Dokumen Teknikal LED Inframerah LTE-209 - Dimensi Pakej 5.0mm - Voltan Hadapan 1.6V - Panjang Gelombang Puncak 940nm

1. Gambaran Keseluruhan Produk

Siri LTE-209 mewakili satu keluarga diod pemancar cahaya (LED) inframerah (IR) yang direka untuk aplikasi optoelektronik yang boleh dipercayai. Komponen ini direkabentuk untuk memancarkan cahaya pada panjang gelombang puncak 940 nanometer, yang berada dalam spektrum inframerah dekat. Panjang gelombang khusus ini lazimnya digunakan dalam aplikasi yang memerlukan sumber cahaya tidak kelihatan, seperti sensor jarak, pengesanan objek, dan penyulitan optik. Kelebihan utama siri ini terletak pada pembuatan yang tepat, yang memastikan keamatan sinaran dan ciri spektrum yang konsisten. Peranti ini dibungkus dalam pakej plastik mini kos rendah dengan konfigurasi hujung-pandang, menjadikannya sesuai untuk reka bentuk yang terhad ruang. Ciri utama ialah padanan mekanikal dan spektrumnya dengan siri fototransistor tertentu, memudahkan reka bentuk pasangan pemancar-pengesan yang dioptimumkan untuk prestasi sistem dan integriti isyarat yang lebih baik.

2. Analisis Parameter Teknikal Mendalam

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Penarafan maksimum mutlak menentukan had tekanan di mana kerosakan kekal pada peranti mungkin berlaku. Penarafan ini dinyatakan pada suhu ambien (T_A) 25°C. Arus hadapan berterusan maksimum ialah 60 mA, dengan keupayaan arus hadapan puncak 1 A di bawah keadaan berdenyut (300 denyutan sesaat, lebar denyut 10 μs). Penyerakan kuasa maksimum ialah 90 mW. Peranti boleh menahan voltan songsang sehingga 5 V. Julat suhu operasi adalah dari -40°C hingga +85°C, manakala julat suhu penyimpanan meluas dari -55°C hingga +100°C. Untuk pemasangan, wayar plumbum boleh disolder pada suhu 260°C untuk tempoh maksimum 5 saat, diukur 1.6mm dari badan pakej.

2.2 Ciri Elektro-Optik

Ciri elektro-optik ialah parameter prestasi utama yang diukur di bawah keadaan ujian piawai (T_A=25°C, I_F=20mA). Keamatan sinaran (I_E), ukuran kuasa optik yang dipancarkan per unit sudut pepejal, mempunyai nilai tipikal 1.383 mW/sr. Kejadian sinaran apertur (E_e), mewakili ketumpatan kuasa, biasanya 0.184 mW/cm². Panjang gelombang pancaran puncak (λ_Puncak) berpusat pada 940 nm, dengan separuh lebar spektrum (Δλ) 50 nm, menentukan ketulenan spektrum cahaya yang dipancarkan. Voltan hadapan (V_F) biasanya berjulat dari 1.2V hingga maksimum 1.6V pada arus ujian. Arus songsang (I_R) adalah maksimum 100 μA apabila bias songsang 5V dikenakan. Sudut pandangan (2θ_1/2), di mana keamatan sinaran jatuh kepada separuh nilai puncaknya, ialah 16 darjah, menunjukkan corak pancaran yang agak sempit.

3. Penjelasan Sistem Pembahagian

Walaupun lembaran data yang diberikan tidak secara terperinci menerangkan sistem pembahagian pelbagai parameter, ia menunjukkan bahawa peranti "DIPILIH MENGIKUT JULAT KEINTENSITAN DALAM TALIAN DAN KEINTENSITAN SINARAN KHUSUS." Ini membayangkan proses pemilihan atau pengisihan berdasarkan keamatan sinaran yang diukur dan mungkin nilai kejadian sinaran. Pra-pemilihan ini memastikan komponen yang dihantar untuk pesanan tertentu berada dalam jalur toleransi yang lebih ketat untuk parameter optik utama ini berbanding had minimum dan maksimum mutlak yang dinyatakan dalam spesifikasi umum. Amalan ini meningkatkan konsistensi dalam prestasi aplikasi, terutamanya dalam sistem di mana padanan output optik adalah kritikal.

4. Analisis Lengkung Prestasi

Lembaran data termasuk beberapa lengkung ciri tipikal yang menggambarkan tingkah laku peranti di bawah pelbagai keadaan.

4.1 Taburan Spektrum

Rajah 1 menunjukkan lengkung taburan spektrum, memplot keamatan sinaran relatif terhadap panjang gelombang. Ia mengesahkan pancaran puncak pada 940 nm dan separuh lebar spektrum kira-kira 50 nm, menunjukkan penyebaran panjang gelombang yang dipancarkan di sekitar puncak.

4.2 Arus Hadapan vs. Voltan Hadapan (Lengkung I-V)

Rajah 3 menggambarkan ciri arus hadapan berbanding voltan hadapan. Lengkung ini adalah tidak linear, tipikal untuk diod. Ia menunjukkan hubungan di mana peningkatan kecil dalam voltan melebihi ambang hidup membawa kepada peningkatan arus yang cepat. V_F yang ditentukan 1.2V hingga 1.6V pada 20mA boleh dikontekstualisasikan dalam lengkung ini.

4.3 Keamatan Sinaran Relatif vs. Arus Hadapan

Rajah 5 menggambarkan bagaimana output optik (keamatan sinaran relatif) berubah dengan arus pacuan hadapan. Secara umumnya, output meningkat dengan arus, tetapi hubungan mungkin tidak linear sempurna di seluruh julat operasi. Lengkung ini penting untuk menentukan arus pacuan yang diperlukan untuk mencapai tahap output optik yang dikehendaki.

4.4 Kebergantungan Suhu

Rajah 2 dan 4 menunjukkan kesan suhu ambien. Rajah 2 (Arus Hadapan vs. Suhu Ambien, mungkin pada voltan malar) dan Rajah 4 (Keamatan Sinaran Relatif vs. Suhu Ambien, pada arus malar) menunjukkan bahawa kedua-dua sifat elektrik dan optik LED adalah bergantung kepada suhu. Biasanya, untuk LED inframerah, voltan hadapan berkurangan dan output optik berkurangan apabila suhu meningkat. Lengkung ini adalah kritikal untuk mereka bentuk litar dengan pampasan suhu atau untuk menganggarkan prestasi dalam persekitaran bukan ambien.

4.5 Corak Sinaran

Rajah 6 ialah gambar rajah sinaran atau corak sudut pandangan. Ia adalah plot kutub yang menunjukkan taburan sudut keamatan sinaran yang dipancarkan. Separuh sudut 16 darjah diwakili secara visual di sini, menunjukkan keamatan jatuh kepada 50% daripada nilai pada paksi pada ±8 darjah dari pusat.

5. Maklumat Mekanikal dan Pakej

Peranti menggunakan pakej plastik mini hujung-pandang. Dimensi utama dari lukisan pakej termasuk diameter badan, jarak wayar plumbum, dan panjang keseluruhan. Wayar plumbum keluar dari pakej dengan jarak tertentu yang kritikal untuk susun atur PCB. Pakej termasuk flen, dan nota menentukan penonjolan resin maksimum di bawah flen ini. Nota juga menjelaskan bahawa jarak wayar plumbum diukur pada titik di mana wayar plumbum keluar dari badan pakej, dan toleransi umum ialah ±0.25mm melainkan dinyatakan sebaliknya. Konfigurasi fizikal direka untuk dipadankan secara mekanikal dengan fototransistor yang sepadan, memastikan penjajaran yang betul dalam modul yang dipasang.

6. Garis Panduan Pateri dan Pemasangan

Garis panduan pemasangan utama yang diberikan adalah berkaitan dengan suhu pateri. Penarafan maksimum mutlak menentukan bahawa wayar plumbum boleh dikenakan suhu 260°C untuk maksimum 5 saat. Penarafan ini diukur pada jarak 1.6mm (0.063") dari badan pakej. Maklumat ini adalah penting untuk menentukan profil pateri aliran semula atau prosedur pateri tangan. Melebihi suhu atau masa ini boleh merosakkan sambungan die dalaman, ikatan wayar, atau bahan pakej plastik itu sendiri. Langkah berjaga-jaga ESD (Nyahcas Elektrostatik) piawai harus dipatuhi semasa pengendalian. Peranti harus disimpan dalam julat suhu yang ditentukan -55°C hingga +100°C dalam persekitaran kering untuk mengelakkan penyerapan lembapan, yang boleh menyebabkan "popcorning" semasa aliran semula.

7. Maklumat Pembungkusan dan Pemesanan

Lembaran data mengenal pasti nombor bahagian sebagai LTE-209. "No. Spes." ialah DS-50-92-0001, dan semakan ialah C. Butiran khusus mengenai pembungkusan pita-dan-gelendong, kuantiti gelendong, atau tahap kepekaan lembapan (MSL) tidak disediakan dalam petikan. Pemesanan biasanya akan berdasarkan nombor bahagian asas LTE-209, dengan akhiran berpotensi menunjukkan bahagian keintensitan tertentu seperti yang dibayangkan oleh proses pemilihan yang disebut dalam ciri-ciri.

8. Cadangan Aplikasi

8.1 Senario Aplikasi Tipikal

LTE-209 adalah sesuai untuk aplikasi yang memerlukan sumber inframerah yang padat dan cekap. Panjang gelombang 940nmnya tidak kelihatan oleh mata manusia dan sangat sesuai untuk:

• Suis Optik dan Pengesanan Objek:Dipasangkan dengan fototransistor (seperti siri LTR-4206 yang disebut) untuk mengesan kehadiran, ketiadaan, atau kedudukan objek dengan memutuskan pancaran IR.
• Penderia Jarak:Digunakan dalam peranti untuk mengesan jarak pengguna atau objek, selalunya menggunakan penderiaan pantulan.
• Penyulit:Menyediakan sumber cahaya untuk penyulit optik penambahan atau mutlak dalam sistem kawalan motor dan penderiaan kedudukan.
• Penghantaran Data:Boleh digunakan untuk pautan komunikasi inframerah jarak pendek, kadar data rendah (contohnya, sistem kawalan jauh), walaupun sudut pandangan sempitnya mungkin memerlukan penjajaran.

8.2 Pertimbangan Reka Bentuk

• Had Arus:Sentiasa gunakan perintang siri atau pemacu arus malar untuk menghadkan arus hadapan ke titik operasi yang dikehendaki, jangan sekali-kali melebihi penarafan maksimum mutlak.
• Pengurusan Haba:Pertimbangkan penyerakan kuasa (V_F* I_F) dan kesan suhu ambien pada output. Untuk aplikasi kebolehpercayaan tinggi, kurangkan arus maksimum pada suhu tinggi.
• Penjajaran Optik:Sudut pandangan sempit 16 darjah memerlukan penjajaran mekanikal yang tepat dengan pengesan berpasangan atau kawasan sasaran untuk kekuatan isyarat yang optimum.
• Perlindungan Litar:Walaupun ia mempunyai penarafan voltan songsang 5V, memasukkan perlindungan terhadap voltan songsang atau lonjakan voltan dalam litar adalah amalan yang baik.
• Pasangan Dipadankan:Untuk prestasi terbaik dalam aplikasi penderiaan, gunakan peranti dengan fototransistor yang dipadankan secara spektrum dan mekanikal seperti yang dicadangkan.

9. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

Pembeza utama siri LTE-209, seperti yang dibentangkan, adalah pemilihan khususnya untuk parameter keintensitan dan pasangan dipadankannya dengan siri fototransistor. Berbanding dengan LED IR generik, pra-pemilihan ini menawarkan konsistensi yang lebih besar dalam output optik, yang boleh memudahkan penentukuran litar dan meningkatkan hasil dalam pengeluaran besar-besaran. Padanan mekanikal memastikan apabila digunakan dengan fototransistor yang ditetapkan, penjajaran fizikal dan gandingan optik dioptimumkan, membawa kepada isyarat yang lebih kuat dan lebih boleh dipercayai. Penggunaan Gallium Aluminum Arsenide (GaAlAs) pada substrat Gallium Arsenide (GaAs) adalah teknologi piawai untuk menghasilkan pemancar inframerah dekat yang cekap dengan panjang gelombang sekitar 940nm.

10. Soalan Lazim (FAQ)

S: Apakah tujuan panjang gelombang 940nm?

J: 940nm berada dalam spektrum inframerah dekat, tidak kelihatan oleh mata manusia. Ia biasa digunakan dalam penderiaan dan komunikasi untuk mengelakkan gangguan cahaya kelihatan dan dikesan dengan cekap oleh pengesan foto silikon.

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

J: Tidak. Anda mesti menggunakan perintang penghad arus. Dengan V_F tipikal 1.6V pada 20mA, nilai perintang untuk bekalan 5V ialah R = (5V - 1.6V) / 0.02A = 170Ω. Perintang piawai 180Ω akan menghasilkan arus hampir 19mA.

S: Bagaimana suhu menjejaskan prestasi?

J: Seperti yang ditunjukkan dalam lengkung ciri, peningkatan suhu secara amnya mengurangkan output optik untuk arus tertentu dan mengurangkan voltan hadapan. Reka bentuk untuk julat suhu luas mesti mengambil kira ini.

S: Apakah maksud "dipadankan secara spektrum"?

J: Ia bermaksud spektrum pancaran LED (berpusat pada 940nm) selaras dengan baik dengan kawasan responsiviti puncak fototransistor yang ditentukan. Ini memaksimumkan jumlah cahaya yang dipancarkan yang boleh ditukar oleh pengesan kepada isyarat elektrik.

11. Contoh Reka Bentuk dan Penggunaan Praktikal

Contoh 1: Pintu Pengesanan Objek:Dua LED IR LTE-209 boleh diletakkan di satu sisi tali sawat penghantar, setiap satu dipasangkan dengan fototransistor yang dipadankan di sisi bertentangan, mencipta dua pancaran pengesanan bebas. Mikropengawal memantau output fototransistor. Apabila objek melalui, ia memutuskan satu atau kedua-dua pancaran, membolehkan sistem mengira objek, mengukur saiz (dengan mengira masa putusan pancaran), atau mencetuskan tindakan.

Contoh 2: Penderia Jarak Pantulan:Satu LTE-209 dan fototransistor dipadankannya diletakkan bersebelahan pada PCB, menghadap arah yang sama. LED memancarkan pancaran. Apabila objek menghampiri, ia memantulkan sebahagian cahaya ini kembali ke fototransistor. Kekuatan isyarat yang dikesan berkorelasi dengan jarak objek. Persediaan ini biasa dalam paip tanpa sentuh atau dispenser sabun automatik.

12. Pengenalan Prinsip Operasi

Diod Pemancar Cahaya Inframerah (IR LED) adalah diod simpang p-n semikonduktor. Apabila voltan hadapan dikenakan, elektron dari rantau jenis-n dan lubang dari rantau jenis-p disuntik ke dalam rantau simpang. Apabila pembawa cas ini bergabung semula, tenaga dibebaskan. Dalam sistem bahan khusus yang digunakan di sini (GaAlAs/GaAs), tenaga ini sepadan dengan foton dalam spektrum inframerah, kira-kira 940nm panjang gelombang. Struktur diod, termasuk lapisan tingkap yang disebut, direka untuk membenarkan cahaya yang dihasilkan ini keluar dari bahan semikonduktor dengan cekap. Pakej plastik berfungsi untuk melindungi die semikonduktor, menyediakan struktur mekanikal, dan juga boleh bertindak sebagai kanta untuk membentuk pancaran cahaya yang dipancarkan, menyumbang kepada sudut pandangan 16 darjah yang ditentukan.

13. Trend dan Perkembangan Teknologi

Teknologi pemancar inframerah terus berkembang. Trend umum dalam bidang ini termasuk:

• Peningkatan Kecekapan:Pembangunan bahan dan struktur semikonduktor baru (contohnya, telaga kuantum berbilang) untuk mencapai kuasa output optik yang lebih tinggi untuk input elektrik tertentu, mengurangkan penggunaan kuasa dan penjanaan haba.
• Pengecilan:Pengurangan berterusan dalam saiz pakej (contohnya, pakej skala cip) untuk membolehkan integrasi ke dalam elektronik pengguna dan peranti IoT yang semakin kecil.
• Fungsian Dipertingkatkan:Integrasi pemancar dengan litar pemacu, pengesan foto, atau bahkan mikropengawal ke dalam modul tunggal atau penyelesaian sistem-dalam-pakej (SiP).
• Kepelbagaian Panjang Gelombang:Walaupun 940nm kekal piawai, panjang gelombang IR lain (contohnya, 850nm, 1050nm) sedang dioptimumkan untuk aplikasi khusus seperti sistem selamat mata atau tingkap penghantaran atmosfera yang berbeza.
• Kebolehpercayaan Diperbaiki:Kemajuan dalam bahan pembungkusan dan teknologi sambungan die untuk menahan suhu yang lebih tinggi dan keadaan persekitaran yang lebih mencabar, seperti yang diperlukan dalam aplikasi automotif.