LTE-5228A Mtoa Mwangaza wa Infrared - Ya Sasa ya Juu, Voltage ya Mbele ya Chini, Urefu wa Wimbi wa 940nm - Waraka wa Kiufundi wa Kiswahili

1. Muhtasari wa Bidhaa

LTE-5228A ni diode inayotoa mwanga (LED) ya infrared (IR) yenye nguvu ya juu, iliyobuniwa kwa matumizi yanayohitaji pato la mwanga lenye nguvu. Faida zake kuu zinatokana na uhandisi wake wa uwezo wa kuendesha sasa ya juu huku ikidumisha voltage ya mbele ya chini, na kuiwezesha kuwa na ufanisi katika uendeshaji wa mfululizo na wa mipigo. Kifaa hiki kimefungwa ndani ya kifurushi wazi na cha uwazi, ambacho ni kawaida kwa vitoa mwangaza vya IR ili kupunguza kunyonya kwa mwanga usioonekana unaotolewa. Soko kuu linalolengwa linajumuisha otomatiki ya viwanda, mifumo ya usalama (mfano, mwangaza wa kamera za usimamizi), sensorer za optiki, na vitengo vya udhibiti wa mbali ambapo vyanzo vya mwanga visivyoonekana na vya kuaminika ni muhimu.

2. Uchambuzi wa kina wa Vigezo vya Kiufundi

2.1 Viwango Kamili vya Upeo

Viwango hivi vinafafanua mipaka ambayo kuzidi kunaweza kusababisha uharibifu wa kudumu kwa kifaa. LTE-5228A inaweza kutawanya hadi 150 mW ya nguvu. Kiwango chake cha sasa ya mbele ya kilele ni cha juu sana kwa 2 Ampere, lakini hii inaruhusiwa tu chini ya hali maalum za mipigo (mipigo 300 kwa sekunde na upana wa mipigo wa mikrosekunde 10). Sasa ya mbele ya mfululizo imekadiriwa kwa 100 mA ya kawaida zaidi. Kifaa kinaweza kustahimili voltage ya nyuma hadi 5V. Safu za joto la uendeshaji na la uhifadhi ni kutoka -40°C hadi +85°C na -55°C hadi +100°C, mtawaliwa, ikionyesha ufaafu kwa mazingira magumu. Joto la kuuza waya linaelezwa kama 260°C kwa sekunde 5 kwa umbali wa 1.6mm kutoka kwa mwili wa kifurushi, ambayo ni kigezo muhimu kwa michakato ya usanikishaji.

2.2 Sifa za Umeme na Optiki

Vigezo hivi hupimwa chini ya hali ya kawaida ya majaribio ya joto la mazingira la 25°C na sasa ya mbele (I_F) ya 20mA. Matokeo makuu ya optiki yamefafanuliwa kwa njia mbili: Mwangaza wa Mionzi wa Aperture (E_ekatika mW/cm²) na Ukubwa wa Mionzi (I_Ekatika mW/sr). Vigezo vyote viwili vimegawanywa katika makundi, maana vifaa hupangwa katika vikundi vya utendaji (BIN A, B, C, D) baada ya utengenezaji, na BIN D ikiwakilisha pato la juu zaidi. Urefu wa wimbi wa kilele cha utoaji (λ_Kilele) kwa kawaida ni 940 nm, na kuuweka katika wigo wa karibu wa infrared. Nusu-upana wa mstari wa wigo (Δλ) ni 50 nm, ikionyesha upana wa wigo wa mwanga unaotolewa. Kwa upande wa umeme, voltage ya mbele (V_F) ni kati ya 1.2V na 1.6V kwa 20mA, na kuthibitisha madai yake ya uendeshaji wa voltage ya chini. Sasa ya nyuma (I_R) ni kiwango cha juu cha 100 µA kwa upendeleo wa nyuma wa 5V. Pembe ya kuona (2θ_1/2) ni digrii 40, na kufafanua kuenea kwa pembe ambapo ukubwa wa mionzi ni angalau nusu ya thamani yake ya kilele.

3. Maelezo ya Mfumo wa Kugawa Makundi (Binning)

Waraka huu unatumia wazi mfumo wa kugawa makundi kulingana na utendaji wa pato la mionzi. Vifaa hujaribiwa na kugawanywa katika makundi manne (A, B, C, D) kulingana na Mwangaza wa Mionzi wa Aperture na Ukubwa wa Mionzi uliopimwa kwa I_F= 20mA. BIN A inawakilisha safu ya chini ya pato, wakati BIN D inawakilisha pato la juu zaidi lililohakikishiwa. Mfumo huu unawaruhusu watengenezaji kutoa viwango thabiti vya utendaji na kuwawezesha wabunifu kuchagua kundi linalokidhi hasa mahitaji ya unyeti au masafa ya programu yao. Hakuna dalili ya kugawanya makundi kwa voltage au urefu wa wimbi kwa nambari hii maalum ya sehemu; voltage ya mbele na urefu wa wimbi wa kilele hutolewa kama safu za kawaida/za juu kabisa bila msimbo wa makundi.

4. Uchambuzi wa Mikunjo ya Utendaji

Waraka huu hutoa michoro kadhaa inayoonyesha tabia ya kifaa chini ya hali tofauti.

4.1 Usambazaji wa Wigo (Mchoro 1)

Mkunjo huu unaonyesha ukubwa wa mionzi wa jamaa kama kazi ya urefu wa wimbi. Unathibitisha kilele kwenye 940 nm na nusu-upana wa wigo wa takriban 50 nm. Umbo hilo ni la kawaida kwa LED ya IR yenye msingi wa AlGaAs.

4.2 Sasa ya Mbele dhidi ya Joto la Mazingira (Mchoro 2)

Mkunjo huu wa kupunguza thamani unaonyesha jinsi sasa ya juu ya mfululizo inayoruhusiwa inavyopungua kadiri joto la mazingira linavyoongezeka. Hii ni muhimu kwa ubunifu wa usimamizi wa joto ili kuhakikisha joto la makutano halizidi mipaka salama.

4.3 Sasa ya Mbele dhidi ya Voltage ya Mbele (Mchoro 3)

Huu ndio mkunjo wa kawaida wa sasa-voltage (I-V). Unaonyesha uhusiano wa kielelezo, na voltage inapanda kadiri sasa inavyoongezeka. Mkunjo huu unawawezesha wabunifu kuamua voltage ya kuendesha inayohitajika kwa sasa maalum ya uendeshaji.

4.4 Ukubwa wa Mionzi wa Jamaa dhidi ya Joto la Mazingira (Mchoro 4) & dhidi ya Sasa ya Mbele (Mchoro 5)

Mchoro wa 4 unaonyesha utegemezi wa pato la mwanga kwa joto, kwa kawaida unaonyesha kupungua kwa ufanisi kadiri joto linapanda. Mchoro wa 5 unaonyesha jinsi pato la optiki linavyoongezeka na sasa ya mbele, na kukazia uhusiano usio wa mstari, haswa kwenye sasa za juu ambapo ufanisi unaweza kupungua kwa sababu ya joto.

4.5 Mchoro wa Mionzi (Mchoro 6)

Mchoro huu wa polar unaonyesha kwa kuona usambazaji wa anga wa mwanga unaotolewa, na kuthibitisha pembe ya kuona ya digrii 40. Mchoro unaonyesha ukubwa wa jamaa kwa pembe tofauti kutoka kwa mhimili wa kati (0°).

5. Taarifa za Mitambo na Kifurushi

Kifurushi ni mtindo wa kawaida wa LED wenye flange. Vipimo muhimu vinajumuisha nafasi ya waya, ambayo hupimwa mahali ambapo waya hutoka kwenye mwili wa kifurushi. Kumbuka maalum linaeleza kwamba ujio wa juu wa gundi chini ya flange ni 1.5mm. Kifurushi kimeelezewa kama "wazi na uwazi," ambacho ni bora kwa utoaji wa IR. Ubaguzi wa polar kwa kawaida huonyeshwa kwa waya mrefu kuwa anode (+) na/au doa tambarare kwenye ukingo wa kifurushi karibu na waya ya cathode (-), ingawa alama hii maalum haijaelezwa kwa kina katika maandishi yaliyotolewa. Mchoro wa vipimo (uliorejelewa lakini haujatolewa kwenye maandishi) ungeonyesha urefu, upana, na urefu halisi.

6. Miongozo ya Kuuza na Usanikishaji

Miongozo kuu iliyotolewa ni kiwango kamili cha juu cha kuuza waya: 260°C kwa sekunde 5, kilichopimwa 1.6mm (0.063") kutoka kwa mwili wa kifurushi. Hiki ni kigezo muhimu kwa michakato ya kuuza mawimbi au kuuza kwa mkono. Kuzidi hii kunaweza kuharibu kiambatanisho cha ndani cha die au kifurushi cha epoksi. Kwa kuuza reflow, wasifu wenye joto la kilele chini ya 260°C na wakati juu ya liquidus uliotengenezwa kwa mchanga wa kuuza unapaswa kutumiwa. Kwa ujumla, inashauriwa kuepuka mkazo wa ziada wa mitambo kwenye waya wakati wa usindikaji. Hali ya uhifadhi inapaswa kuzingatia safu maalum ya -55°C hadi +100°C katika mazingira kavu ili kuzuia kunyonya unyevu.

7. Mapendekezo ya Matumizi

7.1 Mazingira ya Kawaida ya Matumizi

• Mwangaza wa Infrared:Kwa kamera za CCTV katika hali ya mwangaza mdogo au hakuna mwangaza.
• Sensorer za Optiki:Kama chanzo cha mwanga katika sensorer za karibu, ugunduzi wa vitu, na roboti zinazofuata mstari.
• Udhibiti wa Mbali:Kwa kutuma ishara zilizosimbwa kwa televisheni, mashine za baridi, n.k.
• Viungo vya Data vya Viwanda:Mawasiliano ya optiki ya nafasi huru ya masafa mafupi katika mazingira yenye kelele ya umeme.
• Sensorer za Kibiolojia:Kama sehemu ya mifumo ya kufuatilia kiwango cha moyo au utambuzi wa alama za vidole.

7.2 Mambo ya Kuzingatia katika Ubunifu

• Kupunguza Sasa:Daima tumia resistor ya mfululizo au kiendeshi cha sasa thabiti ili kuzuia kuzidi sasa ya juu ya mfululizo, haswa kwa kuzingatia V_Fya chini ambayo inafanya iwe rahisi kuchota sasa ya ziada kutoka kwa chanzo cha voltage.
• Kupoteza Joto:Kwa uendeshaji wa mfululizo karibu na sasa ya juu, zingatia njia ya joto. Flange inaweza kutumika kwa kusanikishwa kwenye PCB yenye vianya vya joto au kifaa cha kupoteza joto.
• Uendeshaji wa Mipigo:Ili kufikia pato la kilele cha juu sana (kwa masafa marefu), tumia maelezo ya hali ya mipigo (kilele cha 2A). Hakikisha mzunguko wa kiendeshi unaweza kutoa mipigo mifupi, ya sasa ya juu inayohitajika.
• Ubunifu wa Optiki:Changanisha na lenzi au kioakisi kinachofaa ili kuunganisha au kuunda boriti ya digrii 40 kulingana na hitaji la programu. Kifurushi wazi kinaendana na optiki ya sekondari.
• Ulinzi wa ESD:Ingawa haijasemwa wazi, LED za IR zinaweza kuwa nyeti kwa utokaji umeme wa tuli. Utekelezaji wa tahadhari za kawaida za ESD wakati wa usindikaji na ubunifu wa mzunguko kunashauriwa.

8. Ulinganisho wa Kiufundi na Tofauti

Ikilinganishwa na LED za kawaida za IR zenye nguvu ya chini, tofauti kuu za LTE-5228A niuwezo wake wa sasa ya juu(100mA mfululizo, 2A mipigo) navoltage ya mbele ya chini. Mchanganyiko huu unaruhusu pato la juu la mionzi bila utawanyiko wa nguvu wa juu kutokana na kushuka kwa voltage ya ziada. Pembe pana ya kuona ya digrii 40 ni pana kuliko vitoa mwangaza vingine vya IR vilivyolengwa, na kutoa mwangaza sawa zaidi kwa eneo la kufunika badala ya kuelekeza kwa umbali mrefu. Kifurushi wazi kinatoa ufanisi wa juu wa usambazaji wa mwanga wa 940nm ikilinganishwa na vifurushi vilivyotiwa rangi vinavyotumiwa kwa LED zinazoonekana.

9. Maswali Yanayoulizwa Mara kwa Mara (Kulingana na Vigezo vya Kiufundi)

Q: Je, naweza kuendesha LED hii moja kwa moja kutoka kwa pini ya microcontroller ya 3.3V au 5V?

A: Hapana. Voltage ya mbele ya chini (kiwango cha juu cha 1.6V kwa 20mA) inamaanisha kuunganishwa moja kwa moja kunaweza kuharibu LED na uwezekano wa kuharibu pini ya microcontroller kwa sababu ya sasa ya ziada. Resistor ya kupunguza sasa au mzunguko wa kiendeshi ni lazima.

Q: Kuna tofauti gani kati ya Mwangaza wa Mionzi wa Aperture na Ukubwa wa Mionzi?

A: Mwangaza wa Mionzi wa Aperture (E_e) ni msongamano wa nguvu (mW/cm²) unaofika kwenye uso uliowekwa karibu na perpendicular kwa LED. Ukubwa wa Mionzi (I_E) ni nguvu inayotolewa kwa kila pembe imara (mW/sr), na kuelezea mwelekeo wa asili wa chanzo. I_Eni muhimu zaidi kwa kuhesabu mwangaza kwa umbali.

Q: Ninawezaje kuchagua BIN sahihi?

A> Chagua kulingana na unyeti wa mfumo wako. Ikiwa kipokeaji chako kinahitaji kiwango cha chini cha ishara, chagua kundi linalohakikisha kiwango hicho kwa sasa yako ya uendeshaji na umbali. Makundi ya juu (C, D) hutoa kiasi cha ziada cha pato.

Q: Je, kifaa cha kupoteza joto kinahitajika?

A: Inategemea sasa ya uendeshaji na joto la mazingira. Kwa sasa ya juu ya mfululizo (100mA) na joto la juu la mazingira, utawanyiko wa nguvu (P = V_F* I_F) unakaribia 160mW, ambayo unazidi utawanyiko wa juu kabisa wa nguvu wa 150mW. Kwa hivyo, kwa uendeshaji wa mfululizo wa nguvu kamili, usimamizi wa joto kupitia eneo la shaba la PCB au kifaa cha kupoteza joto ni muhimu. Kwa uendeshaji wa mipigo au sasa za chini, huenda isihitajike.

10. Mfano wa Matumizi ya Vitendo

Kubuni Kianzishi cha Sensor ya Mwendo ya Infrared Isiyo na Nguvu ya Umbali Mrefu:Sensor ya mwendo ya PIR mara nyingi ina masafa madogo. Ili kuongeza masafa yake usiku, kianzishi cha IR kinaweza kutumika. Kwa programu hii, LTE-5228A itaendeshwa katika hali ya mipigo. Mzunguko ungebuniwa ili kutoa mipigo ya 1A (ndani ya kiwango cha juu cha 2A) kwa mzunguko wa kazi mdogo (mfano, 1%) ili kuweka nguvu ya wastani chini. Sasa hii ya juu ya kilele ingeleta pato la juu sana la mwanga la papo hapo, na kuangazia eneo kwa umbali wa mita 20-30 kwa ufanisi. Pembe pana ya digrii 40 ingefunika eneo pana mbele ya sensor. Kifurushi wazi kinahakikisha nishati ya juu inapigwa nje. Mbunifu angechagua LED za BIN D kwa masafa ya juu zaidi na kutumia mikunjo ya kupunguza thamani ili kuhakikisha joto la kifaa linabaki thabiti ndani ya kifurushi cha nje.

11. Kanuni ya Uendeshaji

LTE-5228A ni diode ya makutano ya p-n ya semikondukta. Wakati voltage ya mbele inayozidi nishati yake ya pengo la bendi inatumika, elektroni na mashimo hujumuishwa tena katika eneo lenye shughuli, na kutolewa nishati kwa namna ya fotoni. Muundo maalum wa nyenzo (kwa kawaida Aluminium Gallium Arsenide - AlGaAs) huamua nishati ya pengo la bendi, ambayo inalingana na urefu wa wimbi wa infrared wa 940 nm. Kifurushi cha epoksi wazi hufunga chip ya semikondukta, hutoa ulinzi wa mitambo, na hufanya kazi kama lenzi kuunda boriti ya pato. Pato la mionzi ni sawia moja kwa moja na kiwango cha mchanganyiko upya wa vibeba, ambacho kinadhibitiwa na sasa ya mbele.

12. Mienendo ya Teknolojia

Teknolojia ya vitoa mwangaza vya infrared inaendelea kubadilika pamoja na teknolojia ya LED inayoonekana. Mienendo inajumuisha:

Ufanisi Ulioongezeka:Uundaji wa nyenzo mpya za semikondukta na miundo (mfano, visima vingi vya quantum) ili kutoa fotoni zaidi kwa kila kitengo cha nguvu ya umeme ya pembejeo, na hivyo kupunguza uzalishaji wa joto.

Msongamano wa Nguvu wa Juu:Uboreshaji wa kifurushi ili kushughulikia sasa za juu za kuendesha na kutawanya joto kwa ufanisi zaidi, na kuwezesha vifaa vidogo vilivyo na pato sawa au kubwa zaidi.

Suluhisho Zilizounganishwa:Kuchanganya mtoa mwangaza wa IR na IC ya kiendeshi, photodiode, au hata microcontroller katika moduli moja ili kurahisisha ubunifu katika programu za sensor.

Utofautishaji wa Urefu wa Wimbi:Wakati 940nm ni ya kawaida (haiwezi kuonekana, nzuri kwa vigunduzi vya silikoni), urefu mwingine wa wimbi kama 850nm (mwangaza mwekundu unaoonekana kidogo) au 1050nm hutumiwa kwa programu maalum kama kufuatilia macho au usambazaji wa anga wa muda mrefu.

LTE-5228A inawakilisha sehemu iliyokomaa na ya kuaminika sana katika hali hii, iliyoboreshwa kwa utendaji thabiti katika hali ngumu badala ya ufanisi wa hali ya juu kabisa.