IR Emitter LTE-2871 Datasheet - Kifurushi cha T-1 3/4 - Voltage ya Mbele 1.6V - Urefu wa Wimbi la Kilele 940nm - Waraka wa Kiufundi wa Kiswahili

1. Muhtasari wa Bidhaa

Waraka huu unatoa maelezo kamili ya kiufundi ya kifaa cha emitter ya infrared (IR) yenye utendaji wa hali ya juu. Kifaa hiki kimeundwa kutoa nguvu kubwa ya mionzi ndani ya pembe nyembamba ya kutazama, na kukifanya kifaa kinachofaa kwa matumizi yanayohitaji mwanga wa infrared unaoelekezwa. Faida zake kuu ni pamoja na muundo wa gharama nafuu uliochanganyika na sifa maalum za utendaji kwa ajili ya pato la nguvu kubwa. Soko kuu linalolengwa linajumuisha otomatiki ya viwanda, mifumo ya kugundua, kugundua karibu, na viungo vya mawasiliano ya mwanga ambapo mwanga wa infrared unaotegemewa na unaolengwa ni muhimu.

2. Uchambuzi wa kina wa Vigezo vya Kiufundi

2.1 Viwango vya Juu Kabisa

Viwango vyote vimeainishwa kwa joto la mazingira (T_A) la 25°C. Kuzidi viwango hivi kunaweza kusababisha uharibifu wa kudumu kwa kifaa.

• Mtawanyiko wa Nguvu:90 mW
• Mkondo wa Juu wa Mbele:1 A (chini ya hali ya msukumo: 300 pps, upana wa msukumo 10 μs)
• Mkondo wa Mbele unaoendelea (I_F):60 mA
• Voltage ya Nyuma (V_R):5 V
• Safu ya Joto la Uendeshaji:-40°C hadi +85°C
• Safu ya Joto la Hifadhi:-55°C hadi +100°C
• Joto la Kuuza Risasi:260°C kwa sekunde 5 (kipimo cha 1.6mm kutoka kwa mwili wa kifurushi)

2.2 Sifa za Umeme na Mwanga

Vigezo muhimu vya utendaji vinapimwa kwa T_A=25°C na mkondo wa kawaida wa majaribio wa I_F= 20 mA, isipokuwa imeainishwa vinginevyo.

• Voltage ya Mbele (V_F):Kwa kawaida 1.6 V, Upeo 1.6 V kwa I_F=20mA. Kigezo hiki kinaelezea kushuka kwa voltage kwenye emitter wakati wa uendeshaji.
• Mkondo wa Nyuma (I_R):Upeo 100 μA kwa V_R=5V. Hii inaonyesha mkondo wa uvujaji wakati kifaa kinatumiwa kinyume.
• Urefu wa Wimbi la Kilele la Utoaji (λ_Kilele):940 nm. Hii ndiyo urefu wa wimbi ambapo emitter hutoa nguvu yake ya juu kabisa ya mwanga, na kuweka katika wigo wa karibu wa infrared.
• Nusu-Upana wa Mstari wa Wigo (Δλ):50 nm. Hii inabainisha upana wa bendi ya mwanga unaotolewa, unaopimwa kama upana kamili kwa nusu ya juu (FWHM) wa mkunjio wa usambazaji wa wigo.
• Pembe ya Kutazama (2θ_1/2):Digrii 16. Pembe hii nyembamba ya boriti inathibitisha pato la kifaa lililolengwa, lililofafanuliwa kama pembe kamili ambapo ukubwa wa mionzi hushuka hadi nusu ya thamani yake ya kilele.

3. Maelezo ya Mfumo wa Kugawa Daraja

Kifaa hiki kimegawanywa katika makundi ya utendaji kulingana na pato lake la mionzi. Hii inaruhusu uteuzi kulingana na viwango vinavyohitajika vya ukubwa. Vigezo muhimu vilivyogawanywa ni Mwingiliano wa Mionzi wa Aperture (E_ekatika mW/cm²) na Ukubwa wa Mionzi (I_Ekatika mW/sr), zote zinapimwa kwa I_F=20mA.

• Daraja A: E_e: 0.44 - 0.96 mW/cm²; I_E: 3.31 - 7.22 mW/sr.
• Daraja B: E_e: 0.64 - 1.20 mW/cm²; I_E: 4.81 - 9.02 mW/sr.
• Daraja C: E_e: 0.80 - 1.68 mW/cm²; I_E: 6.02 - 12.63 mW/sr.
• Daraja D: E_e: 1.12 mW/cm² (Chini); I_E: 8.42 mW/sr (Chini). Hii inawakilisha daraja la pato la juu kabisa.

Wabunifu lazima wabainishe msimbo wa daraja unahitajika ili kuhakikisha nguvu ya mwanga inakidhi mahitaji ya unyeti ya programu kwa mfumo wa kigunduzi.

4. Uchambuzi wa Mikunjo ya Utendaji

Waraka huu unajumuisha uwakilishi kadhaa wa picha ya tabia ya kifaa chini ya hali tofauti.

4.1 Usambazaji wa Wigo

Mkunjo wa pato la wigo (Kielelezo 1) unazingatia kwa ukali karibu na urefu wa wimbi la kilele la 940nm na nusu-upana maalum wa 50nm. Tabia hii ni muhimu kwa kufananisha na vigunduzi vya mwanga vya silikoni, ambavyo vina unyeli wa kilele katika eneo hili, na kuhakikisha usawa na vichungi vya mwanga ili kukataa mwanga wa mazingira.

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

Mkunjo wa tabia ya I-V (Kielelezo 3) unaonyesha uhusiano wa kielelezo wa kawaida kwa diode ya semikondukta. Voltage maalum ya mbele ya 1.6V (upeo) kwa 20mA inatoa data muhimu kwa kubuni mzunguko wa kiendeshi cha kuzuia mkondo. Mkunjo husaidia katika kuhesabu mtawanyiko wa nguvu (V_F* I_F) chini ya mikondo tofauti ya uendeshaji.

4.3 Ukubwa wa Mionzi wa Jamaa dhidi ya Mkondo wa Mbele

Mkunjo huu (Kielelezo 5) unaonyesha jinsi nguvu ya pato ya mwanga inavyopimwa na mkondo wa kuendesha. Kwa kawaida ni laini katika safu kubwa lakini inaweza kuonyesha kujaa au kupungua kwa ufanisi kwa mikondo ya juu sana. Data hii ni muhimu kwa kuamua hatua ya uendeshaji ili kufikia pato la mwanga linalotakikana bila kuzidi viwango vya juu kabisa.

4.4 Utegemezi wa Joto

Mikunjo miwili inaelezea utendaji wa joto. Kielelezo 2 kinaonyesha jinsi mkondo wa juu unaoruhusiwa wa mbele unavyopungua kadiri joto la mazingira linavyoongezeka zaidi ya 25°C, jambo muhimu la kuzingatia kwa kutegemewa. Kielelezo 4 kinaonyesha ukubwa wa mionzi wa jamaa kama kazi ya joto la mazingira, kuonyesha kupungua kwa kawaida kwa ufanisi wa pato kadiri joto linavyoongezeka, ambayo lazima ilipwe katika matumizi ya kugundua sahihi.

4.5 Muundo wa Mionzi

Mchoro wa mionzi wa polar (Kielelezo 6) unaothibitisha kwa kuona pembe nyembamba ya kutazama ya digrii 16. Muundo unaonyesha usambazaji wa anga wa mwanga wa infrared unaotolewa, ambao ni muhimu kwa kubuni usawa wa mwanga na kuhakikisha ukubwa wa doa linaloangaziwa linakidhi mahitaji ya programu.

5. Taarifa za Mitambo na Kifurushi

5.1 Aina na Vipimo vya Kifurushi

Kifaa hiki kinatumia kifurushi cha kupitia cha T-1 3/4 (5mm) kilichobadilishwa. Vidokezo muhimu vya vipimo kutoka kwa mchoro ni pamoja na:

• Vipimo vyote viko kwa milimita (inchi zimetolewa kwenye mabano).
• Tolerance ya kawaida ni ±0.25mm (±0.010") isipokuwa kipengele maalum kinahitaji tolerance tofauti.
• Utoaji wa juu kabisa wa resini chini ya flange ya kifurushi ni 1.0mm (0.039").
• Nafasi ya risasi inapimwa kwenye hatua ambapo risasi zinatokana na mwili wa kifurushi, ambayo ni muhimu kwa ubunifu wa alama ya PCB.

Kifurushi kimeundwa kwa michakato ya kawaida ya kuuza mawimbi au kuuza kwa mkono.

5.2 Utambuzi wa Ubaguzi wa Umeme

Kwa vifurushi vya kupitia, ubaguzi wa umeme kwa kawaida huonyeshwa na doa laini kwenye ukingo wa kifurushi au kwa risasi za urefu tofauti (risasi ndefu kwa kawaida ndiyo anode). Mchoro wa vipimo wa waraka unapaswa kukaguliwa kwa mpango halisi wa alama. Ubaguzi sahihi wa umeme ni muhimu ili kuzuia matumizi ya upendeleo kinyume kuzidi kikomo cha 5V.

6. Miongozo ya Kuuza na Usanikishaji

Kuzingatia kwa ukali maelezo ya kuuza ni muhimu ili kuzuia uharibifu wa joto kwa kipande cha semikondukta na lenzi ya epoksi.

• Joto la Kuuza:Risasi zinaweza kustahimili joto la 260°C kwa upeo wa sekunde 5. Kipimo hiki kinachukuliwa 1.6mm (0.063") kutoka kwa mwili wa kifurushi.
• Pendekezo la Mchakato:Kwa kuuza mawimbi, maelezo ya kawaida na hatua za kupasha joto kabla, kukaa, na kupoa yanatumika. Kikomo cha 260°C/5s hakipaswi kuzidi kwenye makutano ya risasi na mwili.
• Usafishaji:Ikiwa usafishaji unahitajika, tumia vimumunyisho vinavyolingana na nyenzo za epoksi za kifurushi ili kuepuka kuwaka au kuvunjika kwa lenzi.
• Hali ya Hifadhi:Vifaa vinapaswa kuhifadhiwa kwenye begi asili ya kuzuia unyevunyevu kwa joto ndani ya safu maalum ya hifadhi (-55°C hadi +100°C) na katika mazingira ya unyevunyevu mdogo ili kuzuia oksidi ya risasi.

7. Mapendekezo ya Matumizi

7.1 Mazingira ya Kawaida ya Matumizi

Mchanganyiko wa ukubwa mkubwa na boriti nyembamba hufanya emitter hii kuwa bora kwa:

• Kugundua Karibu na Uwepo:Inatumika kwenye mifereji ya maji ya otomatiki, vitoa sabuni, vikaushi mikono, na kugundua kuwepo.
• Vigunduzi vya Mwanga vya Viwanda:Kuhesabu vitu, kugundua kingo, na kugundua nafasi katika mistari ya uzalishaji.
• Vizuizi vya Mwanga na Vizuizi:Kuunda boriti iliyolengwa kwa kugundua vitu katika mifumo ya usalama au mapazia ya usalama ya mashine.
• Viungo vya Data vya Umbali Mfupi:Usambazaji wa data ya infrared (IrDA) ambapo mwanga unaoelekezwa hupunguza usumbufu na matumizi ya nguvu.
• Mwanga wa Usiku:Kama chanzo kisichoonekana cha mwanga kwa kamera za CCTV zenye vigunduzi vya infrared.

7.2 Mambo ya Kuzingatia katika Ubunifu

• Mzunguko wa Kiendeshi:Chanzo cha mkondo wa mara kwa mara au kizuizi cha mkondo katika mfululizo na LED ni lazima kuweka I_F. Hesabu thamani ya kizuizi kwa kutumia R = (V_usambazaji- V_F) / I_F, kwa kutumia V_Fya juu kwa ubunifu salama.
• Usimamizi wa Joto:Ingawa mtawanyiko wa nguvu ni mdogo, kufanya kazi kwa joto la juu la mazingira au karibu na mkondo wa juu unaoendelea kunahitaji kuzingatia mikunjo ya kupunguza. Hakikisha uingizaji hewa wa kutosha kwenye PCB.
• Usawa wa Mwanga:Boriti nyembamba inahitaji usawa sahihi wa mitambo na kigunduzi cha mwanga kilichounganishwa au eneo lengwa. Tumia mchoro wa muundo wa mionzi kwa ubunifu wa mwanga.
• Ulinzi wa Umeme:Jumuisha ulinzi dhidi ya muunganisho wa voltage ya nyuma na mabadiliko ya voltage kwenye mstari wa usambazaji, kwani voltage ya juu ya nyuma ni 5V tu.
• Uchaguzi wa Daraja:Chagua daraja sahihi la pato (A hadi D) kulingana na unyeli wa mpokeaji na uwiano unaohitajika wa ishara-kwa-kelele kwa programu. Daraja za juu hutoa nguvu zaidi ya mwanga lakini zinaweza kuwa na athari za gharama.

8. Ulinganisho wa Kiufundi na Tofauti

Ikilinganishwa na emitter za kawaida za IR zisizolengwa, kifaa hiki kinatoa faida tofauti:

• Ukubwa wa Juu wa Mionzi katika Boriti Nyembamba:Emitter za kawaida mara nyingi huwa na pembe za kutazama za 30° au zaidi, na kusambaza mwanga katika eneo pana zaidi. Kifaa hiki hukusanya pato lake katika boriti ya 16°, na kutoa ukubwa mkubwa zaidi kwenye mhimili, ambayo inamaanisha umbali unaowezekana wa kugundua mrefu au mkondo wa chini unaohitajika wa kuendesha kwa ishara ile ile iliyopokelewa.
• Iliyoboreshwa kwa Kugundua:Boriti nyembamba hupunguza uwezekano wa usumbufu wa mwanga katika safu za vigunduzi vingi na hupunguza uakisi kutoka kwa nyuso zisizokusudiwa, na kuboresha usahihi na kutegemewa kwa mfumo.
• Utendaji wa Gharama Nafuu:Hutoa tabia ya boriti iliyolengwa ambayo mara nyingi huhusishwa na vifurushi vya lenzi vyenye gharama kubwa zaidi, lakini katika umbizo la kawaida la gharama nafuu la T-1 3/4.

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

Q1: Kuna tofauti gani kati ya Mwingiliano wa Mionzi wa Aperture (E_e) na Ukubwa wa Mionzi (I_E)?

A1: Ukubwa wa Mionzi (I_E, mW/sr) ni kipimo cha nguvu ya mwanga inayotolewa kwa kila kitengo cha pembe imara, ikielezea "mkusanyiko" wa boriti. Mwingiliano wa Mionzi wa Aperture (E_e, mW/cm²) ni msongamano wa nguvu unaoingia kwenye uso (kama kigunduzi) kwa umbali maalum, kulingana na ukubwa na umbali. I_Eni sifa ya asili ya emitter; E_einategemea jiometri ya mfumo.

Q2: Je, naweza kuendesha emitter hii kwa usambazaji wa 3.3V?

A2: Ndiyo, kwa kawaida. Kwa V_Fya kawaida ya 1.6V kwa 20mA, kizuizi cha mfululizo kinaweza kutumika kupunguza voltage iliyobaki (3.3V - 1.6V = 1.7V). Thamani ya kizuizi itakuwa R = 1.7V / 0.02A = 85 Ohms. Kizuizi cha kawaida cha 82 au 100 Ohm kitakuwa kifaa, ukijahesabu tena mkondo halisi.

Q3: Kwa nini urefu wa wimbi la kilele ni 940nm na sio 850nm?

A3: 940nm haionekani sana kwa jicho la mwanadamu (inaonekana nyekundu dhaifu au isiyoonekana) ikilinganishwa na 850nm, na kuifanya bora kwa mwanga wa kujitunza. Urefu wa wimbi wote hugunduliwa kwa ufanisi na photodiodes za silikoni, ingawa unyeli ni mkubwa kidogo kwa 850nm. Uchaguzi unategemea hitaji la kuonekana dhidi ya majibu ya juu ya kigunduzi.

Q4: Je, naweza kufasiri vipi misimbo ya kugawa daraja (A, B, C, D)?

A4: Daraja hizi zinawakilisha makundi yaliyopangwa kulingana na pato la mwanga lililopimwa kiwandani. Daraja D ina pato la chini kabisa lililohakikishwa la juu, wakati Daraja A ina la chini kabisa. Chagua daraja kulingana na nguvu ya chini ya mwanga inayohitajika kwa mzunguko wako wa mpokeaji kufanya kazi kwa kutegemewa chini ya hali zote (pamoja na athari za joto na kuzeeka).

10. Utafiti wa Kesi ya Ubunifu na Matumizi

Mazingira: Kubuni Kihesabu cha Karatasi kwa Kichapishi.

Emitter na phototransistor zimewekwa kwenye pande tofauti za njia ya karatasi. Boriti nyembamba ya 16° ya LTE-2871 ni muhimu. Inahakikisha mwanga unalengwa moja kwa moja kwenye pengo hadi kigunduzi, na kupunguza mtawanyiko na uakisi kutoka kwa mitambo ya ndani ya kichapishi, ambayo inaweza kusababisha hesabu potofu. Emitter ya Daraja C au D ingechaguliwa kutoa ishara nguvu hata kama vumbi la karatasi likikusanyika kidogo kwenye lenzi. Mzunguko wa kiendeshi ungetumia mkondo wa mara kwa mara wa 20-40mA, na mzunguko wa mpokeaji ungebuniwa kugundua kushuka kwa ishara wakati karatasi inazuia boriti iliyolengwa. Mikunjo ya kupunguza joto ingekaguliwa ili kuhakikisha uendeshaji unaotegemewa ndani ya kichapishi, ambapo joto la mazingira linaweza kufikia 50-60°C.

11. Utangulizi wa Kanuni ya Uendeshaji

Emitter ya infrared ni diode ya makutano ya p-n ya semikondukta. Wakati inapendelewa mbele (voltage chanya inatumika kwa anode ikilinganishwa na cathode), elektroni na mashimo hujumuishwa tena katika eneo la kazi la nyenzo ya semikondukta (kwa kawaida kulingana na alumini gallium arsenide - AlGaAs). Mchakato huu wa kujumuishwa tena hutoa nishati kwa njia ya fotoni (chembe za mwanga). Muundo maalum wa tabaka za semikondukta huamua urefu wa wimbi wa fotoni zinazotolewa; kwa kifaa hiki, imeundwa kuwa 940nm, ambayo iko katika safu ya karibu ya infrared. Kifurushi kilichobadilishwa kinajumuisha lenzi ya epoksi ambayo huunda mwanga unaotolewa kuwa muundo maalum wa boriti nyembamba, na kusawazisha pato kwa matumizi yaliyoelekezwa.

12. Mienendo ya Teknolojia

Katika uwanja wa emitter za infrared, mienendo ya jumla inazingatia kuongeza ufanisi (nguvu zaidi ya pato la mwanga kwa kila wati ya pembejeo ya umeme), kuwezesha kasi za juu za uendeshaji kwa mawasiliano ya data, na kuendeleza vifurushi vya kifaa cha kusakinisha uso (SMD) kwa usanikishaji wa otomatiki. Pia kuna kazi inayoendelea kupanua chaguzi za urefu wa wimbi kwa matumizi maalum ya kugundua (k.m., kugundua gesi) na kuunganisha emitter na viendeshi na mantiki ya udhibiti katika moduli mahiri. Kanuni ya msingi ya electroluminescence katika nyenzo za semikondukta bado ndiyo msingi wa teknolojia hii.