Lembaran Data LTE-S9511T-E Pemancar dan Pengesan Inframerah - Panjang Gelombang Puncak 940nm - Sudut Pandangan 25 Darjah - Penyerakan Kuasa 100mW - Dokumentasi Teknikal Bahasa Melayu

1. Gambaran Keseluruhan Produk

LTE-S9511T-E ialah komponen inframerah diskret yang direka untuk pelbagai aplikasi optoelektronik. Ia tergolong dalam keluarga peranti yang direkabentuk untuk menyediakan penyelesaian yang memerlukan kuasa tinggi, kelajuan tinggi, dan ciri optik khusus. Komponen ini dibina menggunakan teknologi GaAs, yang merupakan piawaian untuk pemancar inframerah, untuk mencapai metrik prestasi sasaran.

1.1 Ciri dan Kelebihan Teras

Peranti ini menggabungkan beberapa ciri utama yang menjadikannya sesuai untuk pemasangan elektronik moden dan piawaian alam sekitar. Ia mematuhi arahan RoHS, mengklasifikasikannya sebagai Produk Hijau. Pembungkusan direka untuk keserasian dengan pembuatan volum tinggi, dibekalkan dalam pita 8mm pada gegelung diameter 7 inci, yang serasi dengan peralatan penempatan automatik. Tambahan pula, komponen ini boleh menahan proses pateri refluks inframerah, satu keperluan kritikal untuk barisan pemasangan teknologi permukaan-terpasang (SMT). Pakej itu sendiri mematuhi piawaian EIA, memastikan keserasian mekanikal.

1.2 Aplikasi Sasaran dan Pasaran

Aplikasi utama untuk komponen ini adalah sebagai pemancar inframerah. Ciri-cirinya menjadikannya sangat sesuai untuk integrasi ke dalam sistem seperti alat kawalan jauh untuk elektronik pengguna, pautan penghantaran data tanpa wayar berasaskan IR, penggera keselamatan, dan aplikasi penderiaan lain. Ia bertujuan untuk konfigurasi dipasang pada PCB, menyediakan sumber cahaya inframerah yang padat dan boleh dipercayai.

2. Spesifikasi Teknikal dan Tafsiran Objektif

Bahagian ini memberikan analisis objektif terperinci tentang parameter elektrik, optik, dan terma peranti seperti yang ditakrifkan dalam lembaran data.

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Penarafan ini mentakrifkan had tekanan di mana kerosakan kekal pada peranti mungkin berlaku. Ia tidak bertujuan untuk operasi normal.

• Penyerakan Kuasa (Pd):100 mW. Ini adalah jumlah kuasa maksimum yang boleh diserakkan oleh peranti sebagai haba tanpa melebihi had termanya.
• Arus Hadapan Puncak (I_FP):1 A. Ini adalah arus maksimum yang dibenarkan di bawah keadaan berdenyut (300 denyutan sesaat, lebar denyut 10 μs). Ia jauh lebih tinggi daripada penarafan DC, menonjolkan keupayaan peranti untuk operasi berdenyut yang biasa dalam penghantaran data dan kawalan jauh.
• Arus Hadapan DC (I_F):50 mA. Arus hadapan berterusan maksimum yang boleh dikendalikan oleh peranti.
• Voltan Songsang (V_R):5 V. Menggunakan voltan songsang lebih tinggi daripada ini boleh merosakkan simpang semikonduktor.
• Julat Suhu Operasi (T_op):-40°C hingga +85°C. Julat suhu ambien di mana peranti ditentukan untuk beroperasi dengan betul.
• Julat Suhu Penyimpanan (T_stg):-55°C hingga +100°C. Julat suhu untuk penyimpanan bukan operasi.
• Keadaan Pateri Inframerah:Menahan 260°C untuk maksimum 10 saat. Ini mentakrifkan toleransi profil pateri refluks.

2.2 Ciri Elektrik dan Optik

Ini adalah parameter prestasi tipikal yang diukur pada suhu ambien (T_A) 25°C di bawah keadaan ujian yang ditentukan.

• Keamatan Sinaran (I_E):6.0 mW/sr (Tipikal) pada I_F= 20mA. Ini mengukur kuasa optik yang dipancarkan per unit sudut pepejal (steradian). Ia adalah parameter utama untuk menentukan julat berkesan dan kekuatan isyarat dalam aplikasi.
• Panjang Gelombang Pancaran Puncak (λ_p):940 nm (Tipikal). Panjang gelombang di mana kuasa optik yang dipancarkan adalah maksimum. Ini berada dalam spektrum inframerah dekat, tidak kelihatan oleh mata manusia tetapi boleh dikesan oleh fotodiod dan fototransistor silikon.
• Separuh Lebar Garisan Spektrum (Δλ):50 nm (Tipikal). Ini menunjukkan lebar jalur spektrum, atau julat panjang gelombang yang dipancarkan. Nilai 50 nm adalah biasa untuk IRED GaAs piawai.
• Voltan Hadapan (V_F):1.2 V (Tipikal), 1.5 V (Maks) pada I_F= 20mA. Kejatuhan voltan merentasi peranti apabila mengalirkan arus. Ini adalah penting untuk mereka bentuk litar pemacu dan mengira penggunaan kuasa.
• Arus Songsang (I_R):10 μA (Maks) pada V_R= 5V. Arus bocor kecil yang mengalir apabila peranti dipincang songsang.
• Sudut Pandangan (2θ_1/2):25 darjah (Tipikal). Ditakrifkan sebagai sudut penuh di mana keamatan sinaran jatuh kepada separuh daripada nilainya pada paksi pusat. Sudut 25 darjah menunjukkan pancaran yang agak fokus, yang boleh memberi manfaat untuk komunikasi atau penderiaan terarah.

3. Analisis Lengkung Prestasi

Lembaran data termasuk beberapa graf yang menggambarkan hubungan antara parameter utama. Lengkung ini adalah penting untuk memahami tingkah laku peranti di bawah keadaan bukan piawai.

3.1 Taburan Spektrum

Lengkung taburan spektrum (Rajah.1) menunjukkan keamatan sinaran relatif sebagai fungsi panjang gelombang. Ia mengesahkan puncak pada kira-kira 940nm dan separuh lebar kira-kira 50nm, memberikan perwakilan visual ketulenan spektrum cahaya yang dipancarkan.

3.2 Arus Hadapan vs. Voltan Hadapan (Lengkung I-V)

Lengkung ini (Rajah.3) adalah asas untuk mana-mana peranti semikonduktor. Ia menunjukkan hubungan tak linear antara arus melalui IRED dan voltan merentasinya. Lengkung akan berubah dengan suhu, yang kritikal untuk pengurusan haba dalam reka bentuk.

3.3 Kebergantungan Suhu

Rajah 2 dan 4 menggambarkan bagaimana prestasi peranti berubah dengan suhu ambien. Biasanya, voltan hadapan diod mempunyai pekali suhu negatif (ia berkurangan apabila suhu meningkat), manakala kuasa output optik juga umumnya berkurangan dengan peningkatan suhu. Graf ini membolehkan pereka untuk menurunkan prestasi untuk persekitaran suhu tinggi.

3.4 Keamatan Sinaran Relatif vs. Arus Hadapan

Rajah 5 menunjukkan bagaimana output cahaya berskala dengan arus pemacu. Ia biasanya sub-linear; menggandakan arus tidak menggandakan output optik. Hubungan ini adalah penting untuk menetapkan titik operasi untuk mencapai kecerahan atau kekuatan isyarat yang dikehendaki dengan cekap.

3.5 Corak Sinaran

Gambar rajah kutub (Rajah.6) memberikan peta terperinci keamatan yang dipancarkan sebagai fungsi sudut dari paksi pusat. Peranti sudut pandangan 25 darjah ini menunjukkan corak pancaran yang paling kuat di tengah dan berkurangan ke arah tepi, yang penting untuk reka bentuk sistem optik, seperti menyelaraskan dengan medan pandangan penerima.

4. Maklumat Mekanikal dan Pembungkusan

4.1 Dimensi Garis Besar

Lembaran data memberikan lukisan mekanikal terperinci komponen. Dimensi utama termasuk saiz badan, jarak kaki, dan ketinggian keseluruhan. Komponen ini mempunyai pakej plastik jernih air dengan kanta pandangan sisi, yang membentuk corak sinaran cahaya yang dipancarkan. Semua dimensi kritikal disediakan dengan toleransi piawai ±0.15mm melainkan dinyatakan sebaliknya.

4.2 Susun Atur Pad Pateri yang Dicadangkan

Corak land (tapak kaki) yang disyorkan untuk reka bentuk PCB disertakan. Mematuhi dimensi ini adalah penting untuk memastikan pembentukan sendi pateri yang betul semasa refluks, mencapai kekuatan mekanikal yang baik, dan memudahkan penyerakan haba dari peranti.

4.3 Pengenalpastian Polarity

Konvensyen polarity LED piawai terpakai. Katod biasanya ditunjukkan oleh tepi rata pada badan pakej, takuk, atau kaki yang lebih pendek. Polarity yang betul mesti diperhatikan semasa pemasangan untuk mengelakkan kerosakan.

5. Garis Panduan Pemasangan, Pengendalian dan Kebolehpercayaan

5.1 Panduan Pateri dan Pemasangan

Peranti ini dinilai untuk pateri refluks inframerah. Lembaran data menentukan parameter profil kritikal:

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

Untuk pateri tangan dengan besi, cadangannya adalah suhu maksimum 300°C untuk tidak lebih daripada 3 saat setiap sendi. Lembaran data menekankan bahawa profil optimum bergantung pada reka bentuk PCB khusus, pes pateri, dan ketuhar, dan mengesyorkan menggunakan profil piawai JEDEC sebagai titik permulaan.

5.2 Keadaan Penyimpanan

Komponen ini mempunyai Tahap Kepekaan Kelembapan (MSL) 3. Ini bermaksud:

• Beg Tertutup:Boleh disimpan sehingga satu tahun pada ≤30°C dan ≤90% RH.
• Selepas Beg Dibuka:Perlu disimpan pada ≤30°C dan ≤60% RH. Komponen perlu dikenakan refluks dalam masa satu minggu (168 jam). Jika disimpan lebih lama di luar beg asal, ia mesti disimpan dalam kabinet kering atau bekas tertutup dengan penyerap lembapan. Jika terdedah lebih daripada satu minggu, pembakaran pada 60°C selama sekurang-kurangnya 20 jam diperlukan sebelum pateri untuk mengelakkan keretakan popcorn semasa refluks.

5.3 Pembersihan

Jika pembersihan diperlukan selepas pateri, hanya pelarut berasaskan alkohol seperti isopropil alkohol (IPA) harus digunakan. Bahan kimia keras atau agresif boleh merosakkan pakej plastik atau kanta.

6. Maklumat Pembungkusan dan Pesanan

6.1 Spesifikasi Pita dan Gegelung

Komponen dibekalkan dalam pita pembawa timbul dengan pita penutup, dililit pada gegelung diameter 7 inci (178mm). Setiap gegelung mengandungi 3000 keping. Pembungkusan mematuhi piawaian ANSI/EIA-481-1-A-1994. Spesifikasi termasuk dimensi poket, lebar pita, dan saiz hab gegelung untuk memastikan keserasian dengan mesin pick-and-place automatik.

7. Pertimbangan Reka Bentuk Aplikasi

7.1 Reka Bentuk Litar Pemacu

Nota reka bentuk kritikal ialah LED adalah peranti beroperasi arus. Lembaran data sangat mengesyorkan untuk tidak menyambungkan berbilang LED secara langsung selari dari satu sumber voltan dengan satu perintang had arus (Model Litar B). Disebabkan variasi semula jadi dalam voltan hadapan (V_F) peranti individu, arus tidak akan dikongsi sama rata, membawa kepada perbezaan ketara dalam kecerahan dan tekanan berlebihan berpotensi satu peranti. Kaedah yang disyorkan (Model Litar A) adalah menggunakan perintang had arus berasingan secara bersiri dengan setiap LED. Ini memastikan arus seragam dan, oleh itu, keamatan sinaran seragam merentasi semua peranti dalam tatasusunan.

7.2 Pengurusan Haba

Walaupun penyerakan kuasa maksimum mutlak adalah 100mW, operasi praktikal harus kekal jauh di bawah had ini, terutamanya pada suhu ambien yang lebih tinggi. Lengkung penurunan (Rajah. 2, Rajah. 4) mesti dirujuk. Kawasan kuprum PCB yang mencukupi (menggunakan susun atur pad yang dicadangkan membantu) adalah perlu untuk mengalirkan haba dari simpang peranti untuk mengekalkan prestasi dan jangka hayat.

7.3 Reka Bentuk Optik

Sudut pandangan 25 darjah dan pakej kanta pandangan sisi mempengaruhi bagaimana tenaga IR diarahkan. Untuk prestasi optimum dalam pautan penderiaan atau komunikasi, corak sinaran pemancar harus diselaraskan dengan profil kepekaan sudut penerima. Gambar rajah sinaran (Rajah.6) adalah penting untuk penyelarasan ini. Untuk aplikasi yang memerlukan corak pancaran berbeza, kanta luaran atau pemantul mungkin diperlukan.

8. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

LTE-S9511T-E, dengan panjang gelombang puncak 940nm, diposisikan untuk aplikasi inframerah tujuan umum. Pembeza utama termasuk pakej pandangan sisinya, yang berguna untuk pencahayaan tepi atau keperluan laluan optik khusus, dan keserasiannya dengan proses pemasangan automatik. Berbanding dengan peranti yang mempunyai sudut pandangan lebih luas (cth., 60-120 darjah), komponen ini menawarkan keamatan paksi lebih tinggi untuk arus pemacu tertentu, yang boleh diterjemahkan kepada julat lebih panjang atau penggunaan kuasa lebih rendah untuk pautan terarah. Panjang gelombang 940nmnya adalah piawaian biasa, memastikan keserasian luas dengan penerima inframerah berasaskan silikon dan penapis yang direka untuk spektrum itu.

9. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

S1: Bolehkah saya memacu IRED ini terus dari pin GPIO mikropengawal?

J: Ia bergantung pada keupayaan sumber arus GPIO. Pada arus pemacu tipikal 20mA, GPIO mesti dapat membekalkan sekurang-kurangnya ini. Perintang bersiri sentiasa diperlukan untuk menghadkan arus, dikira sebagai R = (V_bekalan- V_F) / I_F. Untuk bekalan 3.3V dan V_F1.2V pada 20mA, R = (3.3 - 1.2) / 0.02 = 105 Ohm. Perintang 100 Ohm akan menjadi pilihan piawai.

S2: Apakah perbezaan antara panjang gelombang puncak (λ_p) dan panjang gelombang dominan (λ_d)?

J: Panjang gelombang puncak ialah panjang gelombang pada titik maksimum lengkung taburan kuasa spektrum. Panjang gelombang dominan diperoleh dari kolorimetri dan mewakili warna yang dilihat. Untuk pemancar IR monokromatik, ia biasanya sangat hampir, tetapi λ_padalah spesifikasi teknikal piawai untuk prestasi optoelektronik.

S3: Mengapakah penarafan arus berdenyut (1A) jauh lebih tinggi daripada penarafan DC (50mA)?

J: Ini disebabkan oleh had terma. Semasa denyut sangat pendek (10μs), simpang semikonduktor tidak mempunyai masa untuk memanas dengan ketara, membenarkan arus segera yang jauh lebih tinggi tanpa melebihi suhu simpang maksimum. Dalam operasi DC, haba terkumpul secara berterusan, jadi arus mesti dihadkan untuk mengekalkan suhu dalam had selamat.

10. Contoh Aplikasi Praktikal

Contoh 1: Pemancar Kawalan Jauh IR Mudah.LTE-S9511T-E boleh digunakan sebagai pemancar dalam kawalan jauh asas. Mikropengawal menjana isyarat digital termodulat (cth., pembawa 38kHz) sepadan dengan protokol arahan (cth., NEC, RC5). Isyarat ini menukar transistor yang memacu IRED dengan arus berdenyut sehingga penarafan puncak 1A, mencipta letupan cahaya inframerah. Pancaran fokus 25 darjah membantu memastikan isyarat diarahkan pada penerima.

Contoh 2: Penderia Jarak atau Pengesanan Objek.Berpasangan dengan penerima fototransistor atau fotodiod berasingan, pemancar boleh digunakan untuk mengesan kehadiran atau ketiadaan objek. Pemancar menyinarkan cahaya IR merentasi jurang. Apabila objek mengganggu pancaran, isyarat penerima jatuh, mencetuskan peristiwa pengesanan. Pakej pandangan sisi boleh memberi kelebihan dalam mereka bentuk pemasangan penderia padat di mana laluan optik selari dengan PCB.

11. Prinsip Operasi

LTE-S9511T-E ialah diod pemancar cahaya (LED) berasaskan bahan semikonduktor Gallium Arsenide (GaAs). Apabila voltan hadapan digunakan merentasi simpang P-N, elektron dan lubang disuntik ke dalam kawasan aktif di mana ia bergabung semula. Dalam semikonduktor jurang jalur langsung seperti GaAs, penggabungan semula ini membebaskan tenaga dalam bentuk foton (cahaya). Jurang jalur tenaga khusus bahan menentukan panjang gelombang cahaya yang dipancarkan; untuk GaAs, ini menghasilkan pancaran inframerah sekitar 940nm. Kanta pandangan sisi diperbuat daripada epoksi jernih air yang merangkumi cip semikonduktor dan membentuk cahaya yang dipancarkan menjadi corak sinaran yang ditentukan.

12. Konteks dan Trend Industri

Komponen inframerah diskret seperti LTE-S9511T-E kekal sebagai blok binaan asas dalam elektronik. Walaupun modul penderia bersepadu (menggabungkan pemancar, pengesan, dan logik dalam satu pakej) semakin berkembang untuk aplikasi khusus seperti penderiaan isyarat tangan, komponen diskret menawarkan fleksibiliti reka bentuk, keberkesanan kos untuk aplikasi volum tinggi, dan keupayaan untuk mengoptimumkan laluan optik secara bebas. Trend dalam industri termasuk permintaan berterusan untuk pengecilan, kecekapan lebih tinggi (lebih banyak output optik per input elektrik), dan peningkatan keserasian dengan proses pateri tanpa plumbum, suhu tinggi. Pematuhan RoHS dan Produk Hijau peranti ini selaras dengan peraturan alam sekitar global yang mendorong industri elektronik.