LTE-209 Kızılötesi LED Verici Veri Sayfası - Paket Boyutu 5.0mm - İleri Gerilim 1.6V - Tepe Dalga Boyu 940nm - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

LTE-209 serisi, güvenilir optoelektronik uygulamalar için tasarlanmış bir kızılötesi (IR) ışık yayan diyot (LED) ailesini temsil eder. Bu bileşenler, yakın kızılötesi spektrum içinde yer alan 940 nanometre tepe dalga boyunda ışık yayacak şekilde mühendislik edilmiştir. Bu spesifik dalga boyu, yakınlık sensörleri, nesne algılama ve optik enkoderler gibi görünmeyen ışık kaynakları gerektiren uygulamalarda yaygın olarak kullanılır. Bu serinin temel avantajı, tutarlı ışıma şiddeti ve spektral özellikleri garanti eden hassas üretiminde yatar. Cihaz, alan kısıtlı tasarımlar için uygun olan, uç bakışlı konfigürasyona sahip, düşük maliyetli, mini plastik bir paket içinde yerleştirilmiştir. Temel bir özellik, belirli fototransistör serileri ile mekanik ve spektral olarak eşleştirilmiş olmasıdır; bu da geliştirilmiş sistem performansı ve sinyal bütünlüğü için optimize edilmiş verici-alıcı çiftlerinin tasarımını kolaylaştırır.

2. Derinlemesine Teknik Parametre Analizi

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Mutlak maksimum değerler, cihaza kalıcı hasar verebilecek stres limitlerini tanımlar. Bu değerler, ortam sıcaklığının (T_A) 25°C olduğu durumda belirtilmiştir. Maksimum sürekli ileri akım 60 mA'dır ve darbe koşullarında (saniyede 300 darbe, 10 μs darbe genişliği) 1 A'lık bir tepe ileri akım kapasitesine sahiptir. Maksimum güç dağılımı 90 mW'dır. Cihaz, 5 V'a kadar ters gerilime dayanabilir. Çalışma sıcaklığı aralığı -40°C ila +85°C arasındadır, depolama sıcaklığı aralığı ise -55°C ila +100°C'ye kadar uzanır. Montaj için, uçlar, paket gövdesinden 1.6mm ölçülen bir mesafede, maksimum 5 saniye süreyle 260°C sıcaklıkta lehimlenebilir.

2.2 Elektro-Optik Özellikler

Elektro-optik özellikler, standart test koşullarında (T_A=25°C, I_F=20mA) ölçülen temel performans parametreleridir. Birim katı açı başına yayılan optik gücün bir ölçüsü olan ışıma şiddeti (I_E), tipik olarak 1.383 mW/sr değerine sahiptir. Güç yoğunluğunu temsil eden açıklık ışıma insidansı (E_e), tipik olarak 0.184 mW/cm²'dir. Tepe emisyon dalga boyu (λ_Tepe) 940 nm merkezlidir ve yayılan ışığın spektral saflığını tanımlayan 50 nm'lik bir spektral yarı genişliğe (Δλ) sahiptir. İleri gerilim (V_F) test akımında tipik olarak 1.2V ila maksimum 1.6V arasında değişir. Ters akım (I_R), 5V ters öngerilim uygulandığında maksimum 100 μA'dır. Işıma şiddetinin tepe değerinin yarısına düştüğü görüş açısı (2θ_1/2) 16 derecedir, bu da nispeten dar bir ışın desenini gösterir.

3. Sınıflandırma Sistemi Açıklaması

Sağlanan veri sayfası açıkça çok parametreli bir sınıflandırma sistemini detaylandırmasa da, cihazların \"BELİRLİ ÇEVRİMİÇİ ŞİDDET VE IŞIMA ŞİDDETİ ARALIKLARINA GÖRE SEÇİLDİĞİNİ\" belirtir. Bu, ölçülen ışıma şiddeti ve muhtemelen ışıma insidansı değerlerine dayalı bir seçim veya sınıflandırma sürecini ima eder. Bu ön seçim, belirli bir sipariş için teslim edilen bileşenlerin, genel spesifikasyonlarda belirtilen mutlak minimum ve maksimum limitlerden daha dar bir tolerans bandı içinde kalmasını sağlar. Bu uygulama, özellikle optik çıkış eşleştirmesinin kritik olduğu sistemlerde, uygulama performansında tutarlılığı artırır.

4. Performans Eğrisi Analizi

Veri sayfası, cihazın değişen koşullar altındaki davranışını gösteren birkaç tipik karakteristik eğri içerir.

4.1 Spektral Dağılım

Şekil 1, göreceli ışıma şiddetini dalga boyuna karşı çizen spektral dağılım eğrisini gösterir. 940 nm'de tepe emisyonunu ve yaklaşık 50 nm'lik spektral yarı genişliği doğrular, tepe noktası etrafındaki yayılan dalga boylarının yayılımını gösterir.

4.2 İleri Akım - İleri Gerilim (I-V Eğrisi)

Şekil 3, ileri akımın ileri gerilime karşı karakteristiğini gösterir. Bu eğri, bir diyot için tipik olan doğrusal değildir. Açma eşiğinin ötesindeki küçük bir gerilim artışının akımda hızlı bir artışa yol açtığı ilişkiyi gösterir. 20mA'de belirtilen V_F= 1.2V ila 1.6V değeri bu eğri bağlamında değerlendirilebilir.

4.3 Göreceli Işıma Şiddeti - İleri Akım

Şekil 5, optik çıkışın (göreceli ışıma şiddeti) ileri sürücü akımı ile nasıl değiştiğini gösterir. Genel olarak, çıkış akımla artar, ancak ilişki tüm çalışma aralığı boyunca mükemmel şekilde doğrusal olmayabilir. Bu eğri, istenen bir optik çıkış seviyesine ulaşmak için gerekli sürücü akımını belirlemek için gereklidir.

4.4 Sıcaklık Bağımlılığı

Şekil 2 ve 4, ortam sıcaklığının etkilerini gösterir. Şekil 2 (İleri Akım - Ortam Sıcaklığı, muhtemelen sabit gerilimde) ve Şekil 4 (Göreceli Işıma Şiddeti - Ortam Sıcaklığı, sabit akımda), LED'in hem elektriksel hem de optik özelliklerinin sıcaklığa bağlı olduğunu gösterir. Genellikle, kızılötesi LED'ler için, sıcaklık arttıkça ileri gerilim azalır ve optik çıkış azalır. Bu eğriler, sıcaklık kompanzasyonlu devreler tasarlamak veya ortam dışı ortamlarda performansı tahmin etmek için kritiktir.

4.5 Işıma Deseni

Şekil 6, ışıma diyagramı veya görüş açısı desenidir. Yayılan ışıma şiddetinin açısal dağılımını gösteren bir kutupsal çizimdir. 16 derecelik yarı açı burada görsel olarak temsil edilir, şiddetin merkezden ±8 derecede eksen üzeri değerin %50'sine düştüğünü gösterir.

5. Mekanik ve Paket Bilgisi

Cihaz, mini plastik uç bakışlı bir paket kullanır. Paket çiziminden alınan temel boyutlar arasında gövde çapı, uç aralığı ve toplam uzunluk bulunur. Uçlar, PCB düzeni için kritik olan belirli bir aralıkla paketten çıkar. Paket, bir flanş içerir ve notlar bu flanş altında maksimum reçine çıkıntısını belirtir. Notlar ayrıca, uç aralığının uçların paket gövdesinden çıktığı noktada ölçüldüğünü ve aksi belirtilmedikçe genel toleransların ±0.25mm olduğunu açıklar. Fiziksel konfigürasyon, karşılık gelen fototransistörlerle mekanik olarak eşleştirilecek şekilde tasarlanmıştır, bu da monte edilmiş modüllerde uygun hizalamayı sağlar.

6. Lehimleme ve Montaj Kılavuzları

Sağlanan birincil montaj kılavuzu lehimleme sıcaklığı ile ilgilidir. Mutlak maksimum değer, uçların maksimum 5 saniye süreyle 260°C sıcaklığa maruz kalabileceğini belirtir. Bu değer, paket gövdesinden 1.6mm (0.063\") uzaklıkta ölçülür. Bu bilgi, reflow lehimleme profillerini veya el lehimleme prosedürlerini tanımlamak için çok önemlidir. Bu sıcaklık veya sürenin aşılması, iç kalıp bağlantısına, tel bağlantılarına veya plastik paket malzemesinin kendisine zarar verebilir. Taşıma sırasında standart ESD (Elektrostatik Deşarj) önlemleri alınmalıdır. Cihaz, reflow sırasında \"patlamış mısır\" etkisine neden olabilecek nem emilimini önlemek için, -55°C ila +100°C belirtilen sıcaklık aralığında kuru bir ortamda saklanmalıdır.

7. Paketleme ve Sipariş Bilgisi

Veri sayfası, parça numarasını LTE-209 olarak tanımlar. \"Spec No.\" DS-50-92-0001'dir ve revizyon C'dir. Şerit ve makara paketleme, makara miktarları veya nem hassasiyet seviyesi (MSL) hakkındaki spesifik detaylar alıntıda sağlanmamıştır. Sipariş genellikle temel parça numarası LTE-209'a dayanır ve özelliklerde bahsedilen seçim süreciyle ima edildiği gibi, spesifik şiddet sınıflarını gösteren potansiyel sonekler olabilir.

8. Uygulama Önerileri

8.1 Tipik Uygulama Senaryoları

LTE-209, kompakt, verimli bir kızılötesi kaynak gerektiren uygulamalar için idealdir. 940nm dalga boyu insan gözüyle görünmez ve şunlar için uygundur:

• Optik Anahtarlar ve Nesne Algılama:IR ışınını keserek bir nesnenin varlığını, yokluğunu veya konumunu algılamak için bir fototransistörle (bahsedilen LTR-4206 serisi gibi) eşleştirilir.
• Yakınlık Algılama:Kullanıcı veya nesnenin yakınlığını algılamak için cihazlarda kullanılır, genellikle yansımalı algılama kullanır.
• Enkoderler:Motor kontrol ve konum algılama sistemlerindeki artımlı veya mutlak optik enkoderler için ışık kaynağı sağlar.
• Veri İletimi:Kısa menzilli, düşük veri hızlı kızılötesi iletişim bağlantıları için (örneğin, uzaktan kumanda sistemleri) kullanılabilir, ancak dar görüş açısı hizalama gerektirebilir.

8.2 Tasarım Hususları

• Akım Sınırlama:İleri akımı istenen çalışma noktasına sınırlamak için her zaman bir seri direnç veya sabit akım sürücüsü kullanın, mutlak maksimum değerleri asla aşmayın.
• Termal Yönetim:Güç dağılımını (V_F* I_F) ve ortam sıcaklığının çıkış üzerindeki etkisini dikkate alın. Yüksek güvenilirlik uygulamaları için, yüksek sıcaklıklarda maksimum akımı düşürün.
• Optik Hizalama:Dar 16 derecelik görüş açısı, optimum sinyal gücü için eşleştirilmiş dedektör veya hedef alanla hassas mekanik hizalama gerektirir.
• Devre Koruma:5V ters gerilim derecesine sahip olsa da, devrede ters gerilime veya gerilim dalgalanmalarına karşı koruma eklemek iyi bir uygulamadır.
• Eşleştirilmiş Çift:Algılama uygulamalarında en iyi performans için, önerildiği gibi cihazı spektral ve mekanik olarak eşleştirilmiş fototransistörü ile kullanın.

9. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

Sunulduğu şekliyle LTE-209 serisinin temel farklılaştırıcıları, şiddet parametreleri için spesifik seçimi ve bir fototransistör serisi ile eşleştirilmiş çiftlemesidir. Genel IR LED'lere kıyasla, bu ön seçim optik çıkışta daha büyük tutarlılık sunar, bu da devre kalibrasyonunu basitleştirebilir ve seri üretimde verimi artırabilir. Mekanik eşleştirme, belirlenen fototransistör ile kullanıldığında fiziksel hizalamanın ve optik kuplajın optimize edildiğini, daha güçlü ve güvenilir sinyallere yol açtığını garanti eder. Galyum Alüminyum Arsenür (GaAlAs) kullanımı, 940nm civarında dalga boyuna sahip verimli yakın kızılötesi vericiler üretmek için standart bir teknolojidir.

10. Sıkça Sorulan Sorular (SSS)

S: 940nm dalga boyunun amacı nedir?

C: 940nm, insan gözüyle görünmeyen yakın kızılötesi spektrumdadır. Görünür ışık parazitinden kaçınmak için algılama ve iletişimde yaygın olarak kullanılır ve silikon fotodedektörler tarafından verimli bir şekilde algılanır.

S: Bu LED'i doğrudan 5V bir mikrodenetleyici pininden sürebilir miyim?

C: Hayır. Bir akım sınırlama direnci kullanmalısınız. 20mA'de tipik V_F= 1.6V ile, 5V besleme için direnç değeri R = (5V - 1.6V) / 0.02A = 170Ω olacaktır. Standart bir 180Ω direnç, yaklaşık 19mA'lik bir akıma yol açar.

S: Sıcaklık performansı nasıl etkiler?

C: Karakteristik eğrilerde gösterildiği gibi, sıcaklık arttıkça, belirli bir akım için optik çıkış genellikle azalır ve ileri gerilim azalır. Geniş sıcaklık aralıkları için tasarımlar bunu hesaba katmalıdır.

S: \"Spektral olarak eşleştirilmiş\" ne anlama gelir?

C: LED'in emisyon spektrumunun (940nm merkezli) belirtilen fototransistörün tepe tepki bölgesi ile iyi bir şekilde uyumlu olduğu anlamına gelir. Bu, dedektörün bir elektrik sinyaline dönüştürebileceği yayılan ışık miktarını maksimize eder.

11. Pratik Tasarım ve Kullanım Örnekleri

Örnek 1: Nesne Algılama Geçidi:İki LTE-209 IR LED, bir konveyör bandının bir tarafına yerleştirilebilir, her biri karşı tarafta eşleştirilmiş bir fototransistör ile eşleştirilerek iki bağımsız algılama ışını oluşturur. Bir mikrodenetleyici fototransistör çıkışlarını izler. Bir nesne geçtiğinde, bir veya her iki ışını keser, böylece sistemin nesneleri saymasına, boyutu ölçmesine (ışın kesme süresine göre) veya bir eylemi tetiklemesine olanak tanır.

Örnek 2: Yansımalı Yakınlık Sensörü:Bir LTE-209 ve eşleştirilmiş fototransistörü, aynı yöne bakacak şekilde bir PCB üzerinde yan yana yerleştirilir. LED bir ışın yayar. Bir nesne yaklaştığında, bu ışığın bir kısmını fototransistöre geri yansıtır. Algılanan sinyalin gücü, nesnenin yakınlığı ile ilişkilidir. Bu kurulum, dokunmatik olmayan musluklarda veya otomatik sabun dağıtıcılarında yaygındır.

12. Çalışma Prensibi Giriş

Bir Kızılötesi Işık Yayan Diyot (IR LED), bir yarı iletken p-n eklem diyotudur. İleri bir gerilim uygulandığında, n-tipi bölgeden elektronlar ve p-tipi bölgeden delikler eklem bölgesine enjekte edilir. Bu yük taşıyıcıları yeniden birleştiğinde, enerji açığa çıkar. Burada kullanılan spesifik malzeme sisteminde (GaAlAs/GaAs), bu enerji kızılötesi spektrumda, yaklaşık 940nm dalga boyunda fotonlara karşılık gelir. Bahsedilen pencere katmanı da dahil olmak üzere diyotun yapısı, bu üretilen ışığın yarı iletken malzemeden verimli bir şekilde çıkmasına izin verecek şekilde tasarlanmıştır. Plastik paket, yarı iletken kalıbı korumak, mekanik yapı sağlamak ve ayrıca belirtilen 16 derecelik görüş açısına katkıda bulunarak yayılan ışın demetini şekillendirmek için bir lens görevi görebilir.

13. Teknoloji Trendleri ve Gelişmeler

Kızılötesi verici teknolojisi gelişmeye devam etmektedir. Bu alandaki genel trendler şunları içerir:

• Artırılmış Verimlilik:Belirli bir elektriksel giriş için daha yüksek optik çıkış gücü elde etmek, güç tüketimini ve ısı üretimini azaltmak için yeni yarı iletken malzemeler ve yapılar (örneğin, çoklu kuantum kuyuları) geliştirilmesi.
• Miniyatürleştirme:Giderek daha küçük tüketici elektroniği ve IoT cihazlarına entegrasyonu sağlamak için paket boyutunda devam eden küçültme (örneğin, çip ölçekli paketler).
• Gelişmiş İşlevsellik:Vericinin sürücü devreleri, fotodedektörler veya hatta mikrodenetleyicilerle tek modüllere veya sistem-in-paket (SiP) çözümlerine entegrasyonu.
• Dalga Boyu Çeşitliliği:940nm standart olmaya devam ederken, diğer IR dalga boyları (örneğin, 850nm, 1050nm) göz güvenliği sistemleri veya farklı atmosferik iletim pencereleri gibi spesifik uygulamalar için optimize edilmektedir.
• Geliştirilmiş Güvenilirlik:Otomotiv uygulamalarında gerektiği gibi daha yüksek sıcaklıklara ve daha zorlu çevre koşullarına dayanacak paketleme malzemeleri ve kalıp bağlama teknolojilerindeki ilerlemeler.