Lembaran Data Pemancar dan Pengesan Inframerah LTE-R38381L-S - Panjang Gelombang 940nm - Arus Kehadapan 1A - Kuasa 1.8W - Dokumen Teknikal Bahasa Melayu

1. Gambaran Keseluruhan Produk

Dokumen ini menyediakan spesifikasi teknikal lengkap untuk komponen pemancar inframerah diskret. Peranti ini direka untuk aplikasi yang memerlukan sumber cahaya inframerah berkuasa tinggi dan boleh dipercayai. Ia menggunakan cip Gallium Arsenida (GaAs) untuk memancarkan cahaya pada panjang gelombang puncak 940 nanometer, yang berada dalam spektrum inframerah dekat dan tidak kelihatan oleh mata manusia. Fungsi utama komponen ini adalah untuk berfungsi sebagai pemancar inframerah terkawal dalam pelbagai sistem elektronik.

1.1 Kelebihan Teras dan Pasaran Sasaran

Komponen ini menawarkan beberapa kelebihan utama untuk aplikasi inframerah. Ia mempunyai keamatan sinaran yang tinggi, membolehkan penghantaran isyarat yang kuat. Ia direka untuk arus pemacu yang tinggi, yang menyumbang kepada kuasa outputnya. Peranti ini juga dicirikan oleh jangka hayat operasi yang panjang dan kebolehpercayaan prestasi yang tinggi. Ia mematuhi peraturan alam sekitar seperti RoHS, mengklasifikasikannya sebagai produk hijau. Aplikasi sasaran untuk pemancar inframerah ini adalah pelbagai, terutamanya memfokuskan pada bidang seperti pemancar inframerah untuk sistem kawalan jauh dan sensor inframerah dipasang PCB untuk pengesanan jarak dekat, pengesanan objek, atau penghantaran data.

2. Parameter Teknikal: Tafsiran Objektif Mendalam

Bahagian berikut memberikan analisis objektif terperinci tentang parameter teknikal utama peranti seperti yang ditakrifkan dalam had spesifikasinya.

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Penarafan ini mentakrifkan had tekanan di mana kerosakan kekal pada peranti mungkin berlaku. Operasi di bawah atau pada had ini tidak dijamin dan harus dielakkan dalam reka bentuk yang boleh dipercayai.

• Pelesapan Kuasa (Pd):1.8 Watt. Ini adalah jumlah kuasa maksimum yang boleh dipancarkan oleh peranti sebagai haba pada suhu ambien (TA) 25°C. Melebihi ini akan menyebabkan suhu simpang meningkat secara berlebihan.
• Arus Kehadapan Puncak (IFP):5 Ampere. Ini adalah arus maksimum yang dibenarkan di bawah keadaan berdenyut (300 denyutan sesaat, lebar denyut 10-mikrosaat). Ia jauh lebih tinggi daripada penarafan DC, memanfaatkan inersia terma peranti.
• Arus Kehadapan DC (IF):1 Ampere. Ini adalah arus kehadapan berterusan maksimum yang boleh dikendalikan oleh peranti.
• Voltan Songsang (VR):5 Volt. Menggunakan voltan songsang yang lebih tinggi daripada ini boleh merosakkan simpang semikonduktor.
• Rintangan Terma (RθJ):10 K/W. Parameter ini menunjukkan betapa berkesannya haba bergerak dari simpang semikonduktor ke ambien. Nilai yang lebih rendah bermaksud penyingkiran haba yang lebih baik.
• Julat Suhu Operasi:-40°C hingga +85°C. Peranti dijamin berfungsi dalam julat suhu ambien ini.
• Julat Suhu Penyimpanan:-55°C hingga +100°C.

2.2 Ciri Elektrik dan Optik

Ini adalah parameter prestasi tipikal dan terjamin yang diukur di bawah keadaan ujian yang ditetapkan (TA=25°C, melainkan dinyatakan).

• Keamatan Sinaran (I_E):160 mW/sr (Min). Ini mengukur kuasa optik yang dipancarkan per unit sudut pepejal (steradian) sepanjang paksi. Ia mentakrifkan kekuatan pancaran dalam arah tertentu.
• Fluks Sinaran Jumlah (Φ_e):590 mW (Tip.). Ini adalah jumlah kuasa optik yang dipancarkan oleh peranti ke semua arah (4π steradian).
• Panjang Gelombang Pancaran Puncak (λ_P):940 nm (Tip.). Panjang gelombang di mana kuasa optik yang dipancarkan adalah maksimum.
• Lebar Separuh Garisan Spektrum (Δλ):50 nm (Tip.). Ini adalah lebar jalur spektrum di mana keamatan sinaran adalah sekurang-kurangnya separuh daripada nilai puncaknya. Ia menerangkan ketulenan warna (panjang gelombang) yang dipancarkan.
• Voltan Kehadapan (V_F):1.8V (Tip.), 2.3V (Maks) pada I_F=1A. Susutan voltan merentasi peranti apabila mengalirkan arus kehadapan yang ditetapkan.
• Arus Songsang (I_R):10 μA (Maks) pada V_R=5V. Arus bocor kecil yang mengalir apabila peranti dibias songsang.
• Masa Naik/Turun (t_r/t_f):30 ns (Tip.). Masa yang diperlukan untuk output optik naik dari 10% ke 90% (atau turun dari 90% ke 10%) daripada nilai akhirnya sebagai tindak balas kepada arus langkah. Ini menentukan kelajuan modulasi maksimum.
• Sudut Pandangan (2θ_1/2):90 darjah (Tip.). Sudut penuh di mana keamatan sinaran adalah separuh daripada nilai di pusat (0°). Sudut 90° menunjukkan corak pancaran yang luas.

3. Analisis Lengkuk Prestasi

Lembaran data termasuk beberapa graf yang menggambarkan tingkah laku peranti di bawah keadaan yang berbeza. Lengkuk ini adalah penting untuk memahami ketaklinearan dan kebergantungan suhu.

3.1 Taburan Spektrum

Satu graf (Raj.1) menunjukkan keamatan sinaran relatif berbanding panjang gelombang. Lengkuk ini berpusat sekitar 940 nm dengan lebar separuh tipikal 50 nm. Ini mengesahkan peranti memancar dalam kawasan inframerah dekat, yang optimum untuk banyak sensor dan kawalan jauh yang menapis cahaya nampak.

3.2 Arus Kehadapan vs. Voltan Kehadapan (Lengkuk I-V)

Lengkuk I-V (Raj.3) menunjukkan hubungan eksponen tipikal diod. Pada arus terkadar 1A, voltan kehadapan biasanya 1.8V. Pereka bentuk mesti memastikan litar pemacu dapat menyediakan voltan ini pada arus yang diperlukan.

3.3 Kebergantungan Suhu

Graf utama menggambarkan kesan suhu:

• Arus Kehadapan vs. Suhu Ambien (Raj.2):Menunjukkan bagaimana arus kehadapan maksimum yang dibenarkan menurun apabila suhu ambien meningkat, disebabkan oleh had pelesapan kuasa tetap.
• Keamatan Sinaran Relatif vs. Suhu Ambien (Raj.4):Menunjukkan bahawa kuasa output optik berkurangan apabila suhu simpang meningkat. Ini adalah faktor kritikal untuk mengekalkan prestasi yang konsisten.
• Keamatan Sinaran Relatif vs. Arus Kehadapan (Raj.5):Menunjukkan hubungan sub-linear antara arus pemacu dan output cahaya, terutamanya pada arus yang lebih tinggi di mana kecekapan mungkin jatuh dan pemanasan meningkat.

3.4 Corak Sinaran

Rajah sinaran (Raj.6) adalah plot kutub yang menunjukkan taburan sudut cahaya yang dipancarkan. Sudut pandangan 90° disahkan secara visual, menunjukkan keamatan jatuh kepada separuh pada ±45° dari paksi pusat. Corak ini penting untuk menyelaraskan pemancar dengan pengesan atau memastikan liputan yang mencukupi dalam aplikasi pengesanan.

4. Maklumat Mekanikal dan Pakej

4.1 Dimensi Garis Besar

Peranti mempunyai faktor bentuk pakej lubang melalui standard. Lukisan dimensi menentukan saiz badan, jarak kaki, dan diameter kaki. Semua dimensi disediakan dalam milimeter dengan toleransi tipikal ±0.1 mm melainkan dinyatakan sebaliknya. Katod dikenal pasti pada pakej, yang penting untuk orientasi yang betul semasa pemasangan PCB.

4.2 Dimensi Pad Pateri yang Dicadangkan

Satu rajah menyediakan dimensi corak tanah (tapak kaki) yang disyorkan untuk reka bentuk PCB. Mengikuti cadangan ini membantu memastikan sambungan pateri yang boleh dipercayai dan kestabilan mekanikal yang betul selepas pateri gelombang atau aliran semula.

5. Panduan Kimpalan dan Pemasangan

5.1 Keadaan Pateri

Lembaran data menyediakan garis panduan yang jelas untuk dua kaedah pateri:

• Pateri Aliran Semula:Disyorkan untuk pemasangan permukaan-mount. Profil mesti mempunyai peringkat pra-pemanasan (150-200°C), suhu puncak tidak melebihi 260°C, dan masa di atas 260°C dihadkan kepada maksimum 10 saat. Peranti boleh menahan profil ini maksimum dua kali.
• Pateri Tangan (Besi):Suhu hujung besi pateri tidak boleh melebihi 300°C, dan masa sentuhan harus dihadkan kepada 3 saat setiap kaki. Ini harus dilakukan hanya sekali.

Rujukan kepada profil suhu aliran semula yang mematuhi JEDEC disediakan sebagai sasaran generik, menekankan keperluan untuk mematuhi kedua-dua had JEDEC dan spesifikasi pengeluar pes pateri.

5.2 Penyimpanan dan Pengendalian

• Penyimpanan (Beg Tertutup):Peranti harus disimpan pada ≤30°C dan ≤90% Kelembapan Relatif (RH). Jangka hayat rak dalam beg kalis lembap dengan pengering adalah satu tahun.
• Penyimpanan (Beg Terbuka):Selepas dibuka, ambien tidak boleh melebihi 30°C / 60% RH. Komponen harus digunakan dalam masa satu minggu. Untuk penyimpanan lebih lama di luar beg asal, ia mesti disimpan dalam bekas tertutup dengan pengering atau dalam pengering nitrogen.
• Pembakaran:Jika peranti terdedah kepada udara ambien selama lebih daripada satu minggu, pembakaran pada 60°C selama sekurang-kurangnya 20 jam disyorkan sebelum pateri untuk mengeluarkan kelembapan yang diserap dan mencegah "popcorning" semasa aliran semula.

5.3 Pembersihan

Jika pembersihan diperlukan selepas pateri, hanya pelarut berasaskan alkohol seperti isopropil alkohol harus digunakan untuk mengelakkan kerosakan pada bahan pakej atau kanta.

5.4 Kaedah Pemacu

Nota reka bentuk kritikal menekankan bahawa LED adalah peranti beroperasi arus. Untuk memastikan kecerahan seragam apabila memacu berbilang LED secara selari, perintang had arus individu mesti diletakkan secara bersiri dengan setiap LED. Ini mengimbangi variasi kecil dalam voltan kehadapan (V_F) peranti individu, mencegah pengambilan arus berlebihan dan pencahayaan atau kuasa output yang tidak sekata.

6. Maklumat Pembungkusan dan Pesanan

6.1 Dimensi Pakej Pita dan Gegelung

Lukisan mekanikal terperinci menentukan dimensi pita pembawa, poket yang memegang komponen, dan gegelung keseluruhan (diameter 7-inci disebut). Pita ini dimeterai dengan pita penutup untuk melindungi komponen semasa penghantaran dan pemasangan automatik.

6.2 Spesifikasi Pembungkusan

Butiran pembungkusan utama termasuk:

• Saiz gegelung: 7 inci.
• Kuantiti: 600 keping setiap gegelung.
• Kualiti: Bilangan maksimum komponen hilang berturut-turut dalam pita adalah dua.
• Piawaian: Pembungkusan mematuhi spesifikasi ANSI/EIA 481-1-A-1994.

7. Cadangan Aplikasi dan Pertimbangan Reka Bentuk

7.1 Senario Aplikasi Tipikal

Berdasarkan spesifikasinya, pemancar inframerah ini sangat sesuai untuk:

• Kawalan Jauh Inframerah:Untuk TV, sistem audio, dan elektronik pengguna lain. Panjang gelombang 940nm adalah standard untuk kebanyakan penerima IR.
• Pengesanan Jarak Dekat dan Objek:Dipasangkan dengan diod foto atau fototransistor untuk mengesan kehadiran, ketiadaan, atau jarak objek dengan memantulkan cahaya IRnya.
• Suis dan Pengekod Optik:Mengganggu pancaran antara pemancar dan pengesan untuk mencipta suis tanpa sentuh atau mengukur putaran/kedudukan.
• Penghantaran Data Jarak Dekat:Untuk aplikasi seperti IrDA atau pautan data tanpa wayar mudah, dimodulasi oleh masa naik/turun pantasnya.

7.2 Pertimbangan Reka Bentuk

• Pengurusan Haba:Dengan pelesapan kuasa 1.8W dan rintangan terma 10 K/W, memacu peranti pada arus DC maksimumnya akan menghasilkan haba yang ketara. Kawasan kuprum PCB yang mencukupi (pelepasan terma) atau penyejuk haba mungkin diperlukan untuk operasi berterusan, terutamanya dalam suhu ambien yang tinggi.
• Litar Pemacu Arus:Gunakan pemacu arus malar atau sumber voltan dengan perintang bersiri untuk menetapkan arus. Elakkan memacu terus dari pin logik atau sumber voltan tidak terkawal.
• Reka Bentuk Optik:Pertimbangkan sudut pandangan 90°. Untuk pancaran jarak jauh atau terarah, kanta mungkin diperlukan untuk meluruskan cahaya. Untuk pencahayaan kawasan luas, sudut asli mungkin mencukupi.
• Pemadanan dengan Pengesan:Pastikan pengesan foto yang dipilih (diod foto PIN, fototransistor) sensitif dalam kawasan 940nm. Menggunakan pengesan dengan penapis sekatan cahaya siang akan meningkatkan nisbah isyarat-ke-hingar dalam keadaan cahaya ambien.

8. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

Walaupun perbandingan langsung memerlukan data pesaing khusus, ciri pembezaan utama peranti ini berdasarkan lembaran datanya sendiri adalah:

• Keupayaan Kuasa Tinggi:Arus kehadapan DC 1A dan penarafan arus berdenyut 5A menunjukkan reka bentuk cip dan pakej yang teguh mampu menghasilkan output tinggi.
• Sudut Pandangan Luas:Sudut 90° memberikan liputan yang luas, berguna untuk aplikasi pengesanan di mana penyelarasan tidak kritikal atau pencahayaan kawasan diperlukan.
• Kelajuan Pensuisan Pantas:Masa naik/turun tipikal 30ns membolehkan modulasi frekuensi tinggi, membolehkan kadar penghantaran data yang lebih pantas dalam aplikasi komunikasi berbanding peranti yang lebih perlahan.
• Kebolehpercayaan yang Mantap:Rujukan kepada piawaian JEDEC dan garis panduan kepekaan pateri/kelembapan terperinci mencadangkan komponen yang direka untuk proses pembuatan yang teguh.

9. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

9.1 Bolehkah saya memacu LED ini secara langsung dengan pin mikropengawal 5V?

Tidak, ini tidak disyorkan dan berkemungkinan merosakkan sama ada LED atau mikropengawal.LED biasanya susut 1.8V pada 1A. Pin mikropengawal tidak boleh membekalkan 1A, dan menyambungkannya terus ke 5V tanpa had arus akan cuba menarik arus yang sangat tinggi dan merosakkan. Anda mesti menggunakan litar pemacu (transistor/MOSFET) dengan perintang bersiri untuk menghadkan arus kepada nilai yang dikehendaki.

9.2 Mengapakah output lebih rendah pada suhu tinggi?

Kecekapan bahan semikonduktor dalam menukar arus elektrik kepada cahaya (kecekapan kuantum dalaman) berkurangan apabila suhu simpang meningkat. Ini adalah sifat fizikal asas. Graf dalam Raj.4 mengukur penurunan ini, yang mesti diambil kira dalam reka bentuk yang beroperasi dalam julat suhu yang luas untuk memastikan prestasi optik yang konsisten.

9.3 Apakah perbezaan antara Keamatan Sinaran dan Fluks Sinaran Jumlah?

Keamatan Sinaran (mW/sr)ialah ukuranberarah: kuasa yang dipancarkan ke dalam sudut pepejal tertentu (biasanya sepanjang paksi pusat). Ia adalah kunci untuk aplikasi di mana pengesan diletakkan di lokasi tertentu.Fluks Sinaran Jumlah (mW)ialah jumlahkuasa bersepaduyang dipancarkan ke semua arah (keseluruhan sfera). Ia mewakili "kecerahan" keseluruhan pemancar tanpa mengira arah. Peranti boleh mempunyai fluks jumlah tinggi tetapi keamatan paksi rendah jika cahaya tersebar sangat luas.

9.4 Betapa kritikalnya jangka hayat lantai 1-minggu selepas membuka beg?

Ia sangat penting untuk pateri yang boleh dipercayai. Pakej plastik menyerap kelembapan dari udara. Semasa proses pateri aliran semula suhu tinggi, kelembapan yang terperangkap ini boleh mengewap dengan cepat, menyebabkan pengelupasan dalaman, retakan, atau "popcorning" yang memusnahkan komponen. Had 1-minggu dan keperluan pembakaran adalah berdasarkan Tahap Kepekaan Kelembapan (MSL) pakej untuk mencegah kegagalan ini.

10. Kes Reka Bentuk dan Penggunaan Praktikal

Kes: Mereka Bentuk Halangan Pengesanan Objek Berbilang Pemancar
Satu sistem memerlukan langsir cahaya inframerah untuk mengesan objek yang melalui pintu selebar 50cm. Lima pasangan pemancar-pengesan akan digunakan.

1. Litar Pemacu:Setiap pemancar akan didorong oleh MOSFET saluran-N khusus, dikawal oleh isyarat PWM mikropengawal kongsi untuk memodulasi cahaya IR (contohnya, pada 38kHz). Satu perintang had arus akan dikira untuk setiap cabang LED: R = (V_bekalan- V_{F_LED}) / I_F. Dengan mengandaikan bekalan 5V, V_F=1.8V, dan I_F=500mA (dikurangkan untuk kebolehpercayaan), R = (5 - 1.8) / 0.5 = 6.4Ω (gunakan nilai piawai 6.2Ω). Penarafan kuasa perintang mestilah sekurang-kurangnya I²R = (0.5)²*6.2 ≈ 1.55W, jadi perintang 2W atau 3W diperlukan.
2. Pengurusan Terma:Setiap LED memancarkan P = V_F* I_F= 1.8V * 0.5A = 0.9W. PCB harus mempunyai tuangan kuprum besar yang disambungkan ke pad katod dan anod LED untuk bertindak sebagai penyejuk haba, mengekalkan suhu simpang dalam had selamat.
3. Penyelarasan Optik:Sudut pandangan 90° memudahkan penyelarasan dengan pengesan yang sepadan merentasi jurang. Pelindung tiub kecil boleh diletakkan di sekeliling pemancar dan pengesan untuk menghadkan gangguan cahaya ambien tanpa terlalu menyekat pancaran.
4. Modulasi:Memacu pemancar dengan gelombang persegi 38kHz membolehkan pengesan ditala kepada frekuensi yang sama, secara berkesan menapis cahaya IR ambien malar (seperti dari cahaya matahari atau lampu) dan meningkatkan kebolehpercayaan pengesanan dengan ketara.

11. Pengenalan Prinsip Operasi

Peranti ini ialah Diod Pemancar Cahaya (LED) yang beroperasi dalam spektrum inframerah. Terasnya ialah cip semikonduktor yang diperbuat daripada Gallium Arsenida (GaAs). Apabila voltan kehadapan dikenakan merentasi simpang P-N cip, elektron dari bahan jenis-N bergabung semula dengan lubang dari bahan jenis-P. Proses penggabungan semula ini membebaskan tenaga. Dalam diod silikon standard, tenaga ini terutamanya dibebaskan sebagai haba. Dalam bahan seperti GaAs, sebahagian besar tenaga ini dibebaskan sebagai foton (zarah cahaya). Jurang jalur tenaga khusus bahan GaAs menentukan panjang gelombang foton ini, yang dalam kes ini berpusat sekitar 940 nm, meletakkannya dalam kawasan inframerah dekat. Keamatan cahaya yang dipancarkan adalah berkadar terus dengan kadar penggabungan semula, yang dikawal oleh arus kehadapan yang mengalir melalui diod.

12. Trend Teknologi (Perspektif Objektif)

Bidang pemancar inframerah terus berkembang bersama trend optoelektronik yang lebih luas. Terdapat dorongan yang konsisten ke arah ketumpatan kuasa dan kecekapan yang lebih tinggi, membolehkan output yang lebih terang dari pakej yang lebih kecil atau dengan penggunaan kuasa yang lebih rendah. Ini membolehkan reka bentuk sensor yang lebih padat dan jangka hayat bateri yang lebih panjang dalam peranti mudah alih. Integrasi adalah trend utama lain, dengan komponen menggabungkan pemancar, litar pemacu, dan kadangkala pengesan asas atau diod foto pemantau ke dalam modul tunggal atau pakej IC, memudahkan reka bentuk sistem. Tambahan pula, kemajuan dalam bahan, seperti pembangunan struktur epitaksial yang lebih cekap atau penggunaan sebatian semikonduktor baru, bertujuan untuk meningkatkan parameter prestasi seperti kecekapan dinding-soket (output cahaya per input elektrik) dan kestabilan suhu. Permintaan untuk peranti yang menyokong kelajuan modulasi yang lebih tinggi juga berterusan, didorong oleh aplikasi dalam komunikasi data yang lebih pantas dan sistem LiDAR (Pengesanan dan Julat Cahaya). Trend ini memfokuskan pada meningkatkan prestasi, kebolehpercayaan, dan kemudahan penggunaan untuk pereka bentuk sistem.