ALS-PD70-01C/TR7 Ortam Işık Sensörü Veri Sayfası - Boyut 4.4x3.9x1.2mm - Gerilim 2.5V ila 5.5V - Türkçe Teknik Dokümantasyon

1. Ürün Genel Bakışı

ALS-PD70-01C/TR7, yüzey montaj bir ortam ışık sensörüdür. Düz üst yüzeyli, şeffaf malzeme ile kaplanmış minyatür bir SMD paket içine yerleştirilmiş bir fotodiyottan oluşur. Bu sensör, cep telefonları ve PDA'lar gibi mobil cihazlarda ekran arka ışığı uygulamalarında enerji tasarrufu için etkili bir çözüm olarak tasarlanmıştır. Önemli bir özelliği, yüksek kızılötesi ışınım reddetme oranıdır; bu da spektral tepkisinin insan gözünün tepkisine yakın olmasını sağlar.

1.1 Temel Avantajlar

• İnsan gözünün spektral tepkisine yakın.
• Farklı ışık kaynaklarında düşük hassasiyet değişimi.
• -40°C ila +85°C arasında geniş çalışma sıcaklığı aralığı.
• 2.5V ila 5.5V arasında geniş besleme gerilimi aralığı.
• Kompakt boyut: 4.4mm (U) x 3.9mm (G) x 1.2mm (Y).
• RoHS, EU REACH ve Halojensiz standartlarına uyumludur (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500 ppm).

1.2 Hedef Pazar ve Uygulamalar

Bu sensör öncelikle taşınabilir ve enerji tasarruflu elektronik cihazları hedeflemektedir. Başlıca uygulamaları şunlardır:

• Güç tasarrufu için TFT LCD ekranların arka ışığını kontrol etmek amacıyla ortam ışığının tespiti.
• Otomatik konut ve ticari aydınlatma yönetim sistemleri.
• Elektronik reklam panoları için otomatik kontrast artırma.
• Hem gün ışığı hem de yapay ışık koşulları için ortam ışığı izleme cihazları.

2. Derinlemesine Teknik Parametre Analizi

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Bu değerler, cihaza kalıcı hasar verebilecek sınırları tanımlar. Bu koşullar dışında çalıştırılması önerilmez.

• Ters Kırılma Gerilimi (V_BR): 35 V (I_R=100µA'da). Bu, fotodiyotun kırılmadan önce dayanabileceği maksimum ters gerilimi gösterir.
• İleri Gerilim (V_F): 0.5 V ila 1.3 V (I_F=10mA'da). Bu, ileri yönde polarmalandığında diyot üzerindeki gerilim düşüşüdür; test için önemlidir ancak fotokondüktif modda tipik değildir.
• Çalışma Sıcaklığı (T_opr): -40°C ila +85°C.
• Depolama Sıcaklığı (T_stq): -40°C ila +85°C.
• Lehimleme Sıcaklığı (T_sol): 260°C. Bu, reflow lehimleme işlemleri için kritiktir.

2.2 Önerilen Çalışma Koşulları

Cihaz, belirtilen performansı sağlamak için aşağıdaki koşullar içinde çalışacak şekilde tasarlanmıştır.

• Çalışma Sıcaklığı (T_opr): -40°C ila +85°C.

2.3 Elektriksel ve Optik Karakteristikler

Bu parametreler T_a=25°C'de ölçülmüştür ve sensörün temel performansını tanımlar.

• Karanlık Akımı (I_D): Tipik. 2 nA, Maks. 10 nA (V_R=5V, E_V=0 Lux'ta). Bu, ışık olmadığında oluşan küçük sızıntı akımıdır. Düşük ışık koşullarında hassasiyet için daha düşük bir değer daha iyidir.
• Işık Akımı (I_L1): Tipik. 1.1 µA (V_R=5V, E_V=100 Lux, Beyaz Floresan/LED ışıkta). Bu, belirtilen aydınlık altında üretilen fotokurandır.
• Işık Akımı (I_L2): Tipik. 9.5 µA (V_R=5V, E_V=1000 Lux, Beyaz Floresan/LED ışıkta).
• Işık Akımı (I_L3): Tipik. 12 µA (V_R=5V, E_V=1000 Lux, CIE Standart Aydınlatıcı-A / 2856K akkor lamba). I_L2ve I_L3arasındaki fark, sensörün farklı ışık kaynağı spektrumlarına değişen tepkisini vurgular.
• Pik Hassasiyet Dalga Boyu (λ_p): Tipik. 630 nm. Bu, sensörün pik tepkisinin görünür kırmızı-turuncu bölgede olduğunu ve insan gözü hassasiyeti ile uyumlu olduğunu doğrular.
• Hassasiyet Dalga Boyu Aralığı (λ): 390 nm ila 700 nm. Bu, görünür ışık spektrumunun büyük bölümünü kapsar ve kızılötesi (IR) ve morötesi (UV) ışığı güçlü bir şekilde reddeder.

3. Performans Eğrisi Analizi

Veri sayfası, tasarım mühendisleri için kritik öneme sahip olan birkaç tipik elektro-optik karakteristik eğrisine atıfta bulunur.

3.1 Işık Akımı - Aydınlık İlişkisi

Bu eğri, çıkış fotokuranı ile ortam ışık seviyesi (Lux cinsinden) arasındaki ilişkiyi gösterir. Geniş bir aralıkta tipik olarak doğrusaldır, bu da bir uygulamada ışık seviyelerinin doğrudan kalibrasyonuna olanak tanır. Bu eğrinin eğimi, sensörün duyarlılığını temsil eder.

3.2 Karanlık Akımı - Sıcaklık İlişkisi

Bu grafik, karanlık akımının (I_D) sıcaklıkla nasıl arttığını gösterir. Karanlık akımı gürültü olarak işlev gördüğünden, bu ilişkiyi anlamak, doğru düşük ışık okumaları sağlamak için aşırı sıcaklık ortamlarında çalışan uygulamalar için hayati önem taşır.

3.3 Işık Akımı - Sıcaklık İlişkisi

Bu eğri, sabit bir aydınlıkta fotokuranın sıcaklıkla değişimini gösterir. Bazı sıcaklık bağımlılıkları beklenir ve bu veri, tüm çalışma aralığında yüksek doğruluk gerekiyorsa sıcaklık kompanzasyonlu devreler tasarlamak için gereklidir.

3.4 Işık Akımı - Besleme Gerilimi İlişkisi

Bu çizim, fotokuran çıkışının önerilen besleme gerilimi aralığında (2.5V ila 5.5V) stabilitesini gösterir. Gerilim değişimleri boyunca stabil bir çıkış, güç kaynağı tasarımını basitleştirir.

3.5 Spektral Tepki

Bu, en önemli grafiklerden biridir. Sensörün göreceli hassasiyetini dalga boyuna karşı çizer. Eğri, belirtildiği gibi yaklaşık 630 nm civarında pik yapmalı ve 700 nm'nin ötesinde keskin bir düşüş göstermelidir; bu da etkili IR reddini doğrular. Bu eğriyi CIE fotopik parlaklık fonksiyonu (standart insan gözü tepkisi) ile karşılaştırmak, "insan gözü tepkisine yakın" iddiasını görsel olarak doğrular.

4. Mekanik ve Paket Bilgileri

4.1 Paket Boyutları

Sensör, yüzey montaj bir pakette gelir. Temel boyutlar şunlardır:

• Uzunluk (L): 4.4 mm ±0.1 mm
• Genişlik (W): 3.9 mm ±0.1 mm
• Yükseklik (H): 1.2 mm

Veri sayfasındaki detaylı mekanik çizimler, PCB düzeni ve lehim bağlantısı güvenilirliği için kritik olan pad boyutu ve aralığı dahil olmak üzere, lehim yatağı tasarımı için kesin ölçümler sağlar.

4.2 Polarite Tanımlama

Veri sayfası çizimi, paket gövdesi üzerindeki katot ve anot işaretlerini gösterir. Montaj sırasında doğru polarite yönlendirmesi, devrenin düzgün çalışması için esastır.

5. Lehimleme ve Montaj Kılavuzu

5.1 Reflow Lehimleme Parametreleri

Lehimleme sıcaklığı için mutlak maksimum değer 260°C'dir. Bu, cihazın tipik kurşunsuz reflow profillerine dayanabileceği anlamına gelir. Tasarımcılar, standart SMD reflow lehimleme uygulamalarını takip etmeli, pik sıcaklığın 260°C'yi aşmamasını ve sıvı faz üzerindeki sürenin PCB montaj özelliklerine göre kontrol edilmesini sağlamalıdır.

5.2 Taşıma ve Depolama

Cihaz, belirtilen depolama sıcaklığı koşullarında (-40°C ila +85°C) orijinal nem bariyerli torbasında saklanmalıdır. Taşıma ve montaj sırasında standart ESD (Elektrostatik Deşarj) önlemleri alınmalıdır.

6. Paketleme ve Sipariş Bilgileri

6.1 Paketleme Özellikleri

• Standart Paketleme: Hacim/torba başına 1000 adet.
• Karton Paketleme: Koli başına 10 kutu.
• Makara Paketleme: Otomatik pick-and-place montajı için makara başına 1000 adet mevcuttur.

6.2 Etiket Formatı ve İzlenebilirlik

Paketleme etiketi, izlenebilirlik ve tanımlama için alanlar içerir:

• CPN (Müşteri Ürün Numarası)
• P/N (Ürün Numarası: ALS-PD70-01C/TR7)
• QTY (Paketleme Miktarı)
• CAT (Sınıflar - muhtemelen performans sınıflandırması için)
• HUE (Pik Dalga Boyu)
• REF (Referans)
• LOT No (İzlenebilirlik için Parti Numarası)

7. Uygulama Tasarım Hususları

7.1 Tipik Uygulama Devresi

Sensör fotokondüktif modda çalışır. Tipik bir uygulama devresi, fotodiyodu ters polarmada (katot V_CC'ye, anot bir transempedans amplifikatörüne veya bir pull-down direncine) bağlamayı içerir. Üretilen akım, ışık şiddeti ile orantılıdır. Bu akım, daha iyi hassasiyet ve bant genişliği için bir direnç veya daha sofistike bir operasyonel amplifikatör tabanlı transempedans amplifikatörü (TIA) kullanılarak gerilime dönüştürülebilir.

7.2 Tasarım Notları

• Polarma: Ters polarma geriliminin (V_R) 2.5V ila 5.5V aralığında olduğundan emin olun. Tutarlı okumalar için stabil bir besleme önerilir.
• Sinyal İşleme: Çıkış küçük bir akımdır (mikroamper). Gürültü alımını en aza indirmek için dikkatli PCB düzeni gereklidir. Sensörü doğrudan IR kaynaklarından (güneş ışığı veya akkor lambalar gibi) korumak, IR reddi sayesinde doğruluğu artırabilir, ancak bazı spektral bağımlılıklar kalır (I_L2ve I_L3karşılaştırmasında görüldüğü gibi).
• Kalibrasyon: Tipik varyasyonlar ve insanların parlaklığı doğrusal olmayan şekilde algılaması nedeniyle, hassas Lux ölçümü için genellikle bilinen bir ışık kaynağına karşı nihai ürün kalibrasyonu gereklidir.
• Optik Tasarım: "Şeffaf" düz üst paket, nihai üründe sensörün ortam ışığının temsili bir örneğini almasını ve nokta kaynaklardan veya gölgelerden etkilenmemesini sağlamak için bir ışık kılavuzu veya difüzör gerektirebilir.

8. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

ALS-PD70-01C/TR7, temel özelliklerinin kombinasyonu ile kendini farklılaştırır:

• İnsan Gözü Tepkisi: Basit fotodiyotların aksine, filtrelenmiş tepkisi IR hassasiyetini en aza indirir; bu da çıktısını karmaşık yazılım düzeltmesi olmadan parlaklık algılama görevleri için daha doğrudan kullanışlı hale getirir.
• Geniş Gerilim Aralığı: 2.5V ila 5.5V aralığı, hem 3.3V hem de 5V mantık sistemleriyle (mikrodenetleyicilerde yaygın) doğrudan kullanılmasına olanak tanır; seviye kaydırıcı veya regülatör ihtiyacını ortadan kaldırır.
• Sağlam Sıcaklık Performansı: -40°C ila +85°C arasındaki belirtilen çalışma aralığı, tipik tüketici elektroniğinin ötesinde, otomotiv, endüstriyel ve dış mekan uygulamaları için uygun hale getirir.
• Uyumluluk: Modern çevre düzenlemelerine (RoHS, REACH, Halojensiz) tam uyum, bugün çoğu küresel pazar için zorunlu bir gerekliliktir.

9. Sıkça Sorulan Sorular (Teknik Parametrelere Dayalı)

9.1 Bu sensörle Lux ölçümü ne kadar doğrudur?

Sensör, ışık şiddetiyle orantılı bir fotokuran sağlar. Hassas Lux ölçümü için, uygulamada kullanılan belirli ışık kaynağı türü (örn. gün ışığı, floresan, LED) altında bir referans ışık ölçere karşı kalibrasyon esastır. Veri sayfası, farklı kaynaklar altında tipik tepkiler sağlar (bkz. I_L2ve I_L3), herhangi bir ışık sensörünün doğal spektral bağımlılığını vurgular.

9.2 Doğrudan güneş ışığı altında dış mekanda kullanılabilir mi?

Çalışma sıcaklığı aralığı izin verse de, doğrudan güneş ışığı çok yüksek IR içeriğine sahiptir. Sensörün IR reddi yardımcı olur, ancak doğrudan güneşteki aydınlık seviyesi (genellikle >50.000 Lux) sensörü veya takip eden amplifikatör aşamasını doyurabilir. Bir optik zayıflatıcı (nötr yoğunluk filtresi) veya sinyal işleme devresinde dikkatli aralık seçimi gerekli olacaktır.

9.3 Etiketteki "CAT" ve "HUE" ne anlama geliyor?

Bunlar muhtemelen performans sınıflandırmasını gösterir. "CAT" (Kategori/Sınıf), cihazları ışık akımı hassasiyetine göre (örn. standart test koşulunda daha yüksek/düşük çıkış) sınıflandırabilir. "HUE" (Pik Dalga Boyu), cihazları pik spektral hassasiyetin tam dalga boyuna (tipik 630 nm civarında) göre sınıflandırır. Bu, üreticilerin yüksek hacimli üretim için daha sıkı performans eşleşmesine sahip sensörleri seçmelerine olanak tanır.

10. Pratik Kullanım Senaryosu Örneği

Senaryo: Mobil Cihaz için Otomatik Arka Işık Karartma

ALS-PD70-01C/TR7, cihazın çerçevesindeki küçük bir açıklığın veya ışık kılavuzunun arkasına yerleştirilir. Basit bir direnç üzerinden bir mikrodenetleyicinin analog-dijital dönüştürücü (ADC) girişine bağlanır. Mikrodenetleyicinin yazılımı, ortam ışık seviyesine karşılık gelen gerilimi periyodik olarak okur. Önceden programlanmış bir arama tablosuna veya algoritmaya (genellikle logaritmik insan algılama eğrisini taklit eden) dayanarak, mikrodenetleyici ekranın LED arka ışığını süren PWM (Darbe Genişlik Modülasyonu) görev döngüsünü ayarlar. Karanlık bir odada, arka ışık güç tasarrufu ve göz yorgunluğunu azaltmak için kararır. Parlak güneş ışığında, okunabilirlik için maksimuma çıkar. Sensörün hızlı tepkisi ve insan gözüne benzer spektral hassasiyeti, çeşitli aydınlatma koşullarında (ofis floresanı, ev LED'i, dış mekan güneşi) pürüzsüz ve doğal görünümlü ayarlamalar sağlar.

11. Çalışma Prensibi

Cihaz bir silikon fotodiyottur. Silikonun bant aralığından daha büyük enerjiye sahip fotonlar yarı iletken ekleme çarptığında, elektron-boşluk çiftleri oluştururlar. Ters polarma gerilimi altında, bu yük taşıyıcıları eklem boyunca süpürülür ve olay ışık şiddetiyle (geniş bir aralıkta) doğrusal olarak orantılı ölçülebilir bir fotokuran oluşturur. Paket, kızılötesi dalga boylarını zayıflatan ve spektral tepkiyi insan gözünün fotopik tepkisine yaklaştırmak için şekillendiren bir optik filtre içerir.

12. Endüstri Trendleri

Ortam ışık algılama, olgun ancak gelişmekte olan bir teknolojidir. Mevcut trendler şunları içerir:

• Entegrasyon: Fotodiyot, amplifikatör, ADC ve dijital mantığı (I2C/SPI arayüzü) tek bir çip üzerinde birleştirerek dijital ışık sensörleri oluşturmak. Bu tasarımı basitleştirir ancak bazı performans veya esneklikten ödün verebilir.
• Yakınlık Algılama: Genellikle bir IR LED ile eşleştirilerek, telefon görüşmesi sırasında ekranı kapatma gibi özellikler için kullanılan bir yakınlık sensörü oluşturulur.
• Titreşim Tespiti: Gelişmiş sensörler, yapay ışık titremesinin frekansını (örn. LED'lerden veya floresanlardan) tespit ederek kameraların deklanşör hızını ayarlamasına ve bant etkilerini azaltmasına olanak tanır.
• Ultra Düşük Güç: IoT cihazlarındaki sürekli açık uygulamalar için, nanoamper seviyesinde bekleme akımına sahip sensörlere talep vardır.

ALS-PD70-01C/TR7, entegrasyondan ziyade bu faktörlerin önceliklendirildiği uygulamalar için tasarım esnekliği ve optimize edilmiş analog performans sunan yüksek performanslı ayrık bir çözümü temsil eder.