Dokumen Teknikal LTE-C9501 - Pemancar dan Pengesan Inframerah - Panjang Gelombang 940nm - Arus Hadapan 20mA - Voltan Hadapan Tipikal 1.2V

1. Gambaran Keseluruhan Produk

LTE-C9501 ialah komponen inframerah diskret yang direka untuk pelbagai aplikasi yang memerlukan pancaran dan pengesanan inframerah yang boleh dipercayai. Ia adalah sebahagian daripada barisan produk komprehensif yang memenuhi keperluan sistem elektronik moden di mana prestasi tinggi, pembungkusan padat, dan keserasian dengan proses pemasangan automatik adalah kritikal.

1.1 Kelebihan Teras dan Sasaran Pasaran

Kelebihan utama komponen ini termasuk pematuhannya kepada piawaian RoHS dan produk hijau, memastikan mesra alam. Ia dibekalkan dalam pita pembawa 12mm pada gegelung berdiameter 7 inci, menjadikannya serasi sepenuhnya dengan peralatan penempatan automatik berkelajuan tinggi yang digunakan dalam barisan pemasangan PCB moden. Pakej ini juga direka untuk serasi dengan proses pematerian alir semula inframerah, yang merupakan piawaian industri untuk teknologi permukaan-pasang (SMT). Pakej piawai EIA-nya memastikan keserasian mekanikal dengan komponen dan pustaka reka bentuk lain. Peranti ini disasarkan kepada pasaran seperti elektronik pengguna untuk alat kawalan jauh, sistem industri dan komersial untuk penghantaran data tanpa wayar IR, dan sistem keselamatan untuk fungsi penggera dan penderiaan.

2. Analisis Parameter Teknikal Mendalam

Prestasi LTE-C9501 ditakrifkan oleh satu set penarafan mutlak maksimum dan ciri elektrik/optik terperinci. Memahami parameter ini adalah penting untuk reka bentuk litar yang boleh dipercayai.

2.1 Penarafan Mutlak Maksimum

Penarafan ini mentakrifkan had tekanan di mana kerosakan kekal pada peranti mungkin berlaku. Ia tidak bertujuan untuk operasi biasa. Had utama termasuk penyebaran kuasa 100 mW, arus hadapan puncak 800 mA di bawah keadaan berdenyut (300 pps, 10 µs denyut), dan arus hadapan DC berterusan 60 mA. Peranti ini boleh menahan voltan songsang sehingga 5V, walaupun ia tidak direka untuk operasi songsang. Julat suhu operasi ditetapkan dari -40°C hingga +85°C, dengan julat suhu penyimpanan yang lebih luas dari -55°C hingga +100°C. Komponen ini boleh tahan pematerian alir semula inframerah dengan suhu puncak 260°C untuk maksimum 10 saat.

2.2 Ciri-ciri Elektrik dan Optik

Parameter ini, diukur pada suhu persekitaran piawai 25°C, mentakrifkan prestasi peranti di bawah keadaan operasi tipikal. Keamatan sinaran (I_E) berjulat dari minimum 1.0 mW/sr hingga maksimum 6.0 mW/sr apabila didorong dengan arus hadapan (I_F) 20mA. Panjang gelombang pancaran puncak (λ_p) ialah 940 nm, yang berada dalam spektrum inframerah-dekat dan tidak kelihatan oleh mata manusia. Separuh lebar garisan spektrum (Δλ) biasanya 50 nm. Voltan hadapan (V_F) biasanya 1.2V, dengan julat dari 1.1V hingga 1.5V pada I_F=20mA. Arus songsang (I_R) adalah maksimum 10 µA apabila voltan songsang (V_R) 5V dikenakan. Sudut pandangan (2θ_1/2) ialah 20 darjah, mentakrifkan penyebaran sudut sinaran inframerah yang dipancarkan di mana keamatan jatuh kepada separuh daripada nilai pada paksi.

3. Penjelasan Sistem Pembahagian Kategori (Binning)

Untuk memastikan prestasi konsisten dalam pengeluaran, LTE-C9501 disusun ke dalam kategori berbeza berdasarkan keamatan sinarannya. Ini membolehkan pereka memilih komponen yang memenuhi keperluan output khusus untuk aplikasi mereka.

3.1 Pembahagian Kategori Keamatan Sinaran

Senarai kod kategori mengkategorikan peranti kepada tiga kumpulan berdasarkan keamatan sinaran minimum dan maksimum yang diukur pada I_F=20mA. Kategori A merangkumi peranti dengan keamatan dari 1.0 hingga 2.0 mW/sr. Kategori B merangkumi 2.0 hingga 3.0 mW/sr. Kategori C merangkumi 3.0 hingga 6.0 mW/sr. Toleransi +/-15% digunakan pada keamatan dalam setiap kategori. Sistem pembahagian kategori ini membantu dalam aplikasi di mana kekuatan isyarat yang konsisten adalah penting, seperti dalam pautan penghantaran data atau penderia jarak dekat.

4. Analisis Lengkung Prestasi

Data grafik memberikan pemahaman yang lebih mendalam tentang bagaimana peranti berkelakuan di bawah pelbagai keadaan, yang penting untuk reka bentuk sistem yang teguh.

4.1 Taburan Spektrum

Lengkung taburan spektrum (Rajah 1) menunjukkan keamatan sinaran relatif sebagai fungsi panjang gelombang. Ia mengesahkan puncak pada 940 nm dan separuh lebar spektrum 50 nm, menunjukkan lebar jalur cahaya inframerah yang dipancarkan. Maklumat ini penting untuk dipadankan dengan kepekaan spektrum pengesan foto yang sepadan dan untuk menapis bunyi bising cahaya ambien.

4.2 Arus Hadapan vs. Suhu Persekitaran

Lengkung ini (Rajah 2) menggambarkan hubungan antara arus hadapan yang dibenarkan dan suhu persekitaran. Apabila suhu meningkat, arus hadapan maksimum yang dibenarkan berkurangan disebabkan oleh had haba sambungan semikonduktor. Lengkung penurunan nilai ini adalah kritikal untuk memastikan peranti beroperasi dalam kawasan operasi selamatnya (SOA) di bawah semua keadaan persekitaran.

4.3 Arus Hadapan vs. Voltan Hadapan

Lengkung ciri IV (Rajah 3) menunjukkan hubungan tak linear antara arus hadapan dan voltan hadapan. Ia membantu dalam mereka bentuk litar had arus untuk LED. Bentuk lengkung adalah tipikal untuk diod, dengan voltan hidup sekitar 1V.

4.4 Keamatan Sinaran Relatif vs. Suhu Persekitaran dan Arus Hadapan

Rajah 4 dan 5 menunjukkan bagaimana kuasa output optik berubah dengan suhu dan arus pacuan. Output umumnya berkurangan dengan peningkatan suhu (Rajah 4) dan meningkat dengan arus pacuan (Rajah 5), walaupun tidak semestinya secara linear. Lengkung ini adalah penting untuk mengimbangi output dalam persekitaran yang berubah suhu atau untuk mereka bentuk litar kecerahan malar.

4.5 Corak Sinaran

Gambar rajah sinaran kutub (Rajah 6) mewakili sudut pandangan secara visual. Keamatan adalah tertinggi di sepanjang paksi tengah (0 darjah) dan berkurangan secara simetri kepada separuh nilainya pada +/-10 darjah dari paksi, mengesahkan spesifikasi sudut pandangan total 20 darjah. Corak ini penting untuk penjajaran optik dalam sistem seperti alat kawalan jauh atau pautan data.

5. Maklumat Mekanikal dan Pakej

5.1 Dimensi Garis Besar

Dokumen data menyediakan lukisan mekanikal terperinci komponen. Semua dimensi dinyatakan dalam milimeter, dengan toleransi piawai ±0.1mm melainkan dinyatakan sebaliknya. Pakej ini adalah faktor bentuk EIA piawai dengan kanta plastik jernih-air untuk pancaran pandangan atas.

5.2 Susun Atur Pad Paterian yang Dicadangkan

Corak tanah (reka bentuk pad pateri) yang disyorkan untuk susun atur PCB disediakan. Mengikut dimensi ini memastikan pembentukan sendi pateri yang betul semasa alir semula, kekuatan mekanikal yang baik, dan penjajaran komponen yang betul.

5.3 Dimensi Pakej Pita dan Gegelung

Lukisan terperinci menunjukkan dimensi pita pembawa dan gegelung 7 inci yang digunakan untuk pengendalian automatik. Poket pita direka untuk memegang komponen dengan selamat, dan pita penutup atas menutupnya. Setiap gegelung mengandungi 2000 keping. Pembungkusan mematuhi spesifikasi ANSI/EIA 481-1-A-1994, memastikan keserasian dengan peralatan pick-and-place piawai.

6. Panduan Pematerian dan Pemasangan

6.1 Parameter Pematerian Alir Semula (Reflow)

Profil alir semula inframerah yang dicadangkan untuk proses bebas plumbum (Pb-free) disertakan. Parameter utama termasuk zon pra-pemanasan 150-200°C, masa pra-pemanasan sehingga maksimum 120 saat, suhu puncak tidak melebihi 260°C, dan masa di atas puncak ini maksimum 10 saat. Profil ini berdasarkan piawaian JEDEC untuk memastikan pematerian yang boleh dipercayai tanpa merosakkan komponen. Ditekankan bahawa profil optimum mungkin berbeza berdasarkan reka bentuk PCB khusus, pes pateri, dan ketuhar yang digunakan.

6.2 Keadaan Penyimpanan

Untuk pembungkusan kalis lembap yang belum dibuka dengan bahan pengering, komponen harus disimpan pada 30°C atau kurang dan kelembapan relatif 90% atau kurang, dengan tempoh penggunaan disyorkan dalam satu tahun. Setelah pembungkusan asal dibuka, persekitaran penyimpanan tidak boleh melebihi 30°C atau 60% kelembapan relatif. Komponen yang dikeluarkan dari pembungkusan asalnya sebaiknya dipateri alir semula dalam masa satu minggu. Untuk penyimpanan lebih lama di luar beg asal, ia harus disimpan dalam bekas tertutup dengan bahan pengering atau dalam pengering nitrogen. Komponen yang disimpan lebih dari satu minggu di luar pembungkusan asal harus dibakar pada kira-kira 60°C selama sekurang-kurangnya 20 jam sebelum pemasangan untuk mengeluarkan kelembapan yang diserap dan mencegah "popcorning" semasa alir semula.

6.3 Pembersihan

Jika pembersihan diperlukan selepas pematerian, pelarut berasaskan alkohol seperti isopropil alkohol adalah disyorkan.

6.4 Pematerian Tangan

Jika pematerian tangan dengan besi pemateri diperlukan, suhu hujung besi pemateri tidak boleh melebihi 300°C, dan masa sentuhan harus dihadkan kepada maksimum 3 saat setiap sendi pateri.

7. Cadangan Aplikasi

7.1 Senario Aplikasi Tipikal

LTE-C9501 sesuai digunakan sebagai pemancar inframerah dalam unit kawalan jauh untuk elektronik pengguna (TV, sistem audio). Ia juga boleh digunakan dalam sistem penghantaran data tanpa wayar IR jarak pendek, seperti dalam beberapa pautan data warisan atau telemetri penderia ringkas. Tambahan pula, ia boleh digunakan dalam sistem penggera keselamatan sebagai sebahagian daripada penderia pemutus pancaran inframerah atau dalam aplikasi penderiaan jarak dekat.

7.2 Pertimbangan Reka Bentuk

Pemacu Arus:Sentiasa gunakan perintang had arus bersiri atau pemacu arus malar untuk menetapkan arus hadapan (I_F). Jangan melebihi penarafan mutlak maksimum untuk arus DC atau berdenyut. Rujuk lengkung penurunan nilai untuk operasi suhu tinggi.
Reka Bentuk Optik:Pertimbangkan sudut pandangan 20 darjah semasa mereka bentuk kanta atau pemantul untuk meluruskan atau memfokuskan pancaran IR. Untuk penerimaan, pastikan pengesan foto berpasangan (fotodiod atau fototransistor) mempunyai kepekaan spektrum yang sesuai sekitar 940 nm.
Reka Bentuk Elektrik:Walaupun peranti boleh bertolak ansur dengan voltan songsang 5V, ia tidak direka untuk beroperasi dalam pincang songsang. Pastikan reka bentuk litar menghalang penggunaan voltan songsang yang ketara semasa operasi biasa atau transien.
Pengurusan Haba:Pastikan susun atur PCB menyediakan pelepasan haba yang mencukupi, terutamanya jika beroperasi berhampiran penarafan arus maksimum, untuk mengelakkan terlalu panas dan degradasi pramatang.

7.3 Langkah Berjaga-jaga dan Kebolehpercayaan

Komponen ini bertujuan untuk peralatan elektronik piawai. Untuk aplikasi yang memerlukan kebolehpercayaan luar biasa di mana kegagalan boleh membahayakan nyawa atau kesihatan (contohnya, penerbangan, peranti perubatan, sistem keselamatan), perundingan dan kelayakan khusus adalah perlu. Sentiasa patuhi keadaan penyimpanan, pengendalian, dan pematerian yang ditetapkan untuk mengekalkan kebolehpercayaan dan prestasi komponen.

8. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

Walaupun dokumen data memberi tumpuan kepada satu bahagian, pembeza utama LTE-C9501 dalam kategorinya termasuk panjang gelombang khusus 940nm, yang menawarkan keseimbangan baik antara kuasa output dan keserasian dengan pengesan foto silikon sementara kurang kelihatan daripada sumber 850nm. Kanta jernih-air (berbanding berwarna) memaksimumkan output cahaya. Pembungkusan dan keserasiannya dengan proses SMT automatik menjadikannya sesuai untuk pembuatan volum tinggi. Ketersediaan kategori keamatan sinaran membolehkan fleksibiliti reka bentuk dan pengoptimuman kos berdasarkan kekuatan isyarat yang diperlukan.

9. Soalan Lazim (FAQ)

Q: Apakah tujuan panjang gelombang 940nm?
A: Cahaya inframerah 940nm tidak kelihatan oleh mata manusia, menjadikannya sesuai untuk operasi tersembunyi dalam kawalan jauh dan sistem keselamatan. Ia juga dikesan dengan cekap oleh fotodiod dan fototransistor silikon biasa.

Q: Bolehkah saya memacu LED ini terus dari pin mikropengawal 3.3V atau 5V?
A: Tidak. Anda mesti menggunakan perintang had arus bersiri. Kira nilai perintang menggunakan Hukum Ohm: R = (V_bekalan- V_F) / I_F. Contohnya, dengan bekalan 3.3V, V_F=1.2V, dan I_F=20mA: R = (3.3 - 1.2) / 0.02 = 105 Ohm. Gunakan nilai piawai seterusnya, seperti 100 Ohm.

Q: Apakah perbezaan antara keamatan sinaran (mW/sr) dan keamatan bercahaya?
A: Keamatan sinaran mengukur kuasa optik (dalam watt) per sudut pepejal, relevan untuk semua panjang gelombang. Keamatan bercahaya ditimbang oleh kepekaan mata manusia dan digunakan untuk cahaya nampak. Memandangkan ini adalah peranti IR, keamatan sinaran adalah metrik yang betul.

Q: Mengapa kepekaan kelembapan penyimpanan penting?
A: Komponen SMD yang dibungkus plastik boleh menyerap kelembapan dari udara. Semasa haba tinggi pematerian alir semula, kelembapan yang terperangkap ini boleh mengewap dengan cepat, menyebabkan pengelupasan dalaman atau retakan ("popcorning"), yang boleh memusnahkan peranti. Penyimpanan dan pembakaran yang betul mencegah ini.

10. Contoh Reka Bentuk dan Penggunaan Praktikal

Contoh 1: Pemancar IR Ringkas untuk Kawalan Jauh:Pasangkan LTE-C9501 dengan IC modulasi 38kHz (atau mikropengawal yang menjana isyarat PWM 38kHz) dan suis transistor. Perintang had arus menetapkan I_F kepada 20-40mA untuk jarak yang baik. Pancaran 20 darjah menyediakan kawasan liputan yang munasabah untuk mengarahkan kawalan jauh ke peranti.

Contoh 2: Penderia Jarak Dekat IR:Letakkan pemancar LTE-C9501 dan fototransistor yang sepadan bersebelahan, menghadap arah yang sama. Objek yang lalu di hadapan akan memantulkan cahaya IR kembali ke pengesan. Gunakan operasi berdenyut pemancar dan pengesanan segerak dalam litar penerima untuk menolak cahaya ambien. Sistem pembahagian kategori membolehkan pemilihan pemancar dengan output yang mencukupi untuk jarak penderiaan yang diperlukan.

Contoh 3: Pautan Data:Untuk penghantaran data bersiri ringkas jarak pendek, pacu LED dengan isyarat data melalui litar penggalak arus. Keupayaan kelajuan tinggi bahan semikonduktor asas (diimplikasikan oleh penerangan barisan produk) menyokong modulasi untuk data. Fotodiod yang sepadan dengan penguat transimpedans akan digunakan di hujung penerima.

11. Pengenalan Prinsip Operasi

LTE-C9501, sebagai pemancar inframerah, adalah diod pemancar cahaya (LED). Terasnya adalah cip semikonduktor, biasanya diperbuat daripada Gallium Arsenide (GaAs) untuk pancaran 940nm. Apabila voltan hadapan dikenakan merentasi sambungan P-N, elektron dan lubang bergabung semula, membebaskan tenaga dalam bentuk foton (cahaya). Komposisi bahan khusus (jurang jalur) semikonduktor menentukan panjang gelombang cahaya yang dipancarkan, yang dalam kes ini ialah 940nm, dalam kawasan inframerah. Pakej epoksi jernih-air membungkus cip, memberikan perlindungan mekanikal, dan menggabungkan kanta yang membentuk cahaya yang dipancarkan menjadi corak sudut pandangan 20 darjah yang ditentukan.

12. Trend dan Konteks Teknologi

Komponen inframerah diskret seperti LTE-C9501 kekal sebagai blok binaan asas dalam elektronik. Trend utama yang mempengaruhi bidang ini termasuk permintaan berterusan untuk pengecilan dan integrasi yang lebih tinggi, membawa kepada pakej kombo yang mungkin merangkumi kedua-dua pemancar dan pengesan dalam satu perumahan. Terdapat juga dorongan ke arah kecekapan yang lebih tinggi (lebih banyak output optik per input elektrik) dan kelajuan yang lebih tinggi untuk penghantaran data yang lebih pantas. Penggunaan proses pembuatan bebas plumbum (Pb-free) dan mematuhi RoHS, seperti yang dilihat dalam komponen ini, kini merupakan piawaian sejagat. Tambahan pula, keserasian dengan peralatan pick-and-place automatik dan pematerian alir semula adalah penting untuk pengeluaran besar-besaran yang kos efektif. Walaupun litar bersepadu khusus aplikasi (ASIC) dan modul menjadi lebih biasa, komponen diskret menawarkan fleksibiliti reka bentuk, kelebihan kos pada skala, dan sering menjadi penyelesaian pilihan untuk reka bentuk optik tersuai atau dioptimumkan.