انتخاب زبان

دیتاشیت فوتوترانزیستور مادون قرمز LTR-S320-TB-L - بسته‌بندی نمای جانبی - طول موج اوج 940 نانومتر - مستندات فنی فارسی

دیتاشیت فنی کامل فوتوترانزیستور مادون قرمز نمای جانبی LTR-S320-TB-L. شامل مشخصات، ریتینگ‌های حداکثر مطلق، ویژگی‌های الکتریکی/نوری، منحنی‌های عملکرد، دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و نکات کاربردی.
smdled.org | PDF Size: 0.4 MB
امتیاز: 4.5/5
امتیاز شما
شما قبلاً به این سند امتیاز داده اید
جلد سند PDF - دیتاشیت فوتوترانزیستور مادون قرمز LTR-S320-TB-L - بسته‌بندی نمای جانبی - طول موج اوج 940 نانومتر - مستندات فنی فارسی

فهرست مطالب

1. مرور کلی محصول

LTR-S320-TB-L یک فوتوترانزیستور مادون قرمز گسسته است که برای کاربردهای سنجش در طیف مادون قرمز نزدیک طراحی شده است. این قطعه متعلق به خانواده گسترده‌ای از قطعات اپتوالکترونیک است که برای استفاده در سیستم‌های نیازمند تشخیص مطمئن مادون قرمز در نظر گرفته شده‌اند. این قطعه به گونه‌ای مهندسی شده که تابش مادون قرمز فرودی را به یک سیگنال الکتریکی متناظر در پایه‌های خروجی خود تبدیل می‌کند.

عملکرد اصلی این قطعه بر اساس اثر فوتوالکتریک در یک پیوند نیمه‌هادی است. هنگامی که نور مادون قرمز با انرژی کافی (متناظر با طول موج حساسیت اوج آن) به ناحیه حساس به نور برخورد می‌کند، جفت‌های الکترون-حفره تولید می‌کند. در یک فوتوترانزیستور، این جریان نوری به صورت داخلی تقویت می‌شود که منجر به جریان کلکتور بسیار بزرگتری در مقایسه با یک فوتودیود ساده می‌گردد و آن را برای تشخیص سطوح نور پایین‌تر یا استفاده با مدارات ساده‌تر مناسب می‌سازد.

اهداف طراحی اولیه آن شامل سازگاری با فرآیندهای مونتاژ خودکار مدرن، استحکام برای لحیم‌کاری ریفلو مادون قرمز و یک فاکتور فرم است که یکپارچه‌سازی در طرح‌های برد مدار چاپی (PCB) با محدودیت فضا را تسهیل می‌نماید.

1.1 ویژگی‌ها

1.2 کاربردها

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

این بخش تفسیر دقیق و عینی از پارامترهای کلیدی الکتریکی و نوری که عملکرد و محدودیت‌های عملیاتی فوتوترانزیستور LTR-S320-TB-L را تعریف می‌کنند، ارائه می‌دهد.

2.1 ریتینگ‌های حداکثر مطلق

این ریتینگ‌ها محدودیت‌های تنش را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به قطعه وارد شود. عملکرد در زیر یا در این محدودیت‌ها تضمین نشده و در طراحی مطمئن باید از آن اجتناب کرد.

2.2 ویژگی‌های الکتریکی و نوری

اینها پارامترهای عملکردی معمولی و تضمین شده هستند که تحت شرایط آزمایش خاص در 25 درجه سلسیوس اندازه‌گیری شده‌اند.

3. تحلیل منحنی عملکرد

دیتاشیت شامل چندین نمودار است که نشان می‌دهد پارامترهای کلیدی چگونه با شرایط عملیاتی تغییر می‌کنند. درک این منحنی‌ها برای طراحی مدار مستحکم حیاتی است.

3.1 حساسیت طیفی (شکل 5)

این منحنی حساسیت نسبی فوتوترانزیستور را در محدوده‌ای از طول‌موج‌ها رسم می‌کند. حساسیت اوج در 940 نانومتر را تأیید می‌کند و افت قابل توجهی در طول‌موج‌های کوتاه‌تر (مرئی) و بلندتر (مادون قرمز دور) نشان می‌دهد. لنز تیره به تضعیف حساسیت در طیف مرئی کمک می‌کند و نویز از نور محیطی را کاهش می‌دهد.

3.2 جریان کلکتور نسبی در مقابل تابندگی (شکل 3)

این نمودار رابطه بین جریان کلکتور خروجی و چگالی توان نور مادون قرمز فرودی (تابندگی) را نشان می‌دهد. این رابطه در یک محدوده خاص عموماً خطی است، که نشان می‌دهد جریان خروجی مستقیماً با شدت نور متناسب است، که برای کاربردهای سنجش آنالوگ مطلوب است. این منحنی به طراحان کمک می‌کند تا خروجی مورد انتظار برای یک ورودی نور مشخص را تعیین کنند.

3.3 جریان تاریک کلکتور در مقابل دما (شکل 1) و کاهش ریتینگ اتلاف توان (شکل 2)

شکل 1 نشان می‌دهد که جریان تاریک (ICEO) به صورت نمایی با افزایش دمای محیط افزایش می‌یابد. این یک ملاحظه حیاتی برای کاربردهای دمای بالا است، زیرا افزایش جریان تاریک سطح نویز زمینه را بالا برده و می‌تواند حساسیت مؤثر را کاهش دهد. شکل 2 کاهش ریتینگ حداکثر اتلاف توان مجاز را با افزایش دمای محیط نشان می‌دهد. بالاتر از 25 درجه سلسیوس، قطعه می‌تواند با اطمینان توان کمتری را تحمل کند، زیرا توانایی آن برای دفع گرما به محیط کاهش می‌یابد.

3.4 زمان صعود/سقوط در مقابل مقاومت بار (شکل 4)

این منحنی یک مبادله اساسی در طراحی مدار فوتوترانزیستور را نشان می‌دهد. سرعت سوئیچینگ (زمان صعود/سقوط) به شدت به مقاومت بار (RL) متصل به کلکتور وابسته است. یک RLبزرگتر، نوسان ولتاژ خروجی را افزایش می‌دهد اما همچنین ثابت زمانی RC را افزایش داده و زمان پاسخ را کند می‌کند. یک RLکوچکتر، سوئیچینگ سریع‌تر اما سیگنال خروجی کوچکتری به دست می‌دهد. طراحان باید RLرا بر اساس اینکه سرعت یا دامنه سیگنال برای کاربردشان حیاتی‌تر است، انتخاب کنند.

4. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

4.1 ابعاد کلی

قطعه در یک بسته‌بندی نمای جانبی و نصب سطحی قرار دارد. ابعاد کلیدی شامل اندازه بدنه، فاصله پایه‌ها و موقعیت لنز است. تمام ابعاد حیاتی بر حسب میلی‌متر با تلرانس استاندارد ±0.1 میلی‌متر ارائه شده‌اند مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد. جهت‌گیری نمای جانبی به وضوح در نقشه نشان داده شده است.

4.2 شناسایی قطبیت

قطعه دارای دو پایه است. نقشه دیتاشیت نشان می‌دهد که کدام پایه کلکتور و کدام امیتر است. قطبیت صحیح باید در طول مونتاژ PCB رعایت شود. معمولاً پایه بلندتر (اگر در بسته‌بندی نوار موجود باشد) یا یک گوشه علامت‌گذاری شده روی نوار نشان‌دهنده کلکتور است.

4.3 طرح پیشنهادی پد لحیم‌کاری (بخش 6)

یک الگوی لند (فوت‌پرینت) توصیه شده برای PCB ارائه شده است. این شامل ابعاد پد، فاصله و شکل برای اطمینان از یک اتصال لحیم مطمئن پس از ریفلو است. توصیه شامل استفاده از استنسیل فلزی با ضخامت 0.1 میلی‌متر (4 میل) یا 0.12 میلی‌متر (5 میل) برای اعمال خمیر لحیم است.

5. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

5.1 پروفیل لحیم‌کاری ریفلو

یک پروفیل ریفلو مادون قرمز دقیق برای فرآیندهای مونتاژ بدون سرب (Pb-free) توصیه می‌شود. پارامترهای کلیدی شامل:

پروفیل بر اساس استانداردهای JEDEC است تا لحیم‌کاری مطمئن بدون آسیب به بسته اپوکسی یا ساختار داخلی قطعه را تضمین کند.

5.2 لحیم‌کاری دستی

اگر لحیم‌کاری دستی ضروری است، باید از هویه‌ای با دمای حداکثر 300 درجه سلسیوس استفاده شود. زمان تماس برای هر پایه باید به حداکثر 3 ثانیه برای هر اتصال لحیم محدود شود.

5.3 ذخیره‌سازی و جابجایی

5.4 تمیزکاری

ایزوپروپیل الکل یا حلال‌های الکلی مشابه برای تمیز کردن باقی‌مانده فلاکس، در صورت نیاز، توصیه می‌شود. باید از تمیزکننده‌های شیمیایی خشن یا قوی اجتناب کرد.

6. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

6.1 مشخصات نوار و قرقره

قطعه روی قرقره‌های استاندارد با قطر 7 اینچ (178 میلی‌متر) عرضه می‌شود. جزئیات کلیدی بسته‌بندی شامل:

7. ملاحظات طراحی کاربردی

7.1 پیکربندی مدار درایو

فوتوترانزیستور یک دستگاه خروجی جریان است. رایج‌ترین پیکربندی مدار، اتصال آن در یک تنظیم امیتر مشترک است:

مقدار RLحیاتی است و شامل یک مبادله بین نوسان ولتاژ خروجی، سرعت پاسخ (نگاه کنید به شکل 4) و مصرف توان است. یک مقدار شروع معمولی 1 کیلواهم تا 10 کیلواهم است.

7.2 بهبود نسبت سیگنال به نویز (SNR)

7.3 جفت‌سازی با یک ساطع‌کننده IR

برای کاربردهای سنجش بازتابی یا مجاورت، LTR-S320-TB-L را با یک LED مادون قرمز که در 940 نانومتر یا نزدیک به آن تابش می‌کند، جفت کنید. اطمینان حاصل کنید که جریان درایو برای ساطع‌کننده برای تولید سیگنال بازتابی مورد نیاز در آشکارساز کافی است. پالس‌دهی به ساطع‌کننده و تشخیص همزمان خروجی فوتوترانزیستور می‌تواند به تشخیص سیگنال از نور محیطی کمک کند.

8. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با یک فوتودیود استاندارد، فوتوترانزیستور LTR-S320-TB-L بهره جریان ذاتی (بتا/hFE) ارائه می‌دهد که یک سیگنال خروجی بسیار بزرگتر برای همان ورودی نور فراهم می‌کند. این طراحی مدار را ساده می‌کند زیرا اغلب به تقویت بعدی کمتری نیاز دارد. با این حال، این بهره به قیمت زمان‌های پاسخ کندتر (میکروثانیه در مقابل نانوثانیه برای فوتودیودها) و جریان تاریک بالاتر تمام می‌شود. بسته‌بندی نمای جانبی آن را از سنسورهای نمای بالا متمایز می‌کند و انعطاف‌پذیری طراحی برای سنجش در امتداد لبه یک PCB ارائه می‌دهد. سازگاری آن با مونتاژ خودکار SMT و پروفیل‌های ریفلو استاندارد، آن را در مقایسه با جایگزین‌های ترو-هول، به یک انتخاب مقرون‌به‌صرفه برای تولید انبوه تبدیل می‌کند.

9. پرسش‌های متداول (FAQs)

9.1 هدف لنز تیره چیست؟

لنز اپوکسی تیره به عنوان یک فیلتر نور مرئی عمل می‌کند. نور در طیف مرئی را تضعیف می‌کند در حالی که به طول‌موج‌های مادون قرمز (حدود 940 نانومتر) اجازه عبور می‌دهد. این حساسیت سنسور به نور محیط اتاق، نورهای فلورسنت و نور خورشید را کاهش می‌دهد و در نتیجه نویز را به حداقل رسانده و قابلیت اطمینان تشخیص سیگنال مادون قرمز مورد نظر را بهبود می‌بخشد.

9.2 چگونه مقدار مقاومت بار (RL) را انتخاب کنم؟

انتخاب شامل یک مبادله است. از شکل 4 در دیتاشیت به عنوان راهنما استفاده کنید. برایحداکثر سرعت(سریع‌ترین زمان‌های صعود/سقوط)، یک RLکوچکتر انتخاب کنید (مثلاً 1 کیلواهم یا کمتر). برایحداکثر نوسان ولتاژ خروجی(دامنه سیگنال بالاتر)، یک RLبزرگتر انتخاب کنید (مثلاً 10 کیلواهم یا بیشتر)، اما این پاسخ را کند می‌کند. اطمینان حاصل کنید که افت ولتاژ در سراسر RLهنگامی که ترانزیستور روشن است (IC(ON)* RL) از ولتاژ تغذیه شما منهای VCE(SAT).

تجاوز نکند.

9.3 آیا این سنسور می‌تواند در فضای باز استفاده شود؟

با طراحی دقیق می‌تواند در فضای باز استفاده شود. نور مستقیم خورشید حاوی مقدار قابل توجهی تابش مادون قرمز است و می‌تواند سنسور را اشباع کند یا نویز ایجاد کند. فیلتر نوری مؤثر (یک فیلتر میان‌گذر باند باریک 940 نانومتر)، محفظه مناسب برای مسدود کردن نور مستقیم خورشید و تکنیک‌های تشخیص سیگنال مدوله شده برای عملکرد مطمئن در فضای باز ضروری هستند.

9.4 چرا اگر کیسه بیش از یک هفته باز شده باشد، قبل از لحیم‌کاری نیاز به پخت وجود دارد؟

بسته اپوکسی پلاستیکی می‌تواند رطوبت را از هوا جذب کند. در طول فرآیند لحیم‌کاری ریفلو با دمای بالا، این رطوبت به دام افتاده می‌تواند به سرعت تبخیر شده و فشار داخلی بالایی ایجاد کند. این می‌تواند باعث ترک خوردن یا لایه‌لایه شدن بسته شود، شکستی که به عنوان "ترکیدن" شناخته می‌شود. پخت در دمای 60 درجه سلسیوس این رطوبت جذب شده را خارج می‌کند و قطعه را برای ریفلو ایمن می‌سازد.

10. مثال طراحی عملی

  1. سناریو: طراحی یک سنسور مجاورت IR ساده برای یک اسباب‌بازی.هدف:
  2. تشخیص زمانی که یک شی در فاصله حدود 5 سانتی‌متری سنسور قرار دارد.قطعات:
  3. فوتوترانزیستور LTR-S320-TB-L، LED مادون قرمز 940 نانومتر، میکروکنترلر (MCU).مدار:Lفوتوترانزیستور با RCC= 4.7 کیلواهم به V
  4. (3.3 ولت) متصل شده است. خروجی کلکتور آن به یک پین مبدل آنالوگ به دیجیتال (ADC) MCU متصل می‌شود. LED مادون قرمز در کنار فوتوترانزیستور قرار می‌گیرد و توسط یک پین خروجی MCU از طریق یک مقاومت محدودکننده جریان (مثلاً 20 میلی‌آمپر) درایو می‌شود.عملکرد:
  5. MCU LED مادون قرمز را در یک فرکانس خاص (مثلاً 1 کیلوهرتز) برای یک پالس کوتاه می‌دهد. سپس مقدار ADC را از فوتوترانزیستور می‌خواند. هنگامی که هیچ شیئی وجود ندارد، سیگنال بازتابی پایین است. هنگامی که یک شی در محدوده قرار دارد، نور مادون قرمز به فوتوترانزیستور بازتاب می‌کند و باعث افزایش قابل اندازه‌گیری در خوانش ADC می‌شود. یک آستانه در نرم‌افزار MCU برای تشخیص مجاورت تنظیم می‌شود.ملاحظات:Lسنسور باید از منابع مادون قرمز محیطی محافظت شود. تکنیک پالس و اندازه‌گیری به تشخیص سیگنال از نور محیطی کمک می‌کند. مقدار R

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.