LTE-C9501 Kızılötesi Verici ve Dedektör Veri Sayfası - 940nm Dalga Boyu - 20mA İleri Akım - 1.2V Tipik İleri Gerilim - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

LTE-C9501, güvenilir kızılötesi yayılım ve algılama gerektiren geniş bir uygulama yelpazesi için tasarlanmış ayrık bir kızılötesi bileşendir. Yüksek performans, kompakt paketleme ve otomatik montaj süreçleriyle uyumluluğun kritik olduğu modern elektronik sistemlerin ihtiyaçlarını karşılayan kapsamlı bir ürün gamının parçasıdır.

1.1 Temel Avantajlar ve Hedef Pazar

Bu bileşenin temel avantajları arasında RoHS ve çevre dostu ürün standartlarına uygunluğu yer alır, bu da çevre dostu olduğunu garanti eder. Modern PCB montaj hatlarında kullanılan yüksek hızlı otomatik yerleştirme ekipmanlarıyla tam uyumlu olmasını sağlayan, 7 inç çapında makaralar üzerinde 12mm taşıyıcı şerit içinde tedarik edilir. Paket ayrıca, yüzey montaj teknolojisi (SMT) için endüstri standardı olan kızılötesi reflow lehimleme süreçleriyle uyumlu olacak şekilde tasarlanmıştır. EIA standart paketi, diğer bileşenler ve tasarım kütüphaneleriyle mekanik uyumluluğu sağlar. Cihaz, tüketici elektroniği için uzaktan kumandalar, endüstriyel ve ticari sistemler için IR kablosuz veri iletimi ve güvenlik sistemleri için alarm ve algılama fonksiyonları gibi pazarları hedeflemektedir.

2. Derinlemesine Teknik Parametre Analizi

LTE-C9501'in performansı, bir dizi mutlak maksimum değer ve detaylı elektriksel/optik özelliklerle tanımlanır. Bu parametreleri anlamak, güvenilir devre tasarımı için esastır.

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Bu değerler, cihaza kalıcı hasar verebilecek stres limitlerini tanımlar. Normal çalışma için tasarlanmamıştır. Temel limitler arasında 100 mW güç dağılımı, darbe koşullarında (300 pps, 10 µs darbe) 800 mA tepe ileri akımı ve 60 mA sürekli DC ileri akımı yer alır. Cihaz, ters çalışma için tasarlanmamış olsa da, 5V'a kadar ters gerilime dayanabilir. Çalışma sıcaklığı aralığı -40°C ila +85°C olarak belirtilmiştir, depolama sıcaklığı aralığı ise daha geniş olarak -55°C ila +100°C'dir. Bileşen, maksimum 10 saniye boyunca 260°C tepe sıcaklığında kızılötesi reflow lehimlemeye dayanabilir.

2.2 Elektriksel ve Optik Özellikler

25°C standart ortam sıcaklığında ölçülen bu parametreler, cihazın tipik çalışma koşullarındaki performansını tanımlar. Işıma şiddeti (I_E), 20mA ileri akım (I_F) ile sürüldüğünde minimum 1.0 mW/sr ila maksimum 6.0 mW/sr aralığındadır. Tepe yayılım dalga boyu (λ_p) 940 nm'dir, bu da yakın kızılötesi spektrumda yer alır ve insan gözüyle görünmez. Spektral çizgi yarı genişliği (Δλ) tipik olarak 50 nm'dir. İleri gerilim (V_F) tipik olarak 1.2V'dir, I_F=20mA'de 1.1V ila 1.5V aralığındadır. Ters akım (I_R), 5V ters gerilim (V_R) uygulandığında maksimum 10 µA'dır. Görüş açısı (2θ_1/2) 20 derecedir ve yayılan kızılötesi radyasyonun şiddetinin eksen üzerindeki değerinin yarısına düştüğü açısal yayılımını tanımlar.

3. Sınıflandırma Sistemi Açıklaması

Üretimde tutarlı performans sağlamak için, LTE-C9501 ışıma şiddetine göre farklı sınıflara ayrılır. Bu, tasarımcıların uygulamaları için belirli çıkış gereksinimlerini karşılayan bileşenleri seçmelerine olanak tanır.

3.1 Işıma Şiddeti Sınıflandırması

Sınıf kodu listesi, I_F=20mA'de ölçülen minimum ve maksimum ışıma şiddetine göre cihazları üç gruba ayırır. A Sınıfı, şiddeti 1.0 ila 2.0 mW/sr arasında olan cihazları kapsar. B Sınıfı 2.0 ila 3.0 mW/sr'yi kapsar. C Sınıfı 3.0 ila 6.0 mW/sr'yi kapsar. Her sınıf içindeki şiddete +/-%15 tolerans uygulanır. Bu sınıflandırma sistemi, veri iletim bağlantıları veya yakınlık sensörleri gibi tutarlı sinyal gücünün çok önemli olduğu uygulamalarda yardımcı olur.

4. Performans Eğrisi Analizi

Grafiksel veriler, cihazın değişen koşullar altında nasıl davrandığına dair daha derin bir anlayış sağlar, bu da sağlam sistem tasarımı için hayati öneme sahiptir.

4.1 Spektral Dağılım

Spektral dağılım eğrisi (Şekil.1), bağıl ışıma şiddetini dalga boyunun bir fonksiyonu olarak gösterir. 940 nm'deki tepe noktasını ve 50 nm spektral yarı genişliğini doğrular, bu da yayılan kızılötesi ışığın bant genişliğini gösterir. Bu bilgi, karşılık gelen fotodedektörlerin spektral hassasiyetiyle eşleştirme ve ortam ışığı gürültüsünü filtreleme açısından önemlidir.

4.2 İleri Akım - Ortam Sıcaklığı İlişkisi

Bu eğri (Şekil.2), izin verilen ileri akım ile ortam sıcaklığı arasındaki ilişkiyi gösterir. Sıcaklık arttıkça, yarıiletken bağlantının termal limitleri nedeniyle maksimum izin verilen ileri akım azalır. Bu güç azaltma eğrisi, cihazın tüm çevresel koşullar altında güvenli çalışma alanı (SOA) içinde çalışmasını sağlamak için kritiktir.

4.3 İleri Akım - İleri Gerilim İlişkisi

IV karakteristik eğrisi (Şekil.3), ileri akım ve ileri gerilim arasındaki doğrusal olmayan ilişkiyi gösterir. LED için akım sınırlayıcı devre tasarımında yardımcı olur. Eğrinin şekli bir diyot için tipiktir, yaklaşık 1V civarında bir açılma gerilimi vardır.

4.4 Bağıl Işıma Şiddeti - Ortam Sıcaklığı ve İleri Akım İlişkisi

Şekil 4 ve 5, optik çıkış gücünün sıcaklık ve sürücü akımıyla nasıl değiştiğini gösterir. Çıkış genellikle artan sıcaklıkla azalır (Şekil.4) ve sürücü akımıyla artar (Şekil.5), ancak mutlaka doğrusal olarak değil. Bu eğriler, sıcaklık değişen ortamlarda çıkışı telafi etmek veya sabit parlaklık devreleri tasarlamak için esastır.

4.5 Işıma Deseni

Polar ışıma diyagramı (Şekil.6), görüş açısını görsel olarak temsil eder. Şiddet merkez eksen (0 derece) boyunca en yüksektir ve eksenden +/-10 derecede simetrik olarak değerinin yarısına düşer, bu da 20 derecelik toplam görüş açısı spesifikasyonunu doğrular. Bu desen, uzaktan kumandalar veya veri bağlantıları gibi sistemlerde optik hizalama için önemlidir.

5. Mekanik ve Paket Bilgileri

5.1 Dış Hat Boyutları

Veri sayfası, bileşenin detaylı mekanik çizimlerini sağlar. Tüm boyutlar milimetre cinsinden belirtilmiştir, aksi belirtilmedikçe standart tolerans ±0.1mm'dir. Paket, üstten görünümlü yayılım için su berraklığında plastik lensli standart bir EIA form faktörüdür.

5.2 Önerilen Lehim Pedi Düzeni

PCB düzeni için önerilen bir lehim pedi tasarımı sağlanmıştır. Bu boyutlara uymak, reflow sırasında uygun lehim bağlantısı oluşumunu, iyi mekanik mukavemeti ve bileşenin doğru hizalanmasını sağlar.

5.3 Şerit ve Makara Paket Boyutları

Detaylı çizimler, otomatik işleme için kullanılan taşıyıcı şeridin ve 7 inçlik makaranın boyutlarını gösterir. Şerit cepleri bileşeni güvenli bir şekilde tutacak şekilde tasarlanmıştır ve bir üst kapak bandı onları mühürler. Her makara 2000 adet içerir. Paketleme, standart pick-and-place ekipmanlarıyla uyumluluğu sağlayan ANSI/EIA 481-1-A-1994 spesifikasyonlarına uygundur.

6. Lehimleme ve Montaj Kılavuzları

6.1 Reflow Lehimleme Parametreleri

Kurşunsuz (Pb-free) işlemler için önerilen bir kızılötesi reflow profili dahil edilmiştir. Temel parametreler arasında 150-200°C ön ısıtma bölgesi, maksimum 120 saniyeye kadar ön ısıtma süresi, 260°C'yi aşmayan tepe sıcaklığı ve bu tepe değerin üzerinde maksimum 10 saniye süre yer alır. Profil, bileşene zarar vermeden güvenilir lehimlemeyi sağlamak için JEDEC standartlarına dayanmaktadır. Optimal profilin, belirli PCB tasarımı, lehim pastası ve kullanılan fırına bağlı olarak değişebileceği vurgulanmaktadır.

6.2 Depolama Koşulları

Açılmamış, nem geçirmez paketleme ve nem alıcı ile birlikte, bileşenler 30°C veya daha düşük sıcaklıkta ve %90 veya daha düşük bağıl nemde depolanmalıdır, önerilen kullanım süresi bir yıldır. Orijinal paketleme açıldıktan sonra, depolama ortamı 30°C veya %60 bağıl nemi aşmamalıdır. Orijinal paketlerinden çıkarılan bileşenler ideal olarak bir hafta içinde reflow lehimlenmelidir. Orijinal torbanın dışında daha uzun süre depolama için, nem alıcılı kapalı bir kapta veya nitrojen desikatöründe saklanmalıdır. Orijinal paketleme dışında bir haftadan fazla depolanan bileşenler, montajdan önce yaklaşık 60°C'de en az 20 saat pişirilmelidir (baking) böylece emilen nem uzaklaştırılır ve reflow sırasında "patlamış mısır" (popcorning) etkisi önlenir.

6.3 Temizleme

Lehimlemeden sonra temizlik gerekliyse, izopropil alkol gibi alkol bazlı çözücüler önerilir.

6.4 El Lehimlemesi

Bir havya ile el lehimlemesi gerekliyse, havya ucu sıcaklığı 300°C'yi aşmamalı ve her lehim bağlantısı için temas süresi maksimum 3 saniye ile sınırlandırılmalıdır.

7. Uygulama Önerileri

7.1 Tipik Uygulama Senaryoları

LTE-C9501, tüketici elektroniği (TV'ler, ses sistemleri) için uzaktan kumanda ünitelerinde kızılötesi verici olarak kullanıma uygundur. Ayrıca, bazı eski veri bağlantılarında veya basit sensör telemetrisinde olduğu gibi, kısa mesafeli IR kablosuz veri iletim sistemlerinde de uygulanabilir. Ayrıca, güvenlik alarm sistemlerinde bir kızılötesi ışın kesme sensörünün parçası olarak veya yakınlık algılama uygulamalarında kullanılabilir.

7.2 Tasarım Hususları

Akım Sürme:İleri akımı (I_F) ayarlamak için daima seri bir akım sınırlayıcı direnç veya sabit akım sürücüsü kullanın. DC veya darbe akımı için mutlak maksimum değerleri aşmayın. Yüksek sıcaklıkta çalışma için güç azaltma eğrisine bakın.
Optik Tasarım:IR ışınını paralel hale getirmek veya odaklamak için lens veya reflektör tasarlarken 20 derecelik görüş açısını dikkate alın. Alım için, eşleştirilmiş fotodedektörün (fotodiyot veya fototransistör) 940 nm civarında uygun spektral hassasiyete sahip olduğundan emin olun.
Elektriksel Tasarım:Cihaz 5V ters gerilime dayanabilse de, ters öngerilimde çalışma için tasarlanmamıştır. Devre tasarımlarının, normal çalışma veya geçici durumlar sırasında önemli ters gerilim uygulanmasını önlediğinden emin olun.
Termal Yönetim:Özellikle maksimum akım değerlerine yakın çalışıyorsanız, aşırı ısınmayı ve erken bozulmayı önlemek için PCB düzeninin yeterli termal rahatlama sağladığından emin olun.

7.3 Dikkat Edilmesi Gerekenler ve Güvenilirlik

Bileşen standart elektronik ekipmanlar için tasarlanmıştır. Arızanın hayatı veya sağlığı tehlikeye atabileceği olağanüstü güvenilirlik gerektiren uygulamalar için (örn. havacılık, tıbbi cihazlar, güvenlik sistemleri) özel danışmanlık ve nitelik gerekir. Bileşen güvenilirliğini ve performansını korumak için belirtilen depolama, taşıma ve lehimleme koşullarına her zaman uyun.

8. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

Veri sayfası tek bir parçaya odaklansa da, LTE-C9501'in kendi kategorisindeki temel farklılaştırıcıları arasında, çıkış gücü ve silikon fotodedektörlerle uyumluluk arasında iyi bir denge sunan ve 850nm kaynaklarından daha az görünür olan spesifik 940nm dalga boyu yer alır. Su berraklığındaki lens (renkli olanın aksine) ışık çıkışını maksimize eder. Paketlemesi ve otomatik SMT süreçleriyle uyumluluğu, yüksek hacimli üretim için uygun olmasını sağlar. Işıma şiddeti sınıflarının mevcudiyeti, gerekli sinyal gücüne bağlı olarak tasarım esnekliği ve maliyet optimizasyonu sağlar.

9. Sıkça Sorulan Sorular (SSS)

S: 940nm dalga boyunun amacı nedir?
C: 940nm kızılötesi ışık insan gözüyle görünmez, bu da uzaktan kumandalarda ve güvenlik sistemlerinde gizli çalışma için idealdir. Ayrıca yaygın silikon fotodiyotlar ve fototransistörler tarafından verimli bir şekilde algılanır.

S: Bu LED'i doğrudan 3.3V veya 5V mikrodenetleyici pininden sürebilir miyim?
C: Hayır. Seri olarak bir akım sınırlayıcı direnç kullanmalısınız. Direnç değerini Ohm Kanunu'nu kullanarak hesaplayın: R = (V_kaynak- V_F) / I_F. Örneğin, 3.3V kaynak, V_F=1.2V ve I_F=20mA için: R = (3.3 - 1.2) / 0.02 = 105 Ohm. 100 Ohm gibi bir sonraki standart değeri kullanın.

S: Işıma şiddeti (mW/sr) ve ışık şiddeti arasındaki fark nedir?
C: Işıma şiddeti, tüm dalga boyları için geçerli olan, katı açı başına optik gücü (watt cinsinden) ölçer. Işık şiddeti, insan gözünün hassasiyetiyle ağırlıklandırılır ve görünür ışık için kullanılır. Bu bir IR cihazı olduğu için, doğru metrik ışıma şiddetidir.

S: Depolama nem hassasiyeti neden önemlidir?
C: Plastik kapsüllü SMD bileşenleri havadan nem emebilir. Reflow lehimlemenin yüksek ısısı sırasında, hapsolmuş bu nem hızla buharlaşarak iç katman ayrılmasına veya çatlamaya ("popcorning") neden olabilir, bu da cihazı tahrip edebilir. Uygun depolama ve pişirme (baking) bunu önler.

10. Pratik Tasarım ve Kullanım Örnekleri

Örnek 1: Uzaktan Kumanda için Basit IR Verici:LTE-C9501'i bir 38kHz modülasyon IC'si (veya 38kHz PWM sinyali üreten bir mikrodenetleyici) ve bir transistör anahtarı ile eşleştirin. Akım sınırlayıcı direnç, iyi bir menzil için I_F'yi 20-40mA'ye ayarlar. 20 derecelik ışın, bir cihaza uzaktan kumanda ile işaret etmek için makul bir kapsama alanı sağlar.

Örnek 2: IR Yakınlık Sensörü:Bir LTE-C9501 verici ve eşleşen bir fototransistörü yan yana, aynı yöne bakacak şekilde yerleştirin. Önünden geçen bir nesne IR ışığını dedektöre geri yansıtacaktır. Ortam ışığını reddetmek için vericinin darbe çalışmasını ve alıcı devresinde senkron tespiti kullanın. Sınıflandırma sistemi, gerekli algılama mesafesi için yeterli çıkışa sahip bir verici seçilmesine olanak tanır.

Örnek 3: Veri Bağlantısı:Kısa mesafeler üzerinden basit seri veri iletimi için, LED'i bir akım yükseltici devre aracılığıyla veri sinyali ile sürün. Temel yarıiletken malzemenin yüksek hız kapasitesi (ürün gamı açıklamasıyla ima edilen), veri için modülasyonu destekler. Alıcı ucunda, transimpedans amplifikatörlü eşleşen bir fotodiyot kullanılır.

11. Çalışma Prensibi Tanıtımı

LTE-C9501, bir kızılötesi verici olarak, bir ışık yayan diyottur (LED). Çekirdeği, tipik olarak 940nm yayılım için Galyum Arsenür (GaAs)'den yapılmış bir yarıiletken çiptir. P-N bağlantısına ileri gerilim uygulandığında, elektronlar ve delikler yeniden birleşerek enerjiyi foton (ışık) formunda serbest bırakır. Yarıiletkenin spesifik malzeme bileşimi (bant aralığı), yayılan ışığın dalga boyunu belirler, bu durumda kızılötesi bölgede 940nm'dir. Su berraklığındaki epoksi paket, çipi kapsüller, mekanik koruma sağlar ve yayılan ışığı belirtilen 20 derecelik görüş açısı desenine şekillendiren bir lens içerir.

12. Teknoloji Trendleri ve Bağlam

LTE-C9501 gibi ayrık kızılötesi bileşenler, elektronikte temel yapı taşları olmaya devam etmektedir. Bu alanı etkileyen temel trendler arasında, hem vericiyi hem de dedektörü tek bir muhafazada içerebilecek kombo paketlere yol açan miniaturizasyon ve daha yüksek entegrasyon için süregelen talep yer alır. Ayrıca, daha yüksek verimlilik (elektriksel girdi başına daha fazla optik çıkış) ve daha hızlı veri iletimi için daha yüksek hıza doğru bir eğilim vardır. Bu bileşende görüldüğü gibi, kurşunsuz (Pb-free) ve RoHS uyumlu üretim süreçlerinin benimsenmesi artık evrensel bir standarttır. Ayrıca, otomatik pick-and-place ve reflow lehimleme ile uyumluluk, maliyet etkin seri üretim için esastır. Uygulamaya özel entegre devreler (ASIC'ler) ve modüller daha yaygın hale gelirken, ayrık bileşenler tasarım esnekliği, ölçekte maliyet avantajları sunar ve genellikle özel veya optimize edilmiş optik tasarımlar için tercih edilen çözümdür.