مستقیماً از پین میکروکنترلر 5V یا 3.3V راه‌اندازی کنم؟

ج: خیر. شما باید از یک مقاومت سری محدودکننده جریان استفاده کنید. به عنوان مثال، برای دستیابی به 50mA از منبع تغذیه 5V با V_Fمعمول 1.95V: R = (5V - 1.95V) / 0.05A = 61 اهم. یک مقاومت 62 اهم مناسب خواهد بود. همیشه V_Fو توان نامی مقاومت را بررسی کنید.

س: تفاوت بین \"شدت تابشی\" (mW/sr) و \"زاویه دید\" چیست؟

ج: شدت تابشی تمرکز توان نوری را در یک جهت معین (بر استرادیان) اندازه‌گیری می‌کند. زاویه دید گسترش زاویه‌ای آن پرتو را توصیف می‌کند. قطعه‌ای با شدت تابشی بالا اما زاویه دید باریک، یک نقطه بسیار متمرکز و شدید تولید می‌کند. این قطعه دارای زاویه دید متوسط 60 درجه است که تعادل خوبی بین تمرکز پرتو و پوشش ارائه می‌دهد.

س: چرا رطوبت نگهداری مهم است؟

ج: بسته‌بندی اپوکسی می‌تواند رطوبت جذب کند. در طی فرآیند لحیم‌کاری با دمای بالا، این رطوبت به دام افتاده می‌تواند به سرعت تبخیر شود و فشار داخلی ایجاد کند که می‌تواند بسته‌بندی را ترک دهد یا پیوندهای داخلی را جدا کند - خرابی معروف به \"پاپ کورن\".

س: آیا می‌توانم از این قطعه برای انتقال داده پرسرعت مانند کنترل‌های از راه دور IR استفاده کنم؟

ج: در حالی که به عنوان \"پرسرعت\" فهرست شده است، مناسب بودن آن به نرخ داده مورد نیاز بستگی دارد. رتبه‌بندی پالس 10 میکروثانیه برای جریان پیک نشان می‌دهد که می‌تواند پالس‌های نسبتاً سریع را مدیریت کند. برای ارتباطات بسیار پرسرعت (مانند IrDA)، قطعاتی که به طور خاص برای زمان‌های افزایش/کاهش سریع‌تر مشخص شده‌اند مناسب‌تر خواهند بود.