LTE-S9511T-E Kichocheo na Kigunduzi cha Mionzi ya Infrared - Urefu wa Wimbi la Kilele 940nm - Pembe ya Kutazama ya Digrii 25 - Matumizi ya Nguvu ya 100mW - Waraka wa Kiufundi wa Kiswahili

1. Muhtasari wa Bidhaa

LTE-S9511T-E ni kijenzi tofauti cha infrared kilichobuniwa kwa matumizi mbalimbali ya optoelektronsia. Ni sehemu ya familia ya vifaa vilivyoundwa kutoa suluhu zinazohitaji nguvu kubwa, kasi kubwa, na sifa maalum za nuru. Kijenzi hiki kimetengenezwa kwa kutumia teknolojia ya GaAs, ambayo ni kawaida kwa vichochezi vya infrared, ili kufikia viwango vya utendaji vilivyokusudiwa.

1.1 Vipengele na Faida Muhimu

Kifaa hiki kina vipengele kadhaa muhimu vinavyofanya kiwe kifaa kwa usanikishaji wa kisasa wa elektroniki na viwango vya mazingira. Kinafuata maagizo ya RoHS, na kukitaja kama "Bidhaa ya Kijani Kibichi". Ufungaji umeundwa kwa ushirikiano na uzalishaji wa wingi, na husafirishwa kwenye mkanda wa mm 8 kwenye makoleo yenye kipenyo cha inchi 7, ambayo inaendana na vifaa vya kusakinisha kiotomatiki. Zaidi ya hayo, kijenzi hiki kinaweza kustahimili michakato ya kuuza kwa kuyeyusha infrared, jambo muhimu sana kwa mstari wa usanikishaji wa teknolojia ya kusakinisha kwenye uso (SMT). Ufungaji wenyewe unafuata viwango vya EIA, na kuhakikisha ushirikiano wa kiufundi.

1.2 Matumizi Lengwa na Soko

Matumizi ya msingi ya kijenzi hiki ni kama kichocheo cha infrared. Sifa zake hufanya kiwe kifaa kwa kuunganishwa katika mifumo kama vile vifaa vya kudhibiti kwa mbali vya elektroniki za watumiaji, viungo vya usambazaji wa data bila waya kwa msingi wa IR, kengele za usalama, na matumizi mengine ya kugundua. Kimekusudiwa kwa usanidi uliosakinishwa kwenye Bodi ya Mzunguko wa Uchapishaji (PCB), na kutoa chanzo cha nuru ya infrared kilicho kompakt na cha kuaminika.

2. Maelezo ya Kiufundi na Ufafanuzi Lengwa

Sehemu hii inatoa uchambuzi wa kina na wa lengwa wa vigezo vya umeme, nuru, na joto vya kifaa kama ilivyofafanuliwa kwenye waraka wa maelezo.

2.1 Viwango Vya Juu Kabisa

Viwango hivi vinafafanua mipaka ya mkazo ambayo ikiwa ikizidi, kifaa kinaweza kuharibika kabisa. Havikusudiwi kwa utendaji wa kawaida.

• Matumizi ya Nguvu (Pd):100 mW. Hii ndiyo kiwango cha juu cha nguvu ambacho kifaa kinaweza kutupilia mbali kama joto bila kuzidi mipaka yake ya joto.
• Mkondo wa Mbele wa Kilele (I_FP):1 A. Hii ndiyo mkondo wa juu unaoruhusiwa chini ya hali ya mipigo (mipigo 300 kwa sekunde, upana wa mpigo wa 10 μs). Ni kubwa zaidi kuliko kiwango cha DC, na kuonyesha uwezo wa kifaa kwa utendaji wa mipigo unaojulikana katika usambazaji wa data na udhibiti wa mbali.
• Mkondo wa Mbele wa DC (I_F):50 mA. Mkondo wa mbele unaoendelea wa juu ambao kifaa kinaweza kushughulikia.
• Voltage ya Nyuma (V_R):5 V. Kutumia voltage ya nyuma kubwa kuliko hii inaweza kuvunja makutano ya semikondukta.
• Safu ya Joto la Uendeshaji (T_op):-40°C hadi +85°C. Safu ya joto la mazingira ambayo kifaa kimeainishwa kufanya kazi vizuri ndani yake.
• Safu ya Joto la Hifadhi (T_stg):-55°C hadi +100°C. Safu ya joto kwa ajili ya hifadhi isiyo ya uendeshaji.
• Hali ya Kuuza kwa Infrared:Inastahimili 260°C kwa upeo wa sekunde 10. Hii inafafanua uvumilivu wa wasifu wa kuuza kwa kuyeyusha.

2.2 Sifa za Umeme na Nuru

Hizi ni vigezo vya kawaida vya utendaji vinavyopimwa kwa joto la mazingira (T_A) la 25°C chini ya hali maalum za majaribio.

• Ukali wa Mionzi (I_E):6.0 mW/sr (Kawaida) kwa I_F= 20mA. Hii hupima nguvu ya nuru inayotolewa kwa kila kitengo cha pembe imara (steradian). Ni kigezo muhimu cha kuamua safu halisi na nguvu ya ishara katika matumizi.
• Urefu wa Wimbi la Kilele la Utoaji (λ_p):940 nm (Kawaida). Urefu wa wimbi ambao nguvu ya nuru inayotolewa ni ya juu zaidi. Hii iko katika wigo wa karibu ya infrared, isiyoonekana kwa jicho la binadamu lakini inaweza kugunduliwa na fotodiodi za silikoni na fototransista.
• Nusu-Upana wa Mstari wa Wigo (Δλ):50 nm (Kawaida). Hii inaonyesha upana wa wigo, au safu ya urefu wa wimbi inayotolewa. Thamani ya 50 nm ni ya kawaida kwa IRED za kawaida za GaAs.
• Voltage ya Mbele (V_F):1.2 V (Kawaida), 1.5 V (Upeo) kwa I_F= 20mA. Kupungua kwa voltage kwenye kifaa wakati kinapita mkondo. Hii ni muhimu sana kwa kubuni mzunguko wa kuendesha na kuhesabu matumizi ya nguvu.
• Mkondo wa Nyuma (I_R):10 μA (Upeo) kwa V_R= 5V. Mkondo mdogo wa uvujaji unaotiririka wakati kifaa kimewekewa bias ya nyuma.
• Pembe ya Kutazama (2θ_1/2):25 digrii (Kawaida). Inafafanuliwa kama pembe kamili ambayo ukali wa mionzi hupungua hadi nusu ya thamani yake kwenye mhimili wa kati. Pembe ya digrii 25 inaonyesha boriti iliyolengwa kiasi, ambayo inaweza kuwa na manufaa kwa mawasiliano yaliyoelekezwa au kugundua.

3. Uchambuzi wa Mkunjo wa Utendaji

Waraka wa maelezo unajumuisha grafu kadhaa zinazoonyesha uhusiano kati ya vigezo muhimu. Mikunjo hii ni muhimu sana kwa kuelewa tabia ya kifaa chini ya hali zisizo za kawaida.

3.1 Usambazaji wa Wigo

Mkunjo wa usambazaji wa wigo (Mchoro.1) unaonyesha ukali wa jamaa wa mionzi kama kazi ya urefu wa wimbi. Inathibitisha kilele karibu na 940nm na nusu-upana wa takriban 50nm, na kutoa uwakilishi wa kuona wa usafi wa wigo wa nuru inayotolewa.

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

Mkunjo huu (Mchoro.3) ni wa msingi kwa kifaa chochote cha semikondukta. Unaonyesha uhusiano usio wa mstari kati ya mkondo unaopita kwenye IRED na voltage kwenye kifaa hicho. Mkunjo utabadilika na joto, jambo muhimu sana kwa usimamizi wa joto katika muundo.

3.3 Utegemezi wa Joto

Mchoro 2 na 4 unaonyesha jinsi utendaji wa kifaa unavyobadilika na joto la mazingira. Kwa kawaida, voltage ya mbele ya diode ina mgawo hasi wa joto (hupungua kadiri joto linavyoongezeka), wakati nguvu ya pato la nuru pia kwa ujumla hupungua kadiri joto linavyoongezeka. Grafu hizi huruhusu wabunifu kupunguza utendaji kwa mazingira yenye joto la juu.

3.4 Ukali wa Jamaa wa Mionzi dhidi ya Mkondo wa Mbele

Mchoro 5 unaonyesha jinsi pato la nuru linavyopimwa na mkondo wa kuendesha. Kwa kawaida ni chini ya mstari; kuongeza maradufu mkondo haiongezi maradufu pato la nuru. Uhusiano huu ni muhimu kwa kuweka sehemu ya uendeshaji ili kufikia mwangaza au nguvu ya ishara inayotakiwa kwa ufanisi.

3.5 Muundo wa Mionzi

Mchoro wa polar (Mchoro.6) hutoa ramani ya kina ya ukali uliotolewa kama kazi ya pembe kutoka kwa mhimili wa kati. Kifaa hiki cha pembe ya kutazama ya digrii 25 kinaonyesha muundo wa borati ambao ni wenye nguvu zaidi katikati na hupungua kuelekea kwenye kingo, jambo muhimu sana kwa muundo wa mfumo wa nuru, kama vile kulinganisha na uwanja wa mtazamo wa mpokeaji.

4. Taarifa ya Kiufundi na Ufungaji

4.1 Vipimo vya Muhtasari

Waraka wa maelezi hutoa michoro ya kina ya kiufundi ya kijenzi. Vipimo muhimu vinajumuisha ukubwa wa mwili, nafasi ya waya, na urefu wa jumla. Kijenzi kina ufungaji wa plastiki wazi kama maji na lenzi ya kutazama kando, ambayo huunda muundo wa mionzi ya nuru inayotolewa. Vipimo vyote muhimu vinatolewa kwa uvumilivu wa kawaida wa ±0.15mm isipokuwa imeainishwa vinginevyo.

4.2 Mpango Ulipendekezwa wa Pad ya Kuuza

Muundo ulipendekezwa wa ardhi (alama ya mguu) kwa muundo wa PCB umejumuishwa. Kufuata vipimo hivi ni muhimu sana kwa kuhakikisha umbo sahihi la kiungo cha kuuza wakati wa kuyeyusha, kufikia nguvu nzuri ya kiufundi, na kuwezesha kutupilia mbali kwa joto kutoka kwa kifaa.

4.3 Utambulisho wa Ubaguzi

Kanuni za kawaida za ubaguzi wa LED zinatumika. Kathodi kwa kawaida huonyeshwa na ukingo wa gorofa kwenye mwili wa ufungaji, mfuo, au waya mfupi. Ubaguzi sahihi lazima uzingatiwe wakati wa usanikishaji ili kuzuia uharibifu.

5. Mwongozo wa Usanikishaji, Ushughulikiaji, na Kuaminika

5.1 Mwongozo wa Kuuza na Usanikishaji

Kifaa hiki kimekadiriwa kwa kuuza kwa kuyeyusha infrared. Waraka wa maelezo unabainisha vigezo muhimu vya wasifu:

• Joto la Awali:150–200°C.
• Muda wa Joto la Awali:Upeo wa sekunde 120.
• Joto la Kilele:Upeo wa 260°C.
• Muda Juu ya Kiowevu:Upeo wa sekunde 10 (kwa mzunguko wa juu wa mawimbi mawili ya kuyeyusha).

Kwa kuuza kwa mkono kwa chuma cha kuuza, pendekezo ni joto la juu la 300°C kwa si zaidi ya sekunde 3 kwa kila kiungo. Waraka wa maelezo unasisitiza kwamba wasifu bora unategemea muundo maalum wa PCB, mchanga wa kuuza, na tanuri, na unapendekeza kutumia wasifu wa kawaida wa JEDEC kama mahali pa kuanzia.

5.2 Hali ya Hifadhi

Kijenzi kina Kiwango cha Unyeti wa Unyevu (MSL) cha 3. Hii inamaanisha:

• Mfuko Uliofungwa:Inaweza kuhifadhiwa kwa hadi mwaka mmoja kwa ≤30°C na ≤90% RH.
• Baada ya Kufungua Mfuko:Inapaswa kuhifadhiwa kwa ≤30°C na ≤60% RH. Vijenzi vinapaswa kupitishwa kwenye kuyeyusha ndani ya wiki moja (saa 168). Ikiwa vimehifadhiwa kwa muda mrefu nje ya mfuko wa asili, lazima vihifadhiwe kwenye kabati kavu au chombo kilichofungwa na dawa ya kukausha. Ikiwa vimefichuliwa kwa zaidi ya wiki moja, unahitaji kupasha joto kwa 60°C kwa angalau saa 20 kabla ya kuuza ili kuzuia ufa wa popcorn wakati wa kuyeyusha.

5.3 Kusafisha

Ikiwa kusafisha kunahitajika baada ya kuuza, vimumunyisho vya aina ya pombe tu kama vile isopropili pombe (IPA) vinapaswa kutumika. Kemikali kali au za kushambulia zinaweza kuharibu ufungaji wa plastiki au lenzi.

6. Taarifa ya Ufungaji na Kuagiza

6.1 Maelezo ya Mkanda na Koleo

Kijenzi husafirishwa kwenye mkanda wa kubeba uliochongwa na mkanda wa kufunika, ulioviringishwa kwenye makoleo yenye kipenyo cha inchi 7 (178mm). Kila koleo lina vipande 3000. Ufungaji unafuata viwango vya ANSI/EIA-481-1-A-1994. Maelezo yanajumuisha vipimo vya mfuko, upana wa mkanda, na ukubwa wa kitovu cha koleo ili kuhakikisha ushirikiano na mashine za kiotomatiki za kuchukua na kuweka.

7. Mambo ya Kuzingatia katika Muundo wa Matumizi

7.1 Muundo wa Mzunguko wa Kuendesha

Dokezo muhimu la muundo ni kwamba LED ni kifaa kinachoendeshwa na mkondo. Waraka wa maelezo unapendekeza sana kwa ushirikiano wa LED nyingi moja kwa moja kwa sambamba kutoka kwa chanzo kimoja cha voltage na upinzani mmoja wa kuzuia mkondo (Muundo wa Mzunguko B). Kwa sababu ya tofauti za asili katika voltage ya mbele (V_F) ya vifaa binafsi, mkondo hautagawanyika sawasawa, na kusababisha tofauti kubwa katika mwangaza na mkazo unaowezekana wa kifaa kimoja. Njia iliyopendekezwa (Muundo wa Mzunguko A) ni kutumia upinzani tofauti wa kuzuia mkondo kwa mfululizo na kila LED. Hii inahakikisha mkondo sawa na, kwa hivyo, ukali sawa wa mionzi kwenye vifaa vyote kwenye safu.

7.2 Usimamizi wa Joto

Ingawa matumizi ya juu kabisa ya nguvu ni 100mW, uendeshaji wa vitendo unapaswa kukaa chini sana ya kikomo hiki, hasa kwenye joto la juu la mazingira. Mikunjo ya kupunguza nguvu (Mchoro 2, Mchoro 4) lazima itazamwe. Eneo la kutosha la shaba ya PCB (kutumia mpango ulipendekezwa wa pad husaidia) ni muhimu ili kuongoza joto kutoka kwenye makutano ya kifaa ili kudumisha utendaji na uhai.

7.3 Muundo wa Nuru

Pembe ya kutazama ya digrii 25 na ufungaji wa lenzi ya kutazama kando huathiri jinsi nishati ya IR inavyoelekezwa. Kwa utendaji bora katika kiungo cha kugundua au mawasiliano, muundo wa mionzi wa kichochezi unapaswa kulinganishwa na wasifu wa unyeti wa pembe wa mpokeaji. Mchoro wa mionzi (Mchoro.6) ni muhimu sana kwa usawa huu. Kwa matumizi yanayohitaji muundo tofauti wa boriti, lenzi za nje au vifaa vya kutafakari vinaweza kuwa muhimu.

8. Ulinganisho wa Kiufundi na Tofauti

LTE-S9511T-E, kwa urefu wake wa wimbi la kilele la 940nm, imewekwa kwa matumizi ya jumla ya infrared. Tofauti kuu zinajumuisha ufungaji wake wa kutazama kando, ambao ni muhimu kwa taa za ukingo au mahitaji maalum ya njia ya nuru, na ushirikiano wake na michakato ya usanikishaji kiotomatiki. Ikilinganishwa na vifaa vyenye pembe pana za kutazama (mfano, digrii 60-120), kijenzi hiki hutoa ukali wa juu wa mhimili kwa mkondo maalum wa kuendesha, ambao unaweza kusababisha safu ndefu au matumizi ya chini ya nguvu kwa viungo vilivyoelekezwa. Urefu wake wa wimbi la 940nm ni kawaida ya kawaida, na kuhakikisha ushirikiano mpana na vipokezi vya infrared vya msingi wa silikoni na vichungi vilivyoundwa kwa wigo huo.

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

Q1: Je, naweza kuendesha IRED hii moja kwa moja kutoka kwa pini ya GPIO ya microcontroller?

A: Inategemea uwezo wa GPIO wa kutoa mkondo. Kwa mkondo wa kawaida wa kuendesha wa 20mA, GPIO lazima iweze kutoa angalau hii. Upinzani wa mfululizo unahitajika kila wakati ili kuzuia mkondo, unaokokotolewa kama R = (V_supply- V_F) / I_F. Kwa usambazaji wa 3.3V na V_Fya 1.2V kwa 20mA, R = (3.3 - 1.2) / 0.02 = 105 Ohms. Upinzani wa 100 Ohm ungekuwa chaguo la kawaida.

Q2: Kuna tofauti gani kati ya urefu wa wimbi la kilele (λ_p) na urefu wa wimbi linalotawala (λ_d)?

A: Urefu wa wimbi la kilele ni urefu wa wimbi kwenye sehemu ya juu zaidi ya mkunjo wa usambazaji wa nguvu ya wigo. Urefu wa wimbi linalotawala unatokana na kipimo cha rangi na unawakilisha rangi inayoonekana. Kwa vichochezi vya IR vya rangi moja, kwa kawaida viko karibu sana, lakini λ_pni maelezo ya kawaida ya kiufundi ya utendaji wa optoelektronsia.

Q3: Kwa nini kiwango cha mkondo wa mipigo (1A) ni kubwa zaidi kuliko kiwango cha DC (50mA)?

A: Hii ni kwa sababu ya mipaka ya joto. Wakati wa mpigo mfupi sana (10μs), makutano ya semikondukta hayana muda wa kupata joto sana, na kuruhusu mkondo wa papo hapo mkubwa zaidi bila kuzidi joto la juu la makutano. Katika uendeshaji wa DC, joto hujengeka kila wakati, kwa hivyo mkondo lazima uzuiliwe ili kuweka joto ndani ya mipaka salama.

10. Mifano ya Matumizi ya Vitendo

Mfano 1: Kichocheo Rahisi cha Udhibiti wa Mbali wa IR.LTE-S9511T-E inaweza kutumika kama kichocheo katika kitufe cha mbali cha msingi. Microcontroller hutengeneza ishara ya dijiti iliyobadilishwa (mfano, mabebaji ya 38kHz) inayolingana na itifaki ya amri (mfano, NEC, RC5). Ishara hii hubadilisha transistor ambayo huendesha IRED na mkondo wa mipigo hadi kiwango cha kilele cha 1A, na kuunda mipigo ya nuru ya infrared. Boriti iliyolengwa ya digrii 25 husaidia kuhakikisha kwamba ishara inaelekezwa kwa mpokeaji.

Mfano 2: Kigunduzi cha Karibu au Kitu.Ikiwa imeunganishwa na mpokeaji tofauti wa fototransistor au fotodiodi, kichocheo kinaweza kutumika kugundua uwepo au kutokuwepo kwa kitu. Kichocheo huangaza nuru ya IR kwenye pengo. Wakati kitu kinavunja boriti, ishara ya mpokeaji hupungua, na kusababisha tukio la kugundua. Ufungaji wa kutazama kando unaweza kuwa na faida katika kubuni usanikishaji wa kisensa kompakt ambapo njia ya nuru ni sambamba na PCB.

11. Kanuni ya Uendeshaji

LTE-S9511T-E ni diode inayotoa nuru (LED) inayotokana na nyenzo za semikondukta za Gallium Arsenide (GaAs). Wakati voltage ya mbele inatumiwa kwenye makutano ya P-N, elektroni na mashimo huingizwa kwenye eneo la kazi ambapo hujumuishwa tena. Katika semikondukta ya pengo la bendi moja kwa moja kama GaAs, ujumuishaji huu huruhusu nishati kwa namna ya fotoni (nuru). Pengo maalum la bendi la nyenzo huamua urefu wa wimbi wa nuru inayotolewa; kwa GaAs, hii husababisha utoaji wa infrared karibu na 940nm. Lenzi ya kutazama kando imetengenezwa kwa epoksi wazi kama maji ambayo hufunga chipu ya semikondukta na kuunda nuru inayotolewa kuwa muundo maalum wa mionzi.

12. Mazingira ya Sekta na Mienendo

Vijenzi tofauti vya infrared kama LTE-S9511T-E bado ni vitu vya msingi vya ujenzi katika elektroniki. Ingawa moduli za kisensa zilizounganishwa (zinazounganisha kichocheo, kigunduzi, na mantiki kwenye ufungaji mmoja) zinakua kwa matumizi maalum kama vile kugundua ishara, vijenzi tofauti hutoa kubadilika kwa muundo, ufanisi wa gharama kwa matumizi ya wingi, na uwezo wa kuboresha njia ya nuru kwa kujitegemea. Mienendo katika sekta inajumuisha mahitaji ya kuendelea ya kupunguza ukubwa, ufanisi zaidi (pato zaidi la nuru kwa kila pembejeo ya umeme), na kuongezeka kwa ushirikiano na michakato ya kuuza isiyo na risasi na yenye joto la juu. Kufuata kwa RoHS na Bidhaa ya Kijani Kibichi kwa kifaa hiki kunalingana na kanuni za kimataifa za mazingira zinazosukuma sekta ya elektroniki.