LTE-4206 IR Verici LED Teknik Veri Sayfası - 940nm Dalga Boyu - 20mA İleri Akım - 1.6V İleri Gerilim - 20° Görüş Açısı

1. Ürün Genel Bakışı

LTE-4206, optoelektronik algılama ve iletişim uygulamalarında kullanılmak üzere tasarlanmış, düşük maliyetli, minyatür bir kızılötesi (IR) vericidir. Temel işlevi, 940 nanometre (nm) tepe dalga boyunda kızılötesi ışık yaymaktır. Cihaz, verimli ışık yayılımı sağlayan şeffaf, saydam plastik bir uçtan bakışlı pakette bulunur. Önemli bir özelliği, karşılık gelen fototransistör serileri ile mekanik ve spektral olarak eşleşmesidir; bu, fiziksel boyutlar ve spektral tepki açısından uyumluluğu garanti ederek alıcı devrelerinin tasarımını basitleştirir.

2. Derinlemesine Teknik Parametre Analizi

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Bu değerler, cihaza kalıcı hasar verebilecek sınırları tanımlar. Ortam sıcaklığı (T_A) 25°C'de belirtilmiştir.

• Güç Dağılımı (P_D):90 mW. Bu, cihazın ısı olarak dağıtabileceği maksimum izin verilen güçtür.
• Tepe İleri Akımı (I_FP):1 A. Bu, saniyede 300 darbe (pps) ve 10 μs darbe genişliği koşullarında belirtilen maksimum izin verilen darbe akımıdır.
• Sürekli İleri Akım (I_F):60 mA. Bu, sürekli olarak uygulanabilen maksimum DC akımdır.
• Ters Gerilim (V_R):5 V. Ters öngerilimde bu gerilimin aşılması LED eklemine zarar verebilir.
• Çalışma Sıcaklığı Aralığı:-40°C ila +85°C. Cihazın bu ortam sıcaklığı aralığında çalışacağı garanti edilir.
• Depolama Sıcaklığı Aralığı:-55°C ila +100°C.
• Bacak Lehimleme Sıcaklığı:Paket gövdesinden 1.6mm ölçüldüğünde, 5 saniye boyunca 260°C.

2.2 Elektriksel ve Optik Karakteristikler

Bu parametreler T_A=25°C'de ölçülür ve cihazın normal çalışma koşullarındaki performansını tanımlar. Optik parametrelerin testi için ileri akım (I_F) tipik olarak 20mA'dir.

• Açıklık Radyant Işınımı (E_e):mW/cm² cinsinden ölçülür, bir yüzeye gelen birim alan başına radyant güçtür. Değer sınıfa (bin) göre değişir (bkz. bölüm 3).
• Radyant Şiddet (I_E):mW/sr cinsinden ölçülür, birim katı açı başına yayılan radyant güçtür. IR kaynağının parlaklığını karakterize etmek için kilit bir parametredir. Değerler sınıflandırılmıştır.
• Tepe Yayılım Dalga Boyu (λ_Tepe):940 nm (tipik). Yayılan optik gücün maksimum olduğu dalga boyudur. Yakın kızılötesi spektrum içinde yer alır.
• Spektral Çizgi Yarı Genişliği (Δλ):50 nm (tipik). Tam Genişlik Yarı Maksimum (FWHM) olarak da bilinen bu parametre, spektral bant genişliğini gösterir. 50 nm değeri, yayılan ışığın tepe değer etrafında merkezlenmiş yaklaşık 50 nm genişliğinde bir dalga boyu aralığını kapsadığı anlamına gelir.
• İleri Gerilim (V_F):I_F=20mA'da 1.2 V (min), 1.6 V (tipik). Bu, belirtilen akım iletildiğinde LED üzerindeki gerilim düşümüdür.
• Ters Akım (I_R):V_R=5V'da 100 μA (maks). Cihaz ters öngerilimli olduğunda akan küçük sızıntı akımıdır.
• Görüş Açısı (2θ_1/2):20 derece. Radyant şiddetin maksimum değerinin (eksenel) yarısına düştüğü tam açıdır. 20°'lik bir açı, nispeten odaklanmış bir ışın olduğunu gösterir.

3. Sınıflandırma (Binning) Sistemi Açıklaması

LTE-4206, kilit optik çıkış parametreleri olan Açıklık Radyant Işınımı (E_e) ve Radyant Şiddet (I_E) için bir sınıflandırma sistemi kullanır. Sınıflandırma, bileşenleri tanımlı bir aralık içinde tutarlılık sağlamak için performans gruplarına ayıran bir üretim sürecidir. Cihaz dört sınıfa ayrılır: A, B, C ve D.

• Sınıf A: E_e= 0.184 - 0.54 mW/cm²; I_E= 1.383 - 4.06 mW/sr.
• Sınıf B: E_e= 0.36 - 0.78 mW/cm²; I_E= 2.71 - 5.87 mW/sr.
• Sınıf C: E_e= 0.52 - 1.02 mW/cm²; I_E= 3.91 - 7.67 mW/sr.
• Sınıf D: E_e= 0.68 mW/cm² (min); I_E= 5.11 mW/sr (min). Bu sınıf en yüksek çıkış grubunu temsil eder.

Bu sistem, tasarımcıların belirli bir uygulama için hassasiyet veya menfaat gereksinimlerini karşılayan bir sınıf seçmelerine olanak tanır.

4. Performans Eğrisi Analizi

Veri sayfası, cihazın değişen koşullar altındaki davranışını gösteren çeşitli karakteristik eğriler sağlar.

4.1 Spektral Dağılım (Şekil 1)

Bu eğri, bağıl radyant şiddetin dalga boyunun bir fonksiyonu olarak gösterir. 940 nm'de tepe yayılımını ve yaklaşık 50 nm spektral yarı genişliği doğrular. Eğri şekli, tipik bir GaAlAs kızılötesi LED için karakteristiktir.

4.2 İleri Akım - İleri Gerilim (IV Eğrisi) (Şekil 3)

Bu grafik, I_F'yi V_F'ye karşı çizer. Bir diyotun karakteristik üstel ilişkisini gösterir. Eğri, akım sınırlayıcı sürücü devresini tasarlamak için gereklidir. 20mA'da tipik V_F=1.6V değeri burada doğrulanabilir.

4.3 Bağıl Radyant Şiddet - İleri Akım (Şekil 5)

Bu çizim, optik çıkışın (radyant şiddet) önemli bir aralıkta ileri akımla neredeyse doğrusal olduğunu gösterir. Bu doğrusallık kontrolü basitleştirir; sürücü akımını artırmak, ışık çıkışını doğrudan ve öngörülebilir şekilde artırır.

4.4 Bağıl Radyant Şiddet - Ortam Sıcaklığı (Şekil 4)

Bu kritik eğri, LED çıkışının sıcaklığa bağımlılığını gösterir. Radyant şiddet, ortam sıcaklığı arttıkça azalır. Bu güç azaltma, tam sıcaklık aralığında (-40°C ila +85°C) çalışacak şekilde tasarlanan sistemlerde, yüksek sıcaklıklarda yeterli sinyal gücünü sağlamak için hesaba katılmalıdır.

4.5 Radyasyon Diyagramı (Şekil 6)

Bu, yayılan ışığın uzaysal dağılımını gösteren bir kutupsal çizimdir. 20° görüş açısını görsel olarak doğrular ve şiddetin merkez eksenden (0°) uzaklaştıkça nasıl azaldığını gösterir.

5. Mekanik ve Paket Bilgileri

Cihaz, minyatür plastik uçtan bakışlı bir paket kullanır. Veri sayfasından önemli boyutsal notlar şunları içerir:

• Tüm boyutlar milimetre cinsindendir (parantez içinde inç verilmiştir).
• Aksi belirtilmedikçe genel tolerans ±0.25mm (±0.010")'dir.
• Flanş altındaki reçinenin maksimum çıkıntısı 1.0mm (0.039")'dir.
• Bacak aralığı, bacakların paket gövdesinden çıktığı noktada ölçülür.
• Paket şeffaf ve saydamdır.

(Not: Bir çizimden alınan spesifik sayısal boyutlar metin alıntısında sağlanmamıştır, ancak tipik olarak gövde çapı, uzunluk, bacak çapı ve aralık içerir).

6. Lehimleme ve Montaj Kılavuzu

Sağlanan birincil kılavuz el lehimlemesi içindir: bacaklar, plastik paket gövdesinden en az 1.6mm (0.063") uzakta ısı uygulanarak, maksimum 5 saniye süreyle 260°C'de lehimlenebilir. Bu, epoksi reçineye termal hasarı önlemek içindir. Dalga veya reflow lehimleme için, paketin termal sınırları içinde kalmak için tepe sıcaklığına ve likvidüs üzerindeki süreye dikkat ederek standart kızılötesi LED profilleri takip edilmelidir.

7. Uygulama Önerileri

7.1 Tipik Uygulama Senaryoları

• Nesne Algılama ve Yakınlık Sensörü:Yansımalı veya kesintili ışın konfigürasyonlarında eşleşen bir fototransistör (ör. LTR-4206 serisi) ile eşleştirilir. Yazıcılar, fotokopi makineleri, otomatlar ve endüstriyel otomasyonda kullanılır.
• Kızılötesi Veri İletimi:Kısa menzilli, düşük veri hızlı seri iletişim bağlantıları, uzaktan kumanda birimleri veya optik kodlayıcılar için uygundur.
• Duman Algılama:Optik odacık tabanlı duman dedektörlerinde kullanılır.

7.2 Tasarım Hususları

• Akım Sınırlama:I_F'yi istenen değere (ör. spesifikasyon performansı için 20mA) sınırlamak için her zaman bir seri direnç veya sabit akım sürücüsü kullanın, asla doğrudan bir gerilim kaynağına bağlamayın.
• Termal Yönetim:Sıcaklıkla çıkış gücünün azalmasını (Şekil 4) hesaba katın. Ortam koşullarını göz önünde bulundurarak, güç dağılımının (I_F* V_F) 90mW'ı aşmamasını sağlayın.
• Optik Hizalama:20° görüş açısı, özellikle kesintili ışın kurulumlarında, optimum sinyal bağlaşımı için eşleştirilmiş dedektörle dikkatli hizalama gerektirir.
• Elektriksel Gürültü:Algılama uygulamalarında, LED sürücü akımını modüle edin ve alıcı devresinde, 940nm IR bileşenleri içerebilen ortam ışığını (ör. güneş ışığı, akkor ampuller) reddetmek için senkron tespit kullanın.

8. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaştırma

LTE-4206'nın birincil farklılaştırıcıları, belirli bir fototransistör serisi ilemekanik ve spektral eşleşmesidir. Bu, alıcının aktif alanının ve spektral hassasiyet eğrisinin, vericinin çıkış deseni ve dalga boyu ile optimum şekilde hizalandığını garanti ederek sistem verimliliğini maksimize eder ve mekanik tasarımı basitleştirir.Şeffaf paket, renkli veya dağınık paketlere kıyasla daha yüksek harici verimlilik sunar.Sınıflandırma sistemi, gerekli çıkış seviyesini seçmede esneklik sağlar.Düşük maliyeti ve minyatür boyutu, onu yüksek hacimli, alan kısıtlı tüketici ve endüstriyel uygulamalar için uygun kılar.

9. Sık Sorulan Sorular (Teknik Parametrelere Dayalı)

S: 940nm dalga boyunun amacı nedir?

C: 940nm, insan gözüyle görülemeyen yakın kızılötesi aralıktadır. Görünür ışık girişiminden kaçındığı, birçok silikon fotodedektörün (fototransistörler gibi) burada iyi hassasiyete sahip olduğu ve 850nm LED'lere kıyasla ortam akkor ışığından (~1000nm aralığında tepe yapar) daha az etkilendiği için yaygın bir dalga boyudur.

S: Bu LED'i 5V bir kaynakla sürebilir miyim?

C: Evet, ancak MUTLAKA bir akım sınırlayıcı direnç kullanmalısınız. Örneğin, 5V kaynaktan tipik V_F=1.6V ile I_F=20mA elde etmek için: R = (5V - 1.6V) / 0.02A = 170Ω. En yakın standart değeri (ör. 180Ω) kullanın ve gerçek akımı kontrol edin.

S: Bir verici için "görüş açısı" ne anlama gelir?

C: Işın genişliğini tanımlar. 20° tam açı, yayılan ışığın nispeten dar bir koni içinde yoğunlaştığı anlamına gelir. Tepe şiddetin yarısı, merkez eksenden ±10°'de bulunur. Daha küçük bir açı, daha uzun menzil veya hassas hizalama için daha odaklanmış bir ışın sağlar.

S: Çıkış neden sınıflandırılmış?

C: Üretim varyasyonları, çıkış gücünde hafif farklılıklara neden olur. Sınıflandırma, LED'leri garanti edilen minimum ve maksimum çıkışlara sahip gruplara ayırır. Bu, tasarımcıların sistemlerinin güvenilir çalışacağını garanti eden, bileşenin tam performans aralığını bilerek bir sınıf seçmelerine olanak tanır.

10. Pratik Tasarım Örneği

Örnek: Bir Yazıcı için Kağıt Algılama Sensörü Tasarımı.

Kağıt varlığını algılamak için kesintili ışın sensörüne ihtiyaç vardır. Bir LTE-4206 (Sınıf C) kağıt yolunun bir tarafına, eşleşen bir LTR-4206 fototransistörü ise tam karşısına yerleştirilir.

1. Sürücü Devresi:LED, bir mikrodenetleyici GPIO pini tarafından, pin yüksek (3.3V veya 5V mantık) olduğunda I_F'yi ~20mA'ye ayarlamak için bir 180Ω direnç üzerinden sürülür.
2. Modülasyon:Mikrodenetleyici, LED'i sinyalini ortam ışığından ayırt etmek için 1kHz'de (%50 görev döngüsü) darbeleştirir.
3. Alıcı Devresi:Fototransistör kollektörü, bir pull-up direncine bağlanır. Kollektördeki gerilim, bir mikrodenetleyici ADC'si veya bir karşılaştırıcı tarafından okunur.
4. Algılama Mantığı:Kağıt yokken, IR ışık fototransistöre ulaşır, iletir ve kollektör gerilimini düşük seviyeye çeker. Kağıt ışını engellediğinde, fototransistör kapanır ve kollektör gerilimi yüksek seviyeye çıkar. Mikrodenetleyici, durum değişikliğini algılamak için LED darbesi sırasında bu sinyali senkron olarak örnekler.
5. Hususlar:20° görüş açısı, ışının kağıt kenarı tarafından temiz bir şekilde kesilecek kadar dar olduğunu garanti eder. Sınıf C seçimi, alıcıda güçlü bir sinyal oluşturmak için yeterli radyant şiddet sağlar, hatta zamanla toz birikimini bile hesaba katar.

11. Çalışma Prensibi Tanıtımı

Bir Kızılötesi Işık Yayan Diyot (IR LED), bir yarı iletken p-n eklem diyotudur. Açma eşiğini (bu cihaz için yaklaşık 1.2V) aşan bir ileri gerilim uygulandığında, elektronlar ve delikler eklem boyunca enjekte edilir. Bu yük taşıyıcıları yeniden birleşir ve bu spesifik malzeme bileşimi (tipik olarak Galyum Alüminyum Arsenür - GaAlAs) için, yeniden birleşme sırasında açığa çıkan enerji, 940 nm civarında merkezlenmiş dalga boyuna sahip fotonlar şeklindedir, ki bu kızılötesi ışıktır. Yayılan ışığın şiddeti, ileri akım (I_F) tarafından kontrol edilen yeniden birleşme oranıyla doğru orantılıdır. Şeffaf epoksi paket, çıkış ışınını belirtilen 20° görüş açısına şekillendiren bir mercek görevi görür.

12. Teknoloji Trendleri

Kızılötesi verici teknolojisindeki trendler şunları içerir:

• Artırılmış Verimlilik:Aynı sürücü akımı için daha yüksek radyant şiddet (mW/sr) elde etmek ve güç tüketimini azaltmak için malzeme ve yapıların (ör. çoklu kuantum kuyuları) geliştirilmesi.
• Minyatürleştirme:Paket boyutunda (ör. çip ölçekli paketler) sürekli küçülme, giyilebilirler ve ultra kompakt sensörler gibi daha küçük cihazlara entegrasyonu mümkün kılar.
• Gelişmiş Güvenilirlik ve Daha Yüksek Sıcaklıkta Çalışma:Ömür süresini uzatmak ve daha sert ortamlarda (ör. otomotiv, endüstriyel) çalışmaya izin vermek için paketleme malzemelerinde ve çip bağlama teknolojilerinde iyileştirmeler.
• Entegre Çözümler:IR vericiyi, sürücüyü ve bazen bir dedektörü veya mantığı tek bir modül veya IC'de birleştirerek sistem tasarımını basitleştirmek ve ayak izini azaltmak.
• Çoklu Dalga Boyu ve VCSEL'ler:Dikey-Oyuk Yüzey-Yayan Lazerlerin (VCSEL) kullanımı, gelişmiş yakınlık algılama, 3B görüntüleme (Time-of-Flight) ve yüz tanıma gibi çok hassas, yüksek hızlı veya yapılandırılmış ışık desenleri gerektiren uygulamalar için.

LTE-4206, standart kızılötesi algılama ihtiyaçları için olgun, uygun maliyetli bir çözümü temsil ederken, daha yeni teknolojiler daha yüksek performans, entegrasyon ve özel uygulamalar için talepleri karşılar.