Lembaran Data LED Pemancar Inframerah LTE-4238 - Panjang Gelombang 880nm - Arus Ke Hadapan 100mA - Penyerakan Kuasa 150mW - Dokumen Teknikal Bahasa Melayu

1. Gambaran Keseluruhan Produk

LTE-4238 ialah diod pemancar cahaya (LED) inframerah (IR) berkuasa tinggi yang direka untuk aplikasi yang memerlukan pencahayaan inframerah yang sengit dan boleh dipercayai. Fungsi utamanya ialah memancarkan cahaya tidak kelihatan pada panjang gelombang puncak 880 nanometer, menjadikannya sesuai untuk sistem penderiaan, kawalan jauh, dan pensuisan optik. Ciri utama ialah padanan mekanikal dan spektrumnya dengan siri fototransistor tertentu, memastikan prestasi optimum dalam pasangan penerima-pemancar untuk penghantaran isyarat yang tepat.

2. Analisis Parameter Teknikal Mendalam

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Peranti ini dinilai untuk beroperasi dalam had persekitaran dan elektrik yang ketat bagi memastikan jangka hayat dan kebolehpercayaan. Arus ke hadapan berterusan maksimum ialah 100 mA, dengan keupayaan arus ke hadapan puncak 2 A di bawah keadaan berdenyut (300 pps, lebar denyut 10 µs). Penyerakan kuasa maksimum ialah 150 mW pada suhu persekitaran (T_A) 25°C. Julat suhu operasi adalah dari -40°C hingga +85°C, manakala julat penyimpanan meluas dari -55°C hingga +100°C. Peranti ini boleh menahan voltan songsang sehingga 5 V. Untuk pemasangan, plumbum boleh dipateri pada 260°C untuk tempoh maksimum 5 saat, diukur 1.6mm dari badan pakej.

2.2 Ciri-ciri Elektrik & Optik

Parameter prestasi utama ditentukan pada T_A=25°C dan arus ke hadapan (I_F) 20 mA. Keamatan sinaran (I_E) biasanya 4.81 mW/sr, menunjukkan keluaran kuasa optik per sudut pepejal. Kejadian sinaran apertur (E_e) ialah 0.64 mW/cm². Voltan ke hadapan (V_F) biasanya antara 1.3V hingga 1.8V. Ciri spektrum ditakrifkan oleh panjang gelombang pancaran puncak (λ_Puncak) 880 nm dan separuh lebar spektrum (Δλ) 50 nm, mentakrifkan kelebaran jalur cahaya yang dipancarkan. Arus songsang (I_R) adalah maksimum 100 µA pada voltan songsang (V_R) 5V. Sudut pandangan (2θ_1/2) ialah 20 darjah, menerangkan sebaran sudut sinaran yang dipancarkan di mana keamatan jatuh kepada separuh nilai puncaknya.

3. Analisis Lengkuk Prestasi

Lembaran data menyediakan beberapa graf yang menggambarkan tingkah laku peranti di bawah pelbagai keadaan.

3.1 Taburan Spektrum

Rajah 1 menunjukkan keamatan sinaran relatif sebagai fungsi panjang gelombang. Lengkung ini berpusat pada 880 nm dengan separuh lebar biasa 50 nm, mengesahkan sifat monokromatik keluaran IR yang sesuai untuk penapisan dan pengesanan tepat.

3.2 Arus Ke Hadapan vs. Suhu Persekitaran

Rajah 2 menggambarkan penurunan arus ke hadapan maksimum yang dibenarkan apabila suhu persekitaran meningkat. Graf ini adalah kritikal untuk reka bentuk pengurusan haba, memastikan peranti beroperasi dalam kawasan operasi selamat (SOA) di bawah semua keadaan persekitaran.

3.3 Arus Ke Hadapan vs. Voltan Ke Hadapan

Rajah 3 menggambarkan ciri IV (arus-voltan) diod. Hubungan tidak linear ini adalah penting untuk mereka bentuk litar pemacu, menentukan voltan yang diperlukan untuk mencapai arus operasi tertentu.

3.4 Keamatan Sinaran Relatif vs. Suhu Persekitaran & Arus Ke Hadapan

Rajah 4 dan 5 menunjukkan bagaimana kuasa keluaran optik berubah dengan suhu dan arus pacuan. Keluaran biasanya berkurangan dengan peningkatan suhu (Rajah 4) dan meningkat secara super-linear dengan arus ke hadapan (Rajah 5), menonjolkan pertukaran antara keluaran, kecekapan, dan beban haba.

3.5 Corak Sinaran

Rajah 6 ialah gambar rajah kutub yang menunjukkan taburan ruang cahaya yang dipancarkan. Sudut pandangan 20 darjah disahkan, menunjukkan profil pancaran yang agak fokus, yang menguntungkan untuk aplikasi pencahayaan terarah.

4. Maklumat Mekanikal & Pakej

4.1 Dimensi Pakej

Peranti menggunakan pakej LED standard dengan flens. Dimensi utama termasuk saiz badan, jarak plumbum, dan had penonjolan. Semua dimensi diberikan dalam milimeter dengan toleransi standard ±0.25mm melainkan dinyatakan sebaliknya. Jarak plumbum diukur pada titik di mana plumbum keluar dari badan pakej. Penonjolan resin maksimum di bawah flens 1.0mm dibenarkan. Jurutera mesti merujuk lukisan mekanikal terperinci (tersirat dalam PDF) untuk penempatan tepat dan reka bentuk tapak kaki pada papan litar bercetak (PCB).

4.2 Pengenalpastian Polarity

Konvensyen polarity LED standard terpakai, biasanya ditunjukkan oleh sisi rata pada pakej atau oleh plumbum panjang berbeza (anod lebih panjang daripada katod). Tanda khusus mesti disahkan dari lukisan pakej untuk memastikan orientasi yang betul semasa pemasangan, mengelakkan kerosakan bias songsang.

5. Garis Panduan Pateri & Pemasangan

Penarafan maksimum mutlak untuk suhu pateri plumbum ialah 260°C selama 5 saat, diukur 1.6mm (0.063") dari badan pakej. Penarafan ini serasi dengan profil pateri reflow bebas plumbum standard (cth., IPC/JEDEC J-STD-020). Adalah penting untuk mematuhi had ini bagi mengelakkan kerosakan haba pada die semikonduktor dalaman, ikatan wayar, atau bahan kanta epoksi. Pemanasan awal disyorkan untuk mengurangkan kejutan haba. Peranti harus disimpan dalam persekitaran kering dan terkawal mengikut garis panduan tahap kepekaan kelembapan (MSL), yang harus diperoleh dari arahan pengendalian pengilang.

6. Cadangan Aplikasi

6.1 Senario Aplikasi Biasa

Pemancar IR ini sesuai untuk aplikasi termasuk: pengekod optik dan penderia kedudukan, pemancar kawalan jauh inframerah, pengesanan objek dan penderiaan jarak dekat, langsir cahaya automasi industri, dan pautan penghantaran data optik. Padanannya dengan fototransistor tertentu menjadikannya sangat berharga dalam reka bentuk pengganding optik pantulan atau transmisi di mana penjajaran dan tindak balas spektrum adalah kritikal.

6.2 Pertimbangan Reka Bentuk

Litar Pemacu:Perintang pembatas arus adalah wajib apabila memacu dengan sumber voltan untuk menetapkan I_Fyang dikehendaki dan mengelakkan pelarian haba. Nilai perintang dikira menggunakan R = (V_bekalan- V_F) / I_F. Untuk operasi berdenyut pada arus puncak tinggi (sehingga 2A), suis transistor (cth., MOSFET) yang didorong oleh penjana denyut diperlukan.
Pengurusan Haba:Had penyerakan kuasa 150 mW mesti dihormati. Pada suhu persekitaran tinggi atau arus berterusan tinggi, suhu simpang akan meningkat, berpotensi mengurangkan keamatan keluaran dan jangka hayat peranti. Susun atur PCB yang betul dengan kawasan kuprum yang mencukupi untuk penyingkiran haba mungkin diperlukan.
Reka Bentuk Optik:Sudut pandangan 20 darjah memberikan pancaran fokus. Untuk liputan lebih luas, kanta penyebar mungkin diperlukan. Untuk kecekapan gandingan maksimum dengan pengesan foto yang sepadan, pastikan penjajaran mekanikal yang betul dan pertimbangkan sumber potensi bunyi IR persekitaran (cahaya matahari, mentol pijar).

7. Perbandingan & Pembezaan Teknikal

Pembezaan utama LTE-4238 terletak padakeamatan sinaran tinggi (4.81 mW/sr biasa)danpemilihan khususnya untuk prestasi sepadan dengan fototransistor rakan kongsi. Berbanding dengan LED IR generik, pemilihan awal ini memastikan toleransi yang lebih ketat dalam sistem optoelektronik berpasangan, membawa kepada kepekaan yang lebih konsisten, silang bicara lebih rendah, dan nisbah isyarat-ke-bunyi yang lebih baik. Panjang gelombang 880 nm adalah standard biasa, menawarkan keseimbangan baik antara kepekaan pengesan foto silikon dan keterlihatan lebih rendah berbanding sumber 940 nm.

8. Soalan Lazim (FAQ)

S: Apakah tujuan penarafan arus ke hadapan puncak (2A) jika arus berterusan hanya 100mA?
J: Penarafan puncak membolehkan denyut arus tinggi yang sangat singkat. Ini adalah penting untuk aplikasi seperti kawalan jauh atau penghantaran data di mana kuasa optik segera tinggi diperlukan untuk jarak atau kelajuan, tetapi kuasa purata (dan haba) kekal rendah.

S: Bagaimanakah suhu persekitaran menjejaskan prestasi?
J: Apabila suhu meningkat, voltan ke hadapan biasanya berkurangan sedikit, keluaran sinaran berkurangan (seperti ditunjukkan dalam Rajah 4), dan arus berterusan maksimum yang dibenarkan mesti dikurangkan (Rajah 2). Reka bentuk mesti mengambil kira variasi ini.

S: Bolehkah saya memacu LED ini terus dari pin GPIO mikropengawal?
J: Mungkin, tetapi dengan berhati-hati. Pin GPIO mungkin membekalkan 20-50mA. Anda mesti menggunakan perintang siri untuk menghadkan arus kepada I_Fyang dikehendaki (cth., 20mA) dan memastikan jumlah arus tidak melebihi had pin dan pakej mikropengawal. Untuk arus lebih tinggi atau denyut, transistor pemacu luaran diperlukan.

S: Apakah maksud "spektrum sepadan"?
J: Ia bermaksud spektrum pancaran LED IR ini dioptimumkan untuk sejajar dengan kepekaan spektrum puncak fototransistor pasangannya. Ini memaksimumkan kekuatan isyarat yang dikesan untuk kuasa yang dipancarkan tertentu.

9. Kajian Kes Reka Bentuk Praktikal

Senario: Mereka Bentuk Penderia Jarak Dekat.Matlamatnya adalah untuk mengesan objek dalam 10 cm. Sistem menggunakan pemancar IR LTE-4238 dan fototransistor sepadan yang diletakkan bersebelahan, menghadap arah yang sama (mod penderiaan pantulan).
Pelaksanaan:LED didorong dengan denyut 50 mA (dalam penarafan berterusan) pada frekuensi 1 kHz. Perintang pembatas arus menetapkan bias ini. Pengumpul fototransistor disambungkan ke perintang tarik-atas dan litar penguat/penapis. Apabila objek berada dalam julat, cahaya IR memantul kembali ke dalam fototransistor, menyebabkan voltan pengumpulnya turun. Isyarat ini kemudiannya dikondisikan dan dimasukkan ke dalam pembanding atau ADC mikropengawal untuk mencetuskan peristiwa pengesanan.
Pengiraan Utama:Nilai perintang pemacu dikira berdasarkan bekalan 5V dan V_F~1.5V: R = (5V - 1.5V) / 0.05A = 70 Ohm (gunakan nilai standard 68 Ω). Penyerakan kuasa dalam LED: P = V_F* I_F= 1.5V * 0.05A = 75 mW, yang jauh di bawah maksimum 150 mW pada 25°C.

10. Pengenalan Prinsip Operasi

LED inframerah ialah diod simpang p-n semikonduktor. Apabila voltan ke hadapan dikenakan, elektron dari kawasan-n dan lubang dari kawasan-p disuntik ke dalam kawasan simpang. Apabila pembawa cas ini bergabung semula, tenaga dibebaskan dalam bentuk foton (cahaya). Panjang gelombang khusus 880 nm ditentukan oleh tenaga jurang jalur bahan semikonduktor yang digunakan (biasanya aluminium gallium arsenide, AlGaAs). Cahaya yang dipancarkan adalah tidak koheren dan berada dalam spektrum inframerah dekat, tidak kelihatan oleh mata manusia tetapi mudah dikesan oleh pengesan foto berasaskan silikon.

11. Trend Teknologi

Trend dalam pemancar IR untuk penderiaan terus ke arah ketumpatan kuasa dan kecekapan yang lebih tinggi dalam pakej yang lebih kecil. Ini membolehkan julat pengesanan lebih panjang dan penggunaan kuasa sistem yang lebih rendah. Terdapat juga pergerakan ke arah penyelesaian bersepadu, menggabungkan pemancar, pemacu, dan kadangkala pengesan ke dalam modul tunggal dengan antara muka digital (I2C, SPI). Tambahan pula, kemajuan dalam pembungkusan peringkat wafer (WLP) dan pembungkusan skala cip (CSP) mengurangkan saiz dan kos komponen optoelektronik diskret sambil meningkatkan kebolehpercayaan. Prinsip operasi asas kekal, tetapi integrasi dan prestasi per unit isipadu meningkat secara berterusan.