Kichocheo na Kigunduzi cha Miale ya Infaredi LTE-S9511-E - Urefu wa Wimbi 940nm - Mkondo wa Mbele 20mA - Voltage ya Mbele 1.5V - Uvujaji wa Nguvu 100mW - Waraka wa Kiufundi wa Kiswahili

1. Muhtasari wa Bidhaa

LTE-S9511-E ni kipengele tofauti cha miale ya infaredi kilichoundwa kwa matumizi mengi yanayohitaji utoaji na ugunduzi thabiti wa miale ya infaredi. Ni sehemu ya mstari wa bidhaa unaojumuisha mahitaji ya nguvu kubwa, kasi kubwa, na pembe pana za kuona katika suluhisho za miale ya infaredi.

1.1 Faida za Msingi na Soko Lengwa

Kipengele hiki kimeundwa kukidhi viwango vya kisasa vya utengenezaji na mazingira. Ni bidhaa ya kijani inayofuata RoHS, inayotolewa kwenye mkanda wa mm 8 kwenye reeli zenye kipenyo cha inchi 13 kwa ushirikiano na vifaa vya kusakinisha otomatiki vya kasi kubwa. Muundo wake unaunga mkono michakato ya kuuza kwa kutumia miale ya infaredi, na hivyo kufaa kwa usakinishaji wa PCB kwa wingi. Matumizi makuu yanajumuisha mifumo ya udhibiti wa mbali, moduli za usambazaji wa data bila waya za IR, kengele za usalama, na vifaa vingine vya matumizi ya nyumbani na viwanda ambapo hisia au ishara za miale ya infaredi zinahitajika.

2. Vigezo vya Kiufundi: Ufafanuzi wa Lengwa wa Kina

Vigezo vifuatavyo vinabainisha mipaka ya uendeshaji na sifa za utendaji wa kifaa chini ya hali za kawaida (TA=25°C).

2.1 Viwango vya Juu Kabisa

Viwango hivi vinabainisha mipaka ambayo kifaa kinaweza kuharibika kabisa. Hivi sio vya uendeshaji endelevu.

• Uvujaji wa Nguvu (Pd):100 mW. Hii ndiyo kiwango cha juu cha nguvu ambacho kifaa kinaweza kutoa kama joto.
• Mkondo wa Mbele wa Kilele (I_FP):1 A. Hii ndiyo mkondo wa juu unaoruhusiwa wa msukumo chini ya hali maalum (300 pps, upana wa msukumo 10μs).
• Mkondo wa Mbele wa DC (I_F):50 mA. Mkondo wa juu wa mbele endelevu kwa uendeshaji thabiti.
• Voltage ya Nyuma (V_R):5 V. Kifaa hakijatengenezwa kwa uendeshaji wa upendeleo wa nyuma; kuzidi voltage hii kunaweza kusababisha kuvunjika.
• Safu ya Joto la Uendeshaji (T_opr):-40°C hadi +85°C. Safu ya joto la mazingira kwa kazi ya kawaida ya kifaa.
• Safu ya Joto la Hifadhi (T_stg):-55°C hadi +100°C.
• Hali ya Kuuza kwa Miale ya Infaredi:Inastahimili 260°C kwa upeo wa sekunde 10, ikibainisha uvumilivu wa mchoro wa kuyeyusha.

2.2 Sifa za Umeme na Mwangaza

Hizi ni vigezo vya kawaida vya utendaji vinavyopimwa chini ya hali maalum za majaribio.

• Ukali wa Mionzi (I_E):4.0 (Chini), 6.0 (Kawaida) mW/sr. Imepimwa kwa I_F= 20mA. Hii inaonyesha pato la nguvu ya mwangaza kwa kila pembe thabiti.
• Urefu wa Wimbi la Kilele la Utoaji (λ_Peak):940 nm (Kawaida). Urefu wa wimbi ambao mionzi ya miale ya infaredi inayotolewa ni yenye nguvu zaidi.
• Nusu-Upana wa Mstari wa Wigo (Δλ):50 nm (Kawaida). Upana wa bendi ya wigo linalotolewa kwa nusu ya ukali wa kilele.
• Voltage ya Mbele (V_F):1.2 (Kawaida), 1.5 (Upeo) V. Imepimwa kwa I_F= 20mA. Kupungua kwa voltage kwenye kifaa wakati kinapita.
• Mkondo wa Nyuma (I_R):10 μA (Upeo). Imepimwa kwa V_R= 5V. Mkondo mdogo wa uvujaji chini ya upendeleo wa nyuma.
• Pembe ya Kuona (2θ_1/2):20 (Chini), 25 (Kawaida) digrii. Pembe kamili ambapo ukali wa mionzi hupungua hadi nusu ya thamani yake kwenye mhimili.

3. Ufafanuzi wa Mfumo wa Kugawa Daraja

Kifaa kinapatikana katika daraja tofauti za utendaji, au "mabini," kulingana na ukali wa mionzi. Hii inaruhusu wabunifu kuchagua kipengele kinacholingana kwa usahihi na mahitaji ya unyeti au nguvu ya pato la matumizi yao.

Orodha ya msimbo wa bin inabainisha ukali wa chini na wa juu wa mionzi kwa kila daraja kwa mkondo wa majaribio wa 20mA:

• Bin K:4 hadi 6 mW/sr
• Bin L:5 hadi 7.5 mW/sr
• Bin M:6 hadi 9 mW/sr
• Bin N:7 hadi 10.5 mW/sr

Uchaguzi wa msimbo wa bin wa juu zaidi (k.m., N badala ya K) kwa kawaida huhakikisha pato la chini la juu la mwangaza, ambalo linaweza kuwa muhimu kwa kufikia masafa marefu au uwiano bora wa ishara-kwa-kelele katika mfumo.

4. Uchambuzi wa Mkunjio wa Utendaji

Waraka huu unatoa mikunjo kadhaa ya sifa inayoonyesha tabia ya kifaa chini ya hali tofauti. Hizi ni muhimu kwa muundo wa kina wa sakiti na kuelewa usawa wa utendaji.

4.1 Usambazaji wa Wigo

Mkunjo (Mch.1) unaonyesha ukali wa jamaa wa mionzi dhidi ya urefu wa wimbi. Inathibitisha utoaji wa kilele kwenye 940nm na takriban nusu-upana wa wigo wa 50nm, ambao ni wa kawaida kwa vichocheo vya miale ya infaredi vya msingi wa GaAs. Wigo huu mpana unafaa kutumika na vigunduzi vya mwanga vya silikoni, ambavyo vina unyeti mpana katika eneo la karibu la miale ya infaredi.

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

Mkunjo huu (Mch.3) unaonyesha uhusiano usio wa mstari kati ya mkondo na voltage. Inaonyesha kwamba voltage ya mbele huongezeka kwa mkondo, kuanzia karibu 1.0V na kukaribia 1.5V kwa 100mA. Mkunjo huu ni muhimu sana kwa kubuni sakiti ya kuzuia mkondo.

4.3 Sifa za Joto

Mikunjo mingi inaonyesha utegemezi wa kifaa kwa joto la mazingira (T_a).

- Mkondo wa Mbele dhidi ya Joto la Mazingira (Mch.2):Kwa uwezekano inaonyesha jinsi mkondo wa juu unaoruhusiwa wa mbele unavyopungua kadiri joto la mazingira linavyoongezeka ili kuzuia kuzidi kikomo cha uvujaji wa nguvu.

- Ukali wa Jamaa wa Mionzi dhidi ya Joto la Mazingira (Mch.4):Inaonyesha kwamba nguvu ya pato la mwangaza hupungua kadiri joto linavyopanda. Mgawo huu hasi wa joto ni jambo muhimu la kuzingatia kwa matumizi yanayoendeshwa katika mazingira tofauti ya joto, kwani inaweza kuhitaji fidia ya joto katika sakiti ya kuendesha au kupokea ili kudumisha utendaji thabiti.

4.4 Ukali wa Jamaa wa Mionzi dhidi ya Mkondo wa Mbele

Mkunjo huu (Mch.5) unaonyesha kwamba ukali wa mionzi kwa ujumla ni sawia na mkondo wa mbele, lakini uhusiano unaweza kuwa chini ya mstari kwa mikondo ya juu sana kwa sababu ya joto na kupungua kwa ufanisi. Inasaidia kubainisha mkondo bora wa uendeshaji kwa kiwango cha pato kinachohitajika.

4.5 Mchoro wa Mionzi

Mchoro wa polar (Mch.6) unaonyesha kwa macho pembe ya kuona. Ukali ni wa juu zaidi kwenye 0° (kwenye mhimili) na hupungua kwa usawa, ukishuka hadi nusu kwa takriban ±12.5° (kwa pembe ya kuona ya 25°). Muundo huu ni muhimu sana kwa kupanga kichocheo na kigunduzi au kwa kubuni optiki ili kuunda boriti.

5. Taarifa ya Mitambo na Kifurushi

5.1 Vipimo vya Muhtasari

Kifaa hiki kinafuata kifurushi cha kawaida cha EIA. Vipimo muhimu vinajumuisha ukubwa wa mwili, nafasi ya waya, na urefu wa jumla. Vipimo vyote vinatolewa kwa milimita na uvumilivu wa kawaida wa ±0.1mm isipokuwa imebainishwa vinginevyo. Kifurushi kina lenzi ya plastiki wazi kama maji yenye usanidi wa kuona kando, ambayo inaelekeza mwanga unaotolewa kwa pembe ya kulia kwa ndege ya PCB.

5.2 Vipimo vya Kipendekezwa vya Pad ya Kuuza

Mchoro unatoa vipimo vipendekezavyo vya muundo wa ardhi ya PCB ili kuhakikisha uundaji sahihi wa kiungo cha kuuza na uthabiti wa mitambo wakati wa na baada ya mchakato wa kuyeyusha. Kufuata miongozo hii ni muhimu sana kwa mavuno ya utengenezaji na uaminifu wa muda mrefu.

5.3 Utambulisho wa Ubaguzi

Kathodi kwa kawaida huonyeshwa na upande wa gorofa, mfuo, au waya mfupi kwenye kifurushi. Ubaguzi sahihi lazima uzingatiwe wakati wa usakinishaji, kwani kutumia voltage ya nyuma kupita kiwango cha juu kinaweza kuharibu kifaa mara moja.

6. Miongozo ya Kuuza na Usakinishaji

6.1 Vigezo vya Kuuza kwa Kuyeyusha

Kifaa hiki kinaendana na michakato ya kuyeyusha kwa miale ya infaredi. Hali zilizopendekezwa zinajumuisha:

- Joto la Awali:150–200°C kwa upeo wa sekunde 120.

- Joto la Kilele:260°C upeo.

- Muda Juu ya Kiowevu:Sekunde 10 upeo (kwa mzunguko wa juu wa kuyeyusha mara mbili).

Vigezo hivi vinalingana na viwango vya JEDEC na vipimo vya kawaida vya wino wa kuuza bila risasi. Mchoro unapaswa kubainishwa kwa muundo maalum wa PCB, vipengele, na tanuri inayotumika.

6.2 Hali za Hifadhi

Kifaa hiki kina Kiwango cha Unyeti wa Unyevu (MSL) cha 3.

- Kifurushi Kilichofungwa:Hifadhi kwa ≤30°C na ≤90% RH. Tumia ndani ya mwaka mmoja kutoka tarehe ya muhuri wa mfuko.

- Kifurushi Kilichofunguliwa:Kwa vipengele vilivyotolewa kwenye mfuko wa kuzuia unyevu, mazingira ya hifadhi hayapaswi kuzidi 30°C/60% RH. Inapendekezwa kukamilisha kuyeyusha kwa IR ndani ya wiki moja (saa 168). Kwa hifadhi ya muda mrefu nje ya kifurushi asili, tumia chombo kilichofungwa na kikaushi. Vipengele vilivyohifadhiwa kwa zaidi ya wiki moja vinapaswa kupashwa joto kwa takriban 60°C kwa angalau saa 20 kabla ya kuuza ili kuondoa unyevu uliokamatiwa na kuzuia "popcorning" wakati wa kuyeyusha.

6.3 Kusafisha

Ikiwa kusafisha kunahitajika baada ya kuuza, tumia vimumunyisho vya msingi wa pombe kama vile pombe ya isopropili. Kemikali kali au kali zinapaswa kuepukwa.

7. Ufungaji na Taarifa ya Kuagiza

7.1 Vipimo vya Mkanda na Reeli

Kifaa hiki kinatolewa kwenye mkanda wa kubeba wa mm 8 kwenye reeli zenye kipenyo cha inchi 13 (330mm). Kila reeli ina takriban vipande 9000. Ufungaji unalingana na vipimo vya ANSI/EIA 481-1-A-1994. Mkanda una muhuri wa kifuniko cha juu, na upeo wa mifuko miwili mfululizo ya vipengele tupu inaruhusiwa.

8. Mapendekezo ya Matumizi

8.1 Mazingira ya Kawaida ya Matumizi

• Vidhibiti vya Mbali:Kwa TV, mifumo ya sauti, na vifaa vingine vya matumizi ya nyumbani.
• Usambazaji wa Data wa IR:Mawasiliano bila waya ya masafa mafupi, ya mwelekeo mmoja kwa hisa au ishara za udhibiti.
• Mifumo ya Usalama:Kama sehemu ya boriti za ugunduzi wa uvamizi au hisa za karibu.
• Ugunduzi wa Kitu:Hisa zilizosakinishwa kwenye PCB kwa kuhesabu, kuhisi nafasi, au ugunduzi wa makali.

8.2 Mambo ya Kuzingatia ya Ubunifu na Njia ya Kuendesha

LED ni kifaa kinachoendeshwa na mkondo. Ili kuhakikisha ukali thabiti na umri mrefu, lazima iendeshwe na chanzo cha mkondo au chanzo cha voltage na kipingamizi cha mfululizo cha kuzuia mkondo. Thamani ya kipingamizi (R_s) inaweza kuhesabiwa kwa kutumia Sheria ya Ohm: R_s= (V_supply- V_F) / I_F. Ambapo V_Fni voltage ya mbele kutoka kwa waraka kwa mkondo wa uendeshaji unaohitajika I_F. Wakati wa kuendesha LED nyingi sambamba, inapendekezwa sana kutumia kipingamizi tofauti cha kuzuia mkondo kwa kila LED ili kuzuia kukamata mkondo kwa sababu ya tofauti ndogo katika V_F characteristics.

9. Ulinganisho wa Kiufundi na Tofauti

LTE-S9511-E, kwa urefu wake wa wimbi wa 940nm, inatoa faida kuu ikilinganishwa na LED za mwanga unaoonekana au urefu mwingine wa wimbi la IR: haionekani kabisa kwa jicho la mwanadamu, na hivyo kufaa kwa uendeshaji wa busara. Ikilinganishwa na vichocheo vya 850nm, 940nm kwa kawaida ina kelele ya chini ya mazingira ya mionzi ya jua, ambayo inaweza kuboresha uwiano wa ishara-kwa-kelele katika hali za mwanga wa mazingira. Kifurushi cha lenzi ya kuona kando kimeundwa mahsusi kwa matumizi ambapo boriti ya IR inahitaji kusafiri sambamba na uso wa PCB, mahitaji ya kawaida katika hisa za aina ya mfuo au paneli zilizowashwa kwa makali.

10. 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 3.3V au 5V?

A: Hapana. Lazima utumie kipingamizi cha mfululizo ili kuzuia mkondo. Kwa mfano, kwa usambazaji wa 5V na lengo la I_Fya 20mA (V_F~1.2V), R_s= (5V - 1.2V) / 0.02A = 190Ω. Kipingamizi cha 200Ω kingekuwa thamani ya kawaida inayofaa.

Q: Kuna tofauti gani kati ya "Ukali wa Mionzi" na "Pembe ya Kuona"?

A: Ukali wa Mionzi (mW/sr) hupima ni kiasi gani cha nguvu ya mwangaza kilichokusanywa katika mwelekeo fulani (kwa kila steradian). Pembe ya Kuona inabainisha jinsi boriti hiyo ilivyo pana. Kifaa chenye ukali wa juu wa mionzi lakini pembe nyembamba sana ya kuona hutolea boriti yenye nguvu lakini nyembamba. Kifaa hiki kina pembe ya wastani ya kuona ya 25°, ikitoa usawa mzuri kati ya mkusanyiko wa boriti na ufuniko.

Q: Kwa nini Kiwango cha Unyeti wa Unyevu (MSL 3) ni muhimu?

A: Vifurushi vya plastiki vinaweza kukamata unyevu kutoka hewani. Wakati wa mchakato wa joto la juu wa kuuza kwa kuyeyusha, unyevu huu uliokamatwa unaweza kuyeyuka haraka, na kusababisha kutenganishwa kwa ndani, mivunjo, au "popcorning," ambayo huharibu kifaa. Kufuata taratibu zilizowekwa za hifadhi, usimamizi, na kupasha joto ni muhimu ili kuzuia aina hii ya kushindwa.

11. Kesi ya Ubunifu wa Vitendo na Matumizi

Kesi: Kubuni Hisa Rahisi ya Ugunduzi wa Kitu cha IR.

Ubunifu wa kawaida hutumia LTE-S9511-E kama kichocheo na kigunduzi (katika hali ya kuhisi ya kutafakari) au hutumia phototransistor tofauti. Kichocheo kinasukumwa kwa mzunguko maalum (k.m., 38kHz). Sakiti ya kigunduzi inajumuisha kichujio kilichotengenezwa kwa mzunguko huu. Wakati kitu kinatupa boriti ya IR nyuma kwa kigunduzi, sakiti hurekodi ishara. Hatua muhimu za ubunifu:

1. Sakiti ya Kuendesha:Tumia transistor (k.m., NPN au N-channel MOSFET) iliyobadilishwa na microcontroller kusukuma LED kwa mkondo unaohitajika (k.m., misukumo ya 50mA) na mzunguko. Jumuisha kipingamizi cha mfululizo kilichohesabiwa.

2. Sakiti ya Kupokea:Pato la phototransistor hupelekwa kwenye kikuza na kichujio cha bendi-peni kilicholenga kwenye mzunguko wa urekebishaji (38kHz). Hii inakataa mwanga wa mazingira (DC na mzunguko wa chini) na kelele nyingine za IR.

3. Kupanga:Tumia mchoro wa mionzi kupanga kichocheo na kigunduzi. Kwa kuhisi kwa kutafakari, mara nyingi huwekwa kando kwa pembe, na uwanja wao wa maono unapishana kwa umbali unaohitajika wa kuhisi.

4. Mpangilio wa PCB:Weka vipengele kulingana na mpangilio ulipendekezwa wa pad. Hakikisha lenzi wazi ya plastiki haijazuiliwa na kifuniko cha kuuza au vipengele vingine.

12. Utangulizi wa Kanuni

LTE-S9511-E, kama kichocheo cha miale ya infaredi, ni diode ya semikondukta. Wakati inapendelewa mbele, elektroni na mashimo hujumuishwa tena katika eneo lenye shughuli (lililofanywa kwa vifaa kama GaAs au AlGaAs), likitoa nishati kwa njia ya fotoni. Muundo maalum wa vifaa hubainisha urefu wa wimbi wa fotoni hizi; katika kesi hii, imelenga karibu 940nm, ambayo iko katika wigo la karibu la miale ya infaredi. Lenzi ya kuona kando imeundwa kutoka kwa epoksi wazi kama maji, ambayo inatoa mwanga kwa ufanisi kutoka kwa chip ya semikondukta na kuuelekeza kando. Kifaa kinaweza pia kufanya kazi kama kigunduzi kwa sababu makutano ya PN ya semikondukta yanaweza kutoa mkondo mdogo wa mwanga wakati inapokabiliwa na mwanga wa nishati ya kutosha (fotoni zenye urefu wa wimbi mfupi kuliko urefu wa wimbi wa kukatwa wa vifaa). Hata hivyo, kazi yake kuu iliyoboreshwa ni utoaji.

13. Mienendo ya Maendeleo

Uwanja wa vipengele tofauti vya miale ya infaredi unaendelea kubadilika. Mienendo inajumuisha:

- Ufanisi wa Juu:Maendeleo ya vifaa vipya vya semikondukta na miundo (k.m., visima vingi vya quantum) ili kutoa nguvu zaidi ya mwangaza kwa kila kitengo cha pembejeo ya umeme, kupunguza uzalishaji wa joto na matumizi ya nguvu.

- Kasi Iliyoongezeka:Kwa matumizi ya usambazaji wa data, vipengele vyenye nyakati za kupanda/kushuka haraka huwezesha viwango vya juu vya data.

- Ujumuishaji:Kuchanganya kichocheo, kigunduzi, na mantiki ya udhibiti (kama urekebishaji/kuondoa urekebishaji) katika kifurushi kimoja au moduli hurahisisha ubunifu na kuboresha utendaji.

- Kupunguzwa kwa Ukubwa:Kupunguzwa endelevu kwa ukubwa wa kifurushi ili kukidhi mahitaji ya vifaa vidogo vya matumizi ya nyumbani huku ukidumisha au kuboresha vipimo vya utendaji.

- Uaminifu Ulioimarishwa:Vifaa vya ufungaji vilivyoboreshwa na michakato ili kustahimili hali ngumu za mazingira na maisha marefu ya uendeshaji.