Техническая документация на инфракрасный излучатель и детектор LTE-C9511-E - Длина волны 940 нм - Прямой ток 20 мА - Прямое напряжение 1.5 В

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны характеристики дискретного инфракрасного компонента, предназначенного для применений, требующих надежного инфракрасного излучения и детектирования. Устройство является компонентом для поверхностного монтажа с пиковой длиной волны 940 нм, что делает его подходящим для различных оптоэлектронных систем.

1.1 Особенности

• Соответствует стандартам RoHS и Green Product.
• Упакован в 8-мм ленту на катушках диаметром 7 дюймов для автоматизированной сборки.
• Совместим с автоматическим оборудованием для установки и процессами инфракрасной пайки оплавлением.
• Стандартный форм-фактор корпуса EIA.
• Пиковая длина волны излучения (λp) 940 нм.
• Прозрачная пластиковая герметизация с линзой для верхнего обзора.
• Уровень чувствительности к влаге (MSL) 3.

1.2 Применение

• Инфракрасный излучатель для пультов дистанционного управления.
• Инфракрасный датчик для монтажа на печатную плату, используемый для определения приближения, передачи данных или сигнализации.

2. Габаритные размеры

Компонент соответствует стандартному корпусу для поверхностного монтажа (SMD). Все основные размеры приведены на чертежах в технической документации со стандартным допуском ±0,15 мм, если не указано иное. Корпус разработан для надежной установки и пайки на печатных платах.

3. Предельные эксплуатационные параметры

Эти параметры определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Все значения указаны при температуре окружающей среды (TA) 25°C.

• Рассеиваемая мощность (Pd):100 мВт
• Пиковый прямой ток (IFP):1 А (при импульсных условиях: 300 Гц, длительность импульса 10 мкс)
• Постоянный прямой ток (IF):50 мА
• Обратное напряжение (VR):5 В
• Диапазон рабочих температур (Topr):от -40°C до +85°C
• Диапазон температур хранения (Tstg):от -55°C до +100°C
• Условия инфракрасной пайки оплавлением:Максимальная пиковая температура 260°C в течение 10 секунд.

4. Электрические и оптические характеристики

Типичные параметры производительности измерены при TA=25°C в указанных условиях испытаний и описывают ожидаемое поведение устройства в работе.

• Сила излучения (I_E):4,0 (мин.), 6,0 (тип.) мВт/ср при I_F= 20 мА.
• Пиковая длина волны излучения (λ_пик):940 нм (тип.) при I_F= 20 мА.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):50 нм (тип.) при I_F= 20 мА.
• Прямое напряжение (V_F):1,2 (тип.), 1,5 (макс.) В при I_F= 20 мА.
• Обратный ток (I_R):10 мкА (макс.) при V_R= 5 В.
• Угол обзора (2θ_1/2):20 (мин.), 25 (тип.) градусов. θ_1/2— это угол отклонения от оси, при котором сила излучения составляет половину осевого значения.

4.1 Список кодов сортировки

Устройства группируются в сорта на основе измеренной силы излучения при 20 мА для обеспечения единообразия в проектировании приложений.

• Код сортировки K:от 4 до 6 мВт/ср
• Код сортировки L:от 5 до 7,5 мВт/ср
• Код сортировки M:от 6 до 9 мВт/ср
• Код сортировки N:от 7 до 10,5 мВт/ср

5. Типичные характеристики (графики)

Следующие кривые иллюстрируют поведение устройства в различных условиях, предоставляя более глубокое понимание для проектирования схем.

5.1 Спектральное распределение

Кривая спектрального выхода показывает относительную силу излучения в зависимости от длины волны, с центром на пике 940 нм и типичной полушириной 50 нм, что определяет спектральную чистоту инфракрасного света.

5.2 Зависимость прямого тока от прямого напряжения

Эта ВАХ-характеристика изображает зависимость между приложенным прямым током и результирующим падением напряжения на устройстве, что крайне важно для определения необходимого напряжения питания и рассеиваемой мощности.

5.3 Зависимость прямого тока от температуры окружающей среды

На этом графике показано снижение максимально допустимого постоянного прямого тока при увеличении температуры окружающей среды, что важно для управления тепловым режимом и обеспечения надежности.

5.4 Зависимость относительной силы излучения от прямого тока

Иллюстрирует, как оптическая выходная мощность изменяется с увеличением тока накачки, помогая оптимизировать установку тока для достижения требуемой яркости/интенсивности.

5.5 Зависимость относительной силы излучения от температуры окружающей среды

Показывает типичное снижение оптической выходной мощности при повышении температуры перехода, что является ключевым фактором для приложений, работающих в различных тепловых условиях.

5.6 Диаграмма направленности излучения

Полярная диаграмма, представляющая угловое распределение излучаемого инфракрасного излучения, характеризуемая типичным углом обзора 25 градусов. Это определяет конус излучения и крайне важно для совмещения излучателя с детектором.

6. Механическая информация и упаковка

6.1 Рекомендуемая конфигурация контактных площадок для пайки

Приведены рекомендуемые размеры контактных площадок на печатной плате для обеспечения правильного формирования паяного соединения, механической стабильности и теплоотвода в процессе оплавления.

6.2 Размеры упаковки в ленте и на катушке

Подробные чертежи определяют размеры несущей ленты, расстояние между карманами и спецификации катушки, совместимые со стандартным оборудованием для сборки SMD.

• Диаметр катушки: 7 дюймов.
• Количество на катушке: 1500 штук.
• Упаковка соответствует спецификациям ANSI/EIA 481-1-A-1994.

7. Рекомендации по сборке и обращению

7.1 Условия хранения

В связи с уровнем чувствительности к влаге (MSL 3) необходимо соблюдать определенные протоколы хранения. Не вскрытые заводские упаковки с осушителем должны храниться при температуре ниже 30°C и влажности ниже 90% и использоваться в течение одного года. После вскрытия компоненты следует хранить при температуре ниже 30°C и влажности ниже 60% и, в идеале, подвергнуть пайке оплавлением в течение одной недели. Длительное хранение вне оригинального пакета требует использования сушильного шкафа или герметичного контейнера с осушителем. Компоненты, хранившиеся более недели, перед пайкой должны быть прогреты при температуре около 60°C в течение не менее 20 часов для предотвращения повреждения типа \"попкорн\".

7.2 Очистка

Если очистка после пайки необходима, следует использовать только спиртовые растворители, такие как изопропиловый спирт (IPA). Необходимо избегать агрессивных химических очистителей.

7.3 Рекомендации по пайке

Устройство совместимо с инфракрасной пайкой оплавлением. Рекомендуется температурный профиль, соответствующий стандарту JEDEC.

• Пайка оплавлением:Максимальная пиковая температура 260°C в течение не более 10 секунд (максимум два цикла оплавления).
• Ручная пайка (паяльником):Максимальная температура жала 300°C в течение не более 3 секунд на одну контактную площадку.

Конкретный профиль должен быть определен для используемой конструкции печатной платы, припоя и печи.

7.4 Проектирование схемы управления

Поскольку инфракрасный светоизлучающий диод (ИК-светодиод) является устройством с токовым управлением, для стабильной работы обязателен последовательный токоограничивающий резистор. Рекомендуемая конфигурация схемы (Схема А) предусматривает установку отдельного резистора последовательно с каждым ИК-светодиодом, даже когда несколько устройств подключены параллельно к источнику напряжения. Это обеспечивает равномерное распределение тока и одинаковую силу излучения для всех устройств, предотвращая разброс яркости, который может возникнуть при простом параллельном соединении без индивидуальных резисторов (Схема Б).

8. Примечания по применению и рекомендации по проектированию

8.1 Типичные сценарии применения

Данный компонент разработан для универсальных инфракрасных применений. Его длина волны 940 нм идеально подходит для систем дистанционного управления благодаря высокой проницаемости через многие виды пластика и низкой видимости. Он также подходит для коротких каналов передачи данных, обнаружения объектов и определения приближения в потребительской электронике, офисном оборудовании и базовых промышленных системах управления.

8.2 Рекомендации по проектированию

• Оптическое выравнивание:Угол обзора 25 градусов требует тщательного механического совмещения между излучателем и соответствующим фотодетектором (например, фототранзистором или фотодиодом) для оптимальной силы сигнала.
• Установка тока:Для тестирования ключевых параметров работайте при рекомендуемом постоянном прямом токе 20 мА или ниже. Используйте кривые характеристик для выбора подходящего тока для требуемой силы излучения, учитывая рассеиваемую мощность и тепловые эффекты.
• Защита от фоновой засветки:
• При использовании в составе сенсорной системы рассмотрите возможность применения модулированных ИК-сигналов и соответствующих фильтрованных детекторов для подавления помех от источников окружающего света, таких как солнечный свет или лампы накаливания.
• Тепловой менеджмент:Убедитесь, что разводка печатной платы обеспечивает достаточный теплоотвод, особенно при работе вблизи предельных параметров или при высоких температурах окружающей среды, для поддержания долгосрочной надежности.

8.3 Принцип работы

Устройство функционирует как инфракрасный светоизлучающий диод (LED). При приложении прямого смещающего напряжения, превышающего его прямое напряжение (V_F), электроны и дырки рекомбинируют в полупроводниковом переходе, высвобождая энергию в виде фотонов. Конкретные полупроводниковые материалы (например, GaAs) выбраны для генерации фотонов в инфракрасном спектре (940 нм), который невидим для человеческого глаза, но может быть обнаружен кремниевыми фотодетекторами.

9. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

9.1 В чем разница между силой излучения и силой света?

Сила излучения (измеряется в мВт/ср) — это оптическая мощность, излучаемая в единицу телесного угла в инфракрасном спектре. Сила света (измеряется в канделах) взвешена по чувствительности человеческого глаза и не применима к этому невидимому инфракрасному источнику.

9.2 Можно ли управлять этим ИК-светодиодом напрямую с вывода GPIO микроконтроллера?

Нет. Вывод микроконтроллера обычно не может надежно выдавать 20 мА и не имеет регулировки тока. Всегда используйте схему управления (например, на транзисторе) с последовательным токоограничивающим резистором, как показано в технической документации, чтобы обеспечить стабильный, контролируемый ток для ИК-светодиода.

9.3 Почему условия хранения так специфичны (MSL 3)?

Пластиковый корпус может поглощать влагу из воздуха. Во время высокотемпературного процесса пайки оплавлением эта захваченная влага может быстро испаряться, создавая внутреннее давление и потенциально вызывая расслоение или трещины (эффект \"попкорна\"). Уровень MSL и инструкции по прогреву предотвращают этот вид отказа.

9.4 Как выбрать правильное значение последовательного резистора?

Используйте закон Ома: R = (V_{питания}- V_F) / I_F. Например, при напряжении питания 5 В, типичном V_F1,2 В и желаемом I_F20 мА: R = (5 - 1,2) / 0,02 = 190 Ом. Выберите ближайшее стандартное значение резистора, учитывая его мощность (P = I²R).