Kielezo cha Kiufundi cha LED ya Mtoa Mwanga wa Infrared LTE-7377LM1-TA - Kasi ya Juu, Nguvu ya Juu, Kifurushi cha Bluu

1. Muhtasari wa Bidhaa

Hati hii inaelezea kwa kina vipimo vya sehemu ya mtoa mwanga wa infrared (IR) yenye utendaji wa juu. Kifaa hiki kimeundwa kwa matumizi yanayohitaji vipindi vya haraka vya kujibu na nguvu kubwa ya pato la mwanga. Kanuni yake ya msingi ya muundo inazingatia uaminifu na ufanisi katika mazingira ya uendeshaji wa msukumo, na kufanya iweze kutumika kwa anuwai ya mifumo ya kugundua na mawasiliano. Sehemu hiyo imewekwa kwenye kifurushi cha bluu kinachoonekana wazi, ambacho kinaweza kusaidia katika utambuzi wa kuona wakati wa usanikishaji na kinaweza kutoa sifa maalum za kuchuja au usambazaji kwa urefu wa wigo unaotolewa.

2. Uchambuzi wa Kina wa Vigezo vya Kiufundi

2.1 Viwango Vya Juu Kabisa

Viwango vya juu kabisa hufafanua mipaka ya mkazo ambayo kuzidi kunaweza kusababisha uharibifu wa kudumu kwa kifaa. Thamani hizi hazikusudiwi kwa uendeshaji endelevu bali zinawakilisha viwango ambavyo havipaswi kuzidi chini ya hali yoyote.

• Mtawanyiko wa Nguvu (P_D):200 mW. Hii ndiyo kiwango cha juu cha nguvu ambacho kifaa kinaweza kutawanya kama joto. Kuzidi kikomo hiki kuna hatari ya kukimbia kwa joto na kushindwa.
• Mkondo wa Mbele wa Kilele (I_FP):2 A. Kiwango hiki kinatumika chini ya hali maalum za msukumo (msukumo 100 kwa sekunde, upana wa msukumo 10 µs). Kinaonyesha uwezo wa kifaa kushughulikia mikondo ya papo hapo ya juu sana kwa muda mfupi, ambayo ni muhimu sana kwa kuzalisha misukumo ya mwanga yenye nguvu.
• Mkondo wa Mbele Endelevu (I_F):100 mA. Mkondo wa juu wa DC ambao unaweza kupitishwa kwenye kifaa kwa kuendelea bila kudhoofisha utendaji wake au maisha yake.
• Voltage ya Nyuma (V_R):5 V. Voltage ya juu ambayo inaweza kutumika kwa mwelekeo wa upendeleo wa nyuma. Kuzidi hii kunaweza kusababisha kuvunjika kwa makutano.
• Safu ya Joto la Uendeshaji (T_A):-40°C hadi +85°C. Safu ya joto la mazingira ambayo kifaa kinahakikishiwa kukidhi vipimo vyake vilivyochapishwa.
• Safu ya Joto la Hifadhi (T_stg):-55°C hadi +100°C. Safu ya joto kwa ajili ya hifadhi isiyo ya uendeshaji bila kudhoofika.
• Joto la Kuuza Miongozo:260°C kwa sekunde 5, kipimo cha 1.6mm kutoka kwa mwili wa kifurushi. Hii inafafanua uvumilivu wa wasifu wa joto kwa michakato ya kuuza mawimbi au kwa mkono.

2.2 Sifa za Umeme na Za Mwanga

Vigezo hivi hupimwa kwa joto la kawaida la mazingira la 25°C na hufafanua utendaji wa kawaida wa kifaa chini ya hali maalum za majaribio.

• Ukubwa wa Mwanga (I_E):35 mW/sr (Chini kabisa). Imepimwa kwa mkondo wa mbele (I_F) wa 50mA. Ukubwa wa mwanga unaelezea nguvu ya mwanga inayotolewa kwa kila kitengo cha pembe thabiti (steradian), ikionyesha mwangaza wa chanzo kutoka kwa mwelekeo maalum.
• Urefu wa Wigo wa Kilele cha Utoaji (λ_P):880 nm (Kawaida). Hii ndiyo urefu wa wigo ambao nguvu ya pato la mwanga ni ya juu kabisa. 880nm iko katika wigo wa karibu wa infrared, isiyoonekana kwa jicho la binadamu lakini inaweza kugunduliwa na photodiodes za silicon na vihisi vingi.
• Nusu-Upana wa Mstari wa Wigo (Δλ):50 nm (Ya juu kabisa). Kigezo hiki, kinachojulikana pia kama Upana Kamili kwa Nusu ya Juu (FWHM), kinaonyesha upana wa wigo wa mwanga unaotolewa. Thamani ya 50nm inaonyesha kuwa sio chanzo cha rangi moja bali hutoa mwanga katika anuwai ya urefu wa wigo unaozingatia karibu na 880nm.
• Voltage ya Mbele (V_F):1.5V (Chini), 1.75V (Kawaida), 2.1V (Juu). Imepimwa kwa mkondo wa juu wa msukumo wa 350mA (100pps, msukumo wa 10µs). Hii ndiyo kushuka kwa voltage kwenye diode wakati inapopendelewa mbele na kupitisha umeme. Ni muhimu sana kwa kubuni mzunguko wa kuendesha na kuhesabu mtawanyiko wa nguvu.
• Mkondo wa Nyuma (I_R):100 µA (Ya juu kabisa). Mkondo wa kuvuja wakati upendeleo wa nyuma wa 5V unatumika. Thamani ya chini inapendekezwa.
• Muda wa Kupanda/Kushuka (T_r/T_f):40 nS (Ya juu kabisa). Hii inafafanua kasi ya kubadili hali ya kifaa, ikipimwa kama muda wa pato la mwanga kubadilika kutoka 10% hadi 90% ya thamani yake ya mwisho (kupanda) na kinyume chake (kushuka). Uainishaji wa 40ns unathibitisha ufaao wake kwa modulisho ya kasi ya juu na matumizi ya msukumo.
• Pembe ya Kuona (2θ_1/2):Digrii 16 (Kawaida). Hii ndiyo pembe kamili ambayo ukubwa wa mwanga hushuka hadi nusu ya thamani yake ya juu kabisa (kwenye mhimili). Pembe ya 16° inaonyesha boriti nyembamba kiasi, muhimu kwa mwanga unaoelekezwa au kugundua kwenye njia maalum.

3. Uchambuzi wa Mkunjo wa Utendaji

Kielezo kinarejelea mikunjo ya kawaida ya sifa ambayo ni muhimu kwa uchambuzi wa kina wa muundo. Ingawa grafu maalum hazijarudishwa katika maandishi yaliyotolewa, yaliyomo kwa kawaida na umuhimu wake yameelezwa hapa chini.

3.1 Mkondo wa Mbele dhidi ya Voltage ya Mbele (Mkunjo wa I-V)

Grafu hii inaonyesha uhusiano kati ya mkondo unaotiririka kupitia diode na voltage kwenye diode. Sio mstari, inaonyesha voltage ya kuwasha/kiwango cha kuanzia (karibu 1.2-1.4V kwa IR LEDs za GaAs) baada ya hapo mkondo huongezeka kwa kasi na ongezeko dogo la voltage. Wabunifu hutumia mkunjo huu kuchagua vipinga vya kikomo cha mkondo vinavyofaa au kubuni viendeshi vya mkondo thabiti.

3.2 Ukubwa wa Mwanga dhidi ya Mkondo wa Mbele

Hii inaonyesha jinsi nguvu ya pato la mwanga inavyoongezeka na mkondo wa kuendesha. Kwa kawaida ni mstari katika anuwai pana lakini inaweza kujaa kwa mikondo ya juu sana kutokana na athari za joto na kushuka kwa ufanisi wa ndani. Mwinuko wa mstari huu unahusiana na ufanisi wa nje wa quantum wa kifaa.

3.3 Ukubwa wa Mwanga dhidi ya Joto la Mazingira

Mkunjo huu unaonyesha utegemezi wa joto wa pato la mwanga. Kwa LEDs, ukubwa wa mwanga kwa ujumla hupungua kadiri joto la makutano linavyoongezeka. Kipengele hiki cha kupunguza thamani ni muhimu sana kwa kubuni mifumo inayofanya kazi katika safu kamili ya joto (-40°C hadi +85°C) ili kuhakikisha utendaji thabiti.

3.4 Usambazaji wa Wigo

Grafu inayoonyesha nguvu ya mwanga inayohusiana inayotolewa kama kazi ya urefu wa wigo. Ingekuwa na kilele kwenye 880nm ya kawaida na kuwa na upana uliofafanuliwa na uainishaji wa 50nm FWHM. Hii ni muhimu kwa kulinganisha mtoa mwanga na usikivu wa wigo wa kigunduzi kinachotumiwa.

4. Taarifa ya Mitambo na Kifurushi

4.1 Vipimo vya Kifurushi

Kifaa hutumia umbizo la kawaida la kifurushi cha LED lenye flange kwa utulivu wa mitambo na uwezekano wa kutoweka joto. Vidokezo muhimu vya vipimo kutoka kwa kielezo ni pamoja na:

• Vipimo vyote viko kwenye milimita, na inchi kwenye mabano.
• Uvumilivu wa jumla wa ±0.25mm (±0.010") unatumika isipokuwa kipengele maalum kina maelezo tofauti.
• Hariri chini ya flange inaweza kutokea kwa kiwango cha juu cha 1.5mm (0.059").
• Nafasi ya miongozo hupimwa kwenye sehemu ambayo miongozo hutoka kwenye mwili wa kifurushi, ambayo ni muhimu kwa muundo wa alama ya PCB.

Mchoro maalum wa vipimo ungetoa thamani kamili za urefu wa mwili, upana, urefu, kipenyo cha miongozo, na nafasi.

4.2 Utambulisho wa Ubaguzi wa Umeme

LEDs za infrared ni vifaa vilivyobaguliwa. Kifurushi kwa kawaida kina upande wa gorofa au mwanya kwenye ukingo kuonyesha mwongozo wa cathode (hasi). Mwongozo mrefu zaidi pia unaweza kuonyesha anode (chanya), lakini alama ya kifurushi ndiyo marejeleo ya uhakika. Ubaguzi sahihi wa umeme ni muhimu kwa uendeshaji.

5. Mwongozo wa Kuuza na Usanikishaji

Kuzingatia vipimo vya kuuza ni muhimu ili kuzuia uharibifu wa mitambo au wa joto.

• Joto la Kuuza:Miongozo inaweza kustahimili 260°C kwa hadi sekunde 5, mradi joto litumike angalau 1.6mm (0.063") mbali na mwili wa kifurushi cha plastiki. Hii inazuia hariri kuyeyuka au kusukumwa kwa joto.
• Pendekezo la Mchakato:Kwa kuuza kwa reflow, wasifu wa kawaida usio na risasi wenye joto la kilele lisilozidi 260°C unafaa. Muda juu ya kioevu unapaswa kudhibitiwa ili kupunguza jumla ya pembejeo ya joto.
• Usafishaji:Ikiwa usafishaji unahitajika, tumia michakato inayolingana na hariri ya bluu inayoonekana wazi. Vimumunyisho vikali vinapaswa kuepukwa.
• Hali ya Hifadhi:Hifadhi katika mazingira kavu, yasiyo na umeme tuli ndani ya safu maalum ya joto la hifadhi (-55°C hadi +100°C). Taarifa ya Kiwango cha Unyevu (MSL), ikiwa inatumika, ingepatikana kwenye uainishaji tofauti wa ufungaji.

6. Taarifa ya Ufungaji na Maagizo

Ukurasa wa mwisho wa kielezo umetengwa kwa maelezo ya ufungaji. Hii kwa kawaida inajumuisha:

• Umbizo la Ufungaji:Vifaa huwa vinatolewa kwenye mkanda na reel kwa ajili ya kuwekewa kiotomatiki, kawaida kwa vifaa vya kusakinisha uso. Ukubwa wa reel, upana wa mkanda, vipimo vya mfuko, na mwelekeo hufafanuliwa hapa.
• Idadi kwa Reel:Nambari ya kawaida ya vipande kwa reel (mfano, 1000, 2000, 4000).
• Nambari ya Modeli:Nambari ya sehemuLTE-7377LM1-TAni msimbo kamili wa kuagiza. Viambishi kama "-TA" vinaweza kuonyesha ufungaji wa mkanda-na-reel au chaguzi maalum za kuchagua.

7. Mapendekezo ya Matumizi

7.1 Mazingira ya Kawaida ya Matumizi

• Kugundua Infrared:Vihisi vya karibu, kugundua kitu, roboti zinazofuata mstari, na swichi za mwanga zinazokatiza (mfano, kugundua karatasi kwenye printa). Pembe nyembamba ya kuona na kasi ya juu ni muhimu.
• Mawasiliano ya Mwanga:Viungo vya data vya masafa mafupi, vifaa vya kupokea vya kudhibiti kwa mbali (kwa TV, n.k.), na usambazaji wa data wa IR wa viwanda ambapo kinga dhidi ya EMI inahitajika. Muda wa kupanda/kushuka wa 40ns unaunga mkono viwango vya wastani vya data.
• Utafiti wa Mashine na Mwanga:Kutoa mwanga usioonekana kwa kamera za CCTV zenye uwezo wa kuona usiku au kwa mifumo maalum ya utafiti wa mashine.

7.2 Mambo ya Kuzingatia katika Ubunifu

• Mzunguko wa Kuendesha:Kutokana na mkondo wa juu unaoruhusiwa wa msukumo (2A), transistor maalum ya kuendesha (BJT au MOSFET) karibu kila wakati inahitajika. Pinga rahisi ya mfululizo haitoshi kwa misukumo ya mikondo ya juu kama hiyo na ingepoteza nguvu nyingi.
• Kuweka Kikomo cha Mkondo:Kwa uendeshaji wa DC au msukumo, mkondo lazima uwekwe kikomo kikamilifu ili kuzuia kuzidi Viwango Vya Juu Kabisa. Tumia kiendeshi cha mkondo thabiti kwa pato thabiti la mwanga.
• Usimamizi wa Joto:Ingawa kifurushi kina flange, kwa uendeshaji endelevu kwa mikondo ya juu (inakaribia 100mA), inapaswa kuzingatiwa mpangilio wa PCB kufanya kazi kama kifaa cha kutoweka joto, hasa ikiwa kifaa kinafanya kazi kwa joto la juu la mazingira.
• Ubunifu wa Mwanga:Pembe ya kuona ya digrii 16 inaweza kuhitaji lenzi au vifaa vya kusambaza ikiwa muundo tofauti wa boriti unahitajika. Urefu wa wigo wa 880nm unahitaji kigunduzi kinachosikia katika anuwai hiyo (mfano, photodiode ya silicon, phototransistor).
• Kinga ya Umeme:Pinga ndogo ya mfululizo au kizuizi cha voltage ya muda mfupi (TVS) inaweza kupendekezwa kulinda dhidi ya mwinuko wa voltage, hasa katika mazingira ya viwanda, licha ya kiwango cha voltage ya nyuma ya 5V.

8. Ulinganisho wa Kiufundi na Tofauti

Kulingana na vipimo vyake, mtoa mwanga huyu wa IR anajitofautisha katika soko kupitia mchanganyiko wa sifa muhimu:

• Mchanganyiko wa Kasi ya Juu na Nguvu ya Juu:Kasi ya kubadili hali ya 40ns ikichanganywa na ukubwa wa juu wa mwanga (35 mW/sr chini) na uwezo wa juu sana wa mkondo wa msukumo (2A) ni faida kubwa kwa matumizi yanayohitaji misukumo yenye mwangaza na viwango vya haraka vya data au wakati sahihi.
• Iliyoboreshwa kwa Uendeshaji wa Msukumo:Viwango vya wazi vya mkondo wa kilele cha msukumo na voltage ya mbele iliyobainishwa chini ya hali ya msukumo inaonyesha kuwa kifaa kimeundwa kwa hali hii ngumu, ikitoa utendaji bora na uaminifu kuliko LEDs zilizobainishwa tu kwa DC.
• Pembe Nyembamba ya Kuona:Boriti ya digrii 16 ni nyembamba kuliko IR LEDs nyingi za kawaida (ambazo zinaweza kuwa digrii 30-60), ikitoa mwanga unaoelekezwa zaidi na ukubwa wa juu zaidi kwenye mhimili, ambayo inaboresha uwiano wa ishara-kwa-kelele katika matumizi ya kugundua yaliyoelekezwa.

9. Maswali Yanayoulizwa Mara kwa Mara (FAQs)

Q1: Je, naweza kuendesha LED hii kwa pini ya microcontroller ya 5V kwa kutumia pinga ya mfululizo tu?

A: Kwa misukumo mifupi kwa mkondo wa chini (mfano, 20-50mA), hesabu ya pinga ya mfululizo inawezekana (R = (V_CC- V_F) / I_F). Hata hivyo, kwa uendeshaji wa msukumo wa mkondo wa juu (350mA au 2A) ambayo kifaa kimeundwa, pini ya microcontroller haiwezi kutoa mkondo wa kutosha. Swichi ya transistor (kama MOSFET) inayodhibitiwa na MCU ni lazima kutoa mkondo unaohitajika kutoka kwa usambazaji tofauti wa nguvu.

Q2: Madhumuni ya kifurushi cha bluu ni nini? Je, ni kwa rangi tu?

A: Hariri ya bluu inayoonekana wazi hufanya kazi kama kichujio cha kupita urefu mfupi wa wigo. Inaonekana wazi kwa mwanga wa infrared wa 880nm unaotolewa lakini huzuia au kupunguza mwanga unaoonekana. Hii inaweza kusaidia kupunguza usumbufu kutoka kwa mwanga unaoonekana wa mazingira kwenye kigunduzi, na kuboresha uwiano wa ishara-kwa-kelele wa mfumo wa IR. Pia hutumika kama kitambulisho cha kuona.

Q3: Je, ninafasiri thamani ya "Ukubwa wa Mwanga" kwa muundo wangu vipi?

A: Ukubwa wa Mwanga (mW/sr) ni kipimo cha nguvu gani ya mwanga inayotolewa kwenye pembe thabiti fulani. Ili kukadiria mwangaza (nguvu kwa kila kitengo cha eneo) kwa umbali (d) kwenye mhimili wa mwanga, unaweza kutumia makadirio: E ≈ I_E/ d²kwa pembe ndogo, ambapo E iko kwenye mW/cm² ikiwa d iko kwenye cm. Hii inasaidia kuamua ikiwa mwanga wa kutosha utafikia kigunduzi chako.

Q4: Joto la juu la hifadhi ni 100°C, lakini joto la kuuza ni 260°C. Je, hii si ya kupingana?

A: Hapana. Joto la hifadhi ni kwa hali za muda mrefu, zisizo za uendeshaji ambapo kifurushi chote kiko sawa kwenye joto hilo. Kiwango cha kuuza ni kwa ajili ya mfiduo mfupi sana, wa ndani wa joto (sekunde 5) unaotumika tu kwa miongozo ya chuma, ambayo huongoza joto mbali na makutano nyeti ya semiconductor na mwili wa kifurushi.

10. Uchunguzi wa Kesi ya Ubunifu wa Vitendo

Mazingira: Kubuni Encoder ya Mwanga ya Kasi ya Juu.

Encoder ya mzunguko wa mwanga inahitaji chanzo cha mwanga kupita kwenye diski iliyokodishwa hadi kwenye safu ya kigunduzi cha mwanga. Encoder lazima ifanye kazi kwa kasi ya juu ya mzunguko, na kuhitaji kubadilisha hali ya haraka ya chanzo cha mwanga ili kuzuia kufifia na kuwezesha kugundua makali kwa usahihi.

• Sababu za Uchaguzi wa Sehemu:LTE-7377LM1-TA imechaguliwa kwa sababu muda wake wa kupanda/kushuka wa 40ns unaruhusu misukumo ya mwanga mikali sana, na kuwezesha mfumo kutatua mabadiliko madogo ya nafasi kwa kasi ya juu. Pembe nyembamba ya kuona ya digrii 16 inasaidia kujilimbikizia mwanga kupitia nyufa nyembamba za diski ya encoder, na kuboresha tofauti.
• Ubunifu wa Mzunguko:Mzunguko wa kiendeshi cha mkondo thabiti kwa kutumia MOSFET ya kasi ya juu unatekelezwa. MOSFET inabadilishwa na timer au pato la FPGA. Mkondo umewekwa kwa 100mA (juu kabisa endelevu) au thamani ya msukumo kama 350mA kwa misukumo yenye nguvu zaidi, ikibaki ndani ya mipaka ya kielezo. Voltage ya mbele kwenye mkondo huu hutumiwa kuhesabu mtawanyiko wa nguvu kwenye kiendeshi.
• Mpangilio na Joto:Alama ya PCB inalingana na nafasi ya miongozo ya mchoro wa kifurushi. Pedi ndogo ya kutuliza joto iliyounganishwa na ndege ya ardhi imewekwa chini ya flange kusaidia kutoweka joto wakati wa uendeshaji endelevu.
• Ulinganisho wa Mwanga:Mtoa mwanga na kigunduzi vinalinganishwa kwenye pande tofauti za diski ya encoder. Boriti nyembamba inahakikisha usumbufu mdogo kati ya nyimbo zilizo karibu kwenye diski.

11. Kanuni ya Uendeshaji

Kifaa hiki ni diode inayotoa mwanga (LED) inayotegemea makutano ya p-n ya semiconductor, kwa kawaida hutumia vifaa kama Gallium Arsenide (GaAs) au Aluminum Gallium Arsenide (AlGaAs) kuzalisha mwanga wa infrared. Wakati voltage ya mbele inayozidi voltage ya kuwasha ya makutano inatumika, elektroni na mashimo huingizwa kwenye makutano. Kadiri vibebaji hivi vya malipo vinavyojumuisha tena, nishati hutolewa kwa mfumo wa fotoni. Nishati maalum ya pengo la bendi ya nyenzo ya semiconductor huamua urefu wa wigo wa fotoni zinazotolewa, ambayo katika kesi hii inazingatia karibu na nanomita 880. Kifurushi cha bluu cha hariri kinazunguka chip ya semiconductor, hutoa ulinzi wa mitambo, na hufanya kazi kama lenzi ya msingi inayounda boriti ya pato wakati inachuja urefu mfupi wa wigo.

12. Mienendo ya Teknolojia

Teknolojia ya mtoa mwanga wa infrared inaendelea kubadilika pamoja na mienendo pana ya optoelectronics. Kuna msukumo wa kila wakati kuelekea ufanisi wa juu zaidi (pato zaidi la mwanga kwa kila wati ya umeme inayoingia) ili kupunguza matumizi ya nguvu na uzalishaji wa joto. Hii inawezesha vyanzo vyenye mwangaza zaidi au maisha marefu ya betri katika vifaa vya kubebeka. Mwenendo mwingine ni ujumuishaji wa vitoa mwanga na viendeshi na mantiki ya udhibiti katika moduli mahiri, na kurahisisha muundo wa mfumo. Zaidi ya hayo, kuna maendeleo kuelekea kasi zaidi za kubadili hali ili kusaidia viwango vya juu vya data katika mawasiliano ya mwanga (mfano, kwa Li-Fi) na kugundua kwa usahihi zaidi kwa wakati wa safari (ToF) kwa ajili ya picha za 3D na matumizi ya LiDAR. Msukumo wa kupunguza ukubwa pia unaendelea, na kusababisha alama ndogo za kifurushi huku ukidumisha au kuboresha sifa za utendaji.