Техническая спецификация LTE-S9511TS-R - Инфракрасный излучатель 940нм - Угол обзора 18° - Прямое напряжение 1.6В

1. Обзор продукта

LTE-S9511TS-R — это дискретный инфракрасный излучатель, предназначенный для применений, требующих надежных и эффективных источников инфракрасного света. Он использует технологию арсенида галлия (GaAs) для излучения света с пиковой длиной волны 940 нм, что идеально для минимизации помех от видимого света. Устройство имеет боковой корпус с прозрачной линзой, обеспечивающий сфокусированный угол обзора по половинной интенсивности 18 градусов. Это делает его подходящим для применений, где требуется направленная инфракрасная сигнализация. Продукт соответствует стандартам RoHS и "зеленых" продуктов, упакован для автоматизированных процессов сборки и совместим с инфракрасной пайкой оплавлением.

1.1 Ключевые особенности и целевой рынок

Основные особенности этого ИК-излучателя включают высокую излучательную интенсивность, компактный корпус стандарта EIA и пригодность для автоматизированной сборки печатных плат. Его ключевые преимущества — специфическая длина волны 940 нм, которая широко используется в пультах дистанционного управления бытовой электроники из-за низкой видимости и хорошего отклика кремниевых фотодетекторов, а также боковая конфигурация, позволяющая осуществлять горизонтальное излучение на печатной плате. Основные целевые рынки — бытовая электроника, промышленная автоматизация и системы безопасности. Ключевые применения — в качестве инфракрасного излучателя в блоках дистанционного управления и в качестве компонента датчика, устанавливаемого на печатную плату, в различных системах обнаружения и передачи данных.

2. Анализ технических параметров

2.1 Предельные эксплуатационные параметры

Эти параметры определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Максимальная рассеиваемая мощность составляет 140 мВт при температуре окружающей среды (TA) 25°C. Он может выдерживать пиковый прямой ток 1 Ампер в импульсном режиме (300 импульсов в секунду, длительность импульса 10 мкс), в то время как максимальный постоянный прямой ток составляет 70 мА. Устройство может выдерживать обратное напряжение до 5 Вольт. Диапазон рабочих температур составляет от -40°C до +85°C, а диапазон температур хранения — от -55°C до +100°C. Максимальная температура инфракрасной пайки оплавлением составляет 260°C в течение 10 секунд.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Это типичные параметры производительности, измеренные при TA=25°C. Излучательная интенсивность (I_E) составляет 24 мВт/ср (типичное значение) при прямом токе (I_F) 20мА, с допуском испытаний ±15%. Пиковая длина волны излучения (λ_Пик) составляет 940 нм. Спектральная ширина полосы (Δλ), представляющая разброс излучаемых длин волн, равна 50 нм. Прямое напряжение (V_F) типично составляет 1.3В, максимум 1.6В при I_F=20мА. Обратный ток (I_R) составляет максимум 10 мкА при обратном напряжении (V_R) 5В. Угол обзора (2θ_1/2), при котором интенсивность падает до половины от осевого значения, составляет 18 градусов.

3. Анализ характеристических кривых

В спецификации приведены несколько характеристических кривых, которые имеют решающее значение для инженеров-конструкторов. Кривая спектрального распределения (Рис.1) показывает относительную излучательную интенсивность в зависимости от длины волны с центром на 940 нм. Кривая зависимости прямого тока от температуры окружающей среды (Рис.2) иллюстрирует, как максимально допустимый прямой ток уменьшается с ростом температуры окружающей среды, что критически важно для теплового управления. Кривая зависимости прямого тока от прямого напряжения (Рис.3) показывает ВАХ диода. Кривая зависимости относительной излучательной интенсивности от температуры окружающей среды (Рис.4) демонстрирует, как оптическая мощность уменьшается с ростом температуры. Кривая зависимости относительной излучательной интенсивности от прямого тока (Рис.5) показывает нелинейную зависимость между током накачки и световым выходом. Наконец, диаграмма направленности (Рис.6) представляет собой полярную диаграмму, визуально отображающую угол обзора 18 градусов.

4. Механическая информация и информация об упаковке

4.1 Габаритные размеры и размеры корпуса

Устройство соответствует стандартному корпусу EIA. Чертеж габаритных размеров предоставляет критически важные размеры для проектирования посадочного места на печатной плате и механической интеграции. Все размеры указаны в миллиметрах с общим допуском ±0.15 мм, если не указано иное. Боковая ориентация четко указана.

4.2 Размещение контактных площадок для пайки

Предоставлена рекомендуемая схема размещения контактных площадок для обеспечения надежного формирования паяных соединений во время пайки оплавлением или волной. Размеры оптимизированы для данного корпуса и помогают предотвратить "эффект надгробия" или плохое смачивание. Для нанесения паяльной пасты рекомендуется толщина металлического трафарета 0.12 мм (5 милов).

4.3 Упаковка в ленту и на катушку

Компонент поставляется в 8-миллиметровой несущей ленте на катушках диаметром 7 дюймов, совместимых со стандартным автоматическим оборудованием для установки компонентов. Каждая катушка содержит 1500 штук. Спецификации упаковки, включая размеры ячеек, ширину ленты и размер ступицы катушки, соответствуют стандартам ANSI/EIA 481-1-A-1994. Лента запечатана покровной лентой для защиты компонентов от влаги и загрязнений.

5. Рекомендации по сборке и обращению

5.1 Процесс пайки

Устройство совместимо с процессами инфракрасной пайки оплавлением, особенно для бессвинцовых (Pb-free) припоев. Предоставлено подробное предложение по профилю оплавления с акцентом на то, что пиковая температура не должна превышать 260°C в течение максимум 10 секунд. Профиль включает этапы предварительного нагрева для минимизации термического удара. Для ручной пайки рекомендуется температура паяльника ниже 300°C в течение максимум 3 секунд на вывод. В рекомендациях подчеркивается, что окончательный профиль должен быть охарактеризован для конкретной конструкции печатной платы, компонентов и используемой паяльной пасты.

5.2 Хранение и чувствительность к влаге

Компонент имеет уровень чувствительности к влаге (MSL) 3. Когда оригинальный влагозащитный пакет с осушителем не вскрыт, его следует хранить при температуре ≤30°C и влажности ≤90% и использовать в течение одного года. После вскрытия пакета компоненты следует хранить при температуре ≤30°C и влажности ≤60%. Если компоненты подвергались воздействию окружающих условий более одной недели (168 часов), перед пайкой требуется прогрев при 60°C в течение не менее 20 часов, чтобы предотвратить растрескивание по типу "попкорна" во время оплавления.

5.3 Очистка и метод управления

Если после пайки необходима очистка, следует использовать только спиртовые растворители, такие как изопропиловый спирт. В документе подчеркивается, что светодиоды являются устройствами, управляемыми током. Для обеспечения равномерной яркости при параллельном включении нескольких светодиодов с каждым светодиодом должен быть последовательно включен индивидуальный токоограничивающий резистор. Это компенсирует незначительные различия в прямом напряжении (V_F) между отдельными устройствами.

6. Примечания по применению и соображения по проектированию

6.1 Типичные сценарии применения

Основное применение — в качестве инфракрасного излучателя в бытовых пультах дистанционного управления для телевизоров, аудиосистем и приставок. Его длина волны 940 нм почти невидима для человеческого глаза, что снижает воспринимаемое световое загрязнение. Он также подходит для каналов передачи данных на короткие расстояния, датчиков систем безопасности (например, детекторов пересечения луча) и промышленной автоматизации, где требуется бесконтактная сигнализация. Боковой корпус является преимуществом, когда ИК-луч необходимо излучать параллельно поверхности печатной платы, например, в приложениях для краевого обнаружения или в тонких устройствах.

6.2 Соображения по проектированию

Конструкторы должны учитывать следующее:Тепловое управление:Необходимо соблюдать снижение максимального прямого тока с увеличением температуры окружающей среды (Рис.2), чтобы обеспечить долговечность.Управление током:Обязательно использование источника постоянного тока или источника напряжения с последовательным резистором. Управление простым источником напряжения приведет к тепловому разгону и отказу.Оптическое выравнивание:Узкий угол обзора 18° требует точного выравнивания с принимающим фотодетектором или предполагаемым путем передачи.Разводка печатной платы:Следуйте рекомендуемым размерам контактных площадок для обеспечения надлежащей механической стабильности и надежности паяных соединений.

6.3 Сравнение и выбор

По сравнению со стандартными круглыми ИК-светодиодами 5 мм или 3 мм, этот боковой SMD-корпус экономит вертикальное пространство. По сравнению с излучателями с более широким углом, его узкий луч обеспечивает более высокую интенсивность на оси, что полезно для большей дальности или меньшего энергопотребления. Длина волны 940 нм, в отличие от более распространенной 850 нм, дает меньше видимого красного свечения, что желательно в потребительских приложениях. Конструкторам следует выбирать этот компонент, когда конструкция требует поверхностного монтажа, бокового ИК-источника с сфокусированным лучом для дистанционного управления или датчиков приближения.

7. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В: В чем разница между пиковой длиной волны (λ_Пик) и доминирующей длиной волны (λ_d)?

О: Пиковая длина волны — это длина волны, на которой излучаемая оптическая мощность максимальна (940 нм для данного устройства). Доминирующая длина волны определяется на основе восприятия цвета и менее актуальна для монохроматических ИК-устройств; она более критична для видимых светодиодов.

В: Могу ли я управлять этим светодиодом напрямую с вывода микроконтроллера?

О: Нет. Вывод микроконтроллера обычно не может безопасно или стабильно выдавать 20 мА. Вы должны использовать транзисторный ключ (например, NPN или MOSFET), управляемый микроконтроллером, для управления током светодиода, и всегда включать последовательный токоограничивающий резистор.

В: Почему условия хранения так строги после вскрытия пакета?

О: Пластиковая упаковка поглощает влагу. Во время высокотемпературного процесса пайки оплавлением эта захваченная влага может быстро испаряться, вызывая внутреннее расслоение или \"эффект попкорна\", который раскалывает компонент и разрушает его. Процесс прогрева удаляет эту поглощенную влагу.

В: Как рассчитать значение последовательного резистора?

О: Используйте закон Ома: R = (V_{питания}- V_F) / I_F. Например, при питании 5В, типичном V_F1.3В и желаемом I_F20мА: R = (5 - 1.3) / 0.02 = 185 Ом. Используйте ближайшее стандартное значение (например, 180 или 200 Ом) и убедитесь, что мощность резистора достаточна (P = I²* R).

8. Технические принципы и тенденции

8.1 Принцип работы

Инфракрасный светоизлучающий диод (IRED) работает по принципу электролюминесценции в полупроводниковом p-n переходе. При приложении прямого напряжения электроны из n-области и дырки из p-области инжектируются в область перехода. При рекомбинации этих носителей заряда они высвобождают энергию в виде фотонов. Длина волны этих фотонов определяется шириной запрещенной зоны полупроводникового материала. Арсенид галлия (GaAs) имеет запрещенную зону, соответствующую инфракрасному излучению, в частности около 940 нм в данном устройстве. Боковой корпус включает в себя линзу из формованной эпоксидной смолы, которая формирует излучаемый свет в заданный угол обзора.

8.2 Отраслевые тенденции

Тенденция в области дискретных ИК-компонентов направлена на повышение эффективности (больше излучаемой мощности на единицу электрической мощности), уменьшение размеров корпусов для миниатюризации конечных устройств и повышение совместимости с высокоскоростными протоколами передачи данных для таких приложений, как IrDA. Также уделяется внимание повышению надежности и стабильности для автомобильного и промышленного рынков. Другая распространенная тенденция — интеграция излучателя со схемой управления или фотодетектором в единый модуль, что упрощает конструкцию для конечных пользователей. Переход на бессвинцовые и соответствующие RoHS материалы и процессы, как видно на примере этого компонента, является общеотраслевым стандартом.