LTE-R38386AS-S Kızılötesi Verici ve Alıcı Cihaz Veri Sayfası - 850nm Dalga Boyu - 3.6W Güç - 3.1V İleri Gerilim - Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

Bu belge, güvenilir ışık kaynağı ve algılama yeteneği gerektiren uygulamalar için tasarlanmış ayrık bir kızılötesi (IR) cihazın özelliklerini ayrıntılı olarak açıklamaktadır. Cihaz, 850 nanometre tepe dalga boyuna sahip bir kızılötesi verici ve dedektörü entegre eder ve yüksek çıkış ve kararlı çalışma gerektiren yüksek performanslı uygulamalar için tasarlanmıştır.

Cihazın temel avantajı, yüksek güçlü bir kızılötesi vericiyi uyumlu bir dedektörle tek bir paket içinde entegre etmesidir. Bu entegrasyon, yansımalı veya yakınlık algılama uygulamalarının tasarımını basitleştirir. Verici, yüksek ışınım şiddeti ve geniş görüş açısı özelliklerine sahipken, dedektör sinyal alımı için gereken hassasiyeti sağlar. Bu ürün çevre düzenlemelerine uygundur ve RoHS ve yeşil ürün kategorisine girer.

Hedef pazarlar arasında uzaktan kumanda sistemleri, kısa mesafeli kablosuz veri iletimi, güvenlik alarm sistemleri ve kızılötesi teknolojisini tercih eden çeşitli endüstriyel veya tüketici elektroniği algılama uygulamaları bulunmaktadır.

2. Derinlemesine Teknik Parametre Analizi

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Bu değerler, cihazda kalıcı hasara yol açabilecek stres limitlerini tanımlar. Bu limitlerde veya üzerinde çalışmanın garantisi yoktur; uzun vadeli güvenilir performans için bu tür işlemlerden kaçınılmalıdır.

• Güç Tüketimi (Pd):3.6 watt. Bu, ortam sıcaklığının (Ta) 25°C olduğu durumda cihazın dağıtabileceği maksimum ısı miktarıdır. Bu değerin aşılması, eklem sıcaklığının aşırı yükselmesine neden olacaktır.
• Tepe İleri Akım (I_FP):5 Amper. Bu, darbe koşullarında (saniyede 300 darbe, 10μs darbe genişliği) izin verilen maksimum akımdır. Doğru akım anma değerinden çok daha yüksektir ve cihazın geçici termal kapasitesinden yararlanır.
• Doğru akım yönünde akım (I_F):1 Amper. Vericinin dayanabileceği maksimum sürekli doğru akım.
• Ters yönde voltaj (V_R):5 Volt. Bu değerin üzerinde ters voltaj uygulanması yarı iletken bağlantısının delinmesine neden olabilir.
• Termal direnç (R_θJ):9 K/W. Bu parametre, ısının yarı iletken jonksiyondan ortama iletilme verimliliğini ifade eder. Daha düşük bir değer, daha iyi ısı dağıtım performansı anlamına gelir.
• Çalışma sıcaklığı aralığı:-40°C ila +85°C. Cihaz, bu ortam sıcaklığı aralığında normal çalışabilmesi için belirlenmiştir.
• Depolama sıcaklığı aralığı:-55°C ila +100°C.
• Kızılötesi lehimleme koşulları:Paket, 260°C'ye kadar pik sıcaklığa sahip reflow lehimlemeye, en fazla 10 saniye süreyle dayanabilir.

2.2 Elektriksel ve Optik Özellikler

Bu parametreler, standart test koşullarında (Ta=25°C) ölçülmüş olup cihazın tipik performansını temsil eder.

• Radyasyon yoğunluğu (I_E):630 mW/sr (tipik), I_F=1A koşulunda. Bu parametre, merkez eksen boyunca birim katı açı başına yayılan ışık gücünü ölçer ve ışık kaynağının parlaklığını ifade eder.
• Toplam radyant akı (Φ_e):1340 mW (tipik değer), I_F=1A koşulunda. Bu, tüm yönlere yayılan toplam optik güçtür.
• Tepe emisyon dalga boyu (λ_P):850 nm (tipik değer). Optik çıkış gücünün maksimum değere ulaştığı dalga boyu.
• Spektral çizgi yarı genişliği (Δλ):50 nm (tipik değer). Maksimum yoğunluğun yarısındaki emisyon spektrumu genişliği, spektral saflığı ifade eder.
• İleri yönlü voltaj (V_F):3.1 V (tipik değer), I_F=1A koşulunda, 2.5V ila 3.6V aralığında. Cihazın belirtilen akım geçerken üzerindeki voltaj düşüşü.
• Ters akım (I_R):10 μA (maksimum), V_R=5V koşulunda. Cihaz ters öngerilimliyken küçük sızıntı akımı.
• Yükselme/düşme süresi (t_r/t_f):30 ns (tipik değer). Işık çıkışının maksimum değerin %10'undan %90'ına yükselmesi (veya %90'ından %10'una düşmesi) için gereken süre. Bu, maksimum modülasyon hızını belirler.
• Görüş açısı (2θ_1/2):90 derece (tipik değer). Radyasyon yoğunluğunun merkez (0°) değerinin yarısı olduğu tam açı. Geniş görüş açısı, geniş kapsama alanı gerektiren uygulamalar için avantajlıdır.

3. Performans Eğrisi Analizi

Veri sayfası, cihazın farklı koşullar altındaki davranışını anlamak için kritik öneme sahip birkaç temel karakteristik eğri sağlar.

3.1 Spektral Dağılım

Spektral dağılım eğrisi, bağıl ışınım şiddetinin dalga boyuna göre değişimini gösterir. Bu cihaz için tepe noktası 850nm'de merkezlenmiştir ve tipik yarı genişlik 50nm'dir. Bu özellik, eşleştirilmiş dedektörün spektral hassasiyetiyle uyum sağlamak veya sistemdeki optik filtrelerle uyumluluğu garanti etmek için çok önemlidir.

3.2 İleri Akım ile Ortam Sıcaklığı Arasındaki İlişki

Bu azaltma eğrisi, maksimum izin verilen doğru akım ileri akımının ortam sıcaklığı arttıkça nasıl azaldığını göstermektedir. Maksimum bağlantı sıcaklığını aşmayı önlemek için, yüksek sıcaklık ortamlarında çalışırken sürme akımının düşürülmesi gerekir. Eğri tipik olarak, 25°C'deki nominal akımdan maksimum bağlantı sıcaklığındaki sıfır akıma doğru lineer bir düşüş sergiler.

3.3 İleri Akım ile İleri Gerilim Arasındaki İlişki

I-V eğrisi, ileri akım ile ileri gerilim arasındaki üstel ilişkiyi gösterir. 1A akımda tipik V_F3.1V değeri, sürücü devresini tasarlamak ve güç tüketimini (P_d= V_F* I_F) hesaplamak için kritik bir parametredir.

3.4 Bağıl Radyasyon Şiddeti ile İleri Akım ve Sıcaklık Arasındaki İlişki

Bu eğriler, ışık çıkış gücünün sürücü akımı ve ortam sıcaklığına nasıl bağlı olduğunu göstermektedir. Çıkış genellikle bir noktaya kadar akımla doğrusal olarak artar, ancak çok yüksek akımlarda ısınma nedeniyle verim düşebilir. Çıkış ayrıca sıcaklık arttıkça, iç kuantum verimliliğindeki düşüş nedeniyle azalır.

3.5 Radyasyon Deseni

Kutupsal ışınım diyagramı, görüş açısını görsel olarak temsil eder. Bu diyagram, 90 derecelik yarı açıyı doğrular ve farklı eksen dışı açılardaki bağıl yoğunluğu gösterir. Bu, optik sistemler tasarlamak ve sistem içinde vericiler ile dedektörleri hizalamak için çok önemlidir.

4. Mekanik ve Paketleme Bilgisi

4.1 Dış Boyutlar

Bu cihaz yüzey montaj paketi kullanır. Dış görünüm şeması, uzunluk, genişlik, yükseklik, bacak aralığı ve optik pencere konumu dahil tüm kritik fiziksel boyutları belirtir. Aksi belirtilmedikçe, tolerans genellikle ±0.1mm'dir. PCB lehim pedi düzeni tasarlanırken bu şemaya başvurulmalıdır.

4.2 Önerilen Lehim Pasta Boyutları

Önerilen PCB lehim pedi düzeni (paket) sağlanmıştır. Bu, reflow lehimleme sürecinde güvenilir lehim bağlantılarının oluşmasını ve yeterli mekanik mukavemetin sağlanmasını temin etmek için lehim pedi boyutlarını, şekillerini ve aralıklarını içerir. Bu önerilere uyulması, tombstone efekti ve kötü lehim oluşumunu önlemeye yardımcı olur.

4.3 Polarite İşareti

Katot, paket diyagramında açıkça işaretlenmiştir. Bileşenin hasar görmesini önlemek için montaj sırasında doğru polariteye dikkat edilmelidir. Sağlanan kaset ve makara ambalajları, otomatik yerleştirme sırasında tutarlı yönü korur.

5. Lehimleme ve Montaj Kılavuzu

5.1 Depolama Koşulları

Bu bileşen nem hassasiyetine sahiptir. Açılmamış paket ≤30°C sıcaklıkta ve ≤%90 bağıl nemde saklanmalı ve bir yıl içinde kullanılması önerilir. Nem koruma torbası açıldıktan sonra, bileşen ≤30°C sıcaklıkta ve ≤%60 bağıl nemde saklanmalıdır. Ortam havasına bir haftadan uzun süre maruz kalınırsa, leme işleminden önce emilen nemi gidermek ve yeniden akış lehimleme sırasında "patlamış mısır" olayını önlemek için yaklaşık 60°C'de en az 20 saat fırınlanması gerekmektedir.

5.2 Reflow Lehimleme Sıcaklık Profili

JEDEC standardına uygun bir yeniden akış lehimleme sıcaklık profili kullanılması önerilir. Temel parametreler şunları içerir:

• Ön ısıtma:150–200°C, maksimum 120 saniye, devre kartını kademeli olarak ısıtmak ve flux'ı aktifleştirmek için.
• Tepe sıcaklığı:Maksimum 260°C. 260°C'nin üzerindeki süre en aza indirilmelidir.
• Tepe Süresi:Maksimum 10 saniye. Cihaz bu sıcaklık profilini en fazla iki kez tolere edebilir.

Spesifik sıcaklık profili, gerçek PCB tasarımı, lehim pastası ve kullanılan reflow fırınına göre karakterize edilmelidir.

5.3 El Lehimleme

El ile lehimleme yapılması gerekiyorsa, havya ucu sıcaklığı 300°C'yi geçmemeli ve her lehim noktasına temas süresi 3 saniye ile sınırlandırılmalıdır. Bu işlem yalnızca bir kez yapılabilir.

5.4 Temizleme

Lehim sonrası temizlik gerekliyse, yalnızca izopropil alkol gibi alkol bazlı çözücüler kullanılmalıdır. Tahriş edici veya aşındırıcı kimyasal temizleyicilerden kaçınılmalıdır.

6. Paketleme ve Sipariş Bilgileri

6.1 Şerit ve Makara Özellikleri

Bileşenler, 7 inçlik makaralara sarılmış, kabartmalı taşıyıcı bant şeklinde sunulmaktadır. Her makara 600 bileşen içerir. Paketleme, ANSI/EIA 481-1-A-1994 standardına uygundur. Bileşenleri korumak için taşıyıcı bant üzerinde bir örtü bulunur ve özellikler, bir makarada en fazla iki bileşenin arka arkaya eksik olmasına izin verir.

6.2 Parça Numarası

Temel parça numarası LTE-R38386AS-S'tir. Sipariş ve tanımlama için bu numara kullanılmalıdır.

7. Uygulama Önerileri ve Tasarım Hususları

7.1 Tipik Uygulama Devresi

Bu cihaz, genel elektronik cihazlar için uygundur. Bir vericiyi sürmek için, bir akım sürücü cihazıdır.Devre modeli (A) kullanılması şiddetle tavsiye edilir:Birden fazla cihaz paralel bağlandığında, her LED için seri bir akım sınırlama direnci kullanılmalıdır. Bu, bireysel LED'ler arasındaki ileri voltaj (V_F) doğal farklılıklarını telafi ederek parlaklık düzgünlüğünü sağlar.Devre modeli (B) kullanılması tavsiye edilmez:Yani LED'ler kendi dirençleri olmadan doğrudan paralel bağlanır, çünkü bu önemli parlaklık uyumsuzluğuna ve ileri voltajı (V_F.

) en düşük olan LED'in aşırı akım çekmesine neden olabilir.

• 7.2 Tasarım HususlarıIsı Yönetimi:
• Güç tüketimi 3.6W'a kadar çıkabildiğinden, PCB üzerinde doğru termal tasarım kritik öneme sahiptir. Isıyı jonksiyon bölgesinden uzaklaştırmak için, cihaz bacaklarına bağlanacak yeterli bakır folyo alanı (ısı emici ped) kullanın.Sürücü Akımı Seçimi:
• Çalışma akımını, gerekli ışınım şiddetine ve uygulamanın maksimum ortam sıcaklığındaki termal düşüşe göre seçin. 1A'lık mutlak maksimum DC akımı aşmayın.Optik Hizalama:
• Hem verici hem de dedektörün kullanıldığı yansımalı algılama uygulamalarında, dedektörün görüş alanını vericinin aydınlatma bölgesiyle hizalamak için özenli bir mekanik tasarım gereklidir.Elektriksel Gürültü:

Dedektör tarafında, ortam ışığı gürültüsünün potansiyel etkisi dikkate alınmalıdır. Veri sayfası, fotodiyot/transistör için filtre sağlanabileceğini belirtmektedir, ancak bu belirli dedektörün filtre içerip içermediği açıkça belirtilmemiştir.

7.3 Uygulama Sınırlamaları

Bu cihaz, arızanın hayatı veya sağlığı tehlikeye atabileceği durumlar için tasarlanmamıştır; örneğin havacılık, trafik kontrolü, tıbbi veya kritik güvenlik sistemleri. Bu tür uygulamalar için, tasarımda kullanılmadan önce üreticiye danışılması gerekmektedir.

8. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

• Bu veri sayfası diğer parça numaralarıyla doğrudan bir karşılaştırma sunmasa da, cihazın temel farklılaştırıcı özellikleri şu şekilde çıkarılabilir:Entegre Çözüm:
• Verici ve dedektörün entegrasyonu, ayrık bileşenlerin tedarikine kıyasla bileşen sayısını azaltır ve optik hizalamayı basitleştirir.Yüksek Güç:
• 630 mW/sr'lik ışınım şiddeti ve 3.6W güç tüketimi derecesi, bu cihazın daha uzun mesafeli veya daha güçlü sinyal gerektiren uygulamalar için yüksek çıkışlı bir cihaz olduğunu gösterir.Yüksek Hız:
• 30 ns'lik yükselme/düşme süresi, hızlı veri aktarımı veya darbe işlemi için uygun olan yüksek frekanslı modülasyonu destekler.Geniş Görüş Açısı:

90 derecelik yarı açı, geniş bir kapsama alanı sağlar ve yakınlık algılama veya hassas hizalama gerektirmeyen uygulamalar için uygundur.

9. Sıkça Sorulan Sorular (Teknik Parametrelere Dayalı)
Soru: Bu LED'i sürekli olarak 1A ile sürebilir miyim?

Cevap: Evet, ancak ortam sıcaklığı 25°C veya daha düşük olduğunda ve bağlantı sıcaklığını limitler içinde tutmak için yeterli soğutma önlemi aldığınızda. Daha yüksek ortam sıcaklıklarında, sağlanan eğriye göre akım düşürülmelidir.
Soru: Radyant yoğunluk ile toplam radyan akı arasındaki fark nedir?

Cevap: Radyant yoğunluk (mW/sr), belirli bir yönde (genellikle eksenel) birim katı açı başına düşen gücü ölçer. Toplam radyan akı (mW), tüm yönlerde yayılan toplam ışık gücünü ölçer. İlki odaklama uygulamalarıyla, ikincisi toplam ışık çıkışıyla ilgilidir.
Soru: Neden paralel bağlı her LED'in seri bir dirence ihtiyacı vardır?_FCevap: LED'in ileri voltajı (V_F) negatif bir sıcaklık katsayısına sahiptir ve üretim farklılıkları bulunur. Her bir direnç olmadan, ileri voltajı (V

) biraz daha düşük olan LED orantısız şekilde daha fazla akım çekecek, bu da düzensiz parlaklığa ve cihazda termal kaçak oluşmasına neden olabilir.
Soru: "260°C'de 10 saniye" lehimleme koşulu nasıl anlaşılmalıdır?

Cevap: Bu, cihaz paketinin kurşunsuz geri akış lehimlemesinin yüksek sıcaklığına dayanabileceği anlamına gelir. Geri akış fırınınızın sıcaklık profili, cihaz gövde sıcaklığının 260°C'yi aşmaması ve bu tepe noktasına yakın birkaç derece içinde geçirdiği sürenin 10 saniyeden az olması için tasarlanmalıdır.

10. Pratik Uygulama Örnekleri
Tasarım Örneği: Otomatik Musluk Yakınlık Sensörü

Bu uygulamada, verici ve dedektör su geçirmez bir pencere arkasında yan yana monte edilmiştir. Verici sürekli olarak 850nm kızılötesi ışın yayar. El musluğun altına yerleştirildiğinde, kızılötesi ışık elden dedektöre yansır. Dedektör çıkışını izleyen bir mikrodenetleyici, sinyalde önemli bir artış tespit eder ve bu da su vanasının açılmasını tetikler.
1. Tasarım Adımları:Sürücü Devresi:
2. Devre modeli (A) kullanın. Verici akımını, örneğin 500mA olacak şekilde, sınırın çok altında güçlü bir sinyal sağlamak için sabit akım kaynağı veya seri dirençli bir voltaj kaynağı kullanarak ayarlayın.Dedektör Arayüzü:
3. Fotodedektör (bu pakette fototransistör olabilir), ortak emetör konfigürasyonunda ve yukarı çekme direnci ile bağlanacaktır. Kızılötesi ışık algılandığında, kollektör voltajı düşer.PCB Yerleşimi:
4. Önerilen lehim pedi düzenini takip edin. Isı dağılımı için cihaz toprak bacaklarına bağlı geniş bakır alanlar içerir. Analog sensör izlerini gürültülü dijital hatlardan uzak tutun.Optik/Mekanik:
5. Verici'nin 90 derecelik konik ışın demetinin, dedektörün görüş alanı ile istenen algılama bölgesinde (örneğin, musluk başlığından 5-15 cm uzakta) örtüşmesi için muhafaza tasarlayın.Yazılım:

Yansıyan sinyali ortam kızılötesi gürültüsünden (örneğin, güneş ışığı veya ısıtıcılardan gelen) ayırt etmek için mikrodenetleyicide filtreleme uygulayın.

11. Çalışma Prensibi
Bu cihaz iki ana bileşenden oluşur:Kızılötesi Emisyon Diyotu (IRED):

Bu genellikle galyum arsenür (GaAs) veya alüminyum galyum arsenür (AlGaAs) yarı iletken diyottur. İleri yönde öngerilim uygulandığında, elektronlar ve delikler aktif bölgede yeniden birleşerek enerjiyi foton şeklinde yayar. Malzeme bileşimi (AlGaAs), yaklaşık 850 nm dalga boyunda, insan gözünün göremediği, yakın kızılötesi spektruma ait fotonlar üretmek üzere tasarlanmıştır.Kızılötesi Dedektör:

Bu, silikon veya kızılötesi ışığa duyarlı başka bir yarı iletken malzemeden yapılmış bir fotodiyot veya fototransistördür. Yeterli enerjiye sahip fotonlar dedektörün aktif bölgesine çarptığında, elektron-delik çiftleri oluştururlar. Bir fotodiyotta, ters polarma altında bu, ışık şiddetiyle orantılı bir fotoakım üretir. Bir fototransistörde ise, fotoakım bir taban akımı görevi görerek daha büyük bir kollektör akımının akmasına neden olur ve böylece dahili kazanç sağlar.

12. Teknoloji Trendleri
Kızılötesi cihazlar, bu ürün kategorisiyle ilgili birkaç yönde sürekli gelişmektedir:Verimlilik Artışı:
Süregelen malzeme bilimi araştırmaları, IRED'lerin duvar verimliliğini (ışık güç çıkışı/elektrik güç girişi) artırmayı, aynı ışık çıkışında ısınma ve güç tüketimini azaltmayı amaçlamaktadır.Daha Yüksek Hız:
Tüketici elektroniği (örneğin, Infrared Data Association protokolü) için daha hızlı veri aktarımı ihtiyacı, daha kısa yükselme/düşme sürelerine sahip cihazların gelişimini teşvik etmiştir, böylece daha yüksek bant genişliğine sahip iletişim mümkün olmuştur.Küçültme:
Elektronik cihazların küçültülmesi eğilimi, performansı korurken veya artırırken cihaz paketleme boyutlarının sürekli olarak küçülmesini zorlamaktadır.Entegrasyon: