Lembaran Data LED Pemancar Inframerah LTE-4206 - Panjang Gelombang 940nm - Arus Kehadapan 20mA - Voltan Kehadapan 1.6V - Sudut Pandangan 20° - Dokumen Teknikal Bahasa Melayu

1. Gambaran Keseluruhan Produk

LTE-4206 ialah pemancar inframerah (IR) bersaiz mini yang berharga rendah, direka untuk digunakan dalam aplikasi penderiaan dan komunikasi optoelektronik. Fungsi terasnya adalah untuk memancarkan cahaya inframerah pada panjang gelombang puncak 940 nanometer (nm). Peranti ini dibungkus dalam pakej plastik lutsinar yang menghadap hujung, membolehkan pancaran cahaya yang cekap. Ciri utama ialah padanan mekanikal dan spektrumnya dengan siri fototransistor yang sepadan, yang memudahkan reka bentuk litar penerima dengan memastikan keserasian dalam dimensi fizikal dan tindak balas spektrum.

2. Analisis Parameter Teknikal Mendalam

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Penarafan ini mentakrifkan had di mana kerosakan kekal pada peranti mungkin berlaku. Ia dinyatakan pada suhu persekitaran (T_A) 25°C.

• Pelesapan Kuasa (P_D):90 mW. Ini ialah kuasa maksimum yang dibenarkan yang boleh dipancarkan oleh peranti sebagai haba.
• Arus Kehadapan Puncak (I_FP):1 A. Ini ialah arus berdenyut maksimum yang dibenarkan, dinyatakan di bawah keadaan 300 denyutan sesaat (pps) dengan lebar denyut 10 μs.
• Arus Kehadapan Berterusan (I_F):60 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 LED.
• Julat Suhu Operasi:-40°C hingga +85°C. Peranti dijamin berfungsi dalam julat suhu persekitaran ini.
• Julat Suhu Penyimpanan:-55°C hingga +100°C.
• Suhu Pateri Kaki:260°C selama 5 saat, diukur 1.6mm dari badan pakej.

2.2 Ciri-ciri Elektrik & Optik

Parameter ini diukur pada T_A=25°C dan mentakrifkan prestasi peranti di bawah keadaan operasi biasa. Arus kehadapan (I_F) untuk menguji parameter optik biasanya 20mA.

• Kejadian Sinaran Apertur (E_e):Diukur dalam mW/cm², ini ialah kuasa sinaran per unit kawasan yang jatuh pada permukaan. Nilainya berbeza mengikut bin (lihat bahagian 3).
• Keamatan Sinaran (I_E):Diukur dalam mW/sr, ini ialah kuasa sinaran yang dipancarkan per unit sudut pepejal. Ia adalah parameter utama untuk mencirikan kecerahan sumber IR. Nilai-nilai dibin.
• Panjang Gelombang Pancaran Puncak (λ_Puncak):940 nm (tipikal). Ini ialah panjang gelombang di mana kuasa optik yang dipancarkan adalah maksimum. Ia berada dalam spektrum inframerah dekat.
• Separuh Lebar Garisan Spektrum (Δλ):50 nm (tipikal). Parameter ini, juga dikenali sebagai Lebar Penuh pada Separuh Maksimum (FWHM), menunjukkan lebar jalur spektrum. Nilai 50 nm bermakna cahaya yang dipancarkan meliputi julat panjang gelombang kira-kira 50 nm lebar berpusat di sekitar puncak.
• Voltan Kehadapan (V_F):1.2 V (min), 1.6 V (tip) pada I_F=20mA. Ini ialah susutan voltan merentasi LED apabila mengalirkan arus yang ditentukan.
• Arus Songsang (I_R):100 μA (maks) pada V_R=5V. Ini ialah arus bocor kecil yang mengalir apabila peranti dipincang songsang.
• Sudut Pandangan (2θ_1/2):20 darjah. Ini ialah sudut penuh di mana keamatan sinaran jatuh kepada separuh daripada nilai maksimumnya (pada paksi). Sudut 20° menunjukkan pancaran yang agak fokus.

3. Penjelasan Sistem Pembin

LTE-4206 menggunakan sistem pembin untuk parameter output optik utamanya, Kejadian Sinaran Apertur (E_e) dan Keamatan Sinaran (I_E). Pembin ialah proses pembuatan yang menyusun komponen kepada kumpulan prestasi untuk memastikan konsistensi dalam julat yang ditakrifkan. Peranti dikategorikan kepada empat bin: A, B, C, dan D.

• Bin A: E_e= 0.184 - 0.54 mW/cm²; I_E= 1.383 - 4.06 mW/sr.
• Bin B: E_e= 0.36 - 0.78 mW/cm²; I_E= 2.71 - 5.87 mW/sr.
• Bin C: E_e= 0.52 - 1.02 mW/cm²; I_E= 3.91 - 7.67 mW/sr.
• Bin D: E_e= 0.68 mW/cm² (min); I_E= 5.11 mW/sr (min). Bin ini mewakili kumpulan output tertinggi.

Sistem ini membolehkan pereka memilih bin yang memenuhi keperluan kepekaan atau julat khusus mereka untuk aplikasi tertentu.

4. Analisis Keluk Prestasi

Lembaran data menyediakan beberapa keluk ciri yang menggambarkan kelakuan peranti di bawah pelbagai keadaan.

4.1 Taburan Spektrum (Rajah 1)

Keluk ini menunjukkan keamatan sinaran relatif sebagai fungsi panjang gelombang. Ia mengesahkan pancaran puncak pada 940 nm dan separuh lebar spektrum kira-kira 50 nm. Bentuk keluk adalah tipikal untuk LED inframerah GaAlAs.

4.2 Arus Kehadapan vs. Voltan Kehadapan (Keluk IV) (Rajah 3)

Graf ini memplot I_Fmelawan V_F. Ia menunjukkan hubungan eksponen ciri diod. Keluk ini penting untuk mereka bentuk litar pemacu had arus. V_Ftipikal 1.6V pada 20mA boleh disahkan di sini.

4.3 Keamatan Sinaran Relatif vs. Arus Kehadapan (Rajah 5)

Plot ini menunjukkan bahawa output optik (keamatan sinaran) adalah hampir linear dengan arus kehadapan dalam julat yang ketara. Kelinearan ini memudahkan kawalan; meningkatkan arus pemacu secara langsung dan boleh diramal meningkatkan output cahaya.

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

Keluk penting ini menggambarkan pergantungan suhu pada output LED. Keamatan sinaran berkurangan apabila suhu persekitaran meningkat. Pengurangan penarafan ini mesti diambil kira dalam reka bentuk yang bertujuan untuk beroperasi dalam julat suhu penuh (-40°C hingga +85°C) untuk memastikan kekuatan isyarat yang mencukupi pada suhu tinggi.

4.5 Gambarajah Sinaran (Rajah 6)

Ini ialah plot kutub yang menggambarkan taburan ruang cahaya yang dipancarkan. Ia mengesahkan sudut pandangan 20° secara visual, menunjukkan bagaimana keamatan berkurangan pada sudut jauh dari paksi pusat (0°).

5. Maklumat Mekanikal & Pakej

Peranti menggunakan pakej plastik mini yang menghadap hujung. Nota dimensi utama dari lembaran data termasuk:

• Semua dimensi adalah dalam milimeter (inci diberikan dalam kurungan).
• Toleransi umum ialah ±0.25mm (±0.010") melainkan dinyatakan sebaliknya.
• Penonjolan maksimum resin di bawah flens ialah 1.0mm (0.039").
• Jarak kaki diukur pada titik di mana kaki muncul dari badan pakej.
• Pakej adalah lutsinar dan telus.

(Nota: Dimensi berangka khusus dari lukisan tidak disediakan dalam petikan teks, tetapi biasanya akan termasuk diameter badan, panjang, diameter kaki, dan jarak).

6. Garis Panduan Pateri & Pemasangan

Garis panduan utama yang disediakan adalah untuk pateri tangan: kaki boleh dipateri pada 260°C untuk tempoh maksimum 5 saat, dengan haba dikenakan sekurang-kurangnya 1.6mm (0.063") dari badan pakej plastik. Ini adalah untuk mengelakkan kerosakan haba pada resin epoksi. Untuk pateri gelombang atau aliran semula, profil LED IR standard harus diikuti, memberi perhatian kepada suhu puncak dan masa di atas likuidus untuk kekal dalam had haba pakej.

7. Cadangan Aplikasi

7.1 Senario Aplikasi Biasa

• Pengesanan Objek & Penderiaan Kedekatan:Dipasangkan dengan fototransistor padanan (contohnya, siri LTR-4206) dalam konfigurasi pantulan atau pancaran terputus. Digunakan dalam pencetak, mesin fotokopi, mesin layan diri, dan automasi perindustrian.
• Penghantaran Data Inframerah:Sesuai untuk pautan komunikasi bersiri jarak pendek, kadar data rendah, unit kawalan jauh, atau penyelaras optik.
• Pengesanan Asap:Digunakan dalam pengesan asap berasaskan kebuk optik.

7.2 Pertimbangan Reka Bentuk

• Had Arus:Sentiasa gunakan perintang siri atau pemacu arus malar untuk menghadkan I_Fkepada nilai yang dikehendaki (contohnya, 20mA untuk prestasi spesifikasi), jangan sekali-kali sambungkan terus ke sumber voltan.
• Pengurusan Haba:Ambil kira pengurangan penarafan output dengan suhu (Rajah 4). Pastikan pelesapan kuasa (I_F* V_F) tidak melebihi 90mW, dengan mengambil kira keadaan persekitaran.
• Penjajaran Optik:Sudut pandangan 20° memerlukan penjajaran yang teliti dengan pengesan berpasangan untuk gandingan isyarat optimum, terutamanya dalam persediaan pancaran terputus.
• Bunyi Elektrik:Dalam aplikasi penderiaan, modulasikan arus pemacu LED dan gunakan pengesanan segerak dalam litar penerima untuk menolak cahaya ambien (contohnya, cahaya matahari, mentol pijar) yang mungkin mengandungi komponen IR 940nm.

8. Perbandingan & Pembezaan Teknikal

Pembeza utama LTE-4206 ialahpadanan mekanikal dan spektrumnyadengan siri fototransistor tertentu. Ini menjamin bahawa kawasan aktif penerima dan keluk kepekaan spektrum dijajarkan secara optimum dengan corak output dan panjang gelombang pemancar, memaksimumkan kecekapan sistem dan memudahkan reka bentuk mekanikal.Pakej lutsinarmenawarkan kecekapan luaran yang lebih tinggi berbanding pakej berwarna atau resap.Sistem pembinmenyediakan fleksibiliti dalam memilih tahap output yang diperlukan.Kos rendah dan saiz minimenjadikannya sesuai untuk aplikasi pengguna dan perindustrian volum tinggi dengan ruang terhad.

9. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

S: Apakah tujuan panjang gelombang 940nm?

J: 940nm berada dalam julat inframerah dekat, tidak kelihatan oleh mata manusia. Ia adalah panjang gelombang biasa kerana ia mengelakkan gangguan cahaya nampak, banyak pengesan foto silikon (seperti fototransistor) mempunyai kepekaan yang baik di sini, dan ia kurang terdedah kepada gangguan dari cahaya pijar ambien (yang memuncak dalam julat ~1000nm) berbanding LED 850nm.

S: Bolehkah saya memacu LED ini dengan bekalan 5V?

J: Ya, tetapi anda MESTI menggunakan perintang had arus. Sebagai contoh, untuk mencapai I_F=20mA dengan V_Ftipikal 1.6V dari bekalan 5V: R = (5V - 1.6V) / 0.02A = 170Ω. Gunakan nilai piawai terdekat (contohnya, 180Ω) dan semak arus sebenar.

S: Apakah maksud "sudut pandangan" untuk pemancar?

J: Ia mentakrifkan lebar pancaran. Sudut penuh 20° bermakna cahaya yang dipancarkan tertumpu dalam kon yang agak sempit. Separuh keamatan puncak ditemui pada ±10° dari paksi pusat. Sudut yang lebih kecil memberikan pancaran yang lebih fokus untuk jarak lebih jauh atau penjajaran tepat.

S: Mengapakah output dibin?

J: Variasi pembuatan menyebabkan perbezaan kecil dalam kuasa output. Pembin menyusun LED kepada kumpulan dengan output minimum dan maksimum yang dijamin. Ini membolehkan pereka memilih bin yang memastikan sistem mereka berfungsi dengan boleh dipercayai, mengetahui julat prestasi tepat komponen.

10. Kes Reka Bentuk Praktikal

Kes: Mereka Bentuk Sensor Pengesanan Kertas untuk Pencetak.

Sensor pancaran terputus diperlukan untuk mengesan kehadiran kertas. LTE-4206 (Bin C) diletakkan di satu sisi laluan kertas, dan fototransistor LTR-4206 padanan diletakkan bertentangan secara langsung.

1. Litar Pemacu:LED didorong oleh pin GPIO mikropengawal melalui perintang 180Ω untuk menetapkan I_Fkepada ~20mA apabila pin tinggi (logik 3.3V atau 5V).
2. Modulasi:Mikropengawal mendenyutkan LED pada 1kHz (kitar tugas 50%) untuk membezakan isyaratnya dari cahaya ambien.
3. Litar Penerima:Pengumpul fototransistor disambungkan kepada perintang tarik atas. Voltan pada pengumpul dibaca oleh ADC mikropengawal atau pembanding.
4. Logik Pengesanan:Apabila tiada kertas, cahaya IR sampai ke fototransistor, ia mengalirkan arus, menarik voltan pengumpul rendah. Apabila kertas menyekat pancaran, fototransistor mati, dan voltan pengumpul menjadi tinggi. Mikropengawal mengambil sampel isyarat ini secara segerak semasa denyut LED untuk mengesan perubahan keadaan.
5. Pertimbangan:Sudut pandangan 20° memastikan pancaran cukup sempit untuk diganggu dengan bersih oleh tepi kertas. Pemilihan Bin C menyediakan keamatan sinaran yang mencukupi untuk menjana isyarat kuat dalam penerima, walaupun mengambil kira pengumpulan habuk dari masa ke masa.

11. Pengenalan Prinsip Operasi

Diod Pemancar Cahaya Inframerah (IR LED) ialah diod simpang p-n semikonduktor. Apabila voltan kehadapan melebihi ambang hidupnya (kira-kira 1.2V untuk peranti ini) dikenakan, elektron dan lubang disuntik merentasi simpang. Pembawa cas ini bergabung semula, dan untuk komposisi bahan khusus ini (biasanya Gallium Aluminum Arsenide - GaAlAs), tenaga yang dibebaskan semasa penggabungan semula adalah dalam bentuk foton dengan panjang gelombang berpusat sekitar 940 nm, iaitu cahaya inframerah. Keamatan cahaya yang dipancarkan adalah berkadar terus dengan kadar penggabungan semula, yang dikawal oleh arus kehadapan (I_F). Pakej epoksi lutsinar bertindak sebagai kanta, membentuk pancaran output kepada sudut pandangan 20° yang ditentukan.

12. Trend Teknologi

Trend dalam teknologi pemancar inframerah termasuk:

• Peningkatan Kecekapan:Pembangunan bahan dan struktur (contohnya, telaga kuantum berbilang) untuk mencapai keamatan sinaran (mW/sr) yang lebih tinggi untuk arus pemacu yang sama, mengurangkan penggunaan kuasa.
• Pengecilan:Pengurangan berterusan dalam saiz pakej (contohnya, pakej skala cip) untuk membolehkan integrasi ke dalam peranti lebih kecil seperti boleh pakai dan sensor ultra padat.
• Kebolehpercayaan Dipertingkatkan & Operasi Suhu Lebih Tinggi:Penambahbaikan dalam bahan pembungkusan dan teknologi lekatan die untuk melanjutkan jangka hayat dan membenarkan operasi dalam persekitaran lebih keras (contohnya, automotif, perindustrian).
• Penyelesaian Bersepadu:Menggabungkan pemancar IR, pemacu, dan kadangkala pengesan atau logik ke dalam modul tunggal atau IC untuk memudahkan reka bentuk sistem dan mengurangkan jejak.
• Pelbagai Panjang Gelombang & VCSEL:Penggunaan Laser Permukaan-Memancar Rongga Menegak (VCSEL) untuk aplikasi yang memerlukan corak cahaya yang sangat tepat, berkelajuan tinggi, atau berstruktur, seperti dalam penderiaan kedekatan maju, pengimejan 3D (Masa Penerbangan), dan pengecaman muka.

LTE-4206 mewakili penyelesaian matang dan kos efektif untuk keperluan penderiaan inframerah standard, manakala teknologi lebih baru menangani permintaan untuk prestasi lebih tinggi, integrasi, dan aplikasi khusus.