IR Emitter LED LTE-4238 Datasheet - Wavelength 880nm - Forward Current 100mA - Power Dissipation 150mW - Hati ya Kiufundi ya Kiswahili

1. Muhtasari wa Bidhaa

LTE-4238 ni diode inayotoa mwanga (LED) ya infrared (IR) yenye nguvu kubwa, iliyoundwa kwa matumizi yanayohitaji mwangaza wa infrared unaoaminika na wenye nguvu. Kazi yake kuu ni kutoa mwanga usioonekana kwenye urefu wa wimbi la kilele la manomita 880, na hivyo kufaa kwa mifumo ya kuhisi, udhibiti wa mbali, na kubadilisha mwanga. Kipengele muhimu ni kuwa inalingana kwa mitambo na wigo na safu maalum za phototransistors, na kuhakikisha utendaji bora katika jozi za mpokeaji-emitter kwa usambazaji sahihi wa ishara.

2. Uchambuzi wa kina wa Vigezo vya Kiufundi

2.1 Viwango vya Juu Kabisa

Kifaa hiki kimewekwa viwango vya uendeshaji ndani ya mipaka madhubuti ya mazingira na umeme ili kuhakikisha uimara na kuaminika. Mwendo wa mbele unaoendelea wa juu kabisa ni 100 mA, na uwezo wa mwendo wa mbele wa kilele wa 2 A chini ya hali ya mipigo (300 pps, upana wa mipigo 10 µs). Kupoteza nguvu ya juu kabisa ni 150 mW kwenye joto la mazingira (T_A) la 25°C. Safu ya joto la uendeshaji ni kutoka -40°C hadi +85°C, wakati safu ya uhifadhi inaenea kutoka -55°C hadi +100°C. Kifaa kinaweza kustahimili voltage ya nyuma hadi 5 V. Kwa usanikishaji, waya zinaweza kuuzwa kwa 260°C kwa muda wa juu wa sekunde 5, zikipimwa 1.6mm kutoka kwa mwili wa kifurushi.

2.2 Sifa za Umeme na Mwanga

Vigezo muhimu vya utendaji vimeainishwa kwenye T_A=25°C na mwendo wa mbele (I_F) wa 20 mA. Ukubwa wa mionzi (I_E) kwa kawaida ni 4.81 mW/sr, ikionyesha nguvu ya mwanga inayotolewa kwa kila pembe thabiti. Mwangaza wa mionzi wa mwanya (E_e) ni 0.64 mW/cm². Voltage ya mbele (V_F) kwa kawaida ni kati ya 1.3V hadi 1.8V. Sifa za wigo zimefafanuliwa na urefu wa wimbi la kilele la utoaji (λ_Peak) wa 880 nm na nusu-upana wa wigo (Δλ) wa 50 nm, ikifafanua upana wa ukanda wa mwanga unaotolewa. Mwendo wa nyuma (I_R) ni kiwango cha juu cha 100 µA kwenye voltage ya nyuma (V_R) ya 5V. Pembe ya kuona (2θ_1/2) ni digrii 20, ikielezea kuenea kwa angular kwa mionzi inayotolewa ambapo ukubwa hupungua hadi nusu ya thamani yake ya kilele.

3. Uchambuzi wa Mikunjo ya Utendaji

Hati ya data hutoa grafu kadhaa zinazoonyesha tabia ya kifaa chini ya hali tofauti.

3.1 Usambazaji wa Wigo

Kielelezo 1 kinaonyesha ukubwa wa mionzi wa jamaa kama kazi ya urefu wa wimbi. Mkunjiko unazingatia 880 nm na nusu-upana wa kawaida wa 50 nm, na kuthibitisha hali ya monochromatic ya mwanga wa IR unaofaa kwa kuchuja na kugundua kwa usahihi.

3.2 Mwendo wa Mbele dhidi ya Joto la Mazingira

Kielelezo 2 kinaonyesha kupunguzwa kwa mwendo wa mbele unaoruhusiwa wa juu kadiri joto la mazingira linavyoongezeka. Grafu hii ni muhimu kwa muundo wa usimamizi wa joto, na kuhakikisha kifaa kinafanya kazi ndani ya eneo lake salama la uendeshaji (SOA) chini ya hali zote za mazingira.

3.3 Mwendo wa Mbele dhidi ya Voltage ya Mbele

Kielelezo 3 kinaonyesha sifa ya IV (sasa-voltage) ya diode. Uhusiano huu usio wa mstari ni muhimu kwa kubuni mzunguko wa kuendesha, na kuamua voltage inayohitajika kufikia mwendo maalum wa uendeshaji.

3.4 Ukubwa wa Mionzi wa Jamaa dhidi ya Joto la Mazingira na Mwendo wa Mbele

Kielelezo 4 na 5 zinaonyesha jinsi nguvu ya mwanga inavyobadilika na joto na mwendo wa kuendesha. Matokeo kwa kawaida hupungua kadiri joto linavyoongezeka (Kielelezo 4) na huongezeka kwa njia ya juu zaidi na mwendo wa mbele (Kielelezo 5), na kuonyesha usawazishaji kati ya matokeo, ufanisi, na mzigo wa joto.

3.5 Muundo wa Mionzi

Kielelezo 6 ni mchoro wa polar unaoonyesha usambazaji wa anga wa mwanga unaotolewa. Pembe ya kuona ya digrii 20 imethibitishwa, na kuonyesha muundo wa boriti ambao umelenga kiasi, ambao ni faida kwa matumizi ya mwangaza yaliyoelekezwa.

4. Taarifa za Mitambo na Kifurushi

4.1 Vipimo vya Kifurushi

Kifaa hutumia kifurushi cha kawaida cha LED chenye flange. Vipimo muhimu vinajumuisha ukubwa wa mwili, umbali wa waya, na mipaka ya kujitokeza. Vipimo vyote vinatolewa kwa milimita na uvumilivu wa kawaida wa ±0.25mm isipokuwa imebainishwa vinginevyo. Umbali wa waya hupimwa kwenye sehemu ambapo waya hutoka kwenye mwili wa kifurushi. Kujitokeza kwa juu kabisa kwa resin chini ya flange ya 1.0mm kuruhusiwa. Wahandisi lazima watazamie mchoro wa kina wa mitambo (ulio maana kwenye PDF) kwa ajili ya kuweka kwa usahihi na muundo wa alama kwenye bodi za mzunguko zilizochapishwa (PCBs).

4.2 Utambulisho wa Ubaguzi wa Mwelekeo

Mikataba ya kawaida ya ubaguzi wa mwelekeo wa LED inatumika, kwa kawaida huonyeshwa na upande wa gorofa kwenye kifurushi au kwa waya za urefu tofauti (anode ndefu kuliko cathode). Alama maalum lazima ithubitishe kutoka kwa mchoro wa kifurushi ili kuhakikisha mwelekeo sahihi wakati wa usanikishaji, na kuzuia uharibifu wa upendeleo wa nyuma.

5. Miongozo ya Kuuza na Usanikishaji

Kiwango cha juu kabisa cha joto la kuuza waya ni 260°C kwa sekunde 5, kipimo 1.6mm (0.063") kutoka kwa mwili wa kifurushi. Kiwango hiki kinaendana na mipango ya kawaida ya kuuza isiyo na risasi (k.m., IPC/JEDEC J-STD-020). Ni muhimu kuzingatia kikomo hiki ili kuzuia uharibifu wa joto kwa die ya ndani ya semiconductor, vifungo vya waya, au nyenzo za lenzi ya epoxy. Inapendekezwa kupasha joto kabla ya kutumia ili kupunguza mshtuko wa joto. Vifaa vinapaswa kuhifadhiwa katika mazingira kavu na yaliyodhibitiwa kulingana na miongozo ya kiwango cha unyevu (MSL), ambayo inapaswa kupatikana kutoka kwa maagizo ya usimamizi wa mtengenezaji.

6. Mapendekezo ya Matumizi

6.1 Mazingira ya Kawaida ya Matumizi

Emitter hii ya IR ni bora kwa matumizi yanayojumuisha: encoders za mwanga na vihisi vya nafasi, vifaa vya utumaji vya udhibiti wa mbali wa infrared, kugundua vitu na kuhisi karibu, pazia za mwanga za otomatiki ya viwanda, na viungo vya usambazaji wa data ya mwanga. Ulinganifu wake na phototransistors maalum hufanya iwe ya thamani hasa katika miundo ya optocoupler ya kutafakari au ya kupitisha ambapo uunganisho na majibu ya wigo ni muhimu.

6.2 Mambo ya Kuzingatia katika Muundo

Mzunguko wa Kuendesha:Upinzani wa kuzuia mwendo ni lazima wakati wa kuendesha na chanzo cha voltage kuweka I_Finayotaka na kuzuia kukimbia kwa joto. Thamani ya upinzani huhesabiwa kwa kutumia R = (V_supply- V_F) / I_F. Kwa uendeshaji wa mipigo kwenye mikondo ya kilele ya juu (hadi 2A), kibadilishaji cha transistor (k.m., MOSFET) kinachoendeshwa na jenereta ya mipigo kinahitajika.
Usimamizi wa Joto:Kikomo cha kupoteza nguvu ya 150 mW lazima kizingatiwe. Kwenye joto la juu la mazingira au mikondo ya juu inayoendelea, joto la kiungo litaongezeka, na kwa uwezekano kupunguza ukubwa wa matokeo na maisha ya kifaa. Mpangilio sahihi wa PCB na eneo la kutosha la shaba kwa ajili ya kupoza joto linaweza kuwa muhimu.
Muundo wa Mwanga:Pembe ya kuona ya digrii 20 hutoa boriti iliyolenga. Kwa chanjo pana zaidi, lenzi ya kusambaza inaweza kuhitajika. Kwa ufanisi wa juu zaidi wa kuunganisha na kigunduzi cha mwanga kilicholingana, hakikisha uunganisho sahihi wa mitambo na fikiria vyanzo vya uwezekano vya kelele za IR za mazingira (mwanga wa jua, balbu za incandescent).

7. Ulinganisho wa Kiufundi na Tofauti

Tofauti kuu ya LTE-4238 iko katikaukubwa wa juu wa mionzi (4.81 mW/sr kwa kawaida)nauchaguzi wake maalum kwa utendaji uliolingana na phototransistors zinazofanana. Ikilinganishwa na LED za IR za jumla, uchaguzi huu wa awali huhakikisha uvumilivu mkali zaidi katika mifumo ya optoelectronics iliyowekwa jozi, na kusababisha usikivu thabiti zaidi, kelele ya chini, na uwiano bora wa ishara-kwa-kelele. Urefu wa wimbi wa 880 nm ni kiwango cha kawaida, na kutoa usawazishaji mzuri kati ya usikivu wa kigunduzi cha mwanga cha silicon na kuonekana kwa chini ikilinganishwa na vyanzo vya 940 nm.

8. Maswali Yanayoulizwa Mara kwa Mara (FAQs)

Q: Madhumuni ya kiwango cha mwendo wa mbele wa kilele (2A) ni nini ikiwa mwendo unaoendelea ni 100mA tu?
A: Kiwango cha kilele huruhusu mipigo mifupi sana, yenye mwendo wa juu. Hii ni muhimu kwa matumizi kama vile udhibiti wa mbali au usambazaji wa data ambapo nguvu ya mwanga ya papo hapo ya juu inahitajika kwa masafa au kasi, lakini nguvu ya wastani (na joto) inabaki chini.

Q: Joto la mazingira linaathirije utendaji?
A: Kadiri joto linavyoongezeka, voltage ya mbele kwa kawaida hupungua kidogo, matokeo ya mionzi hupungua (kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 4), na mwendo wa juu unaoruhusiwa unaoendelea lazima upunguzwe (Mchoro 2). Muundo lazima uzingatie mabadiliko haya.

Q: Je, naweza kuendesha LED hii moja kwa moja kutoka kwa pini ya GPIO ya microcontroller?
A: Inawezekana, lakini kwa tahadhari. Pini ya GPIO inaweza kutoa 20-50mA. Lazima utumie upinzani wa mfululizo ili kuzuia mwendo kwa I_Finayotaka (k.m., 20mA) na kuhakikisha jumla ya mwendo haizidi mipaka ya pini na kifurushi cha microcontroller. Kwa mikondo ya juu au mipigo, kibadilishaji cha nje cha kuendesha kinahitajika.

Q: "Iliyolingana kwa wigo" inamaanisha nini?
A: Inamaanisha wigo wa utoaji wa LED hii ya IR umeboreshwa ili kulingana na usikivu wa kilele cha wigo wa phototransistor yake iliyowekwa jozi. Hii huongeza nguvu ya ishara iliyogunduliwa kwa nguvu maalum iliyotolewa.

9. Utafiti wa Kesi ya Muundo wa Vitendo

Mazingira: Kubuni Kihisi cha Karibu.Lengo ni kugundua kitu ndani ya 10 cm. Mfumo hutumia emitter ya IR ya LTE-4238 na phototransistor iliyolingana iliyowekwa kando, ikikabili mwelekeo sawa (hali ya kuhisi ya kutafakari).
Utekelezaji:LED inaendeshwa na mipigo ya 50 mA (ndani ya kiwango kinachoendelea) kwenye mzunguko wa 1 kHz. Upinzani wa kuzuia mwendo huweka upendeleo huu. Collector ya phototransistor imeunganishwa na upinzani wa kuinua na mzunguko wa kikuza/safi. Wakati kitu kiko ndani ya masafa, mwanga wa IR hurudi nyuma kwenye phototransistor, na kusababisha voltage ya collector kupungua. Ishara hii kisha hurekebishwa na kuingizwa kwenye comparator au ADC ya microcontroller ili kuanzisha tukio la kugundua.
Hesabu Muhimu:Thamani ya upinzani wa kuendesha huhesabiwa kulingana na usambazaji wa 5V na V_Fya ~1.5V: R = (5V - 1.5V) / 0.05A = 70 Ohms (tumia thamani ya kawaida ya 68 Ω). Kupoteza nguvu kwenye LED: P = V_F* I_F= 1.5V * 0.05A = 75 mW, ambayo ni chini kabisa ya kiwango cha juu cha 150 mW kwenye 25°C.

10. Utangulizi wa Kanuni ya Uendeshaji

LED ya infrared ni diode ya kiungo cha p-n ya semiconductor. Wakati voltage ya mbele inatumika, elektroni kutoka kwa eneo la n na mashimo kutoka kwa eneo la p huingizwa kwenye eneo la kiungo. Wakati wabebaji hawa wa malipo wanapounganishwa tena, nishati hutolewa kwa njia ya fotoni (mwanga). Urefu maalum wa wimbi wa 880 nm huamuliwa na nishati ya pengo la bendi ya nyenzo za semiconductor zinazotumiwa (kwa kawaida alumini gallium arsenide, AlGaAs). Mwanga unaotolewa hauna muunganisho na huanguka ndani ya wigo wa karibu wa infrared, usioonekana kwa jicho la mwanadamu lakini unaogunduliwa kwa urahisi na vihisi vya mwanga vya msingi wa silicon.

11. Mienendo ya Teknolojia

Mwelekeo katika emitters za IR za kuhisi unaendelea kuelekea msongamano wa nguvu za juu na ufanisi katika vifurushi vidogo. Hii inawezesha masafa marefu zaidi ya kugundua na matumizi ya chini ya nguvu ya mfumo. Pia kuna harakati kuelekea suluhisho zilizounganishwa, zikichanganya emitter, kiendeshi, na wakati mwingine kigunduzi katika moduli moja na interfaces za dijiti (I2C, SPI). Zaidi ya hayo, maendeleo katika ufungaji wa kiwango cha wafer (WLP) na ufungaji wa kiwango cha chip (CSP) yanapunguza ukubwa na gharama ya vipengele vya optoelectronics tofauti huku ukiboresha uaminifu. Kanuni ya msingi ya uendeshaji inabaki, lakini uunganisho na utendaji kwa kila kitengo cha kiasi vinaongezeka kwa utulivu.