Spesifikasi Teknikal Komponen Pemancar dan Pengesan Inframerah LTE-C9501-E-T - Panjang Gelombang Puncak 940nm - Sudut Pandangan 20 Darjah - Dokumen Teknikal MS - Bahasa Melayu

1. Gambaran Keseluruhan Produk

Dokumen ini memperincikan spesifikasi untuk komponen inframerah (IR) diskret yang direka untuk aplikasi pemasangan permukaan. Peranti ini menggabungkan fungsi pemancar dan pengesan inframerah, menyasarkan penyelesaian yang memerlukan penghantaran dan penerimaan isyarat IR yang boleh dipercayai. Kelebihan terasnya termasuk keserasian dengan proses pemasangan automatik, pematuhan kepada piawaian produk RoHS dan hijau, serta kesesuaian untuk pembuatan volum tinggi melalui pematerian reflow inframerah. Pasaran sasaran utama termasuk elektronik pengguna untuk sistem kawalan jauh, aplikasi industri untuk penghantaran data tanpa wayar, dan sistem keselamatan untuk fungsi penggera dan penderiaan.

2. Sorotan Mendalam Spesifikasi Teknikal

2.1 Had Mutlak Maksimum

Semua penarafan dinyatakan pada suhu persekitaran (TA) 25°C. Melebihi had ini boleh menyebabkan kerosakan kekal.

• Pelesapan Kuasa (Pd):Maksimum 100 mW.
• Arus Hadapan Puncak (IFP):Maksimum 800 mA di bawah keadaan berdenyut (300 pps, lebar denyut 10 μs).
• Arus Hadapan DC (IF):Arus berterusan maksimum 60 mA.
• Voltan Songsang (VR):Maksimum 5 V.
• Julat Suhu Operasi (Topr):-40°C hingga +85°C.
• Julat Suhu Penyimpanan (Tstg):-55°C hingga +100°C.
• Keadaan Pematerian Inframerah:Suhu puncak maksimum 260°C selama 10 saat.

2.2 Ciri-ciri Elektrik dan Optik

Prestasi tipikal diukur pada TA=25°C melainkan dinyatakan sebaliknya.

• Keamatan Sinaran (I_E):Julat dari 1.0 hingga 6.0 mW/sr pada arus hadapan (I_F) 20mA. Nilai tepat ditentukan oleh kod bin.
• Panjang Gelombang Pancaran Puncak (λ_p):940 nm (tipikal). Panjang gelombang ini berada dalam spektrum inframerah dekat, tidak kelihatan oleh mata manusia, menjadikannya sesuai untuk kawalan jauh dan pautan data.
• Separuh Lebar Garis Spektrum (Δλ):50 nm (tipikal). Parameter ini mentakrifkan lebar jalur spektrum cahaya IR yang dipancarkan.
• Voltan Hadapan (V_F):1.2V tipikal, dengan julat 1.1V hingga 1.5V pada I_F=20mA.
• Arus Songsang (I_R):Maksimum 10 μA pada voltan songsang (V_R) 5V.
• Sudut Pandangan (2θ_1/2):20 darjah. Ini adalah sudut penuh di mana keamatan sinaran adalah separuh nilai pada paksi tengah (0°). Sudut pandangan yang lebih sempit menghasilkan sinaran yang lebih terarah.

3. Penjelasan Sistem Pengelasan (Binning)

Peranti ini dikelaskan ke dalam bin berdasarkan keamatan sinaran yang diukur pada keadaan ujian piawai I_F=20mA. Ini membolehkan pereka memilih komponen dengan output optik yang konsisten untuk aplikasi mereka.

• BIN A:Keamatan Sinaran dari 1.0 mW/sr (Min) hingga 2.0 mW/sr (Maks).
• BIN B:Keamatan Sinaran dari 2.0 mW/sr (Min) hingga 3.0 mW/sr (Maks).
• BIN C:Keamatan Sinaran dari 3.0 mW/sr (Min) hingga 6.0 mW/sr (Maks).

Toleransi +/-15% digunakan untuk keamatan dalam setiap bin. Tiada pengelasan berasingan untuk panjang gelombang atau voltan hadapan ditunjukkan dalam datasheet ini.

4. Analisis Lengkung Prestasi

Datasheet ini menyediakan beberapa graf ciri penting untuk reka bentuk litar dan memahami kelakuan peranti di bawah pelbagai keadaan.

4.1 Taburan Spektrum

Rajah 1 menunjukkan keamatan sinaran relatif berbanding panjang gelombang. Lengkung berpusat pada 940 nm dengan separuh lebar tipikal 50 nm, mengesahkan ketulenan spektrum cahaya inframerah yang dipancarkan.

4.2 Arus Hadapan vs. Suhu Persekitaran

Rajah 2 menggambarkan penurunan arus hadapan maksimum yang dibenarkan apabila suhu persekitaran meningkat. Penarafan arus menurun secara linear dari nilai maksimum pada suhu rendah kepada sifar pada suhu simpang maksimum, memastikan operasi yang boleh dipercayai dengan mencegah beban haba berlebihan.

4.3 Arus Hadapan vs. Voltan Hadapan

Rajah 3 menggambarkan lengkung ciri IV (Arus-Voltan). Ia menunjukkan hubungan eksponen tipikal untuk diod, dengan voltan hadapan agak malar (sekitar 1.2V) dalam julat arus operasi yang luas.

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 biasanya berkurangan apabila suhu meningkat (Rajah 4) dan meningkat secara super-linear dengan arus hadapan (Rajah 5), menekankan kepentingan arus pacuan stabil dan pengurusan haba untuk prestasi yang konsisten.

4.5 Corak Sinaran

Rajah 6 ialah gambar rajah sinaran kutub yang menunjukkan taburan ruang cahaya yang dipancarkan. Corak ini mengesahkan sudut pandangan 20 darjah, dengan keamatan jatuh kepada 50% pada +/-10 darjah dari paksi tengah.

5. Maklumat Mekanikal dan Pakej

5.1 Dimensi Garis Besar

Komponen ini dibungkus dalam pakej EIA standard. Dimensi tepat disediakan dalam lukisan datasheet, dengan toleransi umum ±0.1mm melainkan dinyatakan sebaliknya. Pakej ini mempunyai kanta plastik jernih air dengan konfigurasi pandangan atas.

5.2 Susun Atur Pad Pateri yang Disyorkan

Corak land yang dicadangkan untuk reka bentuk PCB disediakan, dengan dimensi 1.0mm x 1.8mm untuk pad. Susun atur ini dioptimumkan untuk pematerian yang boleh dipercayai dan kestabilan mekanikal semasa proses reflow.

5.3 Pengenalpastian Kutub

Tanda kutub diod standard digunakan. Katod biasanya ditunjukkan pada pakej. Pereka mesti merujuk lukisan garis besar terperinci untuk skim penandaan tepat bagi memastikan orientasi yang betul semasa pemasangan.

6. Panduan Pematerian dan Pemasangan

6.1 Profil Pematerian Reflow

Profil reflow inframerah yang dicadangkan untuk proses bebas plumbum (Pb-free) disertakan. Parameter utama termasuk:

• Pra-panas:150-200°C.
• Masa Pra-panas:Maksimum 120 saat.
• Suhu Puncak:Maksimum 260°C.
• Masa Melebihi Likuidus:Maksimum 10 saat (disyorkan untuk maksimum dua kitaran reflow).

Profil ini berdasarkan piawaian JEDEC untuk memastikan kebolehpercayaan komponen. Datasheet menekankan bahawa profil optimum bergantung pada reka bentuk PCB khusus, pes pateri, dan ketuhar, jadi pencirian peringkat papan adalah dinasihatkan.

6.2 Pematerian Tangan

Jika pematerian tangan diperlukan, gunakan besi pemateri pada suhu maksimum 300°C tidak lebih daripada 3 saat setiap sambungan. Elakkan daripada mengenakan tekanan mekanikal berlebihan pada komponen.

6.3 Keadaan Penyimpanan

Penyimpanan yang betul adalah kritikal untuk kebolehpaterian:

• Pakej Tertutup:Simpan pada ≤30°C dan ≤90% RH. Gunakan dalam tempoh satu tahun selepas membuka beg penghalang lembapan.
• Pakej Terbuka:Simpan pada ≤30°C dan ≤60% RH. Komponen perlu dipateri reflow dalam tempoh satu minggu. Untuk penyimpanan lebih lama, gunakan bekas tertutup dengan bahan pengering atau atmosfera nitrogen. Komponen yang disimpan di luar beg asal selama lebih daripada satu minggu memerlukan pembakaran pada kira-kira 60°C selama sekurang-kurangnya 20 jam sebelum pematerian.

6.4 Pembersihan

Jika pembersihan diperlukan selepas pematerian, gunakan hanya pelarut berasaskan alkohol seperti isopropil alkohol. Elakkan menggunakan bahan pembersih yang agresif atau berasaskan air yang boleh merosakkan pakej plastik atau kanta.

7. Maklumat Pembungkusan dan Pesanan

7.1 Spesifikasi Pita dan Gegelung

Komponen ini dibekalkan dalam pita pembawa 8mm pada gegelung diameter 7 inci, serasi dengan peralatan pick-and-place automatik standard. Setiap gegelung mengandungi 2000 keping. Pembungkusan mematuhi piawaian ANSI/EIA 481-1-A-1994.

7.2 Pecahan Nombor Model

Nombor bahagian LTE-C9501-E-T mengenal pasti varian khusus ini. Akhiran "E" dan "T" kemungkinan menandakan pengelasan (binning) khusus, pembungkusan (Tape & Reel), atau variasi produk lain mengikut sistem pengekodan dalaman pengilang.

8. Cadangan Aplikasi

8.1 Litar Aplikasi Biasa

Pemancar IR biasanya didorong oleh transistor atau IC pemacu khusus untuk menyediakan arus berdenyut yang diperlukan (contohnya, untuk kod kawalan jauh). Perintang had arus bersiri adalah wajib untuk menetapkan arus hadapan (I_F) kepada nilai yang dikehendaki, dikira menggunakan (Voltan Bekalan - V_F) / I_F. Bahagian pengesan, jika fotodiod atau fototransistor disepadukan, akan disambungkan dalam konfigurasi bias songsang dengan perintang beban untuk menukar arus foto kepada voltan yang boleh diukur.

8.2 Pertimbangan Reka Bentuk

• Pacuan Arus:Operasi dalam Had Mutlak Maksimum. Untuk operasi berterusan, jangan melebihi 60mA DC. Untuk operasi berdenyut (seperti kawalan jauh), arus puncak yang lebih tinggi sehingga 800mA dibenarkan, yang meningkatkan output sinaran serta-merta dan julat penghantaran dengan ketara.
• Pengurusan Haba:Penarafan pelesapan kuasa 100mW mesti dipatuhi. Pada PCB, pastikan kawasan kuprum yang mencukupi di sekeliling pad bertindak sebagai penyerap haba, terutamanya apabila beroperasi berhampiran had maksimum.
• Laluan Optik:Sudut pandangan 20 darjah agak sempit. Sejajarkan pemancar dan pengesan dengan tepat. Elakkan halangan dan pertimbangkan penggunaan kanta atau paip cahaya jika corak pancaran yang berbeza diperlukan.
• Penolakan Cahaya Sekeliling:Untuk aplikasi pengesan, kepekaan puncak 940nm membantu menolak bunyi cahaya nampak. Untuk persekitaran dengan sumber IR yang kuat (seperti cahaya matahari atau mentol pijar), penapisan optik tambahan atau teknik pengesanan isyarat termodulasi (AC-coupled) mungkin diperlukan untuk meningkatkan nisbah isyarat-kepada-bunyi.

9. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

Berbanding dengan LED IR generik, komponen ini menawarkan kelebihan khusus: keserasiannya dengan penempatan automatik dan pematerian reflow IR memudahkan pembuatan volum tinggi. Ketersediaan dalam bin keamatan (A, B, C) membolehkan konsistensi reka bentuk. Panjang gelombang 940nm adalah piawaian biasa untuk kawalan jauh pengguna, memastikan keserasian dengan pelbagai penerima. Kemasukan profil pematerian terperinci dan panduan penyimpanan menunjukkan fokus reka bentuk-untuk-kebolehpengilangan.

10. Soalan Lazim (FAQ)

S: Apakah perbezaan antara Keamatan Sinaran (mW/sr) dan Keamatan Pencahayaan (mcd)?

J: Keamatan Sinaran mengukur jumlah kuasa optik yang dipancarkan per sudut pepejal, relevan untuk peranti IR. Keamatan Pencahayaan mengukur kecerahan yang dirasakan oleh mata manusia, ditimbang oleh lengkung respons fotopik, dan digunakan untuk LED nampak. Untuk peranti IR ini, Keamatan Sinaran adalah metrik yang betul.

S: Bolehkah saya menggunakan ini untuk penghantaran data berterusan?

J: Ya, tetapi anda mesti beroperasi dalam had arus hadapan DC 60mA. Untuk penghantaran kelajuan lebih tinggi atau jarak lebih jauh, operasi berdenyut (dalam penarafan puncak 800mA) adalah lebih berkesan, kerana ia membolehkan kuasa optik serta-merta yang lebih tinggi.

S: Bagaimana saya memilih BIN yang betul?

J: Pilih berdasarkan kuasa optik yang diperlukan untuk belanjawan pautan anda. BIN C (3-6 mW/sr) menyediakan output tertinggi dan julat paling panjang. BIN A atau B mungkin mencukupi untuk aplikasi jarak dekat dan boleh menjadi lebih kos efektif.

S: Adakah kanta luaran diperlukan?

J: Peranti ini mempunyai kanta pandangan atas bersepadu yang menyediakan pancaran 20 darjah. Kanta luaran biasanya tidak diperlukan melainkan anda memerlukan kolineasi pancaran (sudut lebih sempit) atau fokus.

11. Kajian Kes Reka Bentuk Praktikal

Senario:Mereka bentuk pemancar kawalan jauh IR mudah untuk perkakas rumah.

Langkah Reka Bentuk:

1. Pemilihan Komponen:Pilih pemancar IR ini (contohnya, BIN C untuk julat yang baik).

2. Litar Pacuan:Gunakan pin GPIO mikropengawal untuk menjana isyarat pembawa termodulasi (contohnya, 38kHz). Isyarat ini memacu transistor (contohnya, NPN) dalam konfigurasi suis. Kolektor transistor disambungkan ke anod pemancar IR, dan katod disambungkan ke bumi. Perintang bersiri dengan pemancar menetapkan arus: R = (Vcc - V_CE(sat)- V_F) / I_F. Andaikan Vcc=3.3V, V_CE(sat)=0.2V, V_F=1.2V, dan I_F yang dikehendaki=100mA (berdenyut), R = (3.3 - 0.2 - 1.2) / 0.1 = 19Ω (gunakan perintang standard 20Ω). Pastikan transistor boleh mengendalikan arus puncak.

3. Susun Atur PCB:Letakkan pemancar di tepi PCB. Gunakan dimensi pad pateri yang disyorkan. Sediakan tuangan kuprum kecil untuk penyebaran haba.

4. Ujian:Sahkan output menggunakan modul penerima IR atau kamera digital (yang boleh melihat cahaya 940nm sebagai cahaya ungu pudar).

12. Prinsip Operasi

Peranti ini beroperasi berdasarkan prinsip elektroluminesens untuk bahagian pemancar. Apabila arus hadapan dikenakan pada cip semikonduktor (kemungkinan berasaskan GaAs untuk pancaran 940nm), elektron dan lubang bergabung semula di kawasan aktif, membebaskan tenaga dalam bentuk foton (cahaya) pada panjang gelombang yang sepadan dengan tenaga jurang jalur bahan (940nm). Bahagian pengesan, jika ada, beroperasi berdasarkan prinsip kesan fotoelektrik. Foton inframerah tuju dengan tenaga yang mencukupi mencipta pasangan elektron-lubang dalam semikonduktor, menjana arus foto apabila voltan bias songsang dikenakan. Arus ini berkadar dengan keamatan cahaya IR yang masuk.

13. Trend Industri

Pasaran untuk komponen IR diskret kekal stabil, didorong oleh aplikasi mapan seperti kawalan jauh, penderiaan jarak, dan suis optik. Trend termasuk penyepaduan pemancar dan pengesan IR ke dalam modul yang lebih kompleks dengan pemacu dan logik terbina dalam (contohnya, modul penderia jarak dengan output I2C). Terdapat juga dorongan berterusan untuk kecekapan lebih tinggi (lebih banyak output sinaran per mA arus pacuan) dan saiz pakej lebih kecil untuk muat ke dalam peranti pengguna yang semakin padat. Penekanan pada pematuhan RoHS dan pembuatan hijau, seperti yang dilihat dalam datasheet ini, adalah piawaian industri sejagat.