Lembaran Data Pemancar Inframerah LTE-3276 - Panjang Gelombang 850nm - Arus Hadapan 50mA - Voltan Hadapan 1.8V - Kuasa & Kelajuan Tinggi - Dokumen Teknikal Bahasa Melayu

1. Gambaran Keseluruhan Produk

LTE-3276 ialah pemancar inframerah (IR) berprestasi tinggi yang direka untuk aplikasi yang memerlukan masa tindak balas pantas dan output sinaran yang ketara. Kelebihan terasnya terletak pada gabungan keupayaan kelajuan tinggi dan kuasa tinggi, menjadikannya sesuai untuk operasi denyut dalam persekitaran yang mencabar. Peranti ini dibungkus dalam pakej lutsinar yang jelas, yang tipikal untuk pemancar IR bagi membolehkan penghantaran cahaya inframerah yang maksimum. Pasaran sasaran termasuk automasi perindustrian, sistem komunikasi (seperti IrDA), alat kawalan jauh, suis optik, dan sistem penderia di mana isyarat inframerah berintensiti tinggi yang boleh dipercayai diperlukan.

2. Analisis Parameter Teknikal Mendalam

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Penarafan ini mentakrifkan had di mana kerosakan kekal pada peranti mungkin berlaku. Operasi pada atau berhampiran had ini tidak disyorkan untuk tempoh yang berpanjangan.

• Pelesapan Kuasa (P_D):200 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. Arus tinggi ini hanya dibenarkan di bawah keadaan denyut (300 denyut sesaat, lebar denyut 10 μs). Ia menyerlahkan keupayaan peranti untuk pancaran cahaya pendek dan sengit.
• Arus Hadapan Berterusan (I_F):100 mA. Ini ialah arus DC maksimum yang boleh digunakan secara berterusan.
• Voltan Songsang (V_R):5 V. Melebihi voltan ini dalam pincang songsang boleh merosakkan simpang semikonduktor.
• Julat Suhu Operasi & Penyimpanan:-40°C hingga +85°C. Julat yang luas ini memastikan kebolehpercayaan dalam keadaan persekitaran yang keras.
• Suhu Pateri Lead:260°C selama 6 saat pada jarak 1.6mm dari badan. Ini adalah kritikal untuk proses pateri gelombang atau reflow untuk mengelakkan kerosakan haba.

2.2 Ciri-ciri Elektrik & Optik

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

• Keamatan Sinaran (I_E):Ukuran utama kuasa output optik per sudut pepejal. Pada I_F= 20mA, ia adalah 12.75 mW/sr (tipikal). Pada I_F= 50mA, ia meningkat dengan ketara kepada 32 mW/sr (tipikal), menunjukkan peningkatan tidak linear yang cekap dengan arus.
• Panjang Gelombang Pancaran Puncak (λ_P):850 nm (tipikal). Ini berada dalam spektrum inframerah dekat, tidak kelihatan oleh mata manusia tetapi mudah dikesan oleh fotodiod silikon dan kamera dengan kepekaan IR.
• Separuh Lebar Garisan Spektrum (Δλ):40 nm (tipikal). Ini menunjukkan lebar jalur spektrum; lebar yang lebih sempit akan menunjukkan sumber yang lebih monokromatik.
• Voltan Hadapan (V_F):Pada I_F= 50mA, V_Fialah 1.49V (tipikal), dengan maksimum 1.80V. Pada I_F= 200mA, V_Fnaik kepada 1.83V (tipikal), maks 2.3V. Pekali suhu positif ini mesti dipertimbangkan dalam reka bentuk pemacu.
• Sudut Pandangan (2θ_1/2):50 darjah (tipikal). Ini ialah sudut penuh di mana keamatan sinaran turun kepada separuh daripada nilai puncaknya. Sudut 50° memberikan keseimbangan yang baik antara kepekatan pancaran dan liputan.

3. Analisis Lengkung Prestasi

Lembaran data menyediakan beberapa lengkung ciri tipikal yang penting untuk reka bentuk litar dan memahami tingkah laku peranti di bawah pelbagai keadaan.

3.1 Taburan Spektrum (Rajah 1)

Lengkung ini memplot keamatan sinaran relatif terhadap panjang gelombang. Ia mengesahkan panjang gelombang puncak sekitar 850 nm dan menunjukkan bentuk dan lebar (separuh lebar 40 nm) spektrum pancaran. Ini adalah penting untuk memadankan pemancar dengan kepekaan spektrum pengesan.

3.2 Arus Hadapan vs. Voltan Hadapan (Rajah 3)

Lengkung IV ini menunjukkan hubungan eksponen tipikal diod. Lengkung ini membolehkan pereka menentukan voltan pemacu yang diperlukan untuk arus operasi yang dikehendaki, yang kritikal untuk mereka bentuk pemacu arus malar.

3.3 Keamatan Sinaran Relatif vs. Arus Hadapan (Rajah 5)

Graf ini menunjukkan bagaimana output cahaya meningkat dengan arus pemacu. Ia secara amnya linear pada arus yang lebih rendah tetapi mungkin menunjukkan kesan tepu pada arus yang sangat tinggi disebabkan oleh had haba dan kecekapan. Data ini adalah penting untuk menetapkan titik operasi untuk mencapai kuasa optik yang diperlukan.

3.4 Keamatan Sinaran Relatif vs. Suhu Persekitaran (Rajah 4)

Lengkung ini menunjukkan pekali suhu negatif output LED. Apabila suhu ambien meningkat, keamatan sinaran berkurangan. Penurunan nilai haba ini mesti diambil kira dalam reka bentuk yang bertujuan untuk persekitaran suhu tinggi untuk memastikan margin isyarat yang mencukupi.

3.5 Gambarajah Sinaran (Rajah 6)

Plot kutub ini mewakili secara visual taburan ruang cahaya yang dipancarkan, dengan jelas menggambarkan sudut pandangan 50 darjah. Ia membantu dalam mereka bentuk sistem optik untuk memfokuskan atau meluruskan pancaran IR.

4. Maklumat Mekanikal & Pembungkusan

4.1 Dimensi Pakej

Peranti menggunakan pakej melalui-lubang standard, kemungkinan gaya T-1 3/4 (5mm) yang biasa untuk pemancar IR. Nota dimensi utama dari lembaran data termasuk:

• Semua dimensi adalah dalam milimeter (inci).
• Toleransi ialah ±0.25mm(.010") melainkan dinyatakan sebaliknya.
• Resin yang menonjol di bawah flen adalah 1.5mm(.059") maksimum.
• Jarak lead diukur di mana lead muncul dari pakej.

Bahan pakej lutsinar yang jelas biasanya epoksi, dioptimumkan untuk transmisi tinggi pada 850 nm.

4.2 Pengenalpastian Polarity

Untuk pakej LED standard, lead yang lebih panjang biasanya adalah anod (positif), dan lead yang lebih pendek adalah katod (negatif). Pakej juga mungkin mempunyai sisi rata berhampiran katod. Memerhatikan polarity yang betul adalah penting untuk mengelakkan kerosakan pincang songsang.

5. Garis Panduan Pateri & Pemasangan

Penarafan maksimum mutlak untuk pateri lead dinyatakan dengan jelas:260°C selama 6 saat, diukur 1.6mm (.063") dari badan. Ini adalah parameter kritikal untuk pemasangan.

• Pateri Gelombang/Tangan:Patuhi dengan ketat had 260°C/6s. Pemanasan awal adalah disyorkan untuk mengurangkan kejutan haba.
• Pateri Reflow:Walaupun tidak dinyatakan secara jelas untuk SMD, profil suhu harus memastikan suhu badan pakej tidak melebihi maksimum penyimpanan 85°C untuk tempoh yang berpanjangan, dan suhu lead pada titik yang ditentukan tidak boleh melebihi 260°C.
• Keadaan Penyimpanan:Simpan dalam persekitaran kering, anti-statik dalam julat suhu yang ditentukan (-40°C hingga +85°C) untuk mengelakkan penyerapan lembapan dan degradasi.

6. Cadangan Aplikasi

6.1 Senario Aplikasi Tipikal

• Penghantaran Data Inframerah (IrDA):Kelajuan tingginya menjadikannya sesuai untuk pautan data bersiri.
• Alat Kawalan Jauh:Kuasa tinggi memastikan jarak jauh dan operasi yang boleh dipercayai.
• Suis Optik & Pengesanan Objek:Digunakan bersama dengan pengesan foto untuk mengesan kehadiran, kedudukan, atau pengiraan.
• Tirai Keselamatan Perindustrian:Mewujudkan halangan pancaran tidak kelihatan untuk perlindungan mesin.
• Pencahayaan Penglihatan Malam:Untuk kamera CCTV dengan kepekaan IR.

6.2 Pertimbangan Reka Bentuk

• Litar Pemacu:Sentiasa gunakan perintang had arus bersiri atau pemacu arus malar. Kira berdasarkan voltan hadapan (V_F) pada arus operasi yang dikehendaki (I_F).
• Pengurusan Haba:Untuk operasi berterusan berhampiran arus maksimum, pertimbangkan pelesapan kuasa (P_D= V_F* I_F) dan pastikan penyejuk haba yang mencukupi jika perlu untuk mengekalkan suhu simpang dalam had.
• Operasi Denyut:Untuk arus denyut puncak 1A, pastikan pemacu dapat menyampaikan denyut arus tinggi yang diperlukan dengan masa naik/turun yang pantas untuk memanfaatkan keupayaan kelajuan tinggi.
• Reka Bentuk Optik:Gunakan kanta atau pemantul untuk membentuk pancaran 50° mengikut keperluan aplikasi (contohnya, sempit untuk jarak jauh, lebar untuk liputan kawasan).
• Pemadanan Pengesan:Pasangkan dengan pengesan foto (contohnya, fototransistor, fotodiod) yang kepekaan spektrum puncaknya sekitar 850 nm untuk prestasi optimum.

7. Perbandingan & Pembezaan Teknikal

LTE-3276 membezakan dirinya dalam pasaran melalui gabungan parameter khususnya:

• Kuasa Tinggi pada Arus Sederhana:32 mW/sr pada 50mA adalah output yang kuat, bermanfaat untuk aplikasi yang memerlukan nisbah isyarat-ke-bunyi yang baik.
• Keupayaan Kelajuan Tinggi:Spesifikasi untuk operasi denyut membayangkan masa tindak balas intrinsik yang pantas, sesuai untuk isyarat termodulat.
• Pembinaan Teguh:Julat suhu operasi yang luas dan pakej yang jelas menunjukkan reka bentuk untuk kebolehpercayaan.
• Berbanding dengan LED IR kuasa rendah standard, peranti ini menawarkan keamatan sinaran yang jauh lebih tinggi. Berbanding dengan diod laser, ia lebih selamat (selamat untuk mata dalam kelas kuasa ini), mempunyai pancaran yang lebih luas, dan secara amnya lebih teguh dan mudah dipacu.

8. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

S: Bolehkah saya memacu LED ini terus dari pin mikropengawal 5V?

J: Tidak. Anda mesti menggunakan perintang had arus. Contohnya, untuk memacu pada I_F=50mA dengan V_F~1.5V dari bekalan 5V: R = (5V - 1.5V) / 0.05A = 70 Ohm. Gunakan perintang 68 atau 75 Ohm dan semak penarafan kuasa (P = I²R = 0.175W, jadi perintang 1/4W adalah mencukupi).

S: Apakah perbezaan antara Keamatan Sinaran (mW/sr) dan Kejadian Sinaran Apertur (mW/cm²)?

J: Keamatan Sinaran ialah kuasa yang dipancarkan per unit sudut pepejal (steradian), menerangkan kekuatan arah sumber. Kejadian Sinaran Apertur ialah ketumpatan kuasa (mW per cm²) yang tiba di permukaan pengesan pada jarak dan penjajaran yang ditentukan. Yang terakhir bergantung pada yang pertama dan hukum songsang-kuasa dua jarak.

S: Bagaimanakah saya menggunakannya dalam mod denyut?

J: Gunakan suis transistor (BJT atau MOSFET) yang dikawal oleh isyarat logik anda untuk mendenyutkan LED. Pastikan pemacu dapat menyediakan arus puncak tinggi (sehingga 1A) dengan pensuisan pantas. Arus purata masih mesti menghormati penarafan arus berterusan (100mA) apabila mempertimbangkan kitar tugas.

S: Mengapakah output berkurangan dengan suhu?

J: Ini adalah ciri asas LED semikonduktor. Peningkatan suhu meningkatkan proses penyatuan semula bukan sinaran dalam bahan semikonduktor, mengurangkan kecekapan kuantum dalaman dan seterusnya output cahaya.

9. Kes Reka Bentuk Praktikal

Kes: Mereka Bentuk Penderia Pengesanan Objek Inframerah Jarak Jauh.

Matlamat: Mengesan objek pada 5 meter.

Langkah Reka Bentuk:

1. Pemacu Pemancar:Operasikan LTE-3276 pada I_F=50mA (didenyut pada 1kHz, kitar tugas 50%) untuk mencapai keamatan puncak tinggi (32 mW/sr) sambil mengekalkan kuasa purata yang boleh diurus.

2. Optik:Tambahkan kanta pelurusan ringkas di hadapan pemancar untuk mengecilkan pancaran 50° kepada pancaran yang lebih fokus ~10°, meningkatkan keamatan pada jarak dengan ketara.

3. Pengesan:Gunakan fototransistor silikon yang dipadankan dengan tindak balas puncak pada 850nm. Letakkan penapis optik jalur sempit (berpusat pada 850nm) di hadapannya untuk menolak cahaya ambien.

4. Litar:Litar penerima menguatkan fotocurrent kecil. Gunakan pengesanan segerak (memodulatkan pemancar dan menala penerima kepada frekuensi yang sama) untuk menolak cahaya ambien DC dan bunyi frekuensi rendah, meningkatkan jarak dan kebolehpercayaan dengan ketara.

Persediaan ini memanfaatkan kuasa dan kelajuan tinggi LTE-3276 untuk sistem pengesanan yang teguh dan kebal gangguan.

10. Pengenalan Prinsip Operasi

Pemancar inframerah seperti LTE-3276 ialah diod pemancar cahaya (LED) berdasarkan fizik semikonduktor. Apabila voltan hadapan dikenakan merentasi simpang p-n, elektron dan lubang disuntik ke dalam kawasan aktif. Apabila pembawa cas ini bersatu semula, mereka membebaskan tenaga. Dalam peranti khusus ini, bahan semikonduktor (biasanya berdasarkan Aluminium Gallium Arsenide - AlGaAs) direkayasa supaya tenaga ini dibebaskan sebagai foton dalam spektrum inframerah, dengan panjang gelombang puncak 850 nanometer. Pakej epoksi "lutsinar jelas" didop untuk menjadi telus kepada panjang gelombang ini, membolehkan foton melarikan diri dengan cekap. Ciri "kelajuan tinggi" merujuk kepada masa hidup/mati pantas proses penyatuan semula ini, membolehkan LED dimodulat pada frekuensi tinggi untuk penghantaran data.

11. Trend Teknologi

Teknologi pemancar inframerah terus berkembang bersama trend optoelektronik yang lebih luas. Perkembangan utama termasuk:

Kecekapan Kuasa Meningkat:Penyelidikan memberi tumpuan kepada meningkatkan kecekapan kuantum dalaman (lebih banyak foton per elektron) dan kecekapan pengekstrakan cahaya dari pakej, membawa kepada keamatan sinaran yang lebih tinggi untuk kuasa input elektrik yang sama.

Faktor Bentuk Lebih Kecil:Dorongan ke arah pengecilan mendorong pakej peranti permukaan-pasang (SMD) dengan prestasi yang serupa atau lebih baik daripada jenis melalui-lubang tradisional.

Kelajuan Dipertingkatkan:Untuk aplikasi komunikasi, peranti sedang dibangunkan dengan lebar jalur modulasi yang lebih pantas untuk menyokong kadar data yang lebih tinggi.

Kepelbagaian Panjang Gelombang:Walaupun 850nm dan 940nm adalah biasa, panjang gelombang lain sedang dioptimumkan untuk aplikasi khusus, seperti panjang gelombang lebih panjang yang selamat untuk mata atau garis penyerapan khusus untuk penderiaan gas.

Integrasi:Terdapat trend ke arah mengintegrasikan pemancar dengan IC pemacu atau bahkan dengan pengesan dalam satu modul, memudahkan reka bentuk sistem untuk pengguna akhir.