Dokumen Teknikal LTE-7377LM1-TA - Pemancar Inframerah Berkelajuan Tinggi, Kuasa Tinggi, Pakej Biru

1. Gambaran Keseluruhan Produk

Dokumen ini memperincikan spesifikasi untuk komponen pemancar inframerah (IR) berprestasi tinggi. Peranti ini direka untuk aplikasi yang memerlukan masa tindak balas pantas dan kuasa output optik yang ketara. Falsafah reka bentuk terasnya berpusat pada kebolehpercayaan dan kecekapan dalam persekitaran operasi berdenyut, menjadikannya sesuai untuk pelbagai sistem penderiaan dan komunikasi. Komponen ini dibungkus dalam pakej biru lutsinar yang tersendiri, yang boleh membantu dalam pengenalpastian visual semasa pemasangan dan mungkin menawarkan sifat penapisan atau penghantaran tertentu untuk panjang gelombang yang dipancarkan.

2. Analisis Parameter Teknikal Mendalam

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Penarafan maksimum mutlak menentukan had tekanan di mana kerosakan kekal pada peranti mungkin berlaku. Nilai-nilai ini bukan untuk operasi berterusan tetapi mewakili ambang yang tidak boleh dilampaui dalam sebarang keadaan.

• Pelesapan Kuasa (P_D):200 mW. Ini adalah jumlah kuasa maksimum yang boleh dipancarkan oleh peranti sebagai haba. Melebihi had ini berisiko menyebabkan pelarian haba dan kegagalan.
• Arus Hadapan Puncak (I_FP):2 A. Penarafan ini terpakai di bawah keadaan berdenyut tertentu (100 denyut sesaat, lebar denyut 10 µs). Ia menunjukkan keupayaan peranti untuk mengendalikan arus segera yang sangat tinggi untuk tempoh yang singkat, yang amat penting untuk menjana denyut optik berintensiti tinggi.
• Arus Hadapan Berterusan (I_F):100 mA. Arus DC maksimum yang boleh dilalui melalui peranti secara berterusan tanpa menjejaskan prestasi atau jangka hayatnya.
• Voltan Songsang (V_R):5 V. Voltan maksimum yang boleh dikenakan dalam arah pincang songsang. Melebihi ini boleh menyebabkan kerosakan simpang.
• Julat Suhu Operasi (T_A):-40°C hingga +85°C. Julat suhu persekitaran di mana peranti dijamin memenuhi spesifikasi yang diterbitkan.
• Julat Suhu Penyimpanan (T_stg):-55°C hingga +100°C. Julat suhu untuk penyimpanan tanpa operasi tanpa penurunan kualiti.
• Suhu Pateri Lead:260°C selama 5 saat, diukur 1.6mm dari badan pakej. Ini mentakrifkan toleransi profil haba untuk proses pateri gelombang atau tangan.

2.2 Ciri-ciri Elektrik & Optik

Parameter ini diukur pada suhu persekitaran piawai 25°C dan mentakrifkan prestasi tipikal peranti di bawah keadaan ujian yang ditentukan.

• Keamatan Sinaran (I_E):35 mW/sr (Minimum). Diukur dengan arus hadapan (I_F) 50mA. Keamatan sinaran menerangkan kuasa optik yang dipancarkan per unit sudut pepejal (steradian), menunjukkan kecerahan sumber dari arah tertentu.
• Panjang Gelombang Pancaran Puncak (λ_P):880 nm (Tipikal). Ini adalah panjang gelombang di mana kuasa output optik adalah maksimum. 880nm berada dalam spektrum inframerah dekat, tidak kelihatan oleh mata manusia tetapi boleh dikesan oleh fotodiod silikon dan banyak penderia.
• Separuh Lebar Garisan Spektrum (Δλ):50 nm (Maksimum). Parameter ini, juga dikenali sebagai Lebar Penuh pada Separuh Maksimum (FWHM), menunjukkan lebar jalur spektrum cahaya yang dipancarkan. Nilai 50nm menunjukkan ia bukan sumber monokromatik tetapi memancarkan dalam julat panjang gelombang berpusat sekitar 880nm.
• Voltan Hadapan (V_F):1.5V (Min), 1.75V (Tip), 2.1V (Maks). Diukur pada arus berdenyut tinggi 350mA (100pps, denyut 10µs). Ini adalah susutan voltan merentasi diod apabila dipincang hadapan dan mengkonduksi. Ia amat penting untuk mereka bentuk litar pemacu dan mengira pelesapan kuasa.
• Arus Songsang (I_R):100 µA (Maksimum). Arus bocor apabila pincang songsang 5V dikenakan. Nilai rendah adalah diingini.
• Masa Naik/Jatuh (T_r/T_f):40 nS (Maksimum). Ini mentakrifkan kelajuan pensuisan peranti, diukur sebagai masa untuk output optik beralih dari 10% ke 90% nilai akhirnya (naik) dan sebaliknya (jatuh). Spesifikasi 40ns mengesahkan kesesuaiannya untuk modulasi berkelajuan tinggi dan aplikasi berdenyut.
• Sudut Pandangan (2θ_1/2):16 darjah (Tipikal). Ini adalah sudut penuh di mana keamatan sinaran jatuh kepada separuh nilai maksimumnya (pada paksi). Sudut 16° menunjukkan pancaran yang agak sempit, berguna untuk pencahayaan terarah atau penderiaan melalui laluan tertentu.

3. Analisis Keluk Prestasi

Datasheet merujuk kepada keluk ciri tipikal yang penting untuk analisis reka bentuk terperinci. Walaupun graf khusus tidak diterbitkan semula dalam teks yang disediakan, kandungan dan kepentingan tipikalnya diterangkan di bawah.

3.1 Arus Hadapan vs. Voltan Hadapan (Keluk I-V)

Graf ini menunjukkan hubungan antara arus yang mengalir melalui diod dan voltan merentasinya. Ia adalah tidak linear, mempamerkan voltan hidup/ambang (sekitar 1.2-1.4V untuk LED IR GaAs) selepas itu arus meningkat dengan cepat dengan peningkatan kecil dalam voltan. Pereka bentuk menggunakan keluk ini untuk memilih perintang had arus yang sesuai atau mereka bentuk pemacu arus malar.

3.2 Keamatan Sinaran vs. Arus Hadapan

Plot ini menggambarkan bagaimana kuasa output optik meningkat dengan arus pemacu. Ia biasanya linear dalam julat yang luas tetapi mungkin tepu pada arus yang sangat tinggi disebabkan kesan haba dan penurunan kecekapan dalaman. Kecerunan garis ini berkaitan dengan kecekapan kuantum luaran peranti.

3.3 Keamatan Sinaran vs. Suhu Persekitaran

Keluk ini menunjukkan pergantungan suhu output optik. Untuk LED, keamatan sinaran umumnya berkurangan apabila suhu simpang meningkat. Faktor penurunan nilai ini adalah kritikal untuk mereka bentuk sistem yang beroperasi dalam julat suhu penuh (-40°C hingga +85°C) untuk memastikan prestasi yang konsisten.

3.4 Taburan Spektrum

Graf yang menunjukkan kuasa optik relatif yang dipancarkan sebagai fungsi panjang gelombang. Ia akan memuncak pada 880nm tipikal dan mempunyai lebar yang ditakrifkan oleh spesifikasi FWHM 50nm. Ini penting untuk memadankan pemancar dengan kepekaan spektrum pengesan yang digunakan.

4. Maklumat Mekanikal & Pakej

4.1 Dimensi Pakej

Peranti menggunakan format pakej LED piawai dengan flens untuk kestabilan mekanikal dan berpotensi untuk penyingkiran haba. Nota dimensi utama dari datasheet termasuk:

• Semua dimensi adalah dalam milimeter, dengan inci dalam kurungan.
• Toleransi umum ±0.25mm (±0.010") terpakai melainkan ciri khusus mempunyai panggilan yang berbeza.
• Resin di bawah flens mungkin menonjol maksimum 1.5mm (0.059").
• Jarak lead diukur pada titik di mana lead keluar dari badan pakej, yang kritikal untuk reka bentuk tapak kaki PCB.

Lukisan dimensi khusus akan memberikan nilai tepat untuk panjang badan, lebar, ketinggian, diameter lead, dan jarak.

4.2 Pengenalpastian Polarity

LED inframerah adalah komponen berpolar. Pakej biasanya mempunyai sisi rata atau takuk pada pinggir untuk menunjukkan lead katod (negatif). Lead yang lebih panjang juga mungkin menunjukkan anod (positif), tetapi tanda pakej adalah rujukan muktamad. Polarity yang betul adalah penting untuk operasi.

5. Garis Panduan Pateri & Pemasangan

Pematuhan kepada spesifikasi pateri adalah penting untuk mengelakkan kerosakan mekanikal atau haba.

• Suhu Pateri:Lead boleh menahan 260°C sehingga 5 saat, dengan syarat haba dikenakan sekurang-kurangnya 1.6mm (0.063") dari badan pakej plastik. Ini menghalang resin daripada mencair atau mengalami tekanan haba.
• Cadangan Proses:Untuk pateri aliran semula, profil bebas plumbum piawai dengan suhu puncak tidak melebihi 260°C adalah sesuai. Masa di atas likuidus harus dikawal untuk meminimumkan jumlah input haba.
• Pembersihan:Jika pembersihan diperlukan, gunakan proses yang serasi dengan resin epoksi biru lutsinar. Pelarut keras harus dielakkan.
• Keadaan Penyimpanan:Simpan dalam persekitaran kering, anti-statik dalam julat suhu penyimpanan yang ditentukan (-55°C hingga +100°C). Maklumat Tahap Kepekaan Kelembapan (MSL), jika terpakai, akan ditemui dalam spesifikasi pembungkusan berasingan.

6. Maklumat Pembungkusan & Pesanan

Halaman terakhir datasheet dikhaskan untuk butiran pembungkusan. Ini biasanya termasuk:

• Format Pembungkusan:Peranti berkemungkinan dibekalkan pada pita dan gegelung untuk penempatan automatik, piawai untuk komponen permukaan-mount. Saiz gegelung, lebar pita, dimensi poket, dan orientasi ditakrifkan di sini.
• Kuantiti per Gegelung:Nombor standard keping per gegelung (contohnya, 1000, 2000, 4000).
• Nombor Model:Nombor bahagianLTE-7377LM1-TAadalah kod pesanan lengkap. Akhiran seperti "-TA" mungkin menunjukkan pembungkusan pita-dan-gegelung atau pilihan pengelasan tertentu.

7. Cadangan Aplikasi

7.1 Senario Aplikasi Biasa

• Penderiaan Inframerah:Penderia kedekatan, pengesanan objek, robot pengikut garisan, dan suis optik gangguan (contohnya, pengesanan kertas dalam pencetak). Sudut pandangan sempit dan kelajuan tinggi adalah bermanfaat.
• Komunikasi Optik:Pautan data jarak pendek, pemancar kawalan jauh (untuk TV, dsb.), dan penghantaran data IR perindustrian di mana kekebalan terhadap EMI diperlukan. Masa naik/jatuh 40ns menyokong kadar data sederhana.
• Penglihatan Mesin & Pencahayaan:Menyediakan pencahayaan tidak kelihatan untuk kamera CCTV dengan keupayaan penglihatan malam atau untuk sistem penglihatan mesin khusus.

7.2 Pertimbangan Reka Bentuk

• Litar Pemacu:Disebabkan arus berdenyut yang dibenarkan tinggi (2A), transistor pemacu khusus (BJT atau MOSFET) hampir selalu diperlukan. Perintang siri ringkas tidak mencukupi untuk denyut arus tinggi sedemikian dan akan membazirkan kuasa yang berlebihan.
• Had Arus:Untuk operasi DC atau berdenyut, arus mesti dihadkan secara aktif untuk mengelakkan melebihi Penarafan Maksimum Mutlak. Gunakan pemacu arus malar untuk output optik yang stabil.
• Pengurusan Haba:Walaupun pakej mempunyai flens, untuk operasi berterusan pada arus tinggi (menghampiri 100mA), pertimbangan harus diberikan kepada susun atur PCB untuk bertindak sebagai penyingkiran haba, terutamanya jika beroperasi pada suhu persekitaran tinggi.
• Reka Bentuk Optik:Sudut pandangan 16 darjah mungkin memerlukan kanta atau penyebar jika corak pancaran berbeza diperlukan. Panjang gelombang 880nm memerlukan pengesan sensitif dalam julat itu (contohnya, fotodiod silikon, fototransistor).
• Perlindungan Elektrik:Perintang siri kecil atau penindas voltan sementara (TVS) mungkin dinasihatkan untuk melindungi daripada lonjakan voltan, terutamanya dalam persekitaran perindustrian, walaupun dengan penarafan voltan songsang 5V.

8. Perbandingan & Pembezaan Teknikal

Berdasarkan spesifikasinya, pemancar IR ini membezakan dirinya dalam pasaran melalui gabungan atribut utama:

• Gabungan Kelajuan Tinggi & Kuasa Tinggi:Kelajuan pensuisan 40ns digabungkan dengan keamatan sinaran tinggi (35 mW/sr min) dan keupayaan arus berdenyut yang sangat tinggi (2A) adalah kelebihan yang ketara untuk aplikasi yang memerlukan kedua-dua denyut terang dan kadar data pantas atau pemasaan yang tepat.
• Dioptimumkan untuk Operasi Berdenyut:Penarafan eksplisit untuk arus berdenyut puncak dan voltan hadapan yang ditentukan di bawah keadaan denyut menunjukkan peranti ini direka untuk mod yang menuntut ini, menawarkan prestasi dan kebolehpercayaan yang lebih baik daripada LED yang hanya dinilai untuk DC.
• Sudut Pandangan Sempit:Pancaran 16 darjah adalah lebih sempit daripada banyak LED IR piawai (yang boleh 30-60 darjah), menyediakan cahaya yang lebih terarah dan keamatan yang lebih tinggi pada paksi, yang meningkatkan nisbah isyarat-ke-hingar dalam aplikasi penderiaan terarah.

9. Soalan Lazim (FAQ)

Q1: Bolehkah saya memacu LED ini dengan pin mikropengawal 5V menggunakan hanya perintang siri?

A: Untuk denyut ringkas pada arus rendah (contohnya, 20-50mA), pengiraan perintang siri adalah mungkin (R = (V_CC- V_F) / I_F). Walau bagaimanapun, untuk operasi berdenyut arus tinggi (350mA atau 2A) yang mana peranti ini direka, pin mikropengawal tidak dapat membekalkan arus yang mencukupi. Suis transistor (seperti MOSFET) yang dikawal oleh MCU adalah wajib untuk menyampaikan arus yang diperlukan dari bekalan kuasa berasingan.

Q2: Apakah tujuan pakej biru? Adakah ia hanya untuk warna?

A: Epoksi biru lutsinar bertindak sebagai penapis lulus panjang gelombang pendek. Ia lutsinar kepada cahaya inframerah 880nm yang dipancarkan tetapi menyekat atau melemahkan cahaya nampak. Ini boleh membantu mengurangkan gangguan dari cahaya nampak persekitaran dalam pengesan, meningkatkan nisbah isyarat-ke-hingar sistem IR. Ia juga berfungsi sebagai pengecam visual.

Q3: Bagaimanakah saya mentafsir nilai "Keamatan Sinaran" untuk reka bentuk saya?

A: Keamatan Sinaran (mW/sr) adalah ukuran berapa banyak kuasa optik dipancarkan ke dalam sudut pepejal tertentu. Untuk menganggarkan irradians (kuasa per unit luas) pada jarak (d) pada paksi optik, anda boleh menggunakan anggaran: E ≈ I_E/ d²untuk sudut kecil, di mana E adalah dalam mW/cm² jika d adalah dalam cm. Ini membantu menentukan sama ada cahaya yang mencukupi akan sampai kepada pengesan anda.

Q4: Suhu penyimpanan maks adalah 100°C, tetapi suhu pateri adalah 260°C. Bukankah ini bercanggah?

A: Tidak. Suhu penyimpanan adalah untuk keadaan jangka panjang, tanpa operasi di mana keseluruhan pakej adalah seragam pada suhu itu. Penarafan pateri adalah untuk pendedahan haba yang sangat singkat dan setempat (5 saat) yang dikenakan hanya pada lead logam, yang mengalirkan haba dari simpang semikonduktor sensitif dan badan pakej.

10. Kajian Kes Reka Bentuk Praktikal

Senario: Mereka Bentuk Pengekod Optik Berkelajuan Tinggi.

Pengekod putaran optik memerlukan sumber cahaya untuk melalui cakera berkod ke atas tatasusunan fotopengesan. Pengekod mesti beroperasi pada kelajuan putaran tinggi, memerlukan pensuisan pantas sumber cahaya untuk mengelakkan kabur dan membolehkan pengesanan tepi yang tepat.

• Rasional Pemilihan Komponen:LTE-7377LM1-TA dipilih kerana masa naik/jatuh 40nsnya membolehkan denyut optik yang sangat tajam, membolehkan sistem menyelesaikan perubahan kedudukan halus pada kelajuan tinggi. Sudut pandangan sempit 16 darjah membantu menumpukan cahaya melalui slot sempit cakera pengekod, meningkatkan kontras.
• Reka Bentuk Litar:Litar pemacu arus malar menggunakan MOSFET berkelajuan tinggi dilaksanakan. MOSFET disuis oleh pemasa atau output FPGA. Arus ditetapkan kepada 100mA (maksimum berterusan) atau nilai berdenyut seperti 350mA untuk denyut intensiti lebih tinggi, kekal dalam had datasheet. Voltan hadapan pada arus ini digunakan untuk mengira pelesapan kuasa dalam pemacu.
• Susun Atur & Haba:Tapak kaki PCB sepadan dengan jarak lead lukisan pakej. Pad pelepasan haba kecil yang disambungkan ke satah bumi diletakkan di bawah flens untuk membantu penyingkiran haba semasa operasi berterusan.
• Penjajaran Optik:Pemancar dan pengesan dijajar di sisi bertentangan cakera pengekod. Pancaran sempit memastikan silang-bicara minimum antara trek bersebelahan pada cakera.

11. Prinsip Operasi

Peranti ini adalah diod pemancar cahaya (LED) berdasarkan simpang p-n semikonduktor, biasanya menggunakan bahan seperti Gallium Arsenide (GaAs) atau Aluminum Gallium Arsenide (AlGaAs) untuk menghasilkan cahaya inframerah. Apabila voltan hadapan melebihi voltan hidup simpang dikenakan, elektron dan lubang disuntik merentasi simpang. Apabila pembawa cas ini bergabung semula, tenaga dibebaskan dalam bentuk foton. Tenaga jurang jalur khusus bahan semikonduktor menentukan panjang gelombang foton yang dipancarkan, yang dalam kes ini berpusat sekitar 880 nanometer. Pakej epoksi biru melindungi cip semikonduktor, memberikan perlindungan mekanikal, dan bertindak sebagai kanta utama membentuk pancaran output sambil menapis panjang gelombang yang lebih pendek.

12. Trend Teknologi

Teknologi pemancar inframerah terus berkembang bersama-sama dengan trend optoelektronik yang lebih luas. Terdapat dorongan berterusan ke arah kecekapan yang lebih tinggi (lebih banyak output cahaya per watt elektrik input) untuk mengurangkan penggunaan kuasa dan penjanaan haba. Ini membolehkan sumber yang lebih terang atau hayat bateri yang lebih panjang dalam peranti mudah alih. Trend lain ialah integrasi pemancar dengan pemacu dan logik kawalan ke dalam modul pintar, memudahkan reka bentuk sistem. Tambahan pula, terdapat pembangunan ke arah kelajuan pensuisan yang lebih pantas untuk menyokong kadar data yang lebih tinggi dalam komunikasi optik (contohnya, untuk Li-Fi) dan penderiaan masa penerbangan (ToF) yang lebih tepat untuk aplikasi pengimejan 3D dan LiDAR. Dorongan untuk pengecilan juga berterusan, membawa kepada tapak kaki pakej yang lebih kecil sambil mengekalkan atau meningkatkan ciri prestasi.