Spesifikasi Teknikal Pemancar Inframerah SMD 930nm - Pakej 5.0x5.0x1.6mm - Voltan Hadapan 2.9V - Keamatan Sinaran 480mW/sr

1. Gambaran Keseluruhan Produk

Dokumen ini memperincikan spesifikasi untuk komponen pemancar inframerah diskret kuasa tinggi yang direka untuk pemasangan teknologi permukaan-pasang (SMT). Peranti ini adalah sebahagian daripada pelbagai komponen inframerah yang bertujuan untuk aplikasi yang memerlukan sumber cahaya inframerah yang cekap dan boleh dipercayai. Fungsi terasnya adalah untuk memancarkan sinaran inframerah pada panjang gelombang puncak tertentu apabila didorong secara elektrik.

1.1 Kelebihan Teras dan Pasaran Sasaran

Kelebihan utama pemancar ini termasuklah output sinaran yang tinggi, kesesuaian untuk pemasangan PCB automatik kerana pakej SMDnya, dan output spektrum yang ditakrifkan berpusat di kawasan inframerah dekat. Ia direka untuk memenuhi piawaian industri untuk pematuhan alam sekitar. Aplikasi sasaran terutamanya dalam elektronik pengguna dan penderiaan industri, di mana isyarat inframerah digunakan untuk komunikasi tanpa wayar, pengesanan jarak dekat, atau pengekodan data.

2. Analisis Parameter Teknikal Mendalam

Bahagian-bahagian berikut memberikan tafsiran objektif yang terperinci bagi parameter utama yang ditakrifkan dalam lembaran data, menerangkan kepentingannya untuk jurutera reka bentuk.

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

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

• Pelesapan Kuasa (3.8W):Jumlah kuasa maksimum yang boleh dipancarkan oleh peranti sebagai haba pada suhu ambien (Ta) 25°C. Melebihi had ini berisiko memanaskan persimpangan semikonduktor secara berlebihan.
• Arus Hadapan Puncak (2A, 300pps, 10μs nadi):Arus maksimum yang dibenarkan dalam operasi berdenyut. Lebar nadi 10μs dan 300 nadi per saat (pps) mentakrifkan kitar tugas tertentu. Penarafan ini biasanya lebih tinggi daripada penarafan DC kerana pengurangan pengumpulan haba semasa nadi pendek.
• Arus Hadapan DC (1A):Arus berterusan maksimum yang boleh dilalui melalui peranti di bawah keadaan DC. Beroperasi pada atau berhampiran had ini memerlukan pengurusan haba yang teliti.
• Voltan Songsang (5V):Voltan maksimum yang boleh digunakan dalam arah pincang songsang. Pemancar inframerah tidak direka untuk operasi songsang; melebihi voltan ini boleh menyebabkan kerosakan.
• Rintangan Terma (9 K/W, persimpangan ke pad pateri):Parameter kritikal untuk reka bentuk terma. Ia menunjukkan berapa banyak suhu persimpangan akan meningkat untuk setiap watt kuasa yang dipancarkan. Nilai yang lebih rendah bermakna haba lebih mudah dipindahkan dari die semikonduktor ke PCB.
• Julat Suhu Operasi & Penyimpanan:Mentakrifkan had alam sekitar untuk fungsi yang boleh dipercayai dan penyimpanan bukan operasi, masing-masing.

2.2 Ciri-ciri Elektrik & Optik

Ini adalah parameter prestasi tipikal yang diukur di bawah keadaan ujian yang ditentukan (Ta=25°C, IF=500mA melainkan dinyatakan).

• Keamatan Sinaran (I_E):480 mW/sr (Tipikal). Ini mengukur kuasa optik yang dipancarkan per unit sudut pepejal (steradian) di sepanjang paksi tengah peranti. Ia adalah metrik utama untuk "kecerahan" sumber IR dalam pancaran terarah.
• Fluks Sinaran Jumlah (Φ_e):700 mW (Tipikal). Ini adalah jumlah kuasa optik yang dipancarkan ke semua arah. Nisbah antara Fluks dan Keamatan dipengaruhi oleh sudut pandangan.
• Panjang Gelombang Pancaran Puncak (λ_Puncak):930 nm (Tipikal). Panjang gelombang di mana kuasa optik yang dipancarkan adalah maksimum. Ini mesti dipadankan dengan kepekaan spektrum penderia penerima (contohnya, fotodioda silikon paling sensitif sekitar 900-1000nm).
• Separuh Lebar Garisan Spektrum (Δλ):35 nm (Tipikal). Lebar jalur spektrum yang dipancarkan diukur pada separuh keamatan puncak. Lebar yang lebih sempit menunjukkan sumber yang lebih monokromatik.
• Voltan Hadapan (V_F):2.9 V (Tipikal) pada 500mA. Susut voltan merentasi peranti semasa beroperasi. Ini adalah penting untuk mereka bentuk litar pemacu dan mengira penggunaan kuasa (Kuasa = V_F* I_F).
• Arus Songsang (I_R):< 10 μA pada V_R=5V. Arus bocor kecil apabila peranti dipincang songsang.
• Masa Naik/Turun (T_r/T_f):30 ns (Tipikal). Masa yang diperlukan untuk output optik bertukar dari 10% ke 90% nilai akhirnya (naik) atau 90% ke 10% (turun). Ini menentukan kelajuan modulasi maksimum untuk penghantaran data.
• Sudut Pandangan (2θ_1/2):70° (Tipikal). Sudut penuh di mana keamatan sinaran jatuh kepada separuh daripada nilai pada paksi. Sudut yang lebih luas memberikan liputan yang lebih luas tetapi keamatan yang lebih rendah dalam mana-mana arah tunggal.

3. Analisis Lengkung Prestasi

Graf yang disediakan memberikan pandangan visual tentang tingkah laku peranti di bawah pelbagai keadaan.

3.1 Taburan Spektrum (Rajah 1)

Lengkung menunjukkan keamatan sinaran relatif sebagai fungsi panjang gelombang. Ia mengesahkan puncak pada ~930nm dan separuh lebar kira-kira 35nm. Bentuk ini adalah ciri bahan semikonduktor (mungkin GaAs atau AlGaAs).

3.2 Arus Hadapan vs. Suhu Ambien (Rajah 2)

Lengkung penyahkadaratan ini adalah penting untuk pengurusan haba. Ia menunjukkan arus hadapan maksimum yang dibenarkan berkurangan apabila suhu ambien meningkat. Pada 85°C, arus maksimum adalah jauh lebih rendah daripada pada 25°C. Pereka bentuk mesti menggunakan graf ini untuk memastikan gabungan arus operasi-suhu jatuh dalam kawasan selamat.

3.3 Arus Hadapan vs. Voltan Hadapan (Rajah 3)

Ini adalah lengkung ciri arus-voltan (I-V). Ia adalah tidak linear, tipikal untuk diod. Lengkung ini membolehkan pereka bentuk menentukan V_Fyang dijangkakan untuk arus operasi yang dipilih, yang diperlukan untuk memilih perintang had arus bersiri.

3.4 Keamatan Sinaran Relatif vs. Suhu & Arus (Rajah 4 & 5)

Rajah 4 menunjukkan bagaimana kuasa output optik berkurangan apabila suhu persimpangan meningkat (pada arus tetap). Rajah 5 menunjukkan bagaimana kuasa output meningkat dengan arus (pada suhu tetap). Kedua-duanya menunjukkan kecekapan peranti yang bergantung pada suhu. Output menurun dengan suhu yang lebih tinggi, fenomena biasa untuk LED.

3.5 Gambarajah Sinaran (Rajah 6)

Plot kutub ini mewakili secara visual taburan ruang cahaya yang dipancarkan. Bulatan sepusat mewakili keamatan relatif. Plot mengesahkan sudut pandangan 70° (2θ_1/2), di mana keamatan jatuh kepada 0.5 relatif kepada pusat (1.0). Corak kelihatan kira-kira Lambertian (taburan kosinus), biasa untuk LED dengan kanta kubah ringkas.

4. Maklumat Mekanikal & Pembungkusan

4.1 Dimensi Garis Besar

Peranti ini dibungkus dalam pakej permukaan-pasang dengan dimensi kira-kira 5.0mm panjang dan lebar, dan 1.6mm tinggi. Lukisan menentukan lokasi kanta optik dan pad pateri. Toleransi biasanya ±0.1mm melainkan dinyatakan sebaliknya.

4.2 Pengenalpastian Polarity

Katod (terminal negatif) ditanda dengan jelas dalam lukisan pakej. Polarity yang betul mesti diperhatikan semasa susun atur PCB dan pemasangan untuk mengelakkan kerosakan.

4.3 Dimensi Pad Pateri yang Dicadangkan

Cadangan corak land disediakan untuk memastikan sambungan pateri yang boleh dipercayai dan penjajaran mekanikal yang betul semasa pateri alir semula. Mengikuti dimensi ini membantu mencegah "tombstoning" dan memastikan sambungan haba yang baik ke PCB untuk pelesapan haba.

5. Garis Panduan Pateri & Pemasangan

5.1 Keadaan Penyimpanan

Peranti ini sensitif kepada kelembapan. Pakej yang belum dibuka harus disimpan di bawah 30°C dan 90% RH. Sebaik sahaja beg kalis lembap dibuka, komponen harus digunakan dalam masa satu minggu atau disimpan dalam persekitaran kering (<30°C, <60% RH). Komponen yang terdedah kepada kelembapan ambien selama lebih seminggu memerlukan proses pembakaran (kira-kira 60°C selama 20 jam) sebelum alir semula untuk mengelakkan kerosakan "popcorning" semasa pateri.

5.2 Profil Pateri Alir Semula

Profil alir semula yang mematuhi JEDEC adalah disyorkan. Parameter utama termasuk: peringkat pra-pemanasan (150-200°C, maks 120s), suhu puncak tidak melebihi 260°C, dan masa di atas likuidus (TAL) di mana suhu puncak dikekalkan untuk maksimum 10 saat. Profil menekankan kawalan suhu maksimum dan masa komponen terdedah kepada haba tinggi untuk mengelakkan kerosakan pada pakej plastik dan die semikonduktor.

5.3 Pateri Tangan

Jika pateri tangan diperlukan, suhu besi pateri tidak boleh melebihi 300°C, dan masa sentuhan harus dihadkan kepada 3 saat per pad. Ini meminimumkan tekanan haba.

5.4 Pembersihan

Isopropil alkohol atau pelarut berasaskan alkohol yang serupa adalah disyorkan untuk pembersihan selepas pateri. Bahan kimia keras atau tidak diketahui harus dielakkan kerana ia mungkin merosakkan pakej atau kanta.

6. Pembungkusan dan Pengendalian

6.1 Spesifikasi Pita dan Gegelung

Komponen dibekalkan pada gegelung standard 13-inci, dengan 2400 keping per gegelung. Dimensi pita dan gegelung mematuhi spesifikasi ANSI/EIA-481-1-A-1994, memastikan keserasian dengan mesin pick-and-place automatik. Orientasi katod distandardkan dalam poket pita.

7. Nota Aplikasi dan Pertimbangan Reka Bentuk

7.1 Reka Bentuk Litar Pemacu

Peranti ini adalah komponen beroperasi arus. Untuk prestasi dan jangka hayat yang konsisten, ia mesti didorong oleh sumber arus atau melalui sumber voltan dengan perintang had arus bersiri. Lembaran data sangat mengesyorkan menggunakan perintang bersiri individu untuk setiap LED apabila berbilang unit disambung secara selari (Model Litar A). Menggunakan perintang tunggal untuk tatasusunan selari (Model Litar B) tidak digalakkan kerana variasi dalam voltan hadapan (V_F) antara LED individu, yang boleh membawa kepada ketidakseimbangan arus yang ketara dan kecerahan tidak sekata atau kegagalan pramatang peranti dengan V_F.

terendah.

7.2 Pengurusan Haba

Memandangkan pelesapan kuasa (sehingga 3.8W maks) dan rintangan terma (9 K/W), penyingkiran haba yang berkesan adalah kritikal untuk operasi pada arus tinggi atau suhu ambien yang tinggi. Laluan haba utama adalah melalui pad pateri ke PCB. Menggunakan susun atur pad yang disyorkan dengan kawasan kuprum yang mencukupi (pad pelepasan haba) pada PCB adalah penting. Untuk aplikasi kuasa tinggi, via terma tambahan yang menyambung ke satah bumi dalaman atau penyingkiran haba khusus mungkin diperlukan untuk mengekalkan suhu persimpangan dalam had selamat, seperti yang ditakrifkan oleh lengkung penyahkadaratan.

7.3 Pertimbangan Reka Bentuk Optik

Sudut pandangan 70 darjah mentakrifkan penyebaran pancaran. Untuk aplikasi yang memerlukan pancaran yang lebih sempit, optik sekunder (kanta) boleh ditambah. Panjang gelombang puncak 930nm harus dipadankan dengan penerima (fotodioda, fototransistor) yang mempunyai kepekaan tinggi dalam kawasan spektrum itu. Banyak penderia berasaskan silikon mempunyai kepekaan puncak sekitar 850-950nm, menjadikannya padanan yang baik. Untuk aplikasi kawalan jauh, panjang gelombang ini biasa digunakan kerana ia kurang kelihatan kepada mata manusia berbanding 850nm tetapi masih dikesan dengan cekap oleh silikon.

8. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

Berbanding dengan LED inframerah kuasa rendah standard, peranti ini menawarkan keamatan sinaran yang jauh lebih tinggi (480 mW/sr tipikal), membolehkan jarak lebih jauh atau operasi dalam persekitaran optik yang lebih bising. Pakej permukaan-pasangnya membezakannya daripada varian lubang-lalu, membolehkan pemasangan PCB yang lebih kecil dan lebih automatik. Masa naik/turun pantas (30ns) menjadikannya sesuai untuk penghantaran data kelajuan sederhana, bukan hanya isyarat hidup/mati ringkas. Ciri-ciri spektrum dan sudut pandangan yang ditakrifkan memberikan prestasi yang konsisten dan boleh diramal untuk reka bentuk sistem optik.

9. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

S: Bolehkah saya mendorong LED ini terus dari pin mikropengawal 5V?_{J: Tidak. Anda mesti menggunakan perintang had arus bersiri. Nilai perintang dikira sebagai R = (V}bekalan_F- V_F) / I_F. Contohnya, dengan bekalan 5V, V_F=2.9V, dan I²yang dikehendaki 100mA, R = (5 - 2.9) / 0.1 = 21 Ohm. Penarafan kuasa perintang juga mesti dipertimbangkan (P = I

R).

S: Apakah perbezaan antara Keamatan Sinaran dan Fluks Sinaran Jumlah?

J: Keamatan Sinaran (mW/sr) mengukur kuasa dalam arah tertentu (seperti kecerahan pancaran lampu suluh). Fluks Sinaran Jumlah (mW) mengukur jumlah kuasa yang dipancarkan ke semua arah (seperti jumlah output cahaya mentol lampu). Untuk sumber terarah, Keamatan selalunya metrik yang lebih relevan.

S: Bagaimanakah saya menentukan arus operasi selamat maksimum untuk aplikasi saya?

J: Anda mesti mempertimbangkan kedua-dua Arus DC Maksimum Mutlak (1A) dan penyahkadaratan terma. Gunakan Rajah 2. Cari suhu ambien maksimum yang dijangkakan anda pada paksi-x. Lukis garisan ke atas ke lengkung, kemudian ke kiri ke paksi-y untuk mencari arus maksimum yang dibenarkan. Arus operasi pilihan anda mestilah lebih rendah daripada nilai ini dan 1A maksimum mutlak.

S: Mengapakah panjang gelombang puncak ditentukan sebagai 930nm, tetapi penerangan bahagian menyebut 940nm?

J: Penerangan bahagian merujuk kepada barisan produk umum yang termasuk peranti 940nm. Nombor bahagian khusus ini (LTE-R38385S-OE8) mempunyai panjang gelombang puncak tipikal 930nm mengikut spesifikasi terperincinya. Sentiasa rujuk lembaran data khusus untuk parameter tepat komponen yang dipesan.

10. Contoh Reka Bentuk dan Penggunaan Praktikal

10.1 Contoh 1: Pemancar Inframerah Jarak JauhSenario:

Mereka bentuk pemancar IR luar tahan cuaca untuk komunikasi data melebihi 15 meter dalam keadaan siang hari.Pendekatan Reka Bentuk:

Gunakan keamatan sinaran tinggi (480mW/sr) untuk mengatasi hingar cahaya ambien. Dorong LED pada atau berhampiran arus DC maksimumnya (1A) untuk output maksimum, tetapi laksanakan strategi pengurusan haba yang teguh. Gunakan tuangan kuprum besar pada PCB yang disambungkan ke pad haba LED, dengan berbilang via terma ke lapisan dalam. Pertimbangkan untuk menambah kanta penjajaran plastik ringkas untuk mengecilkan pancaran dari 70° ke ~15°, seterusnya meningkatkan keamatan pada paksi untuk jarak yang diperlukan. Litar pemacu akan menggunakan transistor (contohnya, MOSFET) yang dihidupkan oleh mikropengawal, dengan perintang bersiri yang dikira untuk menetapkan arus 1A.

10.2 Contoh 2: Tatasusunan Penderia Jarak Dekat Berbilang ElemenSenario:

Mencipta cincin penderia jarak dekat dengan 8 pemancar IR diletakkan di sekeliling penerima pusat.Pendekatan Reka Bentuk:_FPencahayaan seragam adalah kunci. Gunakan Model Litar A yang disyorkan: setiap satu daripada 8 LED mendapat perintang had arusnya sendiri yang sama disambungkan ke rel voltan biasa. Ini mengimbangi variasi V

kecil antara LED. Operasikan LED pada arus sederhana (contohnya, 200mA) untuk mengimbangi output dan beban haba. Denyutkan tatasusunan secara serentak dengan pensampelan penerima untuk meningkatkan nisbah isyarat-ke-hingar, mengambil kesempatan daripada masa naik/turun pantas 30ns untuk nadi yang bersih. Sudut pandangan 70° setiap LED akan mencipta medan pengesanan yang luas dan bertindih.

11. Pengenalan Prinsip Operasi

Pemancar inframerah ini adalah diod semikonduktor. Terasnya adalah cip yang diperbuat daripada bahan seperti Gallium Arsenide (GaAs) atau Aluminum Gallium Arsenide (AlGaAs). Apabila voltan hadapan dikenakan, elektron disuntik merentasi persimpangan p-n. Apabila elektron ini bergabung semula dengan lubang di kawasan aktif, tenaga dibebaskan dalam bentuk foton (zarah cahaya). Tenaga jurang jalur khusus bahan semikonduktor menentukan panjang gelombang (warna) cahaya yang dipancarkan. Untuk GaAs/AlGaAs, jurang jalur ini sepadan dengan foton dalam spektrum inframerah (biasanya 850-940nm). Pakej plastik merangkumi cip, menyediakan struktur mekanikal, dan termasuk kanta acuan yang membentuk corak sinaran cahaya yang dipancarkan.

12. Trend dan Konteks Teknologi