IR Emitter na Detector LTE-S9711-J Datasheet - Kifurushi cha Mtazamo wa Upande - Urefu wa Wimbi la Kilele 940nm - Voltage ya Mbele 1.2V - Uzito wa Mionzi 3.0mW/sr - Waraka wa Kiufundi wa Kiswahili

1. Muhtasari wa Bidhaa

LTE-S9711-J ni kijenzi tofauti cha infrared kilichoundwa kwa matumizi yanayohitaji utoaji na ugunduzi thabiti wa mwanga wa infrared. Ni sehemu ya mstari mpana wa bidhaa za vifaa vya optoelectronic. Kazi kuu ya kijenzi hiki ni kutoa au kugundua mwanga wa infrared kwenye urefu wa wimbi la kilele la nanomita 940. Ubunifu wake wa lenzi la mtazamo wa upande unaruhusu pembe pana ya kuona, na kufanya iweze kutumika kwa matumizi ambapo mhimili wa macho ni sambamba na uso wa kufungia. Kifaa kimejengwa kwa plastiki ya wazi kama maji na kimeundwa kuwa sawa na michakato ya kisasa ya usanikishaji otomatiki.

1.1 Faida za Msingi na Soko Lengwa

LTE-S9711-J inatoa faida kadhaa muhimu kwa wabunifu. Inakidhi viwango vya RoHS na bidhaa za kijani, na kuhakikisha usawa wa kimazingira. Kifurushi kinasambazwa kwenye mkanda wa mm 8 kwenye reeli zenye kipenyo cha inchi 13, na kufanya kiwe sawa kabisa na vifaa vya kasi ya juu vya kuweka otomatiki. Uwiano huu unarahisisha sana mchakato wa utengenezaji kwa uzalishaji wa wingi. Zaidi ya hayo, kifaa kimekadiriwa kwa michakato ya kuuza kwa reflow ya infrared, na kufanana na laini za kawaida za usanikishaji wa teknolojia ya uso-mount (SMT). Sokos zake kuu zinajumuisha vifaa vya matumizi ya kaya kwa kazi za udhibiti wa mbali, matumizi ya viwanda kwa usambazaji wa data isiyo na waya ya IR, na mifumo ya usalama kwa kazi za kengele na hisia. Kifurushi cha mtazamo wa upande kina faida hasa katika miundo iliyofungamana na nafasi ambapo kijenzi cha kutoa cha juu kingeweza kutoshea.

2. Uchambuzi wa kina wa Vigezo vya Kiufundi

Sehemu hii inatoa tafsiri ya kina na ya kitu cha sifa za umeme, macho na joto za LTE-S9711-J kama ilivyofafanuliwa katika viwango vyake vya juu kabisa na majedwali ya sifa za umeme/macho.

2.1 Viwango vya Juu Kabisa

Viwango vya juu kabisa hufafanua mipaka ya mkazo ambayo uharibifu wa kudumu wa kifaa unaweza kutokea. Haya si hali ya uendeshaji. Kwa LTE-S9711-J, nguvu ya juu ya kutawanyika ni 100 mW kwenye joto la mazingira (TA) la 25°C. Kipimo hiki huamua muundo wa joto wa saketi ya matumizi. Kifaa kinaweza kushughulikia mkondo wa mbele wa kilele cha juu cha Ampere 1, lakini tu chini ya hali maalum za msukumo: upana wa msukumo wa mikrosekunde 10 na kiwango cha kurudia msukumo cha msukumo 300 kwa sekunde. Kipimo cha mkondo wa mbele wa DC endelevu ni 50 mA ya kihafidhina zaidi. Kipimo cha voltage ya nyuma ni Volts 5, na kuonyesha kifaa kina uvumilivu mdogo sana wa upendeleo wa nyuma na hakijabuniwa kwa uendeshaji kama huo. Safu ya joto la uendeshaji ni kutoka -40°C hadi +85°C, na safu ya kuhifadhi ni kutoka -55°C hadi +100°C, ambayo ni kawaida kwa vijenzi vya kielektroniki vya daraja la kibiashara. Kifaa 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 Macho

Vigezo vya kawaida vya uendeshaji vimebainishwa kwenye TA=25°C. Kigezo muhimu cha macho ni Uzito wa Mionzi (I_E), ambacho kina thamani ya chini ya 3.0 mW/sr inapodhibitiwa kwa mkondo wa mbele (I_F) ya 20mA. Kigezo hiki kimewekwa kwenye bins, kama ilivyoelezwa baadaye. Urefu wa wimbi la kilele la utoaji (λ_Kilele) kwa kawaida ni 940nm, ambayo iko katika wigo wa karibu-infrared na haionekani kwa jicho la mwanadamu. Upana wa wigo (Δλ), au nusu-upana, kwa kawaida ni 50nm, na kuelezea kuenea kwa urefu wa wimbi uliotolewa karibu na kilele. Kwa umeme, voltage ya mbele (V_F) kwa kawaida ni 1.2V na upeo wa 1.5V kwenye I_F=20mA. Mkondo wa nyuma (I_R) ni mdogo sana, na upeo wa 10 μA kwenye voltage ya nyuma (V_R) ya 5V. Pembe ya kuona (2θ_1/2) kwa kawaida ni digrii 45, ambapo θ_1/2ni pembe ambayo uzito wa mionzi hushuka hadi nusu ya thamani yake kwenye mhimili.

3. Maelezo ya Mfumo wa Binning

LTE-S9711-J hutumia mfumo wa binning kwa Uzito wake wa Mionzi ili kuhakikisha uthabiti ndani ya kundi la uzalishaji na kutoa chaguzi za viwango tofauti vya utendaji. Msimbo wa bin unaonyeshwa kwenye nambari ya sehemu (mfano, "J" katika LTE-S9711-J). Bins zinazopatikana ni:

• Bin J:Uzito wa Mionzi kati ya 3.0 mW/sr (chini) na 4.5 mW/sr (juu) kwenye I_F=20mA.
• Bin K:Uzito wa Mionzi kati ya 4.0 mW/sr (chini) na 6.0 mW/sr (juu) kwenye I_F=20mA.
• Bin L:Uzito wa Mionzi na kiwango cha chini cha 5.0 mW/sr kwenye I_F=20mA (hakuna kikomo cha juu kilichobainishwa katika data iliyotolewa).

Mfumo huu unawaruhusu wabunifu kuchagua kijenzi kinachokidhi mahitaji yao maalum ya pato la macho, na kusawazisha utendaji na gharama.

4. Uchambuzi wa Curve ya Utendaji

Datasheet inajumuisha curves kadhaa za kawaida za sifa ambazo ni muhimu kwa kuelewa tabia ya kifaa chini ya hali zisizo za kawaida.

4.1 Usambazaji wa Wigo

Curve ya usambazaji wa wigo (Mchoro 1) inaonyesha uzito wa jamaa wa mionzi kama kazi ya urefu wa wimbi. Inathibitisha kilele kwenye 940nm na takriban nusu-upana wa wigo wa 50nm. Curve hii ni muhimu kwa matumizi yanayohisi urefu maalum wa wimbi au wakati wa kufanana na majibu ya wigo ya detector.

4.2 Mkondo wa Mbele dhidi ya Voltage ya Mbele & Joto la Mazingira

Mchoro 2 na Mchoro 3 zinaonyesha uhusiano kati ya mkondo wa mbele (I_F) na voltage ya mbele (V_F) kwenye joto tofauti la mazingira. Curves hizi zinaonyesha kuwa V_Fina mgawo hasi wa joto; hupungua kadiri joto linavyoongezeka kwa mkondo uliopewa. Hii ni tabia ya kawaida kwa diodes za semiconductor. Kuelewa hii ni muhimu kwa kubuni saketi thabiti za kuendesha, hasa katika safu pana ya joto.

4.3 Uzito wa Jamaa wa Mionzi dhidi ya Mkondo wa Mbele & Joto

Mchoro 4 na Mchoro 5 zinaonyesha jinsi nguvu ya pato la macho (jamaa na thamani yake kwenye I_F=20mA) inavyobadilika na mkondo wa mbele na joto la mazingira. Pato linaongezeka na mkondo lakini linaonyesha uhusiano wa chini ya mstari kwenye mikondo ya juu, labda kwa sababu ya athari za joto. Mchoro 4 hasa unaonyesha kuwa nguvu ya pato hupungua kadiri joto la mazingira linavyoongezeka, ambayo ni kipengele muhimu cha kupunguza kiwango kwa matumizi ya joto la juu.

4.4 Mchoro wa Mionzi

Mchoro wa mionzi (Mchoro 6) ni ramani ya polar inayoonyesha usambazaji wa anga wa mwanga wa infrared uliotolewa. Pembe ya kawaida ya kuona ya digrii 45 (2θ_1/2) inathibitishwa hapa kwa macho. Mchoro huu ni muhimu kwa ubunifu wa macho, na kusaidia kusawazisha emitter na detector au kuelewa eneo la kufunika la ishara ya IR.

5. Taarifa ya Mitambo na Kifurushi

5.1 Vipimo vya Muhtasari na Upekee

Kijenzi kina kifurushi cha kawaida cha mtazamo wa upande, cha uso-mount. Mchoro wa muhtasari hutoa vipimo vyote muhimu, ikiwa ni pamoja na ukubwa wa mwili, nafasi ya kuongoza, na nafasi ya lenzi. Cathode kwa kawaida hutambuliwa na alama ya kuonekana kama notch au doa laini kwenye mwili wa kifurushi, kama ilivyoonyeshwa katika maelezo ya mchoro. Urefu, upana na kina cha kifurushi vimebainishwa ili kuhakikisha nafasi sahihi katika usanikishaji wa mwisho.

5.2 Mpango Ulipendekezwa wa Pad ya Kuuza

Muundo ulipendekezwa wa ardhi (vipimo vya pad ya kuuza) umetolewa ili kuhakikisha muunganisho thabiti wa solder na usawazishaji sahihi wa mitambo wakati wa reflow. Kufuata mapendekezo haya husaidia kuzuia tombstoning (kijenzi kusimama wima) na kuhakikisha muunganisho mzuri wa joto na umeme kwenye bodi ya saketi iliyochapishwa (PCB).

6. Miongozo ya Kuuza na Usanikishaji

Ushughulikiaji sahihi ni muhimu kwa uaminifu wa vifaa vya uso-mount.

6.1 Uthabiti wa Unyevu na Uhifadhi

LTE-S9711-J imekadiriwa Kiwango cha Uthabiti wa Unyevu 3 (MSL 3). Hii inamaanisha vijenzi vilivyofungwa vinaweza kufichuliwa kwa hali ya sakafu ya kiwanda (≤30°C/60% RH) kwa hadi saa 168 (wiki moja) kabla ya kuuza bila hatari ya uharibifu unaosababishwa na unyevu (popcorning) wakati wa reflow. Ikiwa mfuko asili wa kinga ya unyevu umefunguliwa, inapendekezwa kukamilisha mchakato wa reflow ya IR ndani ya kipindi hiki cha wiki moja. Kwa uhifadhi wa muda mrefu nje ya ufungaji asilia, vijenzi lazima vihifadhiwe kwenye kabati kavu au chombo kilichofungwa na dawa ya kukausha. Ikiwa muda wa kufichuliwa unazidi wiki moja, utaratibu wa kuoka (takriban 60°C kwa angalau saa 20) unahitajika kabla ya usanikishaji ili kuondoa unyevu uliokwisha.

6.2 Profaili ya Kuuza kwa Reflow

Kifaa kinafanana na kuuza kwa reflow ya infrared. Profaili iliyopendekezwa hufuata viwango vya JEDEC. Vigezo muhimu vinajumuisha: eneo la joto la awali kutoka 150°C hadi 200°C kwa hadi sekunde 120, na joto la juu la mwili lisilozidi 260°C kwa upeo wa sekunde 10. Kifaa kinaweza kustahimili upeo wa mizunguko miwili ya reflow chini ya hali hizi. Kwa kuuza kwa mikono kwa chuma, joto la ncha halipaswi kuzidi 300°C, na muda wa kuwasiliana unapaswa kuwa mdogo kwa sekunde 3 kwa kila muunganisho wa solder. Ni muhimu kufuata vipimo vya mtengenezaji wa wino wa solder pamoja na miongozo hii.

6.3 Kusafisha

Ikiwa kusafisha baada ya kuuza kunahitajika, vimumunyisho vya aina ya pombe tu kama pombe ya isopropyl vinapaswa kutumika. Wasafishaji wa kemikali kali au makali wanaweza kuharibu kifurushi cha plastiki au lenzi.

7. Ufungaji na Taarifa ya Kuagiza

Ufungaji wa kawaida wa LTE-S9711-J uko kwenye mkanda wa kubeba uliochapishwa wa upana wa mm 8. Mkanda umewindwa kwenye reeli yenye kipenyo cha inchi 13 (330mm). Kila reeli ina takriban vipande 9,000. Vipimo vya ufungaji vinakidhi ANSI/EIA 481-1-A-1994. Mkanda una muhuri wa kifuniko kulinda vijenzi, na kuna kikomo cha vijenzi viwili mfululizo vilivyokosekana (mifuko tupu) kwa kila reeli. Nambari ya sehemu, ikiwa ni pamoja na msimbo wa bin (mfano, LTE-S9711-J, LTE-S9711-K), lazima ibainishwe wakati wa kuagiza ili kupokea utendaji unaohitajika wa uzito wa mionzi.

8. Vidokezo vya Matumizi na Mazingatio ya Ubunifu

8.1 Saketi za Kawaida za Matumizi

Kama emitter ya infrared, LTE-S9711-J ni kifaa kinachoendeshwa na mkondo. Resista ya kuzuia mkondo mfululizo ni lazima ili kuweka mkondo wa mbele unaohitajika (I_F) na kulinda LED kutokana na mkondo mwingi, hasa inapotolewa nguvu kutoka kwa chanzo cha voltage kama betri au kirekebishaji. Thamani ya resista huhesabiwa kwa kutumia Sheria ya Ohm: R = (V_usambazaji- V_F) / I_F. Kwa kutumia V ya kawaida_Fya 1.2V kwenye 20mA, usambazaji wa 5V ungehitaji resista ya takriban (5V - 1.2V) / 0.02A = Ohms 190. Resista ya kawaida ya Ohm 200 ingeweza kufaa. Kwa uendeshaji wa msukumo (mfano, misimbo ya udhibiti wa mbali), saketi ya kuendesha lazima ihakikishe mkondo wa kilele hauzidi kipimo cha 1A na kufuata mipaka ya upana wa msukumo wa 10μs na mzunguko wa wajibu wa 300pps.

8.2 Mazingatio ya Ubunifu kwa Uendeshaji Thabiti

Usimamizi wa Joto:Ingawa kifurushi ni kidogo, kikomo cha 100mW cha kutawanyika kwa nguvu lazima kizingatiwe. Kwenye mkondo wa juu wa DC wa 50mA na V ya kawaida_Fya 1.2V, kutawanyika kwa nguvu ni 60mW, ambayo iko ndani ya mipaka. Hata hivyo, kwenye joto la juu la mazingira au nafasi zilizofungwa, kipimo cha nguvu kinachofaa hupungua. Eneo la shaba la PCB (pads za kutuliza joto) linaweza kusaidia kutawanya joto.
Usawazishaji wa Macho:Lenzi la mtazamo wa upande linahitaji mpango wa PCB wa makini ili kuhakikisha boriti ya IR inaelekezwa kwa usahihi kuelekea mpokeaji, kioakisi, au eneo lengwa. Mchoro wa mionzi unapaswa kushaurishwa.
Kelele ya Umeme:Katika matumizi ya hisia, upande wa detector wa kijenzi sawa kunaweza kuathiriwa na kelele ya mwanga wa mazingira. Kutumia ishara za IR zilizobadilishwa na saketi zinazolingana za mpokeaji za kufutua ni mbinu ya kawaida ya kuboresha uwiano wa ishara-kwa-kelele na kinga dhidi ya usumbufu wa mwanga wa mazingira.

9. Ulinganisho wa Kiufundi na Tofauti

LTE-S9711-J inajitofautisha hasa kupitia kifurushi chake cha mtazamo wa upande, ambacho ni nadra kuliko LED za IR za mtazamo wa juu. Hii inafanya iwe ya kipekee kwa matumizi ambapo PCB imefungwa wima au ambapo njia ya IR ni sambamba na uso wa bodi. Urefu wake wa wimbi wa 940nm ni kawaida kwa udhibiti wa mbali wa watumiaji, na kutoa usawa mzuri kati ya uthabiti wa photodetector ya silicon na utoaji mdogo wa mwanga unaoonekana. Ikilinganishwa na emitters za 850nm zinazotumiwa wakati mwingine katika usimamizi, 940nm haionekani kabisa. Upatikanaji wa bins za utendaji (J, K, L) hutoa kubadilika katika uteuzi wa nguvu ya macho, ambayo inaweza kuwa faida ikilinganishwa na vifaa vilivyo na kipimo kimoja, cha kudumu cha pato.

10. Maswali Yanayoulizwa Mara kwa Mara (FAQs)

Q: Kuna tofauti gani kati ya kifaa hiki kama emitter na detector?
A: Nambari ya sehemu ya LTE-S9711-J inarejelea kijenzi ambacho kinaweza kuwa emitter ya infrared (LED ya IR). Photodiode au phototransistor ya ugunduzi ingekuwa na nambari tofauti ya sehemu, ingawa wanaweza kushiriki kifurushi sawa. Datasheet iliyotolewa inazingatia sifa za emitter.
Q: Je, naweza kuendesha LED hii moja kwa moja kutoka kwa pini ya microcontroller?
A: Pini nyingi za GPIO za microcontroller zina uwezo mdogo wa kutoa/kutia mkondo (mara nyingi 20-40mA). Ingawa inawezekana kwenye 20mA, kwa ujumla ni salama zaidi na kupendekezwa kutumia transistor (mfano, NPN au MOSFET) kama swichi inayoendeshwa na microcontroller kudhibiti mkondo wa LED, hasa kwa uendeshaji wa msukumo au mkondo wa juu.
Q: Kwa nini pembe ya kuona ni muhimu?
A: Pembe ya kuona huamua eneo la anga la boriti ya IR. Pembe pana (kama 45°) ni nzuri kwa matumizi yanayohitaji eneo pana la kufunika, kama sensor za karibu au viungo vya data vya masafa mafupi ambapo usawazishaji sio muhimu. Pembe nyembamba ingetoa nguvu iliyolengwa zaidi kwa mawasiliano ya masafa marefu au yaliyoelekezwa.
Q: Je, ninachaguaje msimbo sahihi wa bin?
A> Chagua bin kulingana na uzito wa chini unaohitajika wa mionzi kwa matumizi yako. Bin J (3.0-4.5 mW/sr) ndio kiwango cha msingi. Ikiwa muundo wako unahitaji nguvu zaidi ya macho kwa masafa marefu au kushinda hasara za juu, chagua Bin K au Bin L. Fikiria usawazishaji na matumizi ya nguvu na gharama inayowezekana.

11. Mfano wa Matumizi ya Vitendo

Hali: Kubuni sensor rahisi ya kugundua kitu.
Muundo wa kawaida hutumia emitter ya IR na detector tofauti ya phototransistor iliyowekwa kando. Wakati kitu kinakaribia, kinakataza mwanga wa IR uliotolewa kurudi kwa detector. Kwa usanidi huu kwa kutumia LTE-S9711-J kama emitter:
1. Kifurushi cha mtazamo wa upande kinaruhusu emitter na detector zote kufungwa kwa uwazi kwenye PCB, na kukabili mwelekeo sawa sambamba na bodi.
2. Emitter inaendeshwa na mkondo wa msukumo (mfano, misukumo ya 20mA kwenye 1kHz) kupitia resista ya kuzuia mkondo ili kuhifadhi nguvu na kuruhusu ugunduzi wa wakati mmoja.
3. Urefu wa wimbi wa 940nm ni bora kwani haionekani na phototransistors nyingi zinahisi.
4. Pembe ya kawaida ya kuona ya 45° ya emitter hutoa uwanja wa ugunduzi unaofaa. Nafasi kati ya emitter na detector, pamoja na baffles zinazowezekana, hurekebishwa ili kuweka safu ya ugunduzi na kuepuka msongamano wa moja kwa moja.
5. Saketi ya mpokeaji hukuza na kuchuja ishara ya phototransistor, na kutafuta sehemu iliyobadilishwa ya 1kHz iliyokatazwa na kitu. Ubadilishaji huu husaidia kukataa mwanga wa mazingira wa mara kwa mara (kama mwanga wa jua au taa za chumba).

12. Kanuni ya Uendeshaji

LTE-S9711-J, inapofanya kazi kama emitter ya infrared, ni diode inayotoa mwanga (LED). Msingi wake ni chip ya semiconductor iliyotengenezwa kwa nyenzo kama Gallium Arsenide (GaAs). Wakati voltage ya mbele inapotumiwa, elektroni na mashimo hujumuishwa tena katika eneo la kazi la semiconductor, na kutoa nishati kwa namna ya fotoni (chembe za mwanga). Muundo maalum wa nyenzo (mfano, GaAs) huamua nishati ya bandgap, ambayo inafafanua moja kwa moja urefu wa wimbi wa mwanga uliotolewa—katika kesi hii, karibu 940nm, ambayo iko katika wigo wa infrared. Lenzi la mtazamo wa upande limetengenezwa kwa epoxy ya wazi kama maji ambayo ni uwazi kwa urefu huu wa wimbi na imeundwa kuunda muundo wa mionzi ya mwanga uliotolewa.

13. Mienendo ya Teknolojia

Uwanja wa vijenzi tofauti vya infrared unaendelea kubadilika. Mienendo inajumuisha ukuzaji wa vifaa vilivyo na uzito wa juu wa mionzi na ufanisi kutoka kwa ukubwa sawa wa kifurushi, na kuwezesha masafa marefu au matumizi ya chini ya nguvu. Pia kuna msukumo kuelekea uwezo wa ubadilishaji wa kasi ya juu kwa usambazaji wa data wa kasi katika matumizi kama IrDA au hisia ya macho. Ujumuishaji ni mwenendo mwingine, na jozi za emitter-detector zilizojumuishwa katika kifurushi kimoja zinazidi kuwa za kawaida kwa ubunifu rahisi wa sensor. Zaidi ya hayo, maendeleo katika nyenzo za ufungaji na michakato yanalenga kuboresha utendaji wa joto, na kuruhusu mikondo ya juu ya kuendesha na uaminifu. Mahitaji ya kupunguza ukubwa yanaendelea, na kusababisha ukuzaji wa vifurushi vidogo zaidi huku ukidumisha au kuboresha utendaji wa macho.