IR Verici ve Dedektör LTE-3277 Veri Sayfası - Yüksek Hız, Yüksek Güç, Şeffaf Paket - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

LTE-3277, hızlı tepki süreleri ve önemli radyant çıkış gerektiren uygulamalar için tasarlanmış yüksek performanslı bir optoelektronik bileşendir. Temel avantajları, yüksek hızlı çalışma ve yüksek radyant şiddet kombinasyonunda yatar ve bu da onu darbe ile sürülen sistemler için uygun kılar. Cihaz, şeffaf ve saydam bir paket içinde yer alır; bu da, yayılan/algılanan ışık üzerinde paketin minimum etkileşimi veya hassas optik hizalama gerektiren uygulamalar için faydalıdır. Hedef pazar, güvenilir kızılötesi sinyalleşme veya algılama kritik öneme sahip olan endüstriyel otomasyon, iletişim sistemleri (kızılötesi veri iletimi gibi), sensör uygulamaları ve güvenlik sistemlerini içerir.

2. Derinlemesine Teknik Parametre Analizi

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Bu değerler, cihaza kalıcı hasar verebilecek sınırları tanımlar. Cihazın bu sınırlarda veya yakınında sürekli çalıştırılması önerilmez.

• Güç Dağılımı (P_D):120 mW. Bu, cihazın herhangi bir çalışma koşulunda ısı olarak dağıtabileceği maksimum toplam güçtür.
• Tepe İleri Akımı (I_FP):1 A. Bu yüksek akım değeri yalnızca darbe koşullarında (saniyede 300 darbe, 10 µs darbe genişliği) geçerlidir. Cihazın kısa süreli, yüksek yoğunluklu ışık patlamaları için kapasitesini vurgular.
• Sürekli İleri Akım (I_F):100 mA. Bu, cihaza sürekli olarak uygulanabilecek maksimum DC akımdır.
• Ters Voltaj (V_R):5 V. Ters yönde bu voltajın aşılması bozulmaya neden olabilir.
• Çalışma ve Depolama Sıcaklığı:-40°C ila +85°C. Bu geniş aralık, zorlu çevre koşullarında güvenilirliği sağlar.
• Bacak Lehimleme Sıcaklığı:Gövdeden 1.6mm mesafede, 6 saniye boyunca 260°C. Bu, PCB montaj süreçlerinde termal hasarı önlemek için kritiktir.

2.2 Elektriksel ve Optik Özellikler

Bu parametreler, ortam sıcaklığı (T_A) 25°C'de belirtilmiştir ve cihazın tipik performansını tanımlar.

• Radyant Şiddet (I_E):I_F= 20mA'de 20 mW/sr (Min), 36 mW/sr (Tip). Bu, birim katı açı başına yayılan optik gücü ölçer ve parlaklığını gösterir.
• Tepe Yayılım Dalga Boyu (λ_P):865 nm (Tipik). Bu, cihazı insan gözüyle görülemeyen ancak silikon fotodiyotlar tarafından algılanabilen yakın kızılötesi spektruma yerleştirir.
• Spektral Çizgi Yarı Genişliği (Δλ):25 nm (Tipik). Bu, yayılan ışığın spektral saflığını veya bant genişliğini gösterir.
• İleri Voltaj (V_F):I_F= 20mA'de 1.45V (Tip), 1.65V (Maks). Bu, cihaz iletimdeyken üzerindeki voltaj düşüşüdür.
• İleri Voltaj Değişimi (ΔV_F):0.4V (Maks). V_F@50mA - V_F@20mA olarak tanımlanır ve dinamik direnç karakteristiğini gösterir.
• Ters Akım (I_R):V_R= 5V'de 10 µA (Maks). Bu, cihaz ters öngerilimliykenki kaçak akımdır.
• Görüş Açısı (2θ_1/2):25° (Min), 30° (Tip). Bu, radyant şiddetin tepe değerinin yarısına düştüğü tam açıdır ve ışın yayılımını tanımlar.
• Çip Merkezi:0 ila 0.12 mm. Bu, paket içindeki yarı iletken çipin konumu için toleransı belirtir ve optik hizalama için önemlidir.

3. Performans Eğrisi Analizi

Veri sayfası, temel ilişkileri gösteren birkaç grafik sağlar. Bunlar, devre tasarımı ve standart dışı koşullar altındaki performansı anlamak için gereklidir.

3.1 Spektral Dağılım (Şekil 1)

Bu eğri, bağıl radyant şiddetin dalga boyunun bir fonksiyonu olarak gösterir. Yaklaşık 865 nm'deki tepe noktasını ve 25 nm yarı genişliği doğrular; filtreleme ve alıcı seçimi için yararlı olan spektral özellikler hakkında bilgi sağlar.

3.2 İleri Akım - Ortam Sıcaklığı İlişkisi (Şekil 2)

Bu güç azaltma eğrisi, termal yönetim için çok önemlidir. Ortam sıcaklığı arttıkça izin verilen maksimum sürekli ileri akımın nasıl azaldığını gösterir; böylece cihazın güvenli çalışma alanı (SOA) ve güç dağılımı sınırları içinde kalmasını sağlar.

3.3 İleri Akım - İleri Voltaj İlişkisi (Şekil 3)

Bu, standart I-V karakteristik eğrisidir. Akım ve voltaj arasındaki üstel ilişkiyi gösterir; bu, sabit akım veya darbe olsun, sürücü devresi tasarımı için temeldir.

3.4 Bağıl Radyant Şiddet - Ortam Sıcaklığı (Şekil 4) ve İleri Akım (Şekil 5) İlişkisi

Şekil 4, sabit bir sürücü akımı (örneğin, 20mA) için optik çıkış gücünün sıcaklık arttıkça nasıl azaldığını gösterir. Bu sıcaklık katsayısı, kararlı çıkış gerektiren uygulamalar için hayati öneme sahiptir. Şekil 5, çıkış gücünün sürücü akımıyla nasıl arttığını gösterir; yüksek akımlardaki doğrusal olmayan ilişkiyi ve doygunluk etkilerini vurgular.

3.5 Radyasyon Diyagramı (Şekil 6)

Bu kutupsal çizim, görüş açısını (2θ_1/2≈ 30°) görsel olarak temsil eder. Eşmerkezli daireler bağıl şiddet seviyelerini (örneğin, 1.0, 0.8, 0.6...) temsil eder. Bu diyagram, optik sistemlerin, lenslerin tasarımı ve yayılan ışığın uzaysal dağılımını anlamak için gereklidir.

4. Mekanik ve Paketleme Bilgileri

4.1 Paket Boyutları

Cihaz, standart bir delikli paket kullanır. Veri sayfasından önemli boyutsal notlar şunlardır:

• Tüm boyutlar milimetre cinsindendir (parantez içinde inç verilmiştir).
• Aksi belirtilmedikçe ±0.25mm(.010") genel tolerans uygulanır.
• Flanş altındaki reçinenin maksimum çıkıntısı 1.5mm(.059")'dir.
• Bacak aralığı, bacakların paket gövdesinden çıktığı noktada ölçülür.

Şeffaf saydam paket malzemesi, yayılan IR ışığın emilimini en aza indirir ve iç çipin görsel muayenesine olanak tanır.

4.2 Polarite Tanımlama

Standart bir LED paketi için, genellikle daha uzun bacak anotu (pozitif), daha kısa bacak veya paket kenarındaki düz taraf katodu (negatif) belirtir. Tasarımcılar, kesin tanımlama için spesifik paket çizimine başvurmalıdır.

5. Lehimleme ve Montaj Kılavuzu

Bacak lehimleme için mutlak maksimum değer açıkça verilmiştir: Paket gövdesinden 1.6mm (0.063 inç) mesafede ölçüldüğünde, maksimum 6 saniye boyunca 260°C. Bu parametre, dalga lehimleme veya el lehimleme işlemleri için kritiktir.

• Reflö Lehimleme:SMD için açıkça belirtilmemiş olsa da, 260°C sınırı, paket arayüzündeki bacakları spesifikasyon dahilinde tutmak için tepe sıcaklığı ve likidüs üzerindeki süre dikkatlice kontrol edildiği sürece, birçok kurşunsuz reflö profiliyle uyumluluğu önerir.
• Önlemler:Bacaklarda mekanik stresden kaçının. Lehimleme sırasında uygun termal rahatlama kullanın. Belirtilen sıcaklık ve süreyi aşmayın.
• Depolama Koşulları:Nem emilimini (reflö sırasında "patlamış mısır" etkisine neden olabilir) ve elektrostatik deşarj hasarını önlemek için, belirtilen sıcaklık aralığında (-40°C ila +85°C) kuru, antistatik bir ortamda saklayın.

6. Uygulama Önerileri

6.1 Tipik Uygulama Senaryoları

• Kızılötesi Veri İletimi:Yüksek hız kapasitesi, onu IrDA uyumlu veri bağlantıları, uzaktan kumandalar ve kısa mesafeli kablosuz iletişim için uygun kılar.
• Endüstriyel Algılama:Yakınlık sensörlerinde, nesne algılamada, sayım sistemlerinde ve otomasyonda kenar algılamada kullanılır. Şeffaf paket avantajlıdır.
• Güvenlik Sistemleri:İhlal alarmları için ışın kesme dedektörlerinde veya IR duyarlı kameralarla eşleştirilmiş CCTV aydınlatması için görünmez bir ışık kaynağı olarak kullanılabilir.
• Optik Anahtarlar ve Kodlayıcılar:Hızlı tepki süresi, konum veya hızdaki hızlı değişiklikleri algılamak için idealdir.

6.2 Tasarım Hususları

• Sürücü Devresi:Darbe çalışması için (1A tepe akımı kullanılarak), hızlı anahtarlamalı bir transistör veya MOSFET sürücü devresi gereklidir. DC çalışma için 100mA sürekli akımı aşmamak için bir akım sınırlama direnci zorunludur.
• Termal Yönetim:120mW maksimum dağılımı olsa bile, özellikle yüksek ortam sıcaklıklarında, maksimum değerlere yakın çalışıyorsanız yeterli PCB bakır alanı veya soğutma sağlayın. Güç azaltma eğrisine (Şekil 2) bakın.
• Optik Tasarım:30° görüş açısı ve radyasyon deseni (Şekil 6), istenen ışın şeklini ve algılama hassasiyetini elde etmek için lensler, diyaframlar veya alıcılarla eşleştirilirken dikkate alınmalıdır.
• Alıcı Eşleştirme:Bir verici olarak kullanıldığında, optimum sistem performansı için 865 nm civarında hassas bir fotodedektör (fotodiyot veya fototransistör) ile eşleştirin.

7. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

Standart kızılötesi LED'lerle karşılaştırıldığında, LTE-3277 kendini öncelikle şeffaf bir pakettekiyüksek hızveyüksek güçyeteneği ile farklılaştırır. Birçok standart IR LED, daha düşük tepe akım değerlerine ve daha yavaş yükselme/düşme sürelerine sahiptir; bu da yüksek bant genişlikli darbe uygulamalarında kullanımlarını sınırlar. 1A tepe akımı ve darbe çalışmasına uygunluk kombinasyonu, kısa darbeler sırasında hızlı termal dağılım için optimize edilmiş yarı iletken tasarımını ve paketlemeyi gösterir; bu da daha parlak, daha hızlı sinyaller sağlar.

8. Sıkça Sorulan Sorular (Teknik Parametrelere Dayalı)

S: Bu LED'i doğrudan 5V besleme ile sürebilir miyim?
C: Hayır. Seri bir akım sınırlama direnci kullanmalısınız. Örneğin, 5V beslemeden V_F~1.5V ile I_F=20mA elde etmek için: R = (5V - 1.5V) / 0.02A = 175Ω. Bir sonraki standart değeri (örneğin, 180Ω) kullanın ve dirençteki güç dağılımını kontrol edin.

S: "Darbe çalışması için uygun" pratikte ne anlama gelir?
C: Yarı iletken bağlantı ve paketin, bozulma olmadan çok kısa süreler (10µs) için çok yüksek anlık akımları (1A'ya kadar) idare edecek şekilde tasarlandığı anlamına gelir; bu da DC değerinin önerdiğinden çok daha yüksek tepe optik çıkış sağlar. Bu, darbe sistemlerinde uzun menzil veya yüksek sinyal-gürültü oranı elde etmek için anahtardır.

S: Görüş açısı neden önemlidir?
C: Yayılan ışığın uzaysal kapsamını belirler. Dar bir açı (30° gibi) daha odaklanmış bir ışın üretir; uzun mesafeli, yönlendirilmiş iletişim için uygundur. Daha geniş bir açı, kısa mesafeli, geniş alan aydınlatması veya algılama için daha iyidir.

9. Pratik Kullanım Örneği

Yakınlık Sensörü Tasarımı:LTE-3277, yansımalı bir yakınlık sensöründe verici olarak kullanılabilir. Düşük bir görev döngüsünde (örneğin, %1) 10µs boyunca 1A'de darbelenir. Yakına yerleştirilmiş eşleşmiş bir fotodedektör, bir nesneden yansıyan IR ışığı algılar. Algılanan darbenin zamanlaması ve genliği, varlığı ve yaklaşık mesafeyi gösterir. Yüksek tepe gücü, güçlü bir geri dönüş sinyali sağlarken, şeffaf paket yayılan veya yansıyan ışığı zayıflatmaz. Devre, yüksek akım darbesi için bir sürücü ve dedektör sinyali için hassas bir amplifikatör içermelidir.

10. Çalışma Prensibi

LTE-3277, bir kızılötesi verici olarak çalıştığında, bir yarı iletken p-n bağlantısında elektrolüminesans prensibiyle çalışır. İleri öngerilimli olduğunda (anot katoda göre pozitif), elektronlar ve delikler bağlantı boyunca enjekte edilir. Yeniden birleşmeleri, enerjiyi fotonlar şeklinde serbest bırakır. Kullanılan spesifik yarı iletken malzemeler (tipik olarak alüminyum galyum arsenür - AlGaAs), yaklaşık 865 nm dalga boyunda tepe yapan kızılötesi ışığa karşılık gelen enerjiye sahip fotonlar üretmek için seçilir. "Yüksek hız", taşıyıcı ömrü ve devre kapasitansı tarafından belirlenen, bağlantının açılıp kapatılabildiği hızlı orana atıfta bulunur.

11. Teknoloji Trendleri

Kızılötesi optoelektronik alanında, trendler arasında veri iletişimi için daha yüksek modülasyon hızlarına sahip cihazların geliştirilmesi (örneğin, Li-Fi veya yüksek hızlı endüstriyel veri yolları için), artan güç verimliliği (mA başına daha fazla mW/sr) ve verici/dedektörlerin çok elemanlı dizilere entegrasyonu veya akıllı sensör modüllerinde sürücü IC'lerle birleştirilmesi yer alır. Ayrıca, termal performansı korurken veya iyileştirirken yüzey montaj cihaz (SMD) paketlerinde küçültmeye doğru bir itiş vardır. Şeffaf paket trendi, hassas optik kuplaj ve minimum sinyal kaybı gerektiren uygulamaları destekler.