Spesifikasi Teknikal Pemancar Inframerah LTE-2871 - Pakej T-1 3/4 - Voltan Hadapan 1.6V - Panjang Gelombang Puncak 940nm

1. Gambaran Keseluruhan Produk

Dokumen ini menyediakan spesifikasi teknikal lengkap untuk komponen pemancar inframerah (IR) berprestasi tinggi. Peranti ini direka untuk memberikan keamatan sinaran yang tinggi dalam sudut pandangan yang sempit, menjadikannya sesuai untuk aplikasi yang memerlukan pencahayaan inframerah terarah. Kelebihan terasnya termasuk reka bentuk yang kos efektif digabungkan dengan ciri prestasi khusus untuk output berkeamatan tinggi. Pasaran sasaran utama termasuk automasi perindustrian, sistem penderia, pengesanan jarak dekat, dan pautan komunikasi optik di mana cahaya inframerah yang fokus dan boleh dipercayai adalah penting.

2. Analisis Parameter Teknikal Mendalam

2.1 Rating Maksimum Mutlak

Semua rating ditetapkan pada suhu ambien (T_A) 25°C. Melebihi had ini boleh menyebabkan kerosakan kekal pada peranti.

• Pelesapan Kuasa:90 mW
• Arus Hadapan Puncak:1 A (dalam keadaan berdenyut: 300 pps, lebar denyut 10 μs)
• Arus Hadapan Berterusan (I_F):60 mA
• Voltan Songsang (V_R):5 V
• Julat Suhu Operasi:-40°C hingga +85°C
• Julat Suhu Penyimpanan:-55°C hingga +100°C
• Suhu Pateri Lead:260°C selama 5 saat (diukur 1.6mm dari badan pakej)

2.2 Ciri-ciri Elektrik & Optik

Parameter prestasi utama diukur pada T_A=25°C dengan arus ujian piawai I_F= 20 mA, melainkan dinyatakan sebaliknya.

• Voltan Hadapan (V_F):Tipikal 1.6 V, Maksimum 1.6 V pada I_F=20mA. Parameter ini mentakrifkan susutan voltan merentasi pemancar semasa beroperasi.
• Arus Songsang (I_R):Maksimum 100 μA pada V_R=5V. Ini menunjukkan arus bocor apabila peranti berada dalam bias songsang.
• Panjang Gelombang Pancaran Puncak (λ_Puncak):940 nm. Ini adalah panjang gelombang di mana pemancar memancarkan kuasa optik maksimumnya, meletakkannya dalam spektrum inframerah dekat.
• Separuh Lebar Garisan Spektrum (Δλ):50 nm. Ini menentukan lebar jalur cahaya yang dipancarkan, diukur sebagai lebar penuh pada separuh maksimum (FWHM) lengkuk taburan spektrum.
• Sudut Pandangan (2θ_1/2):16 darjah. Sudut pancaran sempit ini mengesahkan output fokus peranti, ditakrifkan sebagai sudut penuh di mana keamatan sinaran jatuh kepada separuh daripada nilai puncaknya.

3. Penjelasan Sistem Binning

Komponen ini dikategorikan ke dalam bin prestasi berdasarkan output sinarannya. Ini membolehkan pemilihan berdasarkan tahap keamatan yang diperlukan. Parameter bin utama ialah Kejadian Sinaran Apertur (E_edalam mW/cm²) dan Keamatan Sinaran (I_Edalam mW/sr), kedua-duanya diukur pada I_F=20mA.

• Bin A: E_e: 0.44 - 0.96 mW/cm²; I_E: 3.31 - 7.22 mW/sr.
• Bin B: E_e: 0.64 - 1.20 mW/cm²; I_E: 4.81 - 9.02 mW/sr.
• Bin C: E_e: 0.80 - 1.68 mW/cm²; I_E: 6.02 - 12.63 mW/sr.
• Bin D: E_e: 1.12 mW/cm² (Min); I_E: 8.42 mW/sr (Min). Ini mewakili bin output tertinggi.

Pereka bentuk mesti menentukan kod bin yang diperlukan untuk memastikan kuasa optik memenuhi keperluan kepekaan aplikasi untuk sistem pengesan.

4. Analisis Lengkuk Prestasi

Spesifikasi teknikal ini termasuk beberapa perwakilan grafik tingkah laku peranti dalam pelbagai keadaan.

4.1 Taburan Spektrum

Lengkuk output spektrum (Rajah.1) berpusat tajam di sekitar panjang gelombang puncak 940nm dengan separuh lebar 50nm yang ditakrifkan. Ciri ini adalah penting untuk padanan dengan fotopengesan silikon, yang mempunyai kepekaan puncak di rantau ini, dan untuk memastikan keserasian dengan penapis optik untuk menolak cahaya ambien.

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

Lengkuk ciri I-V (Rajah.3) menunjukkan hubungan eksponen tipikal untuk diod semikonduktor. Voltan hadapan yang ditetapkan 1.6V (maks) pada 20mA menyediakan data yang diperlukan untuk mereka bentuk litar pemacu had arus. Lengkuk ini membantu dalam mengira pelesapan kuasa (V_F* I_F) di bawah arus operasi yang berbeza.

4.3 Keamatan Sinaran Relatif vs. Arus Hadapan

Lengkuk ini (Rajah.5) menggambarkan bagaimana kuasa output optik berskala dengan arus pemacu. Ia biasanya linear dalam julat yang ketara tetapi mungkin menunjukkan ketepuan atau kecekapan menurun pada arus yang sangat tinggi. Data ini adalah penting untuk menentukan titik operasi untuk mencapai output optik yang dikehendaki tanpa melebihi rating maksimum mutlak.

4.4 Kebergantungan Suhu

Dua lengkuk memperincikan prestasi terma. Rajah 2 menunjukkan bagaimana arus hadapan maksimum yang dibenarkan menurun apabila suhu ambien meningkat melebihi 25°C, satu pertimbangan kritikal untuk kebolehpercayaan. Rajah 4 menggambarkan keamatan sinaran relatif sebagai fungsi suhu ambien, menunjukkan penurunan tipikal dalam kecekapan output apabila suhu meningkat, yang mesti diberi pampasan dalam aplikasi penderiaan ketepatan.

4.5 Corak Sinaran

Rajah sinaran kutub (Rajah.6) mengesahkan secara visual sudut pandangan sempit 16 darjah. Corak ini menunjukkan taburan ruang cahaya inframerah yang dipancarkan, yang penting untuk mereka bentuk penjajaran optik dan memastikan saiz titik pencahayaan memenuhi keperluan aplikasi.

5. Maklumat Mekanikal & Pakej

5.1 Jenis dan Dimensi Pakej

Peranti ini menggunakan pakej lubang melalui T-1 3/4 (5mm) yang diubah suai. Nota dimensi utama daripada lukisan termasuk:

• Semua dimensi adalah dalam milimeter (inci disediakan dalam kurungan).
• Toleransi piawai ialah ±0.25mm (±0.010") melainkan ciri khusus memerlukan toleransi yang berbeza.
• Penonjolan maksimum resin di bawah flensa pakej ialah 1.0mm (0.039").
• Jarak lead diukur pada titik di mana lead keluar dari badan pakej, yang penting untuk reka bentuk tapak kaki PCB.

Pakej ini direka untuk proses pateri gelombang piawai atau pateri tangan.

5.2 Pengenalpastian Polarity

Untuk pakej lubang melalui, polarity biasanya ditunjukkan oleh titik rata pada pinggir pakej atau oleh lead dengan panjang yang berbeza (lead yang lebih panjang biasanya adalah anod). Lukisan dimensi spesifikasi teknikal harus dirujuk untuk skim penandaan yang tepat. Polarity yang betul adalah penting untuk mengelakkan penggunaan bias songsang melebihi had 5V.

6. Garis Panduan Pateri & Pemasangan

Pematuhan ketat kepada profil pateri adalah perlu untuk mengelakkan kerosakan terma pada die semikonduktor dan kanta epoksi.

• Suhu Pateri:Lead boleh menahan suhu 260°C selama maksimum 5 saat. Pengukuran ini diambil 1.6mm (0.063") dari badan pakej.
• Cadangan Proses:Untuk pateri gelombang, profil piawai dengan peringkat pemanasan awal, penetapan dan penyejukan boleh digunakan. Had 260°C/5s tidak boleh dilebihi pada sambungan lead-ke-badan.
• Pembersihan:Jika pembersihan diperlukan, gunakan pelarut yang serasi dengan bahan epoksi pakej untuk mengelakkan kekaburan atau retakan pada kanta.
• Keadaan Penyimpanan:Peranti harus disimpan dalam beg penghalang kelembapan asal pada suhu dalam julat penyimpanan yang ditetapkan (-55°C hingga +100°C) dan dalam persekitaran kelembapan rendah untuk mengelakkan pengoksidaan lead.

7. Cadangan Aplikasi

7.1 Senario Aplikasi Biasa

Gabungan keamatan tinggi dan pancaran sempit menjadikan pemancar ini sesuai untuk:

• Pengesanan Jarak Dekat dan Kehadiran:Digunakan dalam paip automatik, dispenser sabun, pengering tangan dan pengesanan penghunian.
• Penderia Optik Perindustrian:Pengiraan objek, pengesanan tepi dan penderiaan kedudukan dalam talian pembuatan.
• Halangan dan Pemutus Optik:Mencipta pancaran fokus untuk pengesanan objek dalam sistem keselamatan atau langsir keselamatan mesin.
• Pautan Data Jarak Dekat:Penghantaran data inframerah (IrDA) di mana cahaya terarah mengurangkan gangguan dan penggunaan kuasa.
• Pencahayaan Penglihatan Malam:Sebagai sumber cahaya tidak kelihatan untuk kamera CCTV dengan penderia sensitif IR.

7.2 Pertimbangan Reka Bentuk

• Litar Pemacu:Sumber arus malar atau perintang had arus bersiri dengan LED adalah wajib untuk menetapkan I_F. Kira nilai perintang menggunakan R = (V_bekalan- V_F) / I_F, menggunakan V_Fmaksimum untuk reka bentuk yang selamat.
• Pengurusan Haba:Walaupun pelesapan kuasa adalah rendah, beroperasi pada suhu ambien tinggi atau berhampiran arus berterusan maksimum memerlukan perhatian kepada lengkuk penurunan rating. Pastikan pengudaraan yang mencukupi pada PCB.
• Penjajaran Optik:Pancaran sempit memerlukan penjajaran mekanikal yang tepat dengan fotopengesan berpasangan atau kawasan sasaran. Gunakan rajah corak sinaran untuk reka bentuk optik.
• Perlindungan Elektrik:Gabungkan perlindungan terhadap sambungan voltan songsang dan lonjakan voltan pada talian bekalan, kerana voltan songsang maksimum hanya 5V.
• Pemilihan Bin:Pilih bin output yang sesuai (A hingga D) berdasarkan kepekaan penerima dan nisbah isyarat-ke-bunyi yang diperlukan untuk aplikasi. Bin yang lebih tinggi menyediakan lebih banyak kuasa optik tetapi mungkin mempunyai implikasi kos.

8. Perbandingan & Pembezaan Teknikal

Berbanding dengan pemancar IR piawai yang tidak fokus, peranti ini menawarkan kelebihan yang berbeza:

• Keamatan Sinaran Lebih Tinggi dalam Pancaran Sempit:Pemancar piawai selalunya mempunyai sudut pandangan 30° atau lebih, menyebarkan cahaya ke kawasan yang lebih luas. Komponen ini memusatkan outputnya ke dalam pancaran 16°, memberikan keamatan yang lebih tinggi pada paksi, yang diterjemahkan kepada jarak penderiaan yang mungkin lebih panjang atau arus pemacu yang lebih rendah diperlukan untuk isyarat yang diterima yang sama.
• Dioptimumkan untuk Penderiaan:Pancaran sempit mengurangkan kemungkinan silang bicara optik dalam tatasusunan multi-penderia dan meminimumkan pantulan dari permukaan yang tidak diingini, meningkatkan ketepatan dan kebolehpercayaan sistem.
• Prestasi Kos Efektif:Ia menyediakan ciri pancaran fokus yang sering dikaitkan dengan pakej berlensa yang lebih mahal, tetapi dalam format T-1 3/4 piawai yang kos rendah.

9. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

S1: Apakah perbezaan antara Kejadian Sinaran Apertur (E_e) dan Keamatan Sinaran (I_E)?

J1: Keamatan Sinaran (I_E, mW/sr) adalah ukuran kuasa optik yang dipancarkan per unit sudut pepejal, menerangkan "kepekatan" pancaran. Kejadian Sinaran Apertur (E_e, mW/cm²) adalah ketumpatan kuasa yang jatuh pada permukaan (seperti pengesan) pada jarak tertentu, bergantung pada kedua-dua keamatan dan jarak. I_Eadalah sifat intrinsik pemancar; E_ebergantung pada geometri sistem.

S2: Bolehkah saya memacu pemancar ini dengan bekalan 3.3V?

J2: Ya, biasanya. Dengan V_Ftipikal 1.6V pada 20mA, perintang bersiri boleh digunakan untuk menurunkan baki voltan (3.3V - 1.6V = 1.7V). Nilai perintang akan menjadi R = 1.7V / 0.02A = 85 Ohm. Perintang piawai 82 atau 100 Ohm akan sesuai, mengira semula arus sebenar.

S3: Mengapakah panjang gelombang puncak 940nm dan bukannya 850nm?

J3: 940nm kurang kelihatan kepada mata manusia (kelihatan merah malap atau tidak kelihatan) berbanding 850nm, menjadikannya lebih baik untuk pencahayaan tersembunyi. Kedua-dua panjang gelombang dikesan dengan cekap oleh fotodiod silikon, walaupun kepekaan sedikit lebih tinggi pada 850nm. Pilihan bergantung pada keperluan untuk keterlihatan berbanding tindak balas pengesan maksimum.

S4: Bagaimanakah saya mentafsir kod binning (A, B, C, D)?

J4: Bin mewakili kumpulan yang disusun berdasarkan output optik yang diukur di kilang. Bin D mempunyai output minimum terjamin tertinggi, manakala Bin A mempunyai yang terendah. Pilih bin berdasarkan kuasa optik minimum yang diperlukan untuk litar penerima anda berfungsi dengan boleh dipercayai di bawah semua keadaan (termasuk kesan suhu dan penuaan).

10. Kajian Kes Reka Bentuk dan Penggunaan

Senario: Mereka Bentuk Pengira Lembaran Kertas untuk Pencetak.

Pemancar dan fototransistor diletakkan di sisi bertentangan laluan kertas. Pancaran sempit 16° LTE-2871 adalah penting. Ia memastikan cahaya difokuskan terus merentasi jurang ke pengesan, meminimumkan serakan dan pantulan dari mekanik dalaman pencetak, yang boleh menyebabkan kiraan palsu. Pemancar Bin C atau D akan dipilih untuk memberikan isyarat yang kuat walaupun habuk kertas terkumpul sedikit pada kanta. Litar pemacu akan menggunakan arus malar 20-40mA, dan litar penerima akan direka untuk mengesan penurunan isyarat yang berbeza apabila sekeping kertas mengganggu pancaran fokus. Lengkuk penurunan rating suhu akan dirujuk untuk memastikan operasi yang boleh dipercayai di dalam pencetak, di mana suhu ambien mungkin mencapai 50-60°C.

11. Pengenalan Prinsip Operasi

Pemancar inframerah adalah diod simpang p-n semikonduktor. Apabila dibias hadapan (voltan positif dikenakan pada anod relatif kepada katod), elektron dan lubang bergabung semula di rantau aktif bahan semikonduktor (biasanya berdasarkan aluminium gallium arsenida - AlGaAs). Proses penggabungan semula ini membebaskan tenaga dalam bentuk foton (zarah cahaya). Komposisi spesifik lapisan semikonduktor menentukan panjang gelombang foton yang dipancarkan; untuk peranti ini, ia direka untuk menjadi 940nm, yang berada dalam julat inframerah dekat. Pakej yang diubah suai ini menggabungkan kanta epoksi yang membentuk cahaya yang dipancarkan ke dalam corak pancaran sempit yang ditentukan, meluruskan output untuk aplikasi terarah.

12. Trend Teknologi

Dalam bidang pemancar inframerah, trend umum memberi tumpuan kepada meningkatkan kecekapan (lebih banyak kuasa output optik per watt input elektrik), membolehkan kelajuan operasi yang lebih tinggi untuk komunikasi data, dan membangunkan pakej peranti permukaan-pasang (SMD) untuk pemasangan automatik. Terdapat juga kerja berterusan untuk memperluaskan pilihan panjang gelombang untuk aplikasi penderiaan tertentu (contohnya, penderiaan gas) dan untuk mengintegrasikan pemancar dengan pemacu dan logik kawalan ke dalam modul pintar. Prinsip asas elektroluminesens dalam bahan semikonduktor kekal sebagai asas untuk teknologi ini.