Spesifikasi Teknikal LTE-S9511-E - Pemancar & Pengesan Inframerah 940nm - Arus Hadapan 20mA - Voltan Hadapan 1.5V - Penyerakan Kuasa 100mW - Dokumen Teknikal MS - Bahasa Melayu

1. Gambaran Keseluruhan Produk

LTE-S9511-E 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 untuk kuasa tinggi, kelajuan tinggi, dan sudut pandangan yang luas dalam penyelesaian inframerah.

1.1 Kelebihan Teras dan Pasaran Sasaran

Komponen ini direkabentuk untuk memenuhi piawaian pembuatan dan alam sekitar moden. Ia adalah produk hijau yang mematuhi RoHS, dibekalkan dalam pita 8mm pada gegelung berdiameter 13 inci untuk keserasian dengan peralatan penempatan automatik berkelajuan tinggi. Rekabentuknya menyokong proses pematerian refluks inframerah, menjadikannya sesuai untuk pemasangan PCB secara pukal. Aplikasi sasaran utama termasuk sistem kawalan jauh, modul penghantaran data tanpa wayar IR, penggera keselamatan, dan pelbagai elektronik pengguna dan perindustrian lain yang memerlukan pengesanan atau pensinyalan inframerah.

2. Parameter Teknikal: Tafsiran Objektif Mendalam

Parameter berikut menentukan had operasi dan ciri prestasi peranti di bawah keadaan piawai (TA=25°C).

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Penarafan ini menentukan had di mana kerosakan kekal pada peranti mungkin berlaku. Ia bukan untuk operasi berterusan.

• Penyerakan Kuasa (Pd):100 mW. Ini adalah jumlah maksimum kuasa yang boleh diserakkan oleh peranti sebagai haba.
• Arus Hadapan Puncak (I_FP):1 A. Ini adalah arus denyut maksimum yang dibenarkan di bawah keadaan tertentu (300 pps, lebar denyut 10μs).
• Arus Hadapan DC (I_F):50 mA. Arus hadapan berterusan maksimum untuk operasi yang boleh dipercayai.
• Voltan Songsang (V_R):5 V. Peranti ini tidak direka untuk operasi pincang songsang; melebihi voltan ini boleh menyebabkan kerosakan.
• Julat Suhu Operasi (T_opr):-40°C hingga +85°C. Julat suhu ambien untuk fungsi peranti normal.
• Julat Suhu Penyimpanan (T_stg):-55°C hingga +100°C.
• Keadaan Pematerian Inframerah:Tahan 260°C untuk maksimum 10 saat, menentukan toleransi profil refluks.

2.2 Ciri Elektrik dan Optik

Ini adalah parameter prestasi tipikal yang diukur di bawah keadaan ujian yang ditakrifkan.

• Keamatan Sinaran (I_E):4.0 (Min), 6.0 (Tip) mW/sr. Diukur pada I_F= 20mA. Ini menunjukkan keluaran kuasa optik per sudut pepejal.
• Panjang Gelombang Pancaran Puncak (λ_Peak):940 nm (Tip). Panjang gelombang di mana sinaran inframerah yang dipancarkan adalah paling kuat.
• Separuh Lebar Garisan Spektrum (Δλ):50 nm (Tip). Lebar jalur spektrum yang dipancarkan pada separuh keamatan puncak.
• Voltan Hadapan (V_F):1.2 (Tip), 1.5 (Maks) V. Diukur pada I_F= 20mA. Susut voltan merentasi peranti apabila mengkonduksi.
• Arus Songsang (I_R):10 μA (Maks). Diukur pada V_R= 5V. Arus bocor kecil di bawah pincang songsang.
• Sudut Pandangan (2θ_1/2):20 (Min), 25 (Tip) darjah. Sudut penuh di mana keamatan sinaran jatuh kepada separuh nilai pada paksi.

3. Penjelasan Sistem Binning

Peranti ini tersedia dalam gred prestasi yang berbeza, atau "bin," berdasarkan keamatan sinaran. Ini membolehkan pereka memilih komponen yang sepadan dengan tepat keperluan kepekaan atau kuasa keluaran aplikasi mereka.

Senarai kod bin menentukan keamatan sinaran minimum dan maksimum untuk setiap gred pada arus ujian 20mA:

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

Pemilihan kod bin yang lebih tinggi (cth., N berbanding K) biasanya memastikan keluaran optik minimum yang lebih tinggi, yang boleh menjadi kritikal untuk mencapai jarak lebih jauh atau nisbah isyarat-ke-hingar yang lebih baik dalam sistem.

4. Analisis Lengkung Prestasi

Spesifikasi ini menyediakan beberapa lengkung ciri yang menggambarkan tingkah laku peranti di bawah pelbagai keadaan. Ini adalah penting untuk reka bentuk litar terperinci dan memahami pertukaran prestasi.

4.1 Taburan Spektrum

Lengkung (Rajah.1) menunjukkan keamatan sinaran relatif berbanding panjang gelombang. Ia mengesahkan pancaran puncak pada 940nm dan separuh lebar spektrum kira-kira 50nm, yang tipikal untuk pemancar inframerah berasaskan GaAs. Spektrum luas ini sesuai untuk digunakan dengan pengesan foto silikon, yang mempunyai kepekaan luas di rantau inframerah-dekat.

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

Lengkung ini (Rajah.3) menggambarkan hubungan tak linear antara arus dan voltan. Ia menunjukkan bahawa voltan hadapan meningkat dengan arus, bermula sekitar 1.0V dan menghampiri 1.5V pada 100mA. Lengkung ini adalah penting untuk mereka bentuk litar pembatas arus.

4.3 Ciri Suhu

Berbilang lengkung menggambarkan kebergantungan peranti pada suhu ambien (T_a).

- Arus Hadapan vs. Suhu Ambien (Rajah.2):Kemungkinan menunjukkan bagaimana arus hadapan maksimum yang dibenarkan menyusut apabila suhu ambien meningkat untuk mengelakkan melebihi had penyerakan kuasa.

- Keamatan Sinaran Relatif vs. Suhu Ambien (Rajah.4):Menunjukkan bahawa kuasa keluaran optik berkurangan apabila suhu meningkat. Pekali suhu negatif ini adalah pertimbangan utama untuk aplikasi yang beroperasi dalam persekitaran terma yang berbeza, kerana ia mungkin memerlukan pampasan suhu dalam litar pemacu atau penerima untuk mengekalkan prestasi yang konsisten.

4.4 Keamatan Sinaran Relatif vs. Arus Hadapan

Lengkung ini (Rajah.5) menunjukkan bahawa keamatan sinaran secara amnya berkadar dengan arus hadapan, tetapi hubungannya mungkin menjadi sub-linear pada arus yang sangat tinggi disebabkan pemanasan dan kejatuhan kecekapan. Ia membantu menentukan arus operasi optimum untuk tahap keluaran yang dikehendaki.

4.5 Gambar Rajah Sinaran

Gambar rajah kutub (Rajah.6) mewakili sudut pandangan secara visual. Keamatan adalah tertinggi pada 0° (pada paksi) dan berkurangan secara simetri, jatuh kepada separuh pada kira-kira ±12.5° (untuk sudut pandangan 25°). Corak ini adalah penting untuk menyelaraskan pemancar dengan pengesan atau untuk mereka bentuk optik untuk membentuk pancaran.

5. Maklumat Mekanikal dan Pakej

5.1 Dimensi Garis Besar

Peranti ini mematuhi pakej piawai EIA. Dimensi utama termasuk saiz badan, jarak plumbum, dan ketinggian keseluruhan. Semua dimensi diberikan dalam milimeter dengan toleransi tipikal ±0.1mm melainkan dinyatakan sebaliknya. Pakej ini mempunyai kanta plastik jernih air dengan konfigurasi pandangan sisi, yang mengarahkan cahaya yang dipancarkan berserenjang dengan satah PCB.

5.2 Dimensi Pad Pematerian yang Dicadangkan

Satu gambar rajah menyediakan dimensi corak tanah PCB yang disyorkan untuk memastikan pembentukan sendi pateri yang betul dan kestabilan mekanikal semasa dan selepas proses refluks. Mematuhi garis panduan ini adalah kritikal untuk hasil pembuatan dan kebolehpercayaan jangka panjang.

5.3 Pengenalpastian Polarity

Katod biasanya ditunjukkan oleh sisi rata, takuk, atau plumbum yang lebih pendek pada pakej. Polarity yang betul mesti diperhatikan semasa pemasangan, kerana menggunakan voltan songsang melebihi penarafan maksimum boleh merosakkan peranti serta-merta.

6. Panduan Pematerian dan Pemasangan

6.1 Parameter Pematerian Refluks

Peranti ini serasi dengan proses refluks inframerah. Keadaan yang disyorkan termasuk:

- Pra-panas:150–200°C untuk maksimum 120 saat.

- Suhu Puncak:260°C maksimum.

- Masa Melebihi Likuidus:10 saat maksimum (untuk maksimum dua kitaran refluks).

Parameter ini selaras dengan piawaian JEDEC dan spesifikasi pes pateri bebas plumbum biasa. Profil harus dicirikan untuk reka bentuk PCB khusus, komponen, dan ketuhar yang digunakan.

6.2 Keadaan Penyimpanan

Peranti ini mempunyai Tahap Kepekaan Kelembapan (MSL) 3.

- Pakej Tertutup:Simpan pada ≤30°C dan ≤90% RH. Gunakan dalam tempoh satu tahun dari tarikh meterai beg.

- Pakej Terbuka:Untuk komponen yang dikeluarkan dari beg kalis lembap, persekitaran penyimpanan tidak boleh melebihi 30°C/60% RH. Adalah disyorkan untuk melengkapkan refluks IR dalam tempoh satu minggu (168 jam). Untuk penyimpanan lebih lama di luar pembungkusan asal, gunakan bekas tertutup dengan bahan pengering. Komponen yang disimpan selama lebih dari satu minggu harus dibakar pada kira-kira 60°C selama sekurang-kurangnya 20 jam sebelum pematerian untuk membuang kelembapan yang diserap dan mengelakkan "popcorning" semasa refluks.

6.3 Pembersihan

Jika pembersihan diperlukan selepas pematerian, gunakan pelarut berasaskan alkohol seperti isopropil alkohol. Bahan kimia keras atau agresif harus dielakkan.

7. Maklumat Pembungkusan dan Pesanan

7.1 Spesifikasi Pita dan Gegelung

Peranti ini dibekalkan dalam pita pembawa 8mm pada gegelung berdiameter 13 inci (330mm). Setiap gegelung mengandungi kira-kira 9000 keping. Pembungkusan mematuhi spesifikasi ANSI/EIA 481-1-A-1994. Pita mempunyai meterai penutup atas, dan maksimum dua poket komponen kosong berturut-turut dibenarkan.

8. Cadangan Aplikasi

8.1 Senario Aplikasi Tipikal

• Kawalan Jauh:Untuk TV, sistem audio, dan elektronik pengguna lain.
• Penghantaran Data IR:Komunikasi tanpa wayar simplex jarak pendek untuk sensor atau isyarat kawalan.
• Sistem Keselamatan:Sebagai sebahagian daripada pancaran pengesanan pencerobohan atau sensor jarak dekat.
• Pengesanan Objek:Sensor dipasang PCB untuk pengiraan, penderiaan kedudukan, atau pengesanan tepi.

8.2 Pertimbangan Reka Bentuk dan Kaedah Pemacu

LED ialah peranti beroperasi arus. Untuk memastikan keamatan dan jangka hayat yang konsisten, ia mesti didorong dengan sumber arus atau sumber voltan dengan perintang pembatas arus bersiri. Nilai perintang (R_s) boleh dikira menggunakan Hukum Ohm: R_s= (V_supply- V_F) / I_F. Di mana V_Fialah voltan hadapan dari spesifikasi pada arus operasi yang dikehendaki I_F. Apabila memacu berbilang LED secara selari, adalah sangat disyorkan untuk menggunakan perintang pembatas arus berasingan untuk setiap LED untuk mengelakkan perebutan arus disebabkan variasi kecil dalam V_F characteristics.

9. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

LTE-S9511-E, dengan panjang gelombang 940nm, menawarkan kelebihan utama berbanding LED cahaya nampak atau panjang gelombang IR lain: ia hampir tidak kelihatan oleh mata manusia, menjadikannya sesuai untuk operasi yang berhati-hati. Berbanding dengan pemancar 850nm, 940nm biasanya mempunyai hingar latar belakang sinaran suria yang lebih rendah, yang boleh meningkatkan nisbah isyarat-ke-hingar dalam keadaan cahaya ambien. Pakej kanta pandangan sisi direka khusus untuk aplikasi di mana pancaran IR perlu bergerak selari dengan permukaan PCB, keperluan biasa dalam sensor jenis slot atau panel bercahaya tepi.

10. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

S: Bolehkah saya memacu LED ini terus dari pin mikropengawal 3.3V atau 5V?

J: Tidak. Anda mesti menggunakan perintang bersiri untuk menghadkan arus. Contohnya, dengan bekalan 5V dan sasaran I_F20mA (V_F~1.2V), R_s= (5V - 1.2V) / 0.02A = 190Ω. Perintang 200Ω akan menjadi nilai piawai yang sesuai.

S: Apakah perbezaan antara "Keamatan Sinaran" dan "Sudut Pandangan"?

J: Keamatan Sinaran (mW/sr) mengukur berapa banyak kuasa optik tertumpu dalam arah tertentu (per steradian). Sudut Pandangan menentukan betapa luas pancaran itu. Peranti dengan keamatan sinaran tinggi tetapi sudut pandangan yang sangat sempit memancarkan pancaran yang kuat tetapi ketat. Peranti ini mempunyai sudut pandangan sederhana 25°, menawarkan keseimbangan yang baik antara penumpuan pancaran dan liputan.

S: Mengapakah Tahap Kepekaan Kelembapan (MSL 3) penting?

J: Pakej plastik boleh menyerap kelembapan dari udara. Semasa proses pematerian refluks suhu tinggi, kelembapan yang terperangkap ini boleh mengewap dengan cepat, menyebabkan pengelupasan dalaman, retak, atau "popcorning," yang memusnahkan peranti. Mengikuti prosedur penyimpanan, pengendalian, dan pembakaran yang ditetapkan adalah penting untuk mengelakkan mod kegagalan ini.

11. Kes Reka Bentuk dan Penggunaan Praktikal

Kes: Mereka Bentuk Sensor Pengesanan Objek IR Mudah.

Reka bentuk biasa menggunakan LTE-S9511-E sebagai kedua-dua pemancar dan pengesan (dalam mod penderiaan reflektif) atau menggunakan fototransistor berasingan. Pemancar didenyut pada frekuensi tertentu (cth., 38kHz). Litar pengesan termasuk penapis yang ditala kepada frekuensi ini. Apabila objek memantulkan pancaran IR kembali ke pengesan, litar mendaftarkan isyarat. Langkah reka bentuk utama:

1. Litar Pemacu:Gunakan transistor (cth., NPN atau MOSFET saluran-N) yang dihidupkan oleh mikropengawal untuk mendenyut LED pada arus yang dikehendaki (cth., denyut 50mA) dan frekuensi. Sertakan perintang bersiri yang dikira.

2. Litar Penerima:Keluaran fototransistor dihantar ke penguat dan penapis laluan jalur yang berpusat pada frekuensi modulasi (38kHz). Ini menolak cahaya ambien (DC dan frekuensi rendah) dan hingar IR lain.

3. Penjajaran:Gunakan gambar rajah sinaran untuk menjajarkan pemancar dan pengesan. Untuk penderiaan reflektif, ia sering diletakkan bersebelahan pada sudut, dengan medan pandangan mereka bersilang pada jarak penderiaan yang dikehendaki.

4. Susun Atur PCB:Letakkan komponen mengikut susun atur pad yang dicadangkan. Pastikan kanta plastik jernih tidak terhalang oleh topeng pateri atau komponen lain.

12. Pengenalan Prinsip

LTE-S9511-E, sebagai pemancar inframerah, adalah diod semikonduktor. Apabila dipincang hadapan, elektron dan lubang bergabung semula di rantau aktif (dibuat daripada bahan seperti GaAs atau AlGaAs), membebaskan tenaga dalam bentuk foton. Komposisi bahan khusus menentukan panjang gelombang foton ini; dalam kes ini, ia berpusat sekitar 940nm, yang berada dalam spektrum inframerah-dekat. Kanta pandangan sisi dibentuk daripada epoksi jernih air, yang mengekstrak cahaya dari cip semikonduktor dengan cekap dan mengarahkannya secara sisi. Peranti juga boleh berfungsi sebagai pengesan kerana simpang PN semikonduktor boleh menghasilkan fotokarus kecil apabila terdedah kepada cahaya dengan tenaga yang mencukupi (foton dengan panjang gelombang lebih pendek daripada panjang gelombang potong bahan). Walau bagaimanapun, fungsi utama yang dioptimumkan adalah pancaran.

13. Trend Pembangunan

Bidang komponen inframerah diskret terus berkembang. Trend termasuk:

- Kecekapan Lebih Tinggi:Pembangunan bahan dan struktur semikonduktor baru (cth., telaga kuantum berbilang) untuk mengekstrak lebih banyak kuasa optik per unit input elektrik, mengurangkan penjanaan haba dan penggunaan kuasa.

- Kelajuan Meningkat:Untuk aplikasi penghantaran data, komponen dengan masa naik/turun yang lebih cepat membolehkan kadar data yang lebih tinggi.

- Integrasi:Menggabungkan pemancar, pengesan, dan logik kawalan (seperti modulasi/penyahmodulan) ke dalam satu pakej atau modul memudahkan reka bentuk dan meningkatkan prestasi.

- Pengecilan:Pengurangan berterusan dalam saiz pakej untuk memenuhi permintaan elektronik pengguna yang semakin kecil sambil mengekalkan atau meningkatkan spesifikasi prestasi.

- Kebolehpercayaan Dipertingkatkan:Bahan dan proses pembungkusan yang dipertingkatkan untuk menahan keadaan persekitaran yang lebih keras dan jangka hayat operasi yang lebih lama.