Техническая документация на инфракрасный излучатель LTE-C9901 - Длина волны 940 нм - Корпус 5 мм - Прямое напряжение 1.4 В - Рассеиваемая мощность 100 мВт

1. Обзор продукта

LTE-C9901 — это дискретный инфракрасный излучатель, предназначенный для поверхностного монтажа. Он входит в широкий спектр инфракрасных решений, разработанных для применений, требующих надежного и высокопроизводительного инфракрасного излучения. Устройство работает на пиковой длине волны 940 нм, что идеально для минимизации помех от видимого света и широко используется в потребительской электронике и промышленных датчиках.

Ключевые преимущества компонента включают совместимость с автоматическим оборудованием для установки и процессами инфракрасной пайки оплавлением, что делает его пригодным для крупносерийного производства. Его конструкция с верхним излучением и прозрачной линзой обеспечивает широкую диаграмму направленности. Продукт соответствует стандартам RoHS и экологическим нормам.

Целевой рынок для данного инфракрасного излучателя включает производителей пультов дистанционного управления для бытовой электроники (телевизоры, аудиосистемы, кондиционеры), систем инфракрасной беспроводной передачи данных, охранной сигнализации и различных применений инфракрасных датчиков на печатных платах, где требуется невидимая световая связь или детектирование.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Фотометрические и оптические характеристики

Ключевым оптическим параметром является Сила излучения (I_E), которая указывается с типичным значением 8.0 мВт/ср при прямом токе (I_F) 20 мА, с минимумом 5.0 и максимумом 10.0 мВт/ср. Допуск ±15% применяется к измерению I_E. Пиковая длина волны излучения (λ_Пик) составляет 940 нм, что помещает его в ближний инфракрасный спектр. Полуширина спектральной линии (Δλ) равна 50 нм, определяя ширину полосы излучаемого света. Угол излучения (2θ_1/2) составляет 65 градусов, где θ_1/2 — это угол отклонения от оси, при котором сила излучения падает до половины своего осевого значения. Этот широкий угол подходит для применений, требующих большого покрытия.

2.2 Электрические характеристики

Прямое напряжение (V_F) типично составляет 1.4 В при I_F= 20 мА. Обратный ток (I_R) указан с максимумом 10 мкА при приложенном обратном напряжении (V_R) 5 В. Эти параметры критически важны для проектирования схем, особенно для расчета значений последовательных резисторов и обеспечения правильного смещения.

2.3 Предельные эксплуатационные параметры и тепловой режим

Максимальная рассеиваемая мощность устройства составляет 100 мВт. Постоянный прямой ток не должен превышать 60 мА. Для импульсного режима работы допускается пиковый прямой ток 600 мА при определенных условиях (300 импульсов в секунду, длительность импульса 10 мкс). Максимальное обратное напряжение — 5 В. Диапазон рабочих температур от -40°C до +85°C, диапазон температур хранения от -55°C до +100°C. Превышение этих значений может привести к необратимому повреждению. Устройство выдерживает инфракрасную пайку оплавлением с пиковой температурой 260°C максимум в течение 10 секунд, что является стандартом для бессвинцовых (Pb-free) процессов сборки.

3. Анализ характеристических кривых

В техническом описании представлено несколько типичных характеристических кривых, необходимых для инженеров-конструкторов. Кривая "Прямой ток в зависимости от прямого напряжения" (I-V) показывает экспоненциальную зависимость, критически важную для определения рабочей точки и тепловых эффектов. Кривая "Относительная сила излучения в зависимости от прямого тока" демонстрирует, как световой выход увеличивается с током, помогая оптимизировать ток накачки для желаемого выхода. Кривая "Относительная сила излучения в зависимости от температуры окружающей среды" показывает температурную зависимость выхода, что жизненно важно для применений в изменяющихся условиях окружающей среды. Диаграмма направленности графически представляет пространственное распределение излучаемого инфракрасного света, подтверждая угол излучения 65 градусов. Наконец, кривая спектрального распределения иллюстрирует концентрацию излучаемой мощности вокруг пиковой длины волны 940 нм.

4. Механическая информация и данные о корпусе

4.1 Габаритные размеры

Компонент размещен в стандартном корпусе EIA. Все критические размеры, включая размер корпуса, расстояние между выводами и общую высоту, приведены на чертеже. Допуски, как правило, составляют ±0.1 мм, если не указано иное. Корпус предназначен для верхнего излучения.

4.2 Разводка контактных площадок и полярность

Приведены рекомендуемые размеры контактных площадок для обеспечения надежного паяного соединения и правильного позиционирования во время оплавления. Анод и катод четко обозначены на схеме посадочного места. Соблюдение этих размеров площадок крайне важно для предотвращения эффекта "гробового камня" и обеспечения хорошего теплового и электрического соединения.

5. Рекомендации по пайке и сборке

5.1 Профиль пайки оплавлением

Включено подробное предложение по профилю ИК-оплавления, подходящему для бессвинцовых процессов. Ключевые параметры включают зону предварительного нагрева (150-200°C), время предварительного нагрева (макс. 120 секунд), пиковую температуру (макс. 260°C) и время выше температуры ликвидуса (макс. 10 секунд). Профиль основан на стандартах JEDEC для обеспечения надежности компонента. Подчеркивается, что фактический профиль должен быть охарактеризован для конкретной конструкции печатной платы, используемой паяльной пасты и печи.

5.2 Ручная пайка и очистка

Если необходима ручная пайка, температура паяльника не должна превышать 300°C, а время контакта должно быть ограничено 3 секундами на площадку. Для очистки рекомендуются только спиртовые растворители, такие как изопропиловый спирт.

5.3 Меры предосторожности при хранении и обращении

Для невскрытой влагозащищенной упаковки с осушителем устройство следует хранить при температуре ≤30°C и относительной влажности (RH) ≤90% и использовать в течение одного года. После вскрытия оригинальной упаковки условия хранения должны быть ≤30°C и ≤60% RH. Компоненты, подвергавшиеся воздействию окружающей среды более одной недели, перед пайкой должны быть прогреты при температуре около 60°C в течение не менее 20 часов для удаления поглощенной влаги и предотвращения эффекта "попкорна" во время оплавления.

6. Упаковка и информация для заказа

Устройство поставляется на 7-дюймовых катушках в 8-миллиметровой несущей ленте, совместимой с автоматами для установки компонентов. Каждая катушка содержит 3000 штук. Упаковка соответствует спецификациям ANSI/EIA 481-1-A-1994. Пустые ячейки для компонентов запечатаны верхней крышкой-лентой. Максимально допустимое количество последовательно отсутствующих компонентов в ленте — два.

7. Примечания по применению и рекомендации по проектированию

7.1 Типовые схемы включения

Инфракрасный излучатель — это устройство, управляемое током. Для обеспечения равномерной интенсивности при параллельном включении нескольких светодиодов настоятельно рекомендуется использовать индивидуальный токоограничивающий резистор, включенный последовательно с каждым светодиодом (Схема A), а не один общий резистор для нескольких светодиодов (Схема B). Это компенсирует незначительные различия в прямом напряжении (V_F) отдельных излучателей. Значение последовательного резистора (R_S) можно рассчитать по формуле: R_S= (V_CC- V_F) / I_F, где V_CC — напряжение питания, V_F — прямое напряжение светодиода при требуемом токе I_F.

7.2 Область применения и ограничения

Данный компонент предназначен для обычного электронного оборудования, такого как офисная техника, устройства связи и бытовая техника. Он не разработан и не сертифицирован для применений, где высокая надежность критически важна для жизни или безопасности (например, авиация, медицинские системы жизнеобеспечения, системы безопасности транспорта), без предварительных консультаций и специальной квалификации.

8. Техническое сравнение и дифференциация

По сравнению со стандартными видимыми светодиодами, длина волны 940 нм невидима для человеческого глаза, что делает ее идеальной для скрытой работы. Угол излучения 65 градусов обеспечивает хороший баланс между концентрацией луча и площадью покрытия. Корпус для поверхностного монтажа (SMD) и совместимость с пайкой оплавлением дают значительное преимущество перед выводными инфракрасными светодиодами на современных автоматизированных линиях сборки, снижая стоимость производства и занимаемую площадь на плате.

9. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В: Для чего нужна длина волны 940 нм?

О: 940 нм находится в ближнем инфракрасном спектре. Она практически невидима для человеческого глаза, что снижает световое загрязнение в приложении. Она также хорошо согласуется с чувствительностью кремниевых фотодиодов и фототранзисторов, обычно используемых в качестве приемников.

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

О: Нет. Вывод микроконтроллера обычно не может обеспечить достаточный ток (макс. 60 мА постоянного тока для этого светодиода) и не имеет необходимого запаса по напряжению. Необходимо использовать схему управления, например, транзисторный ключ, с последовательным токоограничивающим резистором, как описано в примечаниях по применению.

В: Почему необходим прогрев, если упаковка была вскрыта более недели?

О: Пластиковые SMD-корпуса могут поглощать влагу из воздуха. Во время высокотемпературного процесса пайки оплавлением эта захваченная влага может быстро испаряться, вызывая внутреннее расслоение, растрескивание или эффект "попкорна", что разрушает компонент. Прогрев удаляет эту поглощенную влагу.

10. Практические примеры проектирования и использования

Пример 1: Простой передатчик для пульта дистанционного управления.LTE-C9901 может использоваться в качестве передающего элемента в ИК-пульте. Микроконтроллер генерирует модулированный сигнал (например, несущая 38 кГц), который переключает транзистор, управляющий светодиодом. Последовательный резистор рассчитывается на основе напряжения батареи (например, 3 В) и требуемого импульсного тока (например, 50 мА), используя типичное V_F1.4 В.

Пример 2: Датчик приближения.В паре с фототранзистором излучатель может создать отражательный датчик объекта. Излучатель испускает ИК-свет, и объект вблизи отражает часть света обратно на фототранзистор. Изменение выходного сигнала фототранзистора указывает на наличие объекта. Угол излучения 65 градусов помогает охватить разумную зону обнаружения.

11. Принцип работы

Инфракрасный излучатель — это полупроводниковый диод. При приложении прямого напряжения электроны и дырки рекомбинируют в активной области (изготовленной из таких материалов, как GaAs или AlGaAs), высвобождая энергию в виде фотонов. Конкретный состав материала (в данном случае, приводящий к пику 940 нм) определяет длину волны (цвет) излучаемого света. Сила излучения прямо пропорциональна прямому току в нормальном рабочем диапазоне.

12. Отраслевые тенденции

Тенденция в области инфракрасных компонентов направлена на повышение эффективности (больше излучаемой мощности на единицу электрической энергии), уменьшение размеров корпусов для более плотной компоновки печатных плат и увеличение степени интеграции. Это включает устройства со встроенными драйверами, модулированным выходом или комбинированные пары излучатель-датчик в одном корпусе. Также наблюдается постоянное стремление к повышению надежности и производительности в более широких температурных диапазонах для удовлетворения требований автомобильной и промышленной отраслей. Переход на бессвинцовое и соответствующее RoHS производство, как видно на примере этого компонента, является универсальным стандартом в электронной промышленности.