IR Emitter na Detector LTE-C9501 Datasheet - Urefu wa Mawimbi 940nm - Mkondo wa Mbele 20mA - Voltage ya Kawaida ya Mbele 1.2V - Hati ya Kiufundi ya Kiswahili

1. Muhtasari wa Bidhaa

LTE-C9501 ni kipengele tofauti cha infrared kilichoundwa kwa matumizi mengi yanayohitaji utoaji na ugunduzi thabiti wa infrared. Ni sehemu ya mstari kamili wa bidhaa unaokidhi mahitaji ya mifumo ya kisasa ya elektroniki ambapo utendaji wa hali ya juu, kifurushi kidogo, na usawa na michakato ya usanikishaji ya otomatiki ni muhimu.

1.1 Faida Kuu na Soko Lengwa

Faida kuu za kipengele hiki ni pamoja na kufuata viwango vya RoHS na bidhaa kijani, kuhakikisha urafiki wa mazingira. Inasambazwa kwenye ukanda wa kubeba wa 12mm kwenye reeli zenye kipenyo cha inchi 7, na hivyo kuwa sawa kabisa na vifaa vya otomatiki vya kasi ya juu vinavyotumika katika mstari wa usanikishaji wa kisasa wa PCB. Kifurushi pia kimeundwa kuwa sawa na michakato ya kuuza kwa reflow ya infrared, ambayo ni kiwango cha tasnia kwa teknolojia ya kusakinishwa kwenye uso (SMT). Kifurushi chake cha kiwango cha EIA kinahakikisha usawa wa mitambo na vipengele vingine na maktaba ya muundo. Kifaa hiki kinalenga masoko kama vile elektroniki za watumiaji kwa vitawala vya mbali, mifumo ya viwanda na biashara kwa usambazaji wa data bila waya wa IR, na mifumo ya usalama kwa kazi za kengele na kuhisi.

2. Uchambuzi wa kina wa Vigezo vya Kiufundi

Utendaji wa LTE-C9501 umefafanuliwa na seti ya viwango vya juu kabisa na sifa za kina za umeme/optiki. Kuelewa vigezo hivi ni muhimu kwa muundo thabiti wa saketi.

2.1 Viwango vya Juu Kabisa

Viwango hivi vinafafanua mipaka ya mkazo ambayo inaweza kusababisha uharibifu wa kudumu kwa kifaa. Hazikusudiwi kwa uendeshaji wa kawaida. Mipaka muhimu ni pamoja na utumiaji wa nguvu wa 100 mW, mkondo wa mbele wa kilele wa 800 mA chini ya hali ya mipigo (300 pps, mipigo ya 10 µs), na mkondo wa mbele wa DC endelevu wa 60 mA. Kifaa kinaweza kustahimili voltage ya nyuma hadi 5V, ingawa hakijaundwa kwa uendeshaji wa nyuma. Anuwai ya joto la uendeshaji imebainishwa kutoka -40°C hadi +85°C, na anuwai pana ya joto la uhifadhi ya -55°C hadi +100°C. Kipengele kinaweza kustahimili kuuza kwa reflow ya infrared na joto la kilele la 260°C kwa upeo wa sekunde 10.

2.2 Sifa za Umeme na Optiki

Vigezo hivi, vilivyopimwa kwa joto la kawaida la mazingira la 25°C, vinafafanua utendaji wa kifaa chini ya hali za kawaida za uendeshaji. Nguvu ya mionzi (I_E) inaanzia kiwango cha chini cha 1.0 mW/sr hadi kiwango cha juu cha 6.0 mW/sr inapotumika na mkondo wa mbele (I_F) wa 20mA. Urefu wa kilele wa utoaji wa mawimbi (λ_p) ni 940 nm, ambayo iko katika wigo wa karibu na infrared na haionekani kwa jicho la mwanadamu. Nusu-upana wa mstari wa wigo (Δλ) kwa kawaida ni 50 nm. Voltage ya mbele (V_F) kwa kawaida ni 1.2V, na anuwai kutoka 1.1V hadi 1.5V kwa I_F=20mA. Mkondo wa nyuma (I_R) ni upeo wa 10 µA wakati voltage ya nyuma (V_R) ya 5V inatumika. Pembe ya kuona (2θ_1/2) ni digrii 20, ikifafanua usambazaji wa pembe wa mionzi ya infrared inayotolewa ambapo nguvu hupungua hadi nusu ya thamani yake kwenye mhimili.

3. Maelezo ya Mfumo wa Kugawa

Ili kuhakikisha utendaji thabiti katika uzalishaji, LTE-C9501 imepangwa katika makundi tofauti kulingana na nguvu yake ya mionzi. Hii inawaruhusu wabunifu kuchagua vipengele vinavyokidhi mahitaji maalum ya pato kwa matumizi yao.

3.1 Kugawa kwa Nguvu ya Mionzi

Orodha ya msimbo wa kikundi huainisha vifaa katika makundi matatu kulingana na nguvu yao ya chini na ya juu ya mionzi iliyopimwa kwa I_F=20mA. Kikundi A kinashughulikia vifaa vyenye nguvu kutoka 1.0 hadi 2.0 mW/sr. Kikundi B kinashughulikia 2.0 hadi 3.0 mW/sr. Kikundi C kinashughulikia 3.0 hadi 6.0 mW/sr. Toleo la +/-15% linatumika kwa nguvu ndani ya kila kikundi. Mfumo huu wa kugawa husaidia katika matumizi ambapo nguvu thabiti ya ishara ni muhimu, kama vile katika viungo vya usambazaji wa data au vihisi vya karibu.

4. Uchambuzi wa Mviringo wa Utendaji

Data ya michoro hutoa ufahamu wa kina wa jinsi kifaa kinavyofanya chini ya hali tofauti, ambayo ni muhimu kwa muundo thabiti wa mfumo.

4.1 Usambazaji wa Wigo

Mviringo wa usambazaji wa wigo (Kielelezo 1) unaonyesha nguvu ya jumla ya mionzi kama kazi ya urefu wa mawimbi. Inathibitisha kilele kwenye 940 nm na nusu-upana wa wigo wa 50 nm, ikionyesha upana wa bendi ya mwanga wa infrared unaotolewa. Taarifa hii ni muhimu kwa kufananisha na usikivu wa wigo wa vihisi vya mwanga vinavyolingana na kuchuja kelele za mwanga wa mazingira.

4.2 Mkondo wa Mbele dhidi ya Joto la Mazingira

Mviringo huu (Kielelezo 2) unaonyesha uhusiano kati ya mkondo wa mbele unaoruhusiwa na joto la mazingira. Kadiri joto linavyoongezeka, mkondo wa juu unaoruhusiwa wa mbele hupungua kwa sababu ya mipaka ya joto ya makutano ya semikondukta. Mviringo huu wa kupunguza nguvu ni muhimu kwa kuhakikisha kifaa kinafanya kazi ndani ya eneo lake salama la uendeshaji (SOA) chini ya hali zote za mazingira.

4.3 Mkondo wa Mbele dhidi ya Voltage ya Mbele

Mviringo wa sifa za IV (Kielelezo 3) unaonyesha uhusiano usio na mstari kati ya mkondo wa mbele na voltage ya mbele. Inasaidia katika kubuni saketi ya kudhibiti mkondo kwa LED. Umbo la mviringo ni la kawaida kwa diode, na voltage ya kuwasha karibu 1V.

4.4 Nguvu ya Jumla ya Mionzi dhidi ya Joto la Mazingira na Mkondo wa Mbele

Kielelezo 4 na 5 zinaonyesha jinsi nguvu ya pato ya optiki inavyobadilika na joto na mkondo wa kuendesha. Pato kwa ujumla hupungua kadiri joto linavyoongezeka (Kielelezo 4) na huongezeka na mkondo wa kuendesha (Kielelezo 5), ingawa si lazima kwa mstari. Mviringo huu ni muhimu kwa kulipa fidia pato katika mazingira yanayobadilika joto au kwa kubuni saketi za mwangaza thabiti.

4.5 Muundo wa Mionzi

Mchoro wa mionzi wa polar (Kielelezo 6) unaonyesha kwa macho pembe ya kuona. Nguvu ni ya juu zaidi kwenye mhimili wa kati (digrii 0) na hupungua kwa usawa hadi nusu ya thamani yake kwenye +/-10 digrii kutoka kwa mhimili, ikithibitisha vipimo vya jumla ya pembe ya kuona ya digrii 20. Muundo huu ni muhimu kwa usawazishaji wa optiki katika mifumo kama vile vitawala vya mbali au viungo vya data.

5. Taarifa za Mitambo na Kifurushi

5.1 Vipimo vya Muundo

Hati ya data hutoa michoro ya kina ya mitambo ya kipengele. Vipimo vyote vimebainishwa kwa milimita, na toleo la kawaida la ±0.1mm isipokuwa imebainishwa vinginevyo. Kifurushi ni umbo la kawaida la EIA lenye lenzi ya plastiki wazi kwa utoaji wa mtazamo wa juu.

5.2 Mpango Ulipendekezwa wa Pedi ya Kuuza

Muundo ulipendekezwa wa ardhi (muundo wa pedi ya kuuza) kwa mpangilio wa PCB umetolewa. Kufuata vipimo hivi kunahakikisha umbo sahihi la kiungo cha kuuza wakati wa reflow, nguvu nzuri ya mitambo, na usawazishaji sahihi wa kipengele.

5.3 Vipimo vya Kifurushi cha Ukanda na Reel

Michoro ya kina inaonyesha vipimo vya ukanda wa kubeba na reel ya inchi 7 inayotumika kwa usimamizi wa otomatiki. Mifuko ya ukanda imeundwa kushikilia kipengele kwa usalama, na ukanda wa juu wa kifuniko unaufunga. Kila reel ina vipande 2000. Ufungaji unafuata vipimo vya ANSI/EIA 481-1-A-1994, na hivyo kuhakikisha usawa na vifaa vya kawaida vya kuchukua-na-kuweka.

6. Miongozo ya Kuuza na Usanikishaji

6.1 Vigezo vya Kuuza kwa Reflow

Mviringo ulipendekezwa wa reflow ya infrared kwa michakato isiyo na risasi (Pb-free) imejumuishwa. Vigezo muhimu ni pamoja na eneo la joto la awali la 150-200°C, muda wa joto la awali hadi sekunde 120 kiwango cha juu, joto la kilele lisilozidi 260°C, na muda juu ya kilele hiki cha sekunde 10 kiwango cha juu. Mviringo huu unatokana na viwango vya JEDEC ili kuhakikisha kuuza kwa kuaminika bila kuharibu kipengele. Inasisitizwa kuwa mviringo bora unaweza kutofautiana kulingana na muundo maalum wa PCB, mchanga wa kuuza, na tanuri inayotumika.

6.2 Masharti ya Uhifadhi

Kwa ufungaji usiofunguliwa, usio na unyevu na dawa ya kukausha, vipengele vinapaswa kuhifadhiwa kwa 30°C au chini na unyevu wa jamaa wa 90% au chini, na kipindi cha matumizi ndani ya mwaka mmoja kilichopendekezwa. Mara tu ufungaji asilia ukiwaziwa, mazingira ya uhifadhi hayapaswi kuzidi 30°C au unyevu wa jamaa wa 60%. Vipengele vilivyotolewa kutoka kwa ufungaji wao wa asilia kwa vyema vinapaswa kuuzwa kwa reflow ndani ya wiki moja. Kwa uhifadhi wa muda mrefu nje ya begi la asilia, vinapaswa kuhifadhiwa kwenye chombo kilichofungwa na dawa ya kukausha au kwenye kikaushi cha nitrojeni. Vipengele vilivyohifadhiwa kwa zaidi ya wiki moja nje ya ufungaji wa asilia vinapaswa kuokwa kwa takriban 60°C kwa angalau saa 20 kabla ya usanikishaji ili kuondoa unyevu uliokamatiwa na kuzuia "popcorning" wakati wa reflow.

6.3 Kusafisha

Ikiwa kusafisha kunahitajika baada ya kuuza, vimumunyisho vya kimetili kama vile pombe ya isopropili vinapendekezwa.

6.4 Kuuza kwa Mkono

Ikiwa kuuza kwa mkono kwa chuma kunahitajika, joto la ncha ya chuma cha kuuza halipaswi kuzidi 300°C, na muda wa mguso unapaswa kuwa kiwango cha juu cha sekunde 3 kwa kila kiungo cha kuuza.

7. Mapendekezo ya Matumizi

7.1 Mazingira ya Kawaida ya Matumizi

LTE-C9501 inafaa kutumika kama emitter ya infrared katika vitengo vya udhibiti wa mbali kwa elektroniki za watumiaji (TV, mifumo ya sauti). Pia inatumika katika mifumo ya usambazaji wa data bila waya wa IR ya masafa mafupi, kama vile katika baadhi ya viungo vya data vya zamani au telemetri rahisi ya kihisi. Zaidi ya hayo, inaweza kutumika katika mifumo ya kengele za usalama kama sehemu ya kihisi cha kuvunja boriti ya infrared au katika matumizi ya kuhisi karibu.

7.2 Mambo ya Kuzingatia katika Ubunifu

Kuendesha Mkondo:Daima tumia kipingamizi cha kudhibiti mkondo katika mfululizo au kiendeshi cha mkondo thabiti kuweka mkondo wa mbele (I_F). Usizidi viwango vya juu kabisa vya mkondo wa DC au wa mipigo. Rejea mviringo wa kupunguza nguvu kwa uendeshaji wa joto la juu.
Ubunifu wa Optiki:Zingatia pembe ya kuona ya digrii 20 wakati wa kubuni lenzi au vikunjakunjio ili kusawazisha au kulenga boriti ya IR. Kwa upokeaji, hakikisha kihisi cha mwanga kilicholinganishwa (photodiode au phototransistor) kina usikivu unaofaa wa wigo karibu na 940 nm.
Ubunifu wa Umeme:Ingawa kifaa kinaweza kustahimili voltage ya nyuma ya 5V, hakijaundwa kwa uendeshaji katika upendeleo wa nyuma. Hakikisha miundo ya saketi inazuia matumizi ya voltage kubwa ya nyuma wakati wa uendeshaji wa kawaida au mabadiliko ya ghafla.
Usimamizi wa Joto:Hakikisha mpangilio wa PCB unatoa rahisisho la kutosha la joto, hasa ikiwa unafanya kazi karibu na viwango vya juu vya mkondo, ili kuzuia joto la kupita kiasi na uharibifu wa mapema.

7.3 Tahadhari na Uaminifu

Kipengele hiki kinakusudiwa kwa vifaa vya kawaida vya elektroniki. Kwa matumizi yanayohitaji uaminifu wa kipekee ambapo kushindwa kunaweza kuhatarisha maisha au afya (k.m., usafiri wa anga, vifaa vya matibabu, mifumo ya usalama), mashauriano maalum na utambuzi ni muhimu. Daima zingatia masharti maalum ya uhifadhi, usimamizi, na kuuza ili kudumisha uaminifu na utendaji wa kipengele.

8. Ulinganisho wa Kiufundi na Tofauti

Wakati hati ya data inazingatia sehemu moja, tofauti kuu za LTE-C9501 ndani ya kategoria yake ni pamoja na urefu maalum wa mawimbi wa 940nm, ambao hutoa usawa mzuri kati ya nguvu ya pato na usawa na vihisi vya mwanga vya silikoni huku ikiwa isiyoonekana kuliko vyanzo vya 850nm. Lenzi wazi (tofauti na yenye rangi) huongeza pato la mwanga kwa upeo. Ufungaji wake na usawa na michakato ya otomatiki ya SMT hufanya iweze kutumika kwa uzalishaji wa wingi. Upatikanaji wa makundi ya nguvu ya mionzi huruhusu kubadilika katika ubunifu na uboreshaji wa gharama kulingana na nguvu inayohitajika ya ishara.

9. Maswali Yanayoulizwa Mara kwa Mara (FAQ)

Q: Je, kusudi la urefu wa mawimbi wa 940nm ni nini?
A: Mwanga wa infrared wa 940nm hauangaliki kwa jicho la mwanadamu, na hivyo kuifanya bora kwa uendeshaji wa kujisikia katika vitawala vya mbali na mifumo ya usalama. Pia hugunduliwa kwa ufanisi na photodiodes za kawaida za silikoni na phototransistors.

Q: Je, naweza kuendesha LED hii moja kwa moja kutoka kwa pini ya microcontroller ya 3.3V au 5V?
A: Hapana. Lazima utumie kipingamizi cha kudhibiti mkondo katika mfululizo. Hesabu thamani ya kipingamizi kwa kutumia Sheria ya Ohm: R = (V_usambazaji- V_F) / I_F. Kwa mfano, kwa usambazaji wa 3.3V, V_F=1.2V, na I_F=20mA: R = (3.3 - 1.2) / 0.02 = 105 Ohms. Tumia thamani ya kawaida inayofuata, kama vile 100 Ohms.

Q: Je, tofauti kati ya nguvu ya mionzi (mW/sr) na nguvu ya mwangaza ni nini?
A: Nguvu ya mionzi hupima nguvu ya optiki (kwa wati) kwa kila pembe thabiti, inayohusiana na urefu wote wa mawimbi. Nguvu ya mwangaza hupimwa kwa usikivu wa jicho la mwanadamu na hutumiwa kwa mwanga unaoonekana. Kwa kuwa hiki ni kifaa cha IR, nguvu ya mionzi ndio kipimo sahihi.

Q: Kwa nini usikivu wa unyevu wa uhifadhi ni muhimu?
A: Vipengele vya SMD vilivyofunikwa kwa plastiki vinaweza kukamata unyevu kutoka hewani. Wakati wa joto la juu la kuuza kwa reflow, unyevu huu uliokamatwa unaweza kuwa mvuke kwa haraka, na kusababisha kutenganishwa ndani au ufa ("popcorning"), ambayo inaweza kuharibu kifaa. Uhifadhi sahihi na kuoka huzuia hili.

10. Mifano ya Vitendo ya Ubunifu na Matumizi

Mfano 1: Kipitishaji Rahisi cha IR kwa Udhibiti wa Mbali:Linganisha LTE-C9501 na IC ya urekebishaji wa 38kHz (au microcontroller inayotoa ishara ya PWM ya 38kHz) na swichi ya transistor. Kipingamizi cha kudhibiti mkondo kinaweka I_Fkwa 20-40mA kwa masafa mazuri. Boriti ya digrii 20 hutoa eneo la kutosha la kufunika kwa kuelekeza kituo cha mbali kwenye kifaa.

Mfano 2: Kihisi cha Karibu cha IR:Weka emitter ya LTE-C9501 na phototransistor inayolingana kando, wakielekea upande mmoja. Kitu kinachopita mbele kitarejesha mwanga wa IR kwenye kigunduzi. Tumia uendeshaji wa mipigo wa emitter na ugunduzi wa wakati mmoja katika saketi ya mpokeaji ili kukataa mwanga wa mazingira. Mfumo wa kugawa huruhusu uteuzi wa emitter yenye pato la kutosha kwa umbali unaohitajika wa kuhisi.

Mfano 3: Kiungo cha Data:Kwa usambazaji rahisi wa data ya serial kwa umbali mfupi, endesha LED na ishara ya data kupitia saketi ya kuongeza mkondo. Uwezo wa kasi ya juu wa nyenzo za msingi za semikondukta (ulioonyeshwa na maelezo ya mstari wa bidhaa) unaunga mkono urekebishaji kwa data. Photodiode inayolingana na kikuza cha transimpedance ingetumika kwenye mwisho wa mpokeaji.

11. Utangulizi wa Kanuni ya Uendeshaji

LTE-C9501, kama emitter ya infrared, ni diode inayotoa mwanga (LED). Kiini chake ni chip ya semikondukta, kwa kawaida imetengenezwa kutoka Gallium Arsenide (GaAs) kwa utoaji wa 940nm. Wakati voltage ya mbele inatumiwa kwenye makutano ya P-N, elektroni na mashimo hujumuika tena, na kutolewa nishati kwa namna ya fotoni (mwanga). Muundo maalum wa nyenzo (bandgap) ya semikondukta huamua urefu wa mawimbi ya mwanga unaotolewa, ambao katika kesi hii ni 940nm, katika eneo la infrared. Kifurushi cha epoksi wazi kinafunga chip, hutoa ulinzi wa mitambo, na kinajumuisha lenzi ambayo huunda mwanga unaotolewa kuwa muundo maalum wa pembe ya kuona ya digrii 20.

12. Mienendo ya Teknolojia na Mazingira

Vipengele tofauti vya infrared kama LTE-C9501 bado ni vitu vya msingi vya ujenzi katika elektroniki. Mienendo muhimu inayoathiri uwanja huu ni pamoja na mahitaji ya kuendelea ya kupunguzwa kwa ukubwa na ushirikishaji wa juu zaidi, na kusababisha vifurushi vya mchanganyiko ambavyo vinaweza kujumuisha emitter na kigunduzi katika nyumba moja. Pia kuna juhudi za kuelekea ufanisi zaidi (pato zaidi la optiki kwa kila pembejeo ya umeme) na kasi ya juu zaidi kwa usambazaji wa data wa haraka. Kupitishwa kwa michakato ya uzalishaji isiyo na risasi (Pb-free) na inayofuata RoHS, kama inavyoonekana katika kipengele hiki, sasa ni kiwango cha ulimwengu. Zaidi ya hayo, usawa na vifaa vya otomatiki vya kuchukua-na-kuweka na kuuza kwa reflow ni muhimu kwa uzalishaji wa wingi wenye gharama nafuu. Wakati saketi zilizojumuishwa maalum za matumizi (ASICs) na moduli zinazidi kuwa za kawaida, vipengele tofauti hutoa kubadilika katika ubunifu, faida za gharama kwa kiwango, na mara nyingi ndio suluhisho linalopendekezwa kwa miundo maalum au iliyoboreshwa ya optiki.