Dokumen Teknikal LTE-2872U Pemancar IR - Pakej 5mm - Voltan Hadapan 1.6V - Panjang Gelombang 940nm

1. Gambaran Keseluruhan Produk

LTE-2872U ialah diod pemancar inframerah (IR) berprestasi tinggi yang direka untuk operasi yang boleh dipercayai dalam aplikasi penderiaan dan pengesanan. Fungsi terasnya adalah untuk memancarkan cahaya inframerah pada panjang gelombang puncak 940 nanometer, yang tidak kelihatan oleh mata manusia tetapi sesuai untuk sistem pengesanan elektronik. Aplikasi utama yang diketengahkan dalam dokumen data adalah untuk pengesan asap, di mana komponen ini mempunyai kelulusan UL, menekankan kebolehpercayaan dan keselamatannya untuk peralatan keselamatan hayat kritikal. Peranti ini ditawarkan dalam pakej plastik lutsinar hujung-melihat kos rendah, menyediakan corak pancaran sempit yang meningkatkan arah tuju dan ketepatan penderiaan.

1.1 Kelebihan Teras dan Pasaran Sasaran

Kelebihan utama siri LTE-2872U berasal daripada pilihan reka bentuk khususnya. Ia dipadankan secara mekanikal dan spektrum dengan fototransistor pasangan dalam siri LTR-3208, memastikan prestasi optimum dalam pasangan pemancar-pengesan yang biasa digunakan dalam penderia jenis slot (contohnya, untuk pengesanan kertas dalam pencetak, penderiaan objek). Pemadanan ini memudahkan reka bentuk dan meningkatkan integriti isyarat. Ciri pancaran sempit meningkatkan keamatan dalam kawasan yang lebih kecil, memperbaiki nisbah isyarat-ke-bunyi dalam sistem yang sejajar. Penggunaan lapisan tingkap Gallium Aluminium Arsenida (GaAlAs) pada substrat Gallium Arsenida (GaAs) adalah teknologi standard untuk pancaran IR yang cekap. Pasaran sasaran utama adalah elektronik industri dan pengguna yang memerlukan penderiaan inframerah yang teguh dan kos rendah, dengan ceruk yang diperakui dalam sistem pengesanan asap.

2. Analisis Parameter Teknikal Mendalam

Dokumen data menyediakan penarafan maksimum mutlak dan ciri-ciri elektrik/optik terperinci, yang penting untuk reka bentuk litar dan penilaian kebolehpercayaan.

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Penarafan ini mentakrifkan had di mana kerosakan kekal mungkin berlaku. Peranti boleh meleraikan sehingga 250 mW kuasa. Arus hadapan berterusan dinilai pada 150 mA, manakala arus hadapan puncak yang lebih tinggi iaitu 3 A dibenarkan di bawah keadaan berdenyut (300 pps, lebar denyut 10 µs), yang berguna untuk memacu letupan pendek berkeamatan tinggi. Voltan songsang maksimum ialah 5 V, menunjukkan toleransi diod terhadap pincang songsang yang terhad. Julat suhu operasi adalah dari -40°C hingga +85°C, dan penyimpanan boleh dari -55°C hingga +100°C, menjadikannya sesuai untuk persekitaran yang keras. Suhu paterian plumbum ditetapkan sebagai 260°C selama 5 saat pada jarak 1.6mm dari badan pakej, memberikan panduan untuk proses pemasangan.

2.2 Ciri-ciri Elektrik & Optik

Parameter diuji pada arus hadapan piawai (I_F) 20 mA dan suhu ambien (T_A) 25°C. Voltan hadapan (V_F) biasanya dalam julat 1.2V hingga 1.6V. Arus songsang (I_R) adalah maksimum 100 µA pada voltan songsang (V_R) 5V. Panjang gelombang pancaran puncak (λ_Puncak) ialah 940 nm, dan lebar jalur spektrum (Δλ), ditakrifkan sebagai separuh lebar, ialah 50 nm. Sudut pandangan (2θ_1/2) ialah 16 darjah, mengesahkan spesifikasi pancaran sempit.

3. Penjelasan Sistem Pembin

LTE-2872U menggunakan sistem pembin yang ketat untuk output sinarannya, yang penting untuk aplikasi yang memerlukan prestasi optik yang konsisten. Dua parameter utama dibin: Kejadian Sinaran Apertur (E_e, dalam mW/cm²) dan Keamatan Sinaran (I_E, dalam mW/sr).

3.1 Pembin Output Sinaran

Dokumen data menyenaraikan pelbagai bin (A, B, C, D1, D2, D3, D4) untuk kedua-dua E_edan I_E. Bin mewakili julat kuasa optik yang disusun. Sebagai contoh, Bin A untuk Keamatan Sinaran mempunyai julat tipikal 3.31 hingga 7.22 mW/sr, manakala Bin D4 bermula dari 17.17 mW/sr. Ini membolehkan pereka memilih komponen dengan tahap output tepat yang diperlukan untuk aplikasi mereka, memastikan kekuatan isyarat yang mencukupi tanpa menspesifikasi berlebihan. Nombor bin yang lebih tinggi umumnya sepadan dengan peranti kecekapan atau output yang lebih tinggi. Pereka mesti merujuk kod bin khusus semasa membuat pesanan untuk menjamin prestasi yang diperlukan.

4. Analisis Lengkung Prestasi

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

4.1 Taburan Spektrum

Rajah 1 menunjukkan taburan spektrum, memuncak tajam pada 940 nm dengan separuh lebar 50 nm yang dinyatakan sebelum ini. Lengkung ini penting untuk memastikan keserasian dengan kepekaan spektrum pengesan berpasangan (seperti LTR-3208).

4.2 Arus Hadapan vs. Voltan Hadapan

Rajah 3 menggambarkan ciri IV (Arus-Voltan). Ia menunjukkan hubungan eksponen tipikal diod. Lengkung ini membolehkan pereka menentukan voltan pacuan yang diperlukan untuk arus operasi yang dikehendaki, yang penting untuk mereka bentuk litar pembatas arus.

4.3 Keamatan Sinaran Relatif vs. Arus Hadapan

Rajah 5 menunjukkan bahawa output optik (keamatan sinaran) hampir linear dengan arus hadapan dalam julat operasi tipikal. Kelinearan ini memudahkan modulasi dan kawalan output cahaya.

4.4 Keamatan Sinaran Relatif vs. Suhu Ambien

Rajah 4 adalah penting untuk memahami kesan terma. Ia menunjukkan bahawa keamatan sinaran berkurangan apabila suhu ambien meningkat. Penurunan nilai ini mesti diambil kira dalam reka bentuk yang bertujuan untuk beroperasi di seluruh julat suhu, terutamanya berhampiran had atas (+85°C), untuk memastikan margin isyarat yang mencukupi.

4.5 Gambarajah Sinaran

Rajah 6 menyediakan corak sinaran kutub, mengesahkan secara visual sudut pandangan 16 darjah. Corak ini menunjukkan taburan sudut cahaya inframerah yang dipancarkan, yang penting untuk penjajaran optik dan memahami kawasan penderiaan berkesan.

5. Maklumat Mekanikal & Pakej

5.1 Dimensi Pakej

Peranti menggunakan pakej berplumbum jejari 5mm piawai (sering dirujuk sebagai T-1¾). Dimensi utama termasuk diameter badan, jarak plumbum, dan panjang keseluruhan. Lukisan menyatakan bahawa jarak plumbum diukur di mana plumbum keluar dari pakej. Penonjolan maksimum resin di bawah flens dicatatkan sebagai 1.5mm. Semua dimensi mempunyai toleransi piawai ±0.25mm melainkan dinyatakan sebaliknya.

5.2 Pengenalpastian Polarity

Untuk pemancar IR piawai dalam pakej ini, plumbum yang lebih panjang biasanya adalah anod (positif), dan plumbum yang lebih pendek adalah katod (negatif). Bahagian rata pada pinggir pakej juga mungkin menunjukkan sisi katod. Pereka mesti mengesahkan ini semasa pemasangan untuk mengelakkan sambungan songsang.

6. Garis Panduan Paterian & Pemasangan

Dokumen data memberikan arahan khusus untuk paterian untuk mengelakkan kerosakan terma pada simpang semikonduktor dan pakej plastik.

6.1 Paterian Tangan atau Gelombang

Penarafan maksimum mutlak menyatakan bahawa plumbum boleh dipateri pada 260°C selama maksimum 5 saat, dengan syarat titik paterian sekurang-kurangnya 1.6mm (.063\") dari badan pakej. Jarak ini membolehkan haba meleraikan sepanjang plumbum sebelum mencapai komponen sensitif di dalam pakej. Menggunakan klip penyerap haba pada plumbum antara sambungan pateri dan badan adalah amalan yang disyorkan.

6.2 Keadaan Penyimpanan

Walaupun tidak diterangkan secara terperinci selain julat suhu penyimpanan (-55°C hingga +100°C), adalah amalan piawai untuk menyimpan peranti sensitif lembapan dalam persekitaran kering atau dalam beg penghalang lembapan tertutup dengan bahan pengering untuk mengelakkan \"popcorning\" semasa paterian refluks, walaupun komponen ini terutamanya untuk pemasangan lubang tembus.

7. Cadangan Aplikasi

7.1 Senario Aplikasi Tipikal

• Pengesan Asap:Kelulusan UL menjadikannya pilihan utama. Ia digunakan dalam pengesan asap fotoelektrik di mana zarah asap menyerakkan pancaran IR dari pemancar ke pengesan foto.
• Penderiaan Objek/Slot:Dipasangkan dengan fototransistor padanan (contohnya, LTR-3208) merentasi jurang untuk mengesan kehadiran atau ketiadaan objek (kertas dalam pencetak, duit syiling dalam mesin layan diri).
• Penderiaan Kedekatan:Digunakan dalam sistem di mana cahaya IR yang dipantul dikesan untuk mengukur jarak atau kehadiran.
• Automasi Perindustrian:Untuk pengiraan, penentududukan, dan langsir keselamatan pancaran-terputus.

7.2 Pertimbangan Reka Bentuk

• Pembatas Arus:Sentiasa gunakan perintang siri untuk menghadkan arus hadapan kepada nilai yang dikehendaki (contohnya, 20 mA untuk pengukuran spesifikasi). Kira nilai perintang menggunakan R = (V_bekalan- V_F) / I_F.
• Pengurusan Terma:Ambil kira penurunan output dengan suhu (lihat Rajah 4). Untuk operasi suhu tinggi atau arus tinggi, pastikan peleraian kuasa (I_F* V_F) tidak melebihi 250 mW dan pertimbangkan penurunan nilai.
• Penjajaran Optik:Pancaran sempit 16 darjah memerlukan penjajaran mekanikal yang tepat dengan pengesan untuk kekuatan isyarat optimum.
• Bunyi Elektrik:Untuk operasi berdenyut, pastikan litar pacuan pantas dan pertimbangkan perisai untuk mengelakkan gangguan elektromagnet daripada menjejaskan litar pengesan sensitif.

8. Perbandingan & Pembezaan Teknikal

Walaupun perbandingan pesaing langsung tidak terdapat dalam dokumen data, pembeza utama LTE-2872U boleh disimpulkan. Kelebihannya yang utama adalah pemadanan terjamin dengan siri fototransistor LTR-3208, mengurangkan ketidakpastian reka bentuk. Ketersediaan pelbagai bin output membolehkan pengoptimuman kos-prestasi. Sudut pandangan sempit adalah ciri khusus yang tidak terdapat dalam semua pemancar IR; pemancar sudut lebar memberikan kurang keamatan pada titik tertentu tetapi meliputi kawasan yang lebih besar. Pensijilan UL untuk pengesan asap adalah kelayakan penting yang tidak dimiliki oleh semua LED IR, membuka pintu kepada pasaran yang dikawal selia.

9. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

S1: Apakah tujuan bin berbeza (A, B, C, D1, dll.)?
J1: Bin mengkategorikan LED berdasarkan output sinaran (keamatan) yang diukur. Ini membolehkan anda memilih komponen yang memenuhi output minimum yang diperlukan untuk aplikasi anda dengan boleh dipercayai. Menggunakan bin yang lebih tinggi memastikan isyarat yang lebih kuat tetapi mungkin sedikit lebih mahal.

S2: Bolehkah saya memacu LED ini dengan bekalan 5V secara langsung?
J2: Tidak boleh. Voltan hadapan tipikal ialah 1.2-1.6V. Menyambungkannya secara langsung kepada 5V akan menyebabkan arus berlebihan, memusnahkan LED. Anda mesti sentiasa menggunakan perintang pembatas arus secara bersiri.

S3: Mengapa output menurun pada suhu yang lebih tinggi?
J3: Ini adalah ciri asas sumber cahaya semikonduktor. Peningkatan suhu meningkatkan rekombinasi bukan sinaran dalam bahan semikonduktor, mengurangkan kecekapan penjanaan cahaya (elektroluminesens).

S4: Apakah maksud \"dipadankan secara spektrum\"?
J4: Ia bermaksud panjang gelombang pancaran puncak pemancar (940nm) sejajar rapat dengan panjang gelombang kepekaan spektrum puncak pengesan fototransistor yang ditentukan. Ini memaksimumkan jumlah cahaya yang dipancarkan yang boleh \"dilihat\" oleh pengesan dan ditukar kepada isyarat elektrik.

10. Kajian Kes Reka Bentuk Praktikal

Senario: Mereka Bentuk Penderia Habis Kertas untuk Pencetak.Aplikasi biasa adalah untuk mengesan apabila kertas tiada dalam dulang. Pemancar IR LTE-2872U diletakkan di satu sisi laluan kertas, dan fototransistor LTR-3208 diletakkan bertentangan secara langsung. Apabila kertas hadir, ia menghalang pancaran IR, dan output fototransistor adalah rendah (atau tinggi, bergantung pada konfigurasi litar). Apabila kertas tiada, pancaran mencapai pengesan, mengubah keadaan outputnya.Langkah-langkah Reka Bentuk:1) Pilih bin yang sesuai (contohnya, Bin C) untuk margin isyarat yang mencukupi. 2) Reka bentuk litar pemacu: Gunakan pin GPIO mikropengawal. Dengan bekalan 3.3V dan sasaran I_F20 mA, kira R = (3.3V - 1.4V) / 0.02A = 95Ω. Gunakan perintang piawai 100Ω. 3) Reka bentuk litar pengesan: Sambungkan fototransistor dalam konfigurasi pemancar biasa dengan perintang tarik-naik untuk mencipta isyarat digital. 4) Reka bentuk pemegang secara mekanikal untuk memastikan penjajaran tepat pemancar dan pengesan merentasi laluan kertas, menggunakan pancaran sempit 16 darjah untuk pengesanan tepi yang tepat.

11. Pengenalan Prinsip Operasi

LTE-2872U ialah diod pemancar cahaya (LED) yang beroperasi dalam spektrum inframerah. Prinsip terasnya adalah elektroluminesens dalam 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, mereka membebaskan tenaga. Dalam sistem bahan khusus ini (GaAlAs/GaAs), tenaga yang dibebaskan sepadan dengan foton dengan panjang gelombang kira-kira 940 nm, yang berada dalam rantau inframerah dekat. Pancaran sempit dicapai melalui geometri die semikonduktor dan kesan kanta kubah plastik lutsinar, yang mengkolimasikan cahaya yang dipancarkan.

12. Trend dan Konteks Teknologi

Pemancar inframerah seperti LTE-2872U adalah berdasarkan teknologi semikonduktor III-V yang matang. Trend dalam bidang ini termasuk pembangunan pemancar pada panjang gelombang berbeza (contohnya, 850nm untuk beberapa kamera pengawasan, 1050nm untuk aplikasi selamat-mata) dan dengan kuasa output dan kecekapan yang lebih tinggi. Terdapat juga pergerakan ke arah pakej peranti pemasangan permukaan (SMD) untuk pemasangan automatik, walaupun pakej lubang tembus seperti jenis 5mm ini kekal popular untuk prototaip, pembaikan, dan aplikasi yang memerlukan pengendalian kuasa lebih tinggi atau pemasangan manual yang lebih mudah. Prinsip pasangan pemancar-pengesan padanan kekal asas kepada penderiaan optoelektronik yang boleh dipercayai. Integrasi pemancar, pemacu, dan kadangkala pengesan ke dalam modul tunggal adalah trend lain, memudahkan reka bentuk sistem untuk pengguna akhir.