Spesifikasi LTE-3277 Pemancar & Pengesan IR - Kelajuan Tinggi, Kuasa Tinggi, Pakej Jelas - Dokumen Teknikal MS

1. Gambaran Keseluruhan Produk

LTE-3277 ialah komponen optoelektronik berprestasi tinggi yang direka untuk aplikasi yang memerlukan masa tindak balas pantas dan output sinaran yang ketara. Kelebihan terasnya terletak pada gabungan operasi kelajuan tinggi dan keamatan sinaran yang tinggi, menjadikannya sesuai untuk sistem berasaskan denyut. Peranti ini dibungkus dalam pakej yang jelas dan lutsinar, yang bermanfaat untuk aplikasi di mana penjajaran optik yang tepat atau gangguan pakej yang minimum dengan cahaya yang dipancarkan/dikesan diperlukan. Pasaran sasaran termasuk automasi perindustrian, sistem komunikasi (seperti penghantaran data inframerah), aplikasi penderiaan, dan sistem keselamatan di mana isyarat atau pengesanan inframerah yang boleh dipercayai adalah kritikal.

2. Analisis Parameter Teknikal Mendalam

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Penarafan ini mentakrifkan had di mana kerosakan kekal pada peranti mungkin berlaku. Pengendalian peranti secara berterusan pada atau berhampiran had ini tidak disyorkan.

• Pelesapan Kuasa (P_D):120 mW. Ini ialah jumlah kuasa maksimum yang boleh dipancarkan oleh peranti sebagai haba di bawah sebarang keadaan operasi.
• Arus Hadapan Puncak (I_FP):1 A. Penarafan arus tinggi ini hanya terpakai di bawah keadaan berdenyut (300 denyut sesaat, lebar denyut 10 µs). Ia menyerlahkan keupayaan peranti untuk pancaran cahaya sengit yang singkat.
• Arus Hadapan Berterusan (I_F):100 mA. Ini ialah arus DC maksimum yang boleh dikenakan secara berterusan pada peranti.
• Voltan Songsang (V_R):5 V. Melebihi voltan ini dalam arah songsang boleh menyebabkan kerosakan.
• Suhu Operasi & Penyimpanan:-40°C hingga +85°C. Julat yang luas ini memastikan kebolehpercayaan dalam keadaan persekitaran yang sukar.
• Suhu Pateri Lead:260°C selama 6 saat pada jarak 1.6mm dari badan. Ini adalah kritikal untuk proses pemasangan PCB untuk mengelakkan kerosakan haba.

2.2 Ciri-ciri Elektrik & Optik

Parameter ini ditentukan pada suhu persekitaran (T_A) 25°C dan mentakrifkan prestasi tipikal peranti.

• Keamatan Sinaran (I_E):20 mW/sr (Min), 36 mW/sr (Tip) pada I_F= 20mA. Ini mengukur kuasa optik yang dipancarkan per unit sudut pepejal, menunjukkan kecerahan.
• Panjang Gelombang Pancaran Puncak (λ_P):865 nm (Tipikal). Ini meletakkan peranti dalam spektrum inframerah dekat, tidak kelihatan oleh mata manusia tetapi boleh dikesan oleh fotodiod silikon.
• Separuh Lebar Garisan Spektrum (Δλ):25 nm (Tipikal). Ini menunjukkan ketulenan spektrum atau lebar jalur cahaya yang dipancarkan.
• Voltan Hadapan (V_F):1.45V (Tip), 1.65V (Maks) pada I_F= 20mA. Ini ialah susutan voltan merentasi peranti semasa mengalirkan arus.
• Variasi Voltan Hadapan (ΔV_F):0.4V (Maks). Ditakrifkan sebagai V_F@50mA - V_F@20mA, ia menunjukkan ciri rintangan dinamik.
• Arus Songsang (I_R):10 µA (Maks) pada V_R= 5V. Ini ialah arus bocor apabila peranti dipincang songsang.
• Sudut Pandangan (2θ_1/2):25° (Min), 30° (Tip). Ini ialah sudut penuh di mana keamatan sinaran jatuh kepada separuh daripada nilai puncaknya, mentakrifkan penyebaran pancaran.
• Pusat Dadu:0 hingga 0.12 mm. Ini menentukan toleransi untuk kedudukan dadu semikonduktor dalam pakej, penting untuk penjajaran optik.

3. Analisis Lengkung Prestasi

Spesifikasi menyediakan beberapa graf yang menggambarkan hubungan utama. Ini adalah penting untuk reka bentuk litar dan memahami prestasi di bawah keadaan bukan standard.

3.1 Taburan Spektrum (Rajah 1)

Lengkung ini menunjukkan keamatan sinaran relatif sebagai fungsi panjang gelombang. Ia mengesahkan puncak pada kira-kira 865 nm dan separuh lebar 25 nm, memberikan gambaran tentang ciri spektrum yang berguna untuk penapisan dan pemilihan penerima.

3.2 Arus Hadapan vs. Suhu Persekitaran (Rajah 2)

Lengkung penyahkadar ini adalah penting untuk pengurusan haba. Ia menunjukkan bagaimana arus hadapan berterusan maksimum yang dibenarkan berkurangan apabila suhu persekitaran meningkat, memastikan peranti kekal dalam kawasan operasi selamat (SOA) dan had pelesapan kuasa.

3.3 Arus Hadapan vs. Voltan Hadapan (Rajah 3)

Ini ialah lengkung ciri I-V standard. Ia menunjukkan hubungan eksponen antara arus dan voltan, yang asas untuk mereka bentuk litar pemacu, sama ada arus malar atau berdenyut.

3.4 Keamatan Sinaran Relatif vs. Suhu Persekitaran (Rajah 4) & Arus Hadapan (Rajah 5)

Rajah 4 menunjukkan bagaimana kuasa output optik berkurangan dengan peningkatan suhu untuk arus pemacu tetap (contohnya, 20mA). Pekali suhu ini adalah penting untuk aplikasi yang memerlukan output yang stabil. Rajah 5 menunjukkan bagaimana kuasa output meningkat dengan arus pemacu, menyerlahkan hubungan tak linear dan kes tepu pada arus yang lebih tinggi.

3.5 Gambar Rajah Sinaran (Rajah 6)

Plot kutub ini mewakili sudut pandangan (2θ_1/2≈ 30°) secara visual. Bulatan sepusat mewakili tahap keamatan relatif (contohnya, 1.0, 0.8, 0.6...). Gambar rajah ini adalah penting untuk mereka bentuk sistem optik, kanta, dan untuk memahami taburan spatial cahaya yang dipancarkan.

4. Maklumat Mekanikal & Pembungkusan

4.1 Dimensi Pakej

Peranti menggunakan pakej melalui lubang standard. Nota dimensi utama daripada spesifikasi termasuk:

• Semua dimensi adalah dalam milimeter (inci disediakan dalam kurungan).
• Toleransi umum ±0.25mm(.010") terpakai melainkan dinyatakan sebaliknya.
• Penonjolan maksimum resin di bawah flens ialah 1.5mm(.059").
• Jarak lead diukur pada titik di mana lead keluar dari badan pakej.

Bahan pakej lutsinar yang jelas meminimumkan penyerapan cahaya IR yang dipancarkan dan membolehkan pemeriksaan visual dadu dalaman.

4.2 Pengenalpastian Polarity

Untuk pakej LED standard, lead yang lebih panjang biasanya menandakan anod (positif), dan lead yang lebih pendek atau sisi rata pada pinggir pakej menandakan katod (negatif). Pereka bentuk mesti merujuk lukisan pakej khusus untuk pengenalpastian yang jelas.

5. Garis Panduan Pateri & Pemasangan

Penarafan maksimum mutlak untuk pateri lead diberikan dengan jelas: 260°C untuk maksimum 6 saat, diukur pada jarak 1.6mm (0.063 inci) dari badan pakej. Parameter ini adalah kritikal untuk proses pateri gelombang atau pateri tangan.

• Pateri Alir Semula:Walaupun tidak dinyatakan secara jelas untuk SMD, had 260°C menunjukkan keserasian dengan banyak profil alir semula tanpa plumbum, dengan syarat suhu puncak dan masa di atas likuidus dikawal dengan teliti untuk memastikan lead pada antara muka pakej berada dalam spesifikasi.
• Langkah Berjaga-jaga:Elakkan tekanan mekanikal pada lead. Gunakan pelepasan haba yang sesuai semasa memateri. Jangan melebihi suhu dan masa yang ditentukan.
• Keadaan Penyimpanan:Simpan dalam persekitaran kering, anti-statik dalam julat suhu yang ditentukan (-40°C hingga +85°C) untuk mengelakkan penyerapan kelembapan (yang boleh menyebabkan "popcorning" semasa alir semula) dan kerosakan nyahcas elektrostatik.

6. Cadangan Aplikasi

6.1 Senario Aplikasi Tipikal

• Penghantaran Data Inframerah:Keupayaan kelajuan tingginya menjadikannya sesuai untuk pautan data yang mematuhi IrDA, alat kawalan jauh, dan komunikasi tanpa wayar jarak dekat.
• Penderiaan Perindustrian:Digunakan dalam penderia jarak, pengesanan objek, sistem pengiraan, dan pengesanan tepi dalam automasi. Pakej yang jelas adalah menguntungkan.
• Sistem Keselamatan:Boleh digunakan dalam pengesan pemutus pancaran untuk penggera pencerobohan atau sebagai sumber cahaya tidak kelihatan untuk pencahayaan CCTV yang dipasangkan dengan kamera sensitif IR.
• Suis Optik & Pengekod:Masa tindak balas pantas adalah sesuai untuk mengesan perubahan pantas dalam kedudukan atau kelajuan.

6.2 Pertimbangan Reka Bentuk

• Litar Pemacu:Untuk operasi berdenyut (menggunakan arus puncak 1A), litar pemacu transistor pensuisan pantas atau MOSFET adalah perlu. Perintang had arus adalah wajib untuk operasi DC untuk mengelakkan melebihi arus berterusan 100mA.
• Pengurusan Haba:Walaupun dengan pelesapan maksimum 120mW, pastikan kawasan kuprum PCB atau penyejukan haba yang mencukupi jika beroperasi berhampiran penarafan maksimum, terutamanya pada suhu persekitaran yang tinggi. Rujuk lengkung penyahkadar (Rajah 2).
• Reka Bentuk Optik:Sudut pandangan 30° dan corak sinaran (Rajah 6) mesti dipertimbangkan apabila dipasangkan dengan kanta, apertur, atau penerima untuk mencapai bentuk pancaran dan kepekaan pengesanan yang dikehendaki.
• Pemasangan Penerima:Apabila digunakan sebagai pemancar, pasangkannya dengan pengesan foto (fotodiod atau fototransistor) yang sensitif sekitar 865 nm untuk prestasi sistem yang optimum.

7. Perbandingan & Pembezaan Teknikal

Berbanding dengan LED inframerah standard, LTE-3277 membezakan dirinya terutamanya melalui keupayaankelajuan tinggidankuasa tinggidalam pakej yang jelas. Banyak LED IR standard mempunyai penarafan arus puncak yang lebih rendah dan masa naik/turun yang lebih perlahan, menghadkan penggunaannya dalam aplikasi berdenyut lebar jalur tinggi. Gabungan arus puncak 1A dan kesesuaian untuk operasi denyut menunjukkan reka bentuk dan pembungkusan semikonduktor yang dioptimumkan untuk pelesapan haba pantas semasa denyut pendek, membolehkan isyarat yang lebih terang dan pantas.

8. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

S: Bolehkah saya memacu LED ini dengan bekalan 5V secara langsung?
J: Tidak. Anda mesti menggunakan perintang had arus bersiri. Contohnya, untuk mencapai I_F=20mA dengan V_F~1.5V daripada bekalan 5V: R = (5V - 1.5V) / 0.02A = 175Ω. Gunakan nilai standard seterusnya (contohnya, 180Ω) dan semak pelesapan kuasa dalam perintang.

S: Apakah maksud "tersedia untuk operasi denyut" secara praktikal?
J: Ia bermaksud simpang semikonduktor dan pakej direka untuk mengendalikan arus segera yang sangat tinggi (sehingga 1A) untuk tempoh yang sangat singkat (10µs) tanpa degradasi, membolehkan output optik puncak yang jauh lebih tinggi daripada yang dicadangkan oleh penarafan DC. Ini adalah kunci untuk mencapai jarak jauh atau nisbah isyarat-ke-bising yang tinggi dalam sistem berdenyut.

S: Mengapakah sudut pandangan penting?
J: Ia menentukan liputan spatial cahaya yang dipancarkan. Sudut sempit (seperti 30°) menghasilkan pancaran yang lebih fokus, sesuai untuk komunikasi berarah jarak jauh. Sudut yang lebih luas adalah lebih baik untuk pencahayaan atau penderiaan kawasan luas jarak dekat.

9. Contoh Kes Penggunaan Praktikal

Mereka Bentuk Penderia Jarak:LTE-3277 boleh digunakan sebagai pemancar dalam penderia jarak reflektif. Ia akan didenyut pada 1A selama 10µs pada kitar tugas rendah (contohnya, 1%). Pengesan foto yang sepadan diletakkan berhampiran akan mengesan cahaya IR yang dipantulkan dari objek. Masa dan amplitud denyut yang dikesan menunjukkan kehadiran dan jarak anggaran. Kuasa puncak tinggi memastikan isyarat pulangan yang kuat, manakala pakej yang jelas tidak melemahkan cahaya yang dipancarkan atau dipantulkan. Litar mesti termasuk pemacu untuk denyut arus tinggi dan penguat sensitif untuk isyarat pengesan.

10. Prinsip Operasi

LTE-3277, apabila berfungsi sebagai pemancar inframerah, beroperasi berdasarkan prinsip elektroluminesens dalam simpang p-n semikonduktor. Apabila dipincang hadapan (anod positif relatif kepada katod), elektron dan lubang disuntik merentasi simpang. Penggabungan semula mereka membebaskan tenaga dalam bentuk foton. Bahan semikonduktor khusus yang digunakan (biasanya aluminium gallium arsenide - AlGaAs) dipilih untuk menghasilkan foton dengan tenaga yang sepadan dengan cahaya inframerah, memuncak pada panjang gelombang sekitar 865 nm. "Kelajuan tinggi" merujuk kepada kadar pantas di mana simpang boleh dihidupkan dan dimatikan, ditentukan oleh jangka hayat pembawa dan kapasitans litar.

11. Trend Teknologi

Dalam bidang optoelektronik inframerah, trend termasuk pembangunan peranti dengan kelajuan modulasi yang lebih tinggi untuk komunikasi data (contohnya, untuk Li-Fi atau bas perindustrian berkelajuan tinggi), peningkatan kecekapan kuasa (lebih banyak mW/sr per mA), dan integrasi pemancar dan pengesan ke dalam tatasusunan pelbagai elemen atau digabungkan dengan IC pemacu dalam modul penderia pintar. Terdapat juga dorongan ke arah pengecilan dalam pakej peranti permukaan-mount (SMD) sambil mengekalkan atau meningkatkan prestasi haba. Trend pakej jelas menyokong aplikasi yang memerlukan gandingan optik tepat dan kehilangan isyarat minimum.