Dokumen Teknikal LTE-C9511-E - Pemancar dan Pengesan Inframerah - Panjang Gelombang 940nm - Arus Hadapan 20mA - Voltan Hadapan 1.5V

1. Gambaran Keseluruhan Produk

Dokumen ini memperincikan spesifikasi untuk komponen inframerah diskret yang direka untuk aplikasi yang memerlukan pancaran dan pengesanan inframerah yang boleh dipercayai. Peranti ini ialah komponen permukaan-mount dengan panjang gelombang puncak 940nm, menjadikannya sesuai untuk pelbagai sistem optoelektronik.

1.1 Ciri-ciri

• Mematuhi piawaian RoHS dan Produk Hijau.
• Dibungkus dalam pita 8mm pada gegelung berdiameter 7\" untuk pemasangan automatik.
• Serasi dengan peralatan penempatan automatik dan proses pateri refluks inframerah.
• Tapak kaki pakej piawai EIA.
• Panjang gelombang pancaran puncak (λp) 940nm.
• Enkapsulasi plastik jernih air dengan kanta pandangan atas.
• Tahap Kepekaan Kelembapan (MSL) 3.

1.2 Aplikasi

• Pemancar inframerah untuk unit kawalan jauh.
• Sensor inframerah dipasang PCB untuk penderiaan jarak, penghantaran data, atau penggera keselamatan.

2. Dimensi Garis Besar

Komponen ini mematuhi garis besar pakej peranti permukaan-mount (SMD) piawai. Semua dimensi utama disediakan dalam lukisan datasheet dengan toleransi piawai ±0.15mm melainkan dinyatakan sebaliknya. Pakej ini direka untuk penempatan dan pateri yang boleh dipercayai pada papan litar bercetak.

3. Penarafan Maksimum Mutlak

Penarafan ini menentukan had di mana kerosakan kekal pada peranti mungkin berlaku. Semua nilai dinyatakan pada suhu ambien (TA) 25°C.

• Pelesapan Kuasa (Pd):100 mW
• Arus Hadapan Puncak (IFP):1 A (dalam keadaan berdenyut: 300 pps, lebar denyut 10μs)
• Arus Hadapan DC (IF):50 mA
• Voltan Songsang (VR):5 V
• Julat Suhu Operasi (Topr):-40°C hingga +85°C
• Julat Suhu Penyimpanan (Tstg):-55°C hingga +100°C
• Keadaan Pateri Refluks Inframerah:Suhu puncak maksimum 260°C selama 10 saat.

4. Ciri-ciri Elektrik dan Optik

Parameter prestasi tipikal diukur pada TA=25°C di bawah keadaan ujian yang ditentukan, memberikan tingkah laku operasi yang dijangkakan.

• Keamatan Sinaran (I_E):4.0 (Min), 6.0 (Tip) mW/sr pada I_F= 20mA.
• Panjang Gelombang Pancaran Puncak (λ_Puncak):940 nm (Tip) pada I_F= 20mA.
• Lebar Separuh Garis Spektrum (Δλ):50 nm (Tip) pada I_F= 20mA.
• Voltan Hadapan (V_F):1.2 (Tip), 1.5 (Maks) V pada I_F= 20mA.
• Arus Songsang (I_R):10 μA (Maks) pada V_R= 5V.
• Sudut Pandangan (2θ_1/2):20 (Min), 25 (Tip) darjah. θ_1/2ialah sudut luar paksi di mana keamatan sinaran adalah separuh daripada nilai paksi.

4.1 Senarai Kod Bin

Peranti-peranti dikumpulkan ke dalam bin berdasarkan Keamatan Sinaran yang diukur pada 20mA untuk memastikan konsistensi dalam reka bentuk aplikasi.

• Kod Bin K:4 hingga 6 mW/sr
• Kod Bin L:5 hingga 7.5 mW/sr
• Kod Bin M:6 hingga 9 mW/sr
• Kod Bin N:7 hingga 10.5 mW/sr

5. Keluk Prestasi Tipikal

Keluk berikut menggambarkan tingkah laku peranti di bawah pelbagai keadaan, memberikan pandangan yang lebih mendalam untuk reka bentuk litar.

5.1 Taburan Spektrum

Keluk keluaran spektrum menunjukkan keamatan sinaran relatif merentasi panjang gelombang, berpusat di sekitar puncak 940nm dengan lebar separuh tipikal 50nm, mentakrifkan ketulenan spektrum cahaya inframerah.

5.2 Arus Hadapan vs. Voltan Hadapan

Keluk IV ini menggambarkan hubungan antara arus hadapan yang dikenakan dan kejatuhan voltan yang terhasil merentasi peranti, penting untuk menentukan voltan pacuan dan pelesapan kuasa yang diperlukan.

5.3 Arus Hadapan vs. Suhu Ambien

Graf ini menunjukkan penurunan arus hadapan berterusan maksimum yang dibenarkan apabila suhu ambien meningkat, penting untuk pengurusan haba dan kebolehpercayaan.

5.4 Keamatan Sinaran Relatif vs. Arus Hadapan

Menggambarkan bagaimana kuasa keluaran optik berskala dengan peningkatan arus pacuan, membantu mengoptimumkan tetapan arus untuk kecerahan/keamatan yang dikehendaki.

5.5 Keamatan Sinaran Relatif vs. Suhu Ambien

Menunjukkan penurunan tipikal dalam keluaran optik apabila suhu simpang meningkat, yang merupakan pertimbangan utama untuk aplikasi yang beroperasi dalam persekitaran haba yang berbeza-beza.

5.6 Gambarajah Corak Sinaran

Plot kutub yang mewakili taburan sudut sinaran inframerah yang dipancarkan, dicirikan oleh sudut pandangan tipikal 25 darjah. Ini mentakrifkan kon pancaran dan penting untuk menyelaraskan pemancar dengan pengesan.

6. Maklumat Mekanikal dan Pembungkusan

6.1 Susun Atur Pad Pateri yang Dicadangkan

Dimensi corak tanah PCB yang disyorkan disediakan untuk memastikan pembentukan sendi pateri yang betul, kestabilan mekanikal, dan pelepasan haba semasa proses refluks.

6.2 Dimensi Pakej Pita dan Gegelung

Lukisan terperinci menentukan dimensi pita pembawa, jarak poket, dan spesifikasi gegelung yang serasi dengan peralatan pemasangan SMD piawai.

• Diameter gegelung: 7 inci.
• Kuantiti per gegelung: 1500 keping.
• Pembungkusan mematuhi spesifikasi ANSI/EIA 481-1-A-1994.

7. Panduan Pemasangan dan Pengendalian

7.1 Keadaan Penyimpanan

Disebabkan penarafan Tahap Kepekaan Kelembapan 3, protokol penyimpanan khusus mesti dipatuhi. Pakej tertutup kilang yang belum dibuka dengan penyerap lembapan harus disimpan di bawah 30°C dan 90% RH dan digunakan dalam tempoh satu tahun. Setelah dibuka, komponen harus disimpan di bawah 30°C dan 60% RH dan idealnya dipateri refluks dalam tempoh satu minggu. Penyimpanan lanjutan di luar beg asal memerlukan kabinet kering atau bekas tertutup dengan penyerap lembapan. Komponen yang disimpan selama lebih seminggu harus dibakar pada kira-kira 60°C selama sekurang-kurangnya 20 jam sebelum dipateri untuk mengelakkan kerosakan \"popcorning\".

7.2 Pembersihan

Jika pembersihan diperlukan selepas pateri, hanya pelarut berasaskan alkohol seperti isopropil alkohol (IPA) yang harus digunakan. Pembersih kimia yang keras atau agresif mesti dielakkan.

7.3 Cadangan Pateri

Peranti ini serasi dengan pateri refluks inframerah. Profil suhu yang mematuhi JEDEC adalah disyorkan.

• Pateri Refluks:Suhu puncak maksimum 260°C untuk maksimum 10 saat (maksimum dua kitaran refluks).
• Pateri Tangan (Besi):Suhu hujung maksimum 300°C untuk maksimum 3 saat per pad.

Profil yang tepat harus dicirikan untuk reka bentuk PCB, pes pateri, dan ketuhar tertentu yang digunakan.

7.4 Reka Bentuk Litar Pacuan

Oleh kerana diod pemancar inframerah (IRED) ialah peranti berasaskan arus, perintang had arus bersiri adalah wajib untuk operasi yang stabil. Konfigurasi litar yang disyorkan (Litar A) meletakkan perintang individu secara bersiri dengan setiap IRED, walaupun apabila berbilang peranti disambung secara selari kepada sumber voltan. Ini memastikan pengagihan arus yang seragam dan keamatan sinaran yang konsisten merentasi semua peranti, mengelakkan variasi kecerahan yang boleh berlaku dalam sambungan selari ringkas tanpa perintang individu (Litar B).

8. Nota Aplikasi dan Pertimbangan Reka Bentuk

8.1 Senario Aplikasi Tipikal

Komponen ini direka untuk aplikasi inframerah tujuan umum. Panjang gelombang 940nmnya adalah ideal untuk sistem kawalan jauh kerana penghantarannya yang tinggi melalui banyak plastik dan keterlihatan rendah. Ia juga sesuai untuk pautan data jarak pendek, pengesanan objek, dan penderiaan jarak dalam elektronik pengguna, peralatan pejabat, dan kawalan industri asas.

8.2 Pertimbangan Reka Bentuk

• Penjajaran Optik:Sudut pandangan 25 darjah memerlukan penjajaran mekanikal yang teliti antara pemancar dan pengesan foto yang sepadan (contohnya, fototransistor atau fotodiod) untuk kekuatan isyarat yang optimum.
• Tetapan Arus:Beroperasi pada atau di bawah arus hadapan DC 20mA yang disyorkan untuk menguji parameter utama. Gunakan keluk prestasi untuk memilih arus yang sesuai untuk keamatan sinaran yang diperlukan sambil mempertimbangkan pelesapan kuasa dan kesan haba.
• Kekebalan Cahaya Ambien:
• Apabila digunakan sebagai sebahagian daripada sistem penderiaan, pertimbangkan penggunaan isyarat IR termodulasi dan pengesan bertapis yang sepadan untuk menolak gangguan daripada sumber cahaya ambien seperti cahaya matahari atau mentol pijar.
• Pengurusan Haba:Pastikan susun atur PCB menyediakan pelepasan haba yang mencukupi, terutamanya jika beroperasi berhampiran penarafan maksimum atau dalam suhu ambien yang tinggi, untuk mengekalkan kebolehpercayaan jangka panjang.

8.3 Prinsip Operasi

Peranti ini berfungsi sebagai diod pemancar cahaya (LED) inframerah. Apabila voltan pincang hadapan melebihi voltan hadapannya (V_F) dikenakan, elektron dan lubang bergabung semula dalam simpang semikonduktor, membebaskan tenaga dalam bentuk foton. Bahan semikonduktor khusus (contohnya, GaAs) dipilih untuk menghasilkan foton dalam spektrum inframerah (940nm), yang tidak kelihatan oleh mata manusia tetapi boleh dikesan oleh pengesan foto berasaskan silikon.

9. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

9.1 Apakah perbezaan antara Keamatan Sinaran dan Keamatan Bercahaya?

Keamatan Sinaran (diukur dalam mW/sr) ialah kuasa optik yang dipancarkan per sudut pepejal dalam spektrum inframerah. Keamatan Bercahaya (diukur dalam candela) ditimbang oleh kepekaan mata manusia dan tidak terpakai untuk sumber inframerah tidak kelihatan ini.

9.2 Bolehkah saya memacu IRED ini terus dari pin GPIO mikropengawal?

Tidak. Pin mikropengawal biasanya tidak dapat membekalkan 20mA dengan boleh dipercayai dan kekurangan pengawalan arus. Sentiasa gunakan litar pemacu (seperti transistor) dengan perintang had arus bersiri seperti yang ditunjukkan dalam datasheet untuk membekalkan arus yang stabil dan terkawal kepada IRED.

9.3 Mengapakah keadaan penyimpanan begitu spesifik (MSL 3)?

Pembungkusan plastik boleh menyerap lembapan dari udara. Semasa proses pateri refluks suhu tinggi, lembapan yang terperangkap ini boleh mengewap dengan cepat, mencipta tekanan dalaman dan berpotensi menyebabkan pengelupasan atau retak (\"popcorning\"). Penarafan MSL dan arahan pembakaran mencegah mod kegagalan ini.

9.4 Bagaimanakah saya memilih nilai perintang bersiri yang betul?

Gunakan Hukum Ohm: R = (V_bekalan- V_F) / I_F. Sebagai contoh, dengan bekalan 5V, V_Ftipikal 1.2V, dan I_Fyang dikehendaki 20mA: R = (5 - 1.2) / 0.02 = 190 Ohm. Pilih nilai perintang piawai terdekat, dengan mempertimbangkan penarafan kuasa (P = I²R).