Karatasi ya Data ya LTE-3276 - Mtoa Mwangaza wa Infrared - Urefu wa Wimbi 850nm - Umeme wa Mbele 50mA - Nguvu na Kasi ya Juu - Hati ya Kiufundi ya Kiswahili

1. Muhtasari wa Bidhaa

LTE-3276 ni mtoa mwangaza wa infrared (IR) wa hali ya juu uliobuniwa kwa matumizi yanayohitaji nyakati za majibu ya haraka na pato kubwa la mwangaza. Faida zake za msingi ziko katika mchanganyiko wake wa uwezo wa kasi ya juu na nguvu kubwa, na kumfanya uwe mzuri kwa uendeshaji wa mapigo katika mazingira magumu. Kifaa hiki kimewekwa kwenye kifurushi cha uwazi, ambacho ni kawaida kwa watoa mwangaza wa IR ili kuruhusu usambazaji wa juu wa mwanga wa infrared. Soko lengwa linajumuisha otomatiki ya viwanda, mifumo ya mawasiliano (kama IrDA), vidhibiti vya mbali, swichi za mwanga, na mifumo ya hisia ambapo ishara ya infrared ya kuegemea na yenye nguvu inahitajika.

2. Uchambuzi wa kina wa Vigezo vya Kiufundi

2.1 Viwango vya Juu Kabisa

Viwango hivi hufafanua mipaka ambayo kifaa kinaweza kuharibika kabisa. Uendeshaji karibu na mipaka hii haipendekezwi kwa muda mrefu.

• Kupoteza Nguvu (P_D):200 mW. Hii ndiyo nguvu ya juu kabisa ambayo kifaa kinaweza kupoteza kama joto chini ya hali yoyote ya uendeshaji.
• Umeme wa Mbele wa Kilele (I_FP):1 A. Umeme huu wa juu unaruhusiwa tu chini ya hali ya mapigo (mapigo 300 kwa sekunde, upana wa pigo 10 μs). Inaonyesha uwezo wa kifaa kwa mipigo mifupi na yenye nguvu ya mwanga.
• Umeme wa Mbele wa Endelea (I_F):100 mA. Hii ndiyo umeme wa juu kabisa wa DC ambao unaweza kutumika kwa mfululizo.
• Voltage ya Nyuma (V_R):5 V. Kuzidi voltage hii kwa upande wa nyuma kunaweza kuvunja kiunganishi cha semiconductor.
• Safu ya Joto la Uendeshaji na Uhifadhi:-40°C hadi +85°C. Safu hii pana inahakikisha uaminifu katika hali ngumu za mazingira.
• Joto la Kuuza Miongo:260°C kwa sekunde 6 kwa umbali wa 1.6mm kutoka kwa mwili. Hii ni muhimu kwa michakato ya kuuza mawimbi au reflow ili kuzuia uharibifu wa joto.

2.2 Sifa za Umeme na Mwanga

Vigezo hivi vimebainishwa kwa joto la mazingira (T_A) la 25°C na hufafanua utendaji wa kawaida wa kifaa.

• Ukubwa wa Mwangaza (I_E):Kipimo muhimu cha nguvu ya pato la mwanga kwa pembe imara. Kwa I_F= 20mA, ni 12.75 mW/sr (kawaida). Kwa I_F= 50mA, huongezeka kwa kiasi kikubwa hadi 32 mW/sr (kawaida), na kuonyesha ongezeko lisilo la mstari na lenye ufanisi na umeme.
• Urefu wa Wimbi wa Kilele cha Mionzi (λ_P):850 nm (kawaida). Hii iko katika wigo wa karibu wa infrared, isiyoonekana kwa jicho la binadamu lakini inagundulika kwa urahisi na photodiodes za silicon na kamera zenye usikivu wa IR.
• Nusu-Upana wa Mstari wa Wigo (Δλ):40 nm (kawaida). Hii inaonyesha upana wa wigo; upana mwembamba ungeonyesha chanzo chenye rangi moja zaidi.
• Voltage ya Mbele (V_F):Kwa I_F= 50mA, V_Fni 1.49V (kawaida), na kiwango cha juu cha 1.80V. Kwa I_F= 200mA, V_Fhuongezeka hadi 1.83V (kawaida), kiwango cha juu 2.3V. Mgawo huu mzuri wa joto lazima uzingatiwe katika ubunifu wa kiendeshi.
• Pembe ya Kuangalia (2θ_1/2):Digrii 50 (kawaida). Hii ndiyo pembe kamili ambapo ukubwa wa mwangaza hupungua hadi nusu ya thamani yake ya kilele. Pembe ya 50° hutoa usawa mzuri kati ya mkusanyiko wa boriti na ufuniko.

3. Uchambuzi wa Mkunjo wa Utendaji

Karatasi ya data hutoa mikunjo kadhaa ya kawaida ya sifa ambayo ni muhimu kwa ubunifu wa saketi na kuelewa tabia ya kifaa chini ya hali tofauti.

3.1 Usambazaji wa Wigo (Mchoro 1)

Mkunjo huu unaonyesha ukubwa wa mwangaza wa jumla dhidi ya urefu wa wimbi. Inathibitisha urefu wa wimbi wa kilele karibu 850 nm na inaonyesha sura na upana (nusu-upana wa 40 nm) wa wigo wa mionzi. Hii ni muhimu kwa kuendana na mtoa mwangaza na usikivu wa wigo wa kigunduzi.

3.2 Umeme wa Mbele dhidi ya Voltage ya Mbele (Mchoro 3)

Mkunjo huu wa IV unaonyesha uhusiano wa kielelezo unaoonekana kwa diode. Mkunjo huu huruhusu wabunifu kuamua voltage ya kuendesha inayohitajika kwa umeme unaotaka wa uendeshaji, ambayo ni muhimu kwa kubuni viendeshi vya umeme wa mara kwa mara.

3.3 Ukubwa wa Mwangaza wa Jumla dhidi ya Umeme wa Mbele (Mchoro 5)

Grafu hii inaonyesha jinsi pato la mwanga linavyoongezeka na umeme wa kuendesha. Kwa kawaida ni laini kwa umeme wa chini lakini inaweza kuonyesha athari za kutosheleza kwa umeme wa juu sana kutokana na mipaka ya joto na ufanisi. Data hii ni muhimu kwa kuweka sehemu ya uendeshaji ili kufikia nguvu ya mwanga inayohitajika.

3.4 Ukubwa wa Mwangaza wa Jumla dhidi ya Joto la Mazingira (Mchoro 4)

Mkunjo huu unaonyesha mgawo hasi wa joto wa pato la LED. Kadiri joto la mazingira linavyopanda, ukubwa wa mwangaza hupungua. Kupunguzwa kwa joto hiki lazima kuzingatiwe katika miradi iliyokusudiwa kwa mazingira ya joto la juu ili kuhakikisha kiasi cha ishara cha kutosha.

3.5 Mchoro wa Mionzi (Mchoro 6)

Mchoro huu wa polar unaonyesha kwa macho usambazaji wa anga wa mwanga uliotolewa, na kuonyesha wazi pembe ya kuangalia ya digrii 50. Inasaidia katika kubuni mifumo ya mwanga kwa kuzingatia au kusawazisha boriti ya IR.

4. Taarifa za Mitambo na Ufungaji

4.1 Vipimo vya Kifurushi

Kifaa hutumia kifurushi cha kawaida cha kupenya shimo, labda aina ya T-1 3/4 (5mm) inayojulikana kwa watoa mwangaza wa IR. Vidokezo muhimu vya vipimo kutoka kwa karatasi ya data vinajumuisha:

• Vipimo vyote viko kwenye milimita (inchi).
• Tolerance ni ±0.25mm(.010") isipokuwa imebainishwa vinginevyo.
• Resini iliyojitokeza chini ya flange ni 1.5mm(.059") kiwango cha juu.
• Umbali wa miongo hupimwa ambapo miongo inatoka kwenye kifurushi.

Nyenzo ya kifurushi cha uwazi kwa kawaida ni epoxy, iliyoboreshwa kwa usambazaji wa juu kwa 850 nm.

4.2 Utambulisho wa Ubaguzi wa Umeme

Kwa kifurushi cha kawaida cha LED, mwongo mrefu kwa kawaida ndio anode (chanya), na mwongo mfupi ndio cathode (hasi). Kifurushi kinaweza pia kuwa na upande wa gorofa karibu na cathode. Kuzingatia ubaguzi sahihi wa umeme ni muhimu ili kuzuia uharibifu wa upande wa nyuma.

5. Miongozo ya Kuuza na Usanikishaji

Kiwango cha juu kabisa cha kuuza miongo kimebainishwa wazi:260°C kwa sekunde 6, kipimo 1.6mm (.063") kutoka kwa mwili. Hii ni kigezo muhimu kwa usanikishaji.

• Kuuza Mawimbi/Mkono:Shikilia kwa uthabiti kikomo cha 260°C/6s. Kupasha joto kabla ya kuuza kunapendekezwa ili kupunguza mshtuko wa joto.
• Kuuza Reflow:Ingawa haijatajwa wazi kwa SMD, wasifu wa joto unapaswa kuhakikisha joto la mwili la kifurushi halizidi kiwango cha juu cha uhifadhi cha 85°C kwa muda mrefu, na joto la miongo kwenye sehemu maalum halipaswi kuzidi 260°C.
• Hali za Uhifadhi:Hifadhi katika mazingira kavu, yasiyo na umeme tuli ndani ya safu maalum ya joto (-40°C hadi +85°C) ili kuzuia kunyonya unyevu na uharibifu.

6. Mapendekezo ya Matumizi

6.1 Mazingira ya Kawaida ya Matumizi

• Usambazaji wa Data wa Infrared (IrDA):Kasi yake ya juu humfanya awe mzuri kwa viunganishi vya data vya mfululizo.
• Vidhibiti vya Mbali:Nguvu kubwa huhakikisha masafa marefu na uendeshaji unaotegemewa.
• Swichi za Mwanga na Ugunduzi wa Kitu:Inatumika pamoja na kigunduzi cha mwanga kuhisi uwepo, nafasi, au kuhesabu.
• Mapazia ya Usalama ya Viwanda:Kuunda kizuizi kisichoonekana cha boriti kwa ulinzi wa mashine.
• Mwanga wa Kuona Usiku:Kwa kamera za CCTV zenye usikivu wa IR.

6.2 Mambo ya Kuzingatia katika Ubunifu

• Saketi ya Kiendeshi:Daima tumia resistor ya kuzuia umeme mfululizo au kiendeshi cha umeme wa mara kwa mara. Hesabu kulingana na voltage ya mbele (V_F) kwa umeme unaotaka wa uendeshaji (I_F).
• Usimamizi wa Joto:Kwa uendeshaji wa mfululizo karibu na umeme wa juu kabisa, zingatia kupoteza nguvu (P_D= V_F* I_F) na hakikisha upatikanaji wa joto wa kutosha ikiwa ni lazima ili kuweka joto la kiunganishi ndani ya mipaka.
• Uendeshaji wa Mapigo:Kwa umeme wa pigo la kilele la 1A, hakikisha kiendeshi kinaweza kutoa pigo la umeme la juu linalohitajika na wakati wa kupanda/kushuka haraka ili kutumia uwezo wa kasi ya juu.
• Ubunifu wa Mwanga:Tumia lenzi au vikumbushio ili kuunda boriti ya 50° kulingana na hitaji la matumizi (mfano, nyembamba kwa masafa marefu, pana kwa ufuniko wa eneo).
• Kuendana na Kigunduzi:Panga na kigunduzi cha mwanga (mfano, phototransistor, photodiode) ambacho usikivu wake wa wigo wa kilele ni karibu 850 nm kwa utendaji bora.

7. Ulinganisho wa Kiufundi na Tofauti

LTE-3276 hutofautisha yenyewe katika soko kupitia mchanganyiko wake maalum wa vigezo:

• Nguvu Kubwa kwa Umeme wa Wastani:32 mW/sr kwa 50mA ni pato kubwa, lenye manufaa kwa matumizi yanayohitaji uwiano mzuri wa ishara kwa kelele.
• Uwezo wa Kasi ya Juu:Uainishaji wa uendeshaji wa mapigo unamaanisha wakati wa majibu wa haraka wa ndani, unaofaa kwa ishara zilizobadilishwa.
• Ujenzi Imara:Safu pana ya joto la uendeshaji na kifurushi cha uwazi zinaonyesha muundo wa kuaminika.
• Ikilinganishwa na LED za kawaida za IR zenye nguvu ndogo, kifaa hiki kinatoa ukubwa mkubwa zaidi wa mwangaza. Ikilinganishwa na diode za laser, ni salama zaidi (salama kwa macho katika darasa hili la nguvu), ina boriti pana, na kwa ujumla ni imara zaidi na rahisi kuendesha.

8. 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 5V?

A: Hapana. Lazima utumie resistor ya kuzuia umeme. Kwa mfano, kuendesha kwa I_F=50mA na V_Fya ~1.5V kutoka kwa usambazaji wa 5V: R = (5V - 1.5V) / 0.05A = 70 Ohms. Tumia resistor ya 68 au 75 Ohm na angalia kiwango cha nguvu (P = I²R = 0.175W, kwa hivyo resistor ya 1/4W inatosha).

Q: Kuna tofauti gani kati ya Ukubwa wa Mwangaza (mW/sr) na Mwangaza wa Mwangaza wa Aperture (mW/cm²)?

A: Ukubwa wa Mwangaza ni nguvu inayotolewa kwa kila kitengo cha pembe imara (steradian), inayoelezea nguvu ya mwelekeo wa chanzo. Mwangaza wa Mwangaza wa Aperture ni msongamano wa nguvu (mW kwa cm²) unaofika kwenye uso wa kigunduzi kwa umbali maalum na usawa. Ya pili inategemea ya kwanza na sheria ya umbali na mraba kinyume.

Q: Ninaitumiaje katika hali ya mapigo?

A: Tumia swichi ya transistor (BJT au MOSFET) inayodhibitiwa na ishara yako ya mantiki ili kutoa mapigo kwa LED. Hakikisha kiendeshi kinaweza kutoa umeme wa juu wa kilele (hadi 1A) na kubadilisha haraka. Umeme wa wastani lazima bado uheshimu kiwango cha umeme wa mfululizo (100mA) unapozingatia mzunguko wa wajibu.

Q: Kwa nini pato linapungua na joto?

A> Hii ni sifa ya msingi ya LED za semiconductor. Joto lililoongezeka huongeza michakato ya mchanganyiko isiyo ya mionzi ndani ya nyenzo ya semiconductor, na hivyo kupunguza ufanisi wa ndani wa quantum na hivyo kupunguza pato la mwanga.

9. Kesi ya Ubunifu ya Vitendo

Kesi: Kubuni Hisia ya Ugunduzi wa Kitu cha Infrared ya Masafa Marefu.

Lengo: Gundua kitu kwa umbali wa mita 5.

Hatua za Ubunifu:

1. Kuendesha Mtoa Mwangaza:Endesha LTE-3276 kwa I_F=50mA (mapigo kwa 1kHz, mzunguko wa wajibu 50%) ili kufikia ukubwa wa kilele cha juu (32 mW/sr) huku ukidumisha nguvu ya wastani inayoweza kudhibitiwa.

2. Optika:Ongeza lenzi rahisi ya kusawazisha mbele ya mtoa mwangaza ili kupunguza boriti ya 50° hadi boriti iliyolengwa zaidi ya ~10°, na hivyo kuongeza kwa kiasi kikubwa ukubwa kwa umbali.

3. Kigunduzi:Tumia phototransistor ya silicon iliyoendana na majibu ya kilele kwa 850nm. Weka kichujio cha mwanga cha kipito nyembamba (kilicholenga 850nm) mbele yake ili kukataa mwanga wa mazingira.

4. Saketi:Saketi ya mpokeaji huongeza umeme mdogo wa mwanga. Tumia ugunduzi wa wakati mmoja (kubadilisha mtoa mwangaza na kurekebisha mpokeaji kwa mzunguko sawa) ili kukataa mwanga wa mazingira wa DC na kelele za mzunguko wa chini, na hivyo kuboresha kwa kiasi kikubwa masafa na uaminifu.

Mpangilio huu unatumia nguvu na kasi ya juu ya LTE-3276 kwa mfumo wa ugunduzi imara, usioathiriwa na usumbufu.

10. Utangulizi wa Kanuni ya Uendeshaji

Mtoa mwangaza wa infrared kama LTE-3276 ni diode inayotoa mwanga (LED) inayotegemea fizikia ya semiconductor. Wakati voltage ya mbele inatumiwa kwenye kiunganishi cha p-n, elektroni na mashimo huingizwa kwenye eneo lenye shughuli. Wakati vibeba malipo hivi vinapojumlishwa tena, hutoa nishati. Katika kifaa hiki maalum, nyenzo za semiconductor (kwa kawaida zinazotegemea Aluminium Gallium Arsenide - AlGaAs) zimeundwa ili nishati hii itolewe kama fotoni katika wigo wa infrared, na urefu wa wimbi wa kilele wa nanomita 850. Kifurushi cha epoxy "cha uwazi" kimechanganywa ili kuwa uwazi kwa urefu huu wa wimbi, na kuruhusu fotoni kutoroka kwa ufanisi. Sifa ya "kasi ya juu" inahusu nyakati za kuwasha na kuzima haraka za mchakato huu wa kujumlisha tena, na kuwezesha LED kubadilishwa kwa masafa ya juu kwa usambazaji wa data.

11. Mienendo ya Teknolojia

Teknolojia ya watoa mwangaza wa infrared inaendelea kubadilika pamoja na mienendo pana ya optoelectronics. Maendeleo muhimu yanajumuisha:

Ufanisi wa Nguvu Uliyoongezeka:Utafiti unalenga kuboresha ufanisi wa ndani wa quantum (fotoni zaidi kwa kila elektroni) na ufanisi wa uchimbaji wa mwanga kutoka kwa kifurushi, na kusababisha ukubwa mkubwa wa mwangaza kwa nguvu sawa ya umeme ya pembejeo.

Vipimo Vidogo vya Fomu:Msukumo wa kupunguza ukubwa unasukuma kifurushi cha kifaa cha kusakinisha uso (SMD) chenye utendaji sawa au bora kuliko aina za kawaida za kupenya shimo.

Kasi Iliyoboreshwa:Kwa matumizi ya mawasiliano, vifaa vinabuniwa na upana wa kubadilisha wa haraka zaidi ili kusaidia viwango vya juu vya data.

Utofautishaji wa Urefu wa Wimbi:Ingawa 850nm na 940nm ni kawaida, urefu mwingine wa wimbi unaboreshwa kwa matumizi maalum, kama vile urefu wa wimbi mrefu salama kwa macho au mistari maalum ya kunyonya kwa kuhisi gesi.

Ujumuishaji:Kuna mwelekeo wa kuunganisha mtoa mwangaza na IC ya kiendeshi au hata na kigunduzi katika moduli moja, na kurahisisha muundo wa mfumo kwa watumiaji wa mwisho.