LTE-S9511TS-R Pemetik Inframerah - Spesifikasi Teknikal - Gelombang 940nm - Sudut Pandangan 18° - Voltan Hadapan 1.6V

1. Gambaran Keseluruhan Produk

LTE-S9511TS-R merupakan pemancar inframerah diskret yang direka untuk aplikasi yang memerlukan sumber cahaya inframerah yang boleh dipercayai dan cekap. Ia menggunakan teknologi Gallium Arsenide (GaAs) untuk memancarkan cahaya pada panjang gelombang puncak 940nm, yang sesuai untuk mengurangkan gangguan cahaya nampak. Peranti ini mempunyai pakej pandangan sisi dengan kanta jernih air, memberikan sudut pandangan separuh keamatan fokus 18 darjah. Ini menjadikannya sesuai untuk aplikasi yang memerlukan isyarat inframerah terarah. Produk ini mematuhi piawaian RoHS dan produk hijau, dibungkus untuk proses pemasangan automatik, dan serasi dengan pematerian alir semula inframerah.

1.1 Ciri Teras dan Pasaran Sasaran

Ciri utama pemancar IR ini termasuk keamatan sinaran yang tinggi, pakej piawai EIA yang padat, dan kesesuaian untuk pemasangan PCB automatik. Kelebihan terasnya ialah panjang gelombang spesifik 940nm, yang biasa digunakan dalam alat kawalan jauh elektronik pengguna kerana keterlihatan rendah dan tindak balas pengesan foto silikon yang baik, serta konfigurasi pandangan sisinya yang membolehkan pancaran mendatar pada PCB. Pasaran sasaran utama ialah elektronik pengguna, automasi perindustrian, dan sistem keselamatan. Aplikasi utama adalah sebagai pemancar inframerah dalam unit kawalan jauh dan sebagai komponen sensor dipasang PCB dalam pelbagai sistem pengesanan dan penghantaran data.

2. Analisis Parameter Teknikal

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Penarafan ini menentukan had di mana kerosakan kekal pada peranti mungkin berlaku. Penyerakan kuasa maksimum ialah 140 mW pada suhu ambien (TA) 25°C. Ia boleh mengendalikan arus hadapan puncak 1 Ampere di bawah keadaan berdenyut (300 denyutan sesaat, lebar denyut 10μs), manakala arus hadapan DC berterusan maksimum ialah 70 mA. Peranti ini boleh menahan voltan songsang sehingga 5 Volt. Julat suhu operasi adalah dari -40°C hingga +85°C, dan julat suhu penyimpanan adalah dari -55°C hingga +100°C. Suhu pematerian alir semula inframerah maksimum ialah 260°C selama 10 saat.

2.2 Ciri Elektrik dan Optik

Ini adalah parameter prestasi tipikal yang diukur pada TA=25°C. Keamatan sinaran (I_E) ialah 24 mW/sr (tipikal) pada arus hadapan (I_F) 20mA, dengan toleransi ujian ±15%. Panjang gelombang pancaran puncak (λ_Puncak) ialah 940nm. Lebar jalur spektrum (Δλ), mewakili sebaran panjang gelombang yang dipancarkan, ialah 50nm. Voltan hadapan (V_F) ialah 1.3V tipikal, dengan maksimum 1.6V pada I_F=20mA. Arus songsang (I_R) adalah maksimum 10 μA pada voltan songsang (V_R) 5V. Sudut pandangan (2θ_1/2), di mana keamatan jatuh kepada separuh nilai pada paksi, ialah 18 darjah.

3. Analisis Lengkung Prestasi

Spesifikasi ini menyediakan beberapa lengkung ciri yang penting untuk jurutera reka bentuk. Lengkung Taburan Spektrum (Rajah 1) menunjukkan keamatan sinaran relatif merentasi panjang gelombang, berpusat pada 940nm. Lengkung Arus Hadapan vs. Suhu Ambien (Rajah 2) menggambarkan bagaimana arus hadapan maksimum yang dibenarkan berkurangan apabila suhu ambien meningkat, yang penting untuk pengurusan haba. Lengkung Arus Hadapan vs. Voltan Hadapan (Rajah 3) menunjukkan ciri IV diod. Lengkung Keamatan Sinaran Relatif vs. Suhu Ambien (Rajah 4) menunjukkan bagaimana output optik berkurangan dengan peningkatan suhu. Lengkung Keamatan Sinaran Relatif vs. Arus Hadapan (Rajah 5) menunjukkan hubungan bukan linear antara arus pacuan dan output cahaya. Akhirnya, Gambar Rajah Sinaran (Rajah 6) ialah plot kutub yang mewakili sudut pandangan 18 darjah secara visual.

4. Maklumat Mekanikal dan Pembungkusan

4.1 Garis Besar dan Dimensi Pakej

Peranti ini mematuhi pakej piawai EIA. Lukisan garis besar memberikan dimensi kritikal untuk reka bentuk tapak kaki PCB dan integrasi mekanikal. Semua dimensi diberikan dalam milimeter dengan toleransi umum ±0.15mm melainkan dinyatakan sebaliknya. Orientasi pandangan sisi ditunjukkan dengan jelas.

4.2 Susun Atur Pad Pateri

Susun atur pad pateri yang disyorkan disediakan untuk memastikan pembentukan sendi pateri yang boleh dipercayai semasa pateri alir semula atau gelombang. Dimensi dioptimumkan untuk pakej dan membantu mencegah "tombstoning" atau pembasahan yang lemah. Ketebalan stensil logam 0.12mm (5 mil) disyorkan untuk aplikasi pes pateri.

4.3 Pembungkusan Pita dan Gegelung

Komponen ini dibekalkan dalam pita pembawa 8mm pada gegelung diameter 7 inci, serasi dengan peralatan "pick-and-place" automatik piawai. Setiap gegelung mengandungi 1500 keping. Spesifikasi pembungkusan, termasuk dimensi poket, lebar pita, dan saiz hab gegelung, mengikut piawaian ANSI/EIA 481-1-A-1994. Pita ini dimeterai dengan pita penutup untuk melindungi komponen daripada kelembapan dan pencemaran.

5. Panduan Pemasangan dan Pengendalian

5.1 Proses Pateri

Peranti ini serasi dengan proses pematerian alir semula inframerah, terutamanya untuk aloi pateri bebas plumbum (Pb-free). Cadangan profil alir semula terperinci disediakan, menekankan suhu puncak tidak melebihi 260°C untuk maksimum 10 saat. Profil ini termasuk peringkat pemanasan awal untuk mengurangkan kejutan haba. Untuk pematerian manual, suhu besi pateri di bawah 300°C untuk maksimum 3 saat setiap kaki disyorkan. Panduan menekankan bahawa profil akhir harus dicirikan untuk reka bentuk PCB khusus, komponen, dan pes pateri yang digunakan.

5.2 Penyimpanan dan Kepekaan Kelembapan

Komponen ini mempunyai Tahap Kepekaan Kelembapan (MSL) 3. Apabila beg kalis lembapan asal dengan bahan pengering tidak dibuka, ia harus disimpan pada ≤30°C dan ≤90% RH dan digunakan dalam tempoh satu tahun. Sebaik sahaja beg dibuka, komponen harus disimpan pada ≤30°C dan ≤60% RH. Jika terdedah kepada keadaan ambien selama lebih daripada satu minggu (168 jam), pembakaran pada 60°C selama sekurang-kurangnya 20 jam diperlukan sebelum pematerian untuk mengelakkan keretakan "popcorn" semasa alir semula.

5.3 Pembersihan dan Kaedah Pacuan

Jika pembersihan diperlukan selepas pematerian, hanya pelarut berasaskan alkohol seperti isopropil alkohol harus digunakan. Dokumen ini menekankan bahawa LED adalah peranti beroperasi arus. Untuk memastikan kecerahan seragam apabila memacu berbilang LED secara selari, perintang had arus individu harus diletakkan secara bersiri dengan setiap LED. Ini mengimbangi variasi kecil dalam voltan hadapan (V_F) antara peranti individu.

6. Nota Aplikasi dan Pertimbangan Reka Bentuk

6.1 Senario Aplikasi Tipikal

Aplikasi utama adalah sebagai pemancar inframerah dalam alat kawalan jauh pengguna untuk televisyen, sistem audio, dan kotak set atas. Panjang gelombang 940nm hampir tidak kelihatan oleh mata manusia, mengurangkan pencemaran cahaya yang dirasakan. Ia juga sesuai untuk pautan penghantaran data inframerah jarak pendek, sensor sistem keselamatan (contohnya, pengesan pemutus pancaran), dan automasi perindustrian di mana isyarat tanpa sentuh diperlukan. Pakej pandangan sisi adalah berfaedah apabila pancaran IR perlu dipancarkan selari dengan permukaan PCB, seperti dalam aplikasi penderiaan tepi atau dalam peranti nipis.

6.2 Pertimbangan Reka Bentuk

Pereka bentuk mesti mempertimbangkan perkara berikut:Pengurusan Haba:Penurunan nilai arus hadapan maksimum dengan peningkatan suhu ambien (Rajah 2) mesti dipatuhi untuk memastikan jangka hayat yang panjang.Pacuan Arus:Sumber arus malar atau sumber voltan dengan perintang bersiri adalah wajib. Memacu dengan sumber voltan ringkas akan membawa kepada pelarian haba dan kegagalan.Penjajaran Optik:Sudut pandangan sempit 18° memerlukan penjajaran tepat dengan pengesan foto penerima atau laluan penghantaran yang dimaksudkan.Susun Atur PCB:Ikuti dimensi pad pateri yang disyorkan untuk memastikan kestabilan mekanikal yang betul dan kebolehpercayaan sendi pateri.

6.3 Perbandingan dan Pemilihan

Berbanding dengan LED IR bulat 5mm atau 3mm piawai, pakej SMT pandangan sisi ini menjimatkan ruang menegak. Berbanding dengan pemancar sudut lebih lebar, pancaran sempitnya memberikan keamatan lebih tinggi pada paksi, yang bermanfaat untuk jarak lebih jauh atau penggunaan kuasa lebih rendah. Panjang gelombang 940nm, berbanding 850nm yang lebih biasa, menawarkan cahaya merah nampak yang kurang, yang diingini dalam aplikasi pengguna. Pereka bentuk harus memilih komponen ini apabila reka bentuk memerlukan sumber IR permukaan-pasang, pancaran sisi dengan pancaran fokus untuk kawalan jauh atau penderiaan jarak dekat.

7. Soalan Lazim (FAQ)

S: Apakah perbezaan antara panjang gelombang puncak (λ_Puncak) dan panjang gelombang dominan (λ_d)?

J: Panjang gelombang puncak ialah panjang gelombang di mana kuasa optik yang dipancarkan adalah maksimum (940nm untuk peranti ini). Panjang gelombang dominan diperoleh daripada persepsi warna dan kurang relevan untuk peranti IR monokromatik; ia lebih kritikal untuk LED nampak.

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

J: Tidak. Pin mikropengawal biasanya tidak dapat membekalkan 20mA dengan selamat atau konsisten. Anda mesti menggunakan suis transistor (contohnya, NPN atau MOSFET) yang dikawal oleh mikropengawal untuk mengendalikan arus LED, dan sentiasa sertakan perintang had arus bersiri.

S: Mengapakah keadaan penyimpanan begitu ketat selepas membuka beg?

J: Pembungkusan plastik menyerap kelembapan. Semasa proses pematerian alir semula suhu tinggi, kelembapan yang terperangkap ini boleh mengewap dengan cepat, menyebabkan pengelupasan dalaman atau "popcorning", yang merekah komponen dan memusnahkannya. Proses pembakaran mengeluarkan kelembapan yang diserap ini.

S: Bagaimanakah saya mengira nilai perintang bersiri?

J: Gunakan Hukum Ohm: R = (V_bekalan- V_F) / I_F. Sebagai contoh, dengan bekalan 5V, V_Ftipikal 1.3V, dan I_Fyang dikehendaki 20mA: R = (5 - 1.3) / 0.02 = 185 Ohm. Gunakan nilai piawai seterusnya (contohnya, 180 atau 200 Ohm) dan pastikan penarafan kuasa perintang mencukupi (P = I²* R).

8. Prinsip Teknikal dan Trend

8.1 Prinsip Operasi

Diod Pemancar Inframerah (IRED) beroperasi berdasarkan prinsip elektroluminesens dalam simpang p-n semikonduktor. Apabila voltan hadapan dikenakan, elektron dari rantau-n dan lubang dari rantau-p disuntik ke dalam rantau simpang. Apabila pembawa cas ini bergabung semula, mereka membebaskan tenaga dalam bentuk foton. Panjang gelombang foton ini ditentukan oleh tenaga jurang jalur bahan semikonduktor. Gallium Arsenide (GaAs) mempunyai jurang jalur yang sepadan dengan sinaran inframerah, khususnya sekitar 940nm dalam peranti ini. Pakej pandangan sisi menggabungkan kanta epoksi acuan yang membentuk cahaya yang dipancarkan kepada sudut pandangan yang ditentukan.

8.2 Trend Industri

Trend dalam komponen IR diskret adalah ke arah kecekapan lebih tinggi (lebih output sinaran per unit input elektrik), saiz pakej lebih kecil untuk membolehkan pengecilan peranti akhir, dan peningkatan keserasian dengan protokol penghantaran data berkelajuan tinggi untuk aplikasi seperti IrDA. Terdapat juga fokus untuk meningkatkan kebolehpercayaan dan konsistensi untuk pasaran automotif dan perindustrian. Integrasi pemancar dengan litar pemacu atau pengesan foto ke dalam modul tunggal adalah satu lagi trend biasa, memudahkan reka bentuk untuk pengguna akhir. Pergerakan ke arah bahan dan proses bebas plumbum dan mematuhi RoHS, seperti yang dilihat dalam komponen ini, adalah piawaian industri sejagat.