IR Emitter LED LTE-4206 Datasheet - Upepo wa Mwanga wa Infrared 940nm - Umeme wa Mbele 20mA - Voltage ya Mbele 1.6V - Pembe ya Kuona 20° - Waraka wa Kiufundi wa Kiswahili

1. Muhtasari wa Bidhaa

LTE-4206 ni kifaa cha kutoa mwanga wa infrared (IR) kidogo na cha bei nafuu, kilichoundwa kwa matumizi katika programu za kugundua mwanga na mawasiliano. Kazi yake kuu ni kutoa mwanga wa infrared wenye upepo wa juu wa urefu wa wimbi wa nanomita 940 (nm). Kifaa hiki kimewekwa ndani ya kifurushi cha plastiki wazi na cha uwazi kinachotazamwa mwishoni, kinachoruhusu utoaji wa mwanga kwa ufanisi. Kipengele muhimu ni kuwa kinalingana kwa mitambo na wigo na safu zinazolingana za fototransista, jambo ambalo hurahisisha muundo wa saketi za kupokea kwa kuhakikisha upatanishi katika vipimo vya kimwili na majibu ya wigo.

2. Uchambuzi wa kina wa Vigezo vya Kiufundi

2.1 Viwango Vya Juu Kabisa

Viwango hivi vinabainisha mipaka ambayo kuzidi kunaweza kusababisha uharibifu wa kudumu kwa kifaa. Vimebainishwa kwa joto la mazingira (T_A) la 25°C.

• Matumizi ya Nguvu (P_D):90 mW. Hii ndiyo nguvu ya juu inayoruhusiwa ambayo kifaa kinaweza kutupilia mbali kama joto.
• Umeme wa Mbele wa Kilele (I_FP):1 A. Hii ndiyo mkondo wa juu unaoruhusiwa wa mfululizo, uliobainishwa chini ya hali ya mipigo 300 kwa sekunde (pps) na upana wa mfumo wa mikondo 10 μs.
• Umeme wa Mbele wa Endelea (I_F):60 mA. Hii ndiyo mkondo wa juu wa DC ambao unaweza kutumiwa kwa mfululizo.
• Voltage ya Nyuma (V_R):5 V. Kuzidi voltage hii kwa upande wa nyuma kunaweza kuharibu kiunganishi cha LED.
• Safu ya Joto la Uendeshaji:-40°C hadi +85°C. Kifaa kinahakikishiwa kufanya kazi ndani ya safu hii ya joto la mazingira.
• Safu ya Joto la Hifadhi:-55°C hadi +100°C.
• Joto la Kuuza Miguu:260°C kwa sekunde 5, kipimo cha 1.6mm kutoka kwa mwili wa kifurushi.

2.2 Tabia za Umeme na Mwanga

Vigezo hivi hupimwa kwa T_A=25°C na vinabainisha utendaji wa kifaa chini ya hali za kawaida za uendeshaji. Umeme wa mbele (I_F) kwa kupima vigezo vya mwanga kwa kawaida ni 20mA.

• Mwangaza wa Mwanga wa Aperture (E_e):Inapimwa kwa mW/cm², hii ndiyo nguvu ya mwanga kwa eneo la kitengo inayopatikana kwenye uso. Thamani hutofautiana kulingana na daraja (angalia sehemu ya 3).
• Ukubwa wa Mwanga wa Jumla (I_E):Inapimwa kwa mW/sr, hii ndiyo nguvu ya mwanga inayotolewa kwa pembe thabiti ya kitengo. Ni kigezo muhimu cha kuonyesha mwangaza wa chanzo cha IR. Thamani zimegawanywa katika daraja.
• Upepo wa Juu wa Utoaji wa Wimbi (λ_Peak):940 nm (kawaida). Hii ndiyo urefu wa wimbi ambao nguvu ya mwanga inayotolewa ni ya juu zaidi. Huanguka ndani ya wigo wa karibu wa infrared.
• Nusu-Upana wa Mstari wa Wigo (Δλ):50 nm (kawaida). Kigezo hiki, pia kinajulikana kama Upana Kamili kwa Nusu ya Juu (FWHM), kinaonyesha upana wa wigo. Thamani ya 50 nm inamaanisha mwanga unaotolewa unashughulikia safu ya urefu wa wimbi takriban 50 nm upana unaozingatia kilele.
• Voltage ya Mbele (V_F):1.2 V (chini), 1.6 V (kawaida) kwa I_F=20mA. Hii ndiyo punguzo la voltage kwenye LED wakati inapita mkondo uliobainishwa.
• Umeme wa Nyuma (I_R):100 μA (juu) kwa V_R=5V. Hii ndiyo mkondo mdogo wa uvujaji unaopita wakati kifaa kimewekwa kwa upande wa nyuma.
• Pembe ya Kuona (2θ_1/2):Digrii 20. Hii ndiyo pembe kamili ambayo ukubwa wa mwanga wa jumla hupungua hadi nusu ya thamani yake ya juu zaidi (kwenye mhimili). Pembe ya 20° inaonyesha boriti iliyolengwa kiasi.

3. Maelezo ya Mfumo wa Kugawa Daraja (Binning)

LTE-4206 hutumia mfumo wa kugawa daraja kwa vigezo vyake muhimu vya pato la mwanga, Mwangaza wa Mwanga wa Aperture (E_e) na Ukubwa wa Mwanga wa Jumla (I_E). Kugawa daraja ni mchakato wa utengenezaji unaowagawanya vipengele katika vikundi vya utendaji ili kuhakikisha uthabiti ndani ya safu iliyobainishwa. Kifaa hiki kimegawanywa katika daraja nne: A, B, C, na D.

• Daraja A: E_e= 0.184 - 0.54 mW/cm²; I_E= 1.383 - 4.06 mW/sr.
• Daraja B: E_e= 0.36 - 0.78 mW/cm²; I_E= 2.71 - 5.87 mW/sr.
• Daraja C: E_e= 0.52 - 1.02 mW/cm²; I_E= 3.91 - 7.67 mW/sr.
• Daraja D: E_e= 0.68 mW/cm² (chini); I_E= 5.11 mW/sr (chini). Daraja hili linawakilisha kikundi cha pato la juu zaidi.

Mfumo huu unawaruhusu wabunifu kuchagua daraja linalokidhi mahitaji yao maalum ya usikivu au safu kwa programu fulani.

4. Uchambuzi wa Mviringo wa Utendaji

Waraka huu unatoa mikondo kadhaa ya tabia inayoonyesha tabia ya kifaa chini ya hali tofauti.

4.1 Usambazaji wa Wigo (Mchoro 1)

Mkondo huu unaonyesha ukubwa wa mwanga wa jumla kama kazi ya urefu wa wimbi. Unathibitisha utoaji wa kilele kwa 940 nm na nusu-upana wa wigo wa takriban 50 nm. Umbo la mkondo ni la kawaida kwa LED ya infrared ya GaAlAs.

4.2 Umeme wa Mbele dhidi ya Voltage ya Mbele (Mviringo wa IV) (Mchoro 3)

Grafu hii inaweka I_Fdhidi ya V_F. Inaonyesha uhusiano wa kielelezo unaoashiria diode. Mkondo huu ni muhimu sana kwa kubuni saketi ya kudhibiti ya kuzuia mkondo. V_Fya kawaida ya 1.6V kwa 20mA inaweza kuthibitishwa hapa.

4.3 Ukubwa wa Mwanga wa Jumla dhidi ya Umeme wa Mbele (Mchoro 5)

Mchoro huu unaonyesha kuwa pato la mwanga (ukubwa wa mwanga wa jumla) ni karibu sawa na umeme wa mbele katika safu kubwa. Uwiano huu hurahisisha udhibiti; kuongeza mkondo wa kuendesha huongeza pato la mwanga kwa moja kwa moja na kwa njia inayotabirika.

4.4 Ukubwa wa Mwanga wa Jumla dhidi ya Joto la Mazingira (Mchoro 4)

Mkondo huu muhimu unaonyesha utegemezi wa joto wa pato la LED. Ukubwa wa mwanga wa jumla hupungua kadiri joto la mazingira linavyoongezeka. Kupunguzwa huku lazima kuzingatiwe katika miundo iliyokusudiwa kufanya kazi katika safu kamili ya joto (-40°C hadi +85°C) ili kuhakikisha nguvu ya ishara ya kutosha kwenye joto la juu.

4.5 Mchoro wa Mionzi (Mchoro 6)

Huu ni mchoro wa polar unaoonyesha usambazaji wa anga wa mwanga unaotolewa. Unaonyesha kwa macho pembe ya kuona ya 20°, ukionyesha jinsi ukubwa unavyoanguka kwenye pembe mbali na mhimili wa kati (0°).

5. Taarifa za Mitambo na Kifurushi

Kifaa hiki hutumia kifurushi kidogo cha plastiki kinachotazamwa mwishoni. Vidokezo muhimu vya vipimo kutoka kwa waraka ni pamoja na:

• Vipimo vyote viko kwa milimita (inchi zimetolewa kwenye mabano).
• Toleo la jumla ni ±0.25mm (±0.010") isipokuwa imebainishwa vinginevyo.
• Utoaji wa juu zaidi wa resini chini ya flange ni 1.0mm (0.039").
• Nafasi ya miguu hupimwa kwenye sehemu ambapo miguu hutoka kwenye mwili wa kifurushi.
• Kifurushi ni wazi na cha uwazi.

(Kumbuka: Vipimo maalum vya nambari kutoka kwa mchoro havijatolewa katika dondoo la maandishi, lakini kwa kawaida yangejumuisha kipenyo cha mwili, urefu, kipenyo cha mguu, na nafasi).

6. Mwongozo wa Kuuza na Usanikishaji

Mwongozo mkuu uliotolewa ni kwa kuuza kwa mkono: miguu inaweza kuuzwa kwa 260°C kwa muda wa juu zaidi wa sekunde 5, na joto likitumika angalau 1.6mm (0.063") mbali na mwili wa kifurushi cha plastiki. Hii ni kuzuia uharibifu wa joto kwa epoksi. Kwa kuuza kwa wimbi au kurejesha, maelezo ya kawaida ya LED ya infrared yanapaswa kufuatwa, ukizingatia joto la kilele na wakati juu ya kioevu ili kukaa ndani ya mipaka ya joto ya kifurushi.

7. Mapendekezo ya Matumizi

7.1 Mazingira ya Kawaida ya Matumizi

• Kugundua Kitu na Kugundua Karibu:Imeunganishwa na fototransista inayolingana (k.m., safu ya LTR-4206) katika usanidi wa kutafakari au kuvunja boriti. Inatumika katika printa, nakala, mashine za kuuza, na otomatiki ya viwanda.
• Usambazaji wa Data wa Infrared:Inafaa kwa viungo vya mawasiliano ya serial ya masafa mafupi, ya kiwango cha chini cha data, vitengo vya udhibiti wa mbali, au encoders za mwanga.
• Kugundua Moshi:Inatumika katika vigunduzi vya moshi vilivyotegemea chumba cha mwanga.

7.2 Mambo ya Kuzingatia katika Ubunifu

• Kuzuia Mkondo:Daima tumia resistor ya mfululizo au kiendeshi cha mkondo thabiti ili kuzuia I_Fkwa thamani inayotakiwa (k.m., 20mA kwa utendaji wa spec), usiunganishe moja kwa moja kwenye chanzo cha voltage.
• Usimamizi wa Joto:Zingatia kupunguzwa kwa pato kwa joto (Mchoro 4). Hakikisha matumizi ya nguvu (I_F* V_F) hayazidi 90mW, ukizingatia hali za mazingira.
• Usawazishaji wa Mwanga:Pembe ya kuona ya 20° inahitaji usawazishaji makini na kigunduzi kilichounganishwa kwa kuunganisha ishara bora, hasa katika usanidi wa kuvunja boriti.
• Kelele za Umeme:Katika programu za kugundua, badilisha mkondo wa kiendeshi cha LED na tumia ugunduzi wa wakati mmoja katika saketi ya kupokea ili kukataa mwanga wa mazingira (k.m., mwanga wa jua, balbu za incandescent) ambazo zinaweza kuwa na vipengele vya IR vya 940nm.

8. Ulinganisho wa Kiufundi na Tofauti

Tofauti kuu za LTE-4206 nikuendana kwa mitambo na wigona safu maalum ya fototransista. Hii inahakikisha kuwa eneo lenye ufanisi la mpokeaji na mkondo wa usikivu wa wigo vimeendana vizuri na muundo wa pato na urefu wa wimbi wa kitoa mwanga, kuongeza ufanisi wa mfumo na kurahisisha muundo wa mitambo.Kifurushi wazikinatoa ufanisi wa nje wa juu zaidi ikilinganishwa na kifurushi chenye rangi au kilichosambazwa.Mfumo wa kugawa darajahutoa kubadilika katika kuchagua kiwango cha pato kinachohitajika.Bei yake nafuu na ukubwa mdogohufanya iwe inafaa kwa programu za watumiaji na viwanda zenye wingi mkubwa na nafasi ndogo.

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

Q: Je, kusudi la urefu wa wimbi wa 940nm ni nini?

A: 940nm iko katika safu ya karibu ya infrared, isiyoonekana kwa jicho la mwanadamu. Ni urefu wa wimbi wa kawaida kwa sababu huzuia usumbufu wa mwanga unaoonekana, vigunduzi vingi vya fotoni vya silicon (kama fototransista) vina usikivu mzuri hapa, na haishuki kwa usumbufu kutoka kwa mwanga wa incandescent wa mazingira (ambao una kilele katika safu ya ~1000nm) ikilinganishwa na LED za 850nm.

Q: Je, naweza kuendesha LED hii kwa usambazaji wa 5V?

A: Ndiyo, lakini LAZIMA utumie resistor ya kuzuia mkondo. Kwa mfano, kufikia I_F=20mA na V_Fya kawaida ya 1.6V kutoka kwa usambazaji wa 5V: R = (5V - 1.6V) / 0.02A = 170Ω. Tumia thamani ya kawaida iliyo karibu zaidi (k.m., 180Ω) na ukagua mkondo halisi.

Q: "Pembe ya kuona" inamaanisha nini kwa kitoa mwanga?

A: Inabainisha upana wa boriti. Pembe kamili ya 20° inamaanisha mwanga unaotolewa umekusanywa ndani ya koni nyembamba kiasi. Nusu ya ukubwa wa kilele hupatikana kwa ±10° kutoka kwa mhimili wa kati. Pembe ndogo hutoa boriti iliyolengwa zaidi kwa masafa marefu au usawazishaji sahihi.

Q: Kwa nini pato limegawanywa katika daraja?

A: Tofauti za utengenezaji husababisha tofauti ndogo katika nguvu ya pato. Kugawa daraja hulaganya LED katika vikundi vilivyo na pato la chini na la juu lililohakikishiwa. Hii inawaruhusu wabunifu kuchagua daraja linalohakikisha mfumo wao utafanya kazi kwa uaminifu, wakijua safu halisi ya utendaji wa kipengele.

10. Kesi ya Ubunifu wa Vitendo

Kesi: Kubuni Sensor ya Kugundua Karatasi kwa Printa.

Sensor ya kuvunja boriti inahitajika kugundua uwepo wa karatasi. LTE-4206 (Daraja C) imewekwa upande mmoja wa njia ya karatasi, na fototransista inayolingana LTR-4206 imewekwa kinyume kabisa.

1. Saketi ya Kiendeshi:LED inaendeshwa na pini ya GPIO ya microcontroller kupitia resistor ya 180Ω ili kuweka I_Fkwa ~20mA wakati pini iko juu (mantiki ya 3.3V au 5V).
2. Kubadilisha:Microcontroller inatoa mipigo ya LED kwa 1kHz (mzunguko wa kazi 50%) ili kutofautisha ishara yake na mwanga wa mazingira.
3. Saketi ya Kupokea:Mkusanyiko wa fototransista umeunganishwa na resistor ya kuvuta juu. Voltage kwenye mkusanyiko husomwa na ADC ya microcontroller au comparator.
4. Mantiki ya Kugundua:Wakati hakuna karatasi, mwanga wa IR unafika kwenye fototransista, inapita, ikivuta voltage ya mkusanyiko chini. Wakati karatasi inazuia boriti, fototransista huzima, na voltage ya mkusanyiko huenda juu. Microcontroller inachukua sampuli ya ishara hii wakati wa mfumo wa LED ili kugundua mabadiliko ya hali.
5. Mambo ya Kuzingatia:Pembe ya kuona ya 20° inahakikisha boriti ni nyembamba ya kutosha kukatizwa kwa usafi na ukingo wa karatasi. Uchaguzi wa Daraja C hutoa ukubwa wa mwanga wa jumla wa kutosha kutoa ishara nzuri kwenye mpokeaji, hata kukubali mkusanyiko wa vumbi baada ya muda.

11. Utangulizi wa Kanuni ya Uendeshaji

Diode ya Kutoa Mwanga ya Infrared (IR LED) ni diode ya kiunganishi cha p-n cha semiconductor. Wakati voltage ya mbele inazidi kizingiti chake cha kuwasha (takriban 1.2V kwa kifaa hiki) inatumika, elektroni na mashimo huingizwa kwenye kiunganishi. Vibeba malipo hivi hujiunga tena, na kwa muundo huu maalum wa nyenzo (kwa kawaida Gallium Aluminum Arsenide - GaAlAs), nishati inayotolewa wakati wa kujiunga tena iko katika mfumo wa fotoni zenye urefu wa wimbi unaozingatia karibu na 940 nm, ambayo ni mwanga wa infrared. Ukubwa wa mwanga unaotolewa unalingana moja kwa moja na kiwango cha kujiunga tena, ambacho kinadhibitiwa na umeme wa mbele (I_F). Kifurushi cha epoksi wazi hufanya kama lenzi, kukabiliana na boriti ya pato kwa pembe maalum ya kuona ya 20°.

12. Mienendo ya Teknolojia

Mienendo katika teknolojia ya kutoa mwanga wa infrared ni pamoja na:

• Ufanisi Ulioongezeka:Maendeleo ya nyenzo na miundo (k.m., visima vya quantum nyingi) kufikia ukubwa wa juu zaidi wa mwanga wa jumla (mW/sr) kwa mkondo sawa wa kuendesha, kupunguza matumizi ya nguvu.
• Kupunguzwa kwa Ukubwa:Kupunguzwa kwa ukubwa wa kifurushi (k.m., kifurushi cha kiwango cha chip) ili kuwezesha kuunganishwa kwenye vifaa vidogo kama vile vya kuvaliwa na sensor ndogo sana.
• Uaminifu Ulioimarishwa na Uendeshaji wa Joto la Juu:Uboreshaji wa nyenzo za kifurushi na teknolojia za kuunganisha die ili kupanua maisha na kuruhusu uendeshaji katika mazingira magumu zaidi (k.m., magari, viwanda).
• Suluhisho Zilizounganishwa:Kuchanganya kitoa mwanga cha IR, kiendeshi, na wakati mwingine kigunduzi au mantiki ndani ya moduli moja au IC ili kurahisisha muundo wa mfumo na kupunguza ukubwa.
• Urefu wa Wimbi Mwingi na VCSELs:Matumizi ya Lasers za Kutoa Mwanga za Vyumba vya Wima (VCSELs) kwa programu zinazohitaji muundo wa mwanga sahihi sana, wa kasi ya juu, au uliostahimilika, kama vile katika kugundua karibu ya hali ya juu, picha za 3D (Wakati wa Kuruka), na utambuzi wa uso.

LTE-4206 inawakilisha suluhisho lililokomaa, la gharama nafuu kwa mahitaji ya kawaida ya kugundua infrared, huku teknolojia mpya zikishughulikia mahitaji ya utendaji wa juu zaidi, ushirikiano, na programu maalum.