IR Verici ve Dedektör LTE-C9501-E-T Veri Sayfası - 940nm Tepe Dalga Boyu - 20 Derece Görüş Açısı - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakış

Bu belge, yüzey montaj uygulamaları için tasarlanmış ayrık bir kızılötesi (IR) bileşenin özelliklerini detaylandırır. Cihaz, güvenilir IR sinyal iletimi ve alımı gerektiren çözümleri hedefleyen bir kızılötesi verici ve dedektör işlevini birleştirir. Temel avantajları arasında otomatik montaj süreçleriyle uyumluluk, RoHS ve yeşil ürün standartlarına uygunluk ve kızılötesi reflow lehimleme yoluyla yüksek hacimli üretime uygunluk yer alır. Ana hedef pazarlar, uzaktan kumanda sistemleri için tüketici elektroniği, kablosuz veri iletimi için endüstriyel uygulamalar ve alarm ve algılama işlevleri için güvenlik sistemlerini içerir.

2. Teknik Özellikler Derinlemesine İnceleme

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Tüm değerler 25°C ortam sıcaklığında (TA) belirtilmiştir. Bu limitlerin aşılması kalıcı hasara neden olabilir.

• Güç Dağılımı (Pd):Maksimum 100 mW.
• Tepe İleri Akımı (IFP):Darbe koşullarında (300 pps, 10 μs darbe genişliği) maksimum 800 mA.
• DC İleri Akımı (IF):Maksimum 60 mA sürekli akım.
• Ters Gerilim (VR):Maksimum 5 V.
• Çalışma Sıcaklığı Aralığı (Topr):-40°C ila +85°C.
• Depolama Sıcaklığı Aralığı (Tstg):-55°C ila +100°C.
• Kızılötesi Lehimleme Koşulu:10 saniye için maksimum 260°C tepe sıcaklığı.

2.2 Elektriksel ve Optik Karakteristikler

Tipik performans, aksi belirtilmedikçe TA=25°C'de ölçülür.

• Radyant Şiddet (I_E):20mA ileri akımda (I_F) 1.0 ila 6.0 mW/sr aralığında. Kesin değer, bin koduna göre belirlenir.
• Tepe Yayım Dalga Boyu (λ_p):940 nm (tipik). Bu dalga boyu, insan gözüyle görülemeyen yakın kızılötesi spektrumdadır ve bu da onu uzaktan kumandalar ve veri bağlantıları için ideal kılar.
• Spektral Çizgi Yarı Genişliği (Δλ):50 nm (tipik). Bu parametre, yayılan IR ışığın spektral bant genişliğini tanımlar.
• İleri Gerilim (V_F):Tipik 1.2V, I_F=20mA'de 1.1V ila 1.5V aralığında.
• Ters Akım (I_R):5V ters gerilimde (V_R) maksimum 10 μA.
• Görüş Açısı (2θ_1/2):20 derece. Bu, radyant şiddetin merkez eksendeki (0°) değerinin yarısına düştüğü tam açıdır. Daha dar bir görüş açısı, daha yönlendirilmiş radyasyon sağlar.

3. Sınıflandırma (Binning) Sistemi Açıklaması

Cihazlar, I_F=20mA standart test koşulunda ölçülen radyant şiddetlerine göre sınıflara ayrılır. Bu, tasarımcıların uygulamaları için tutarlı optik çıkışa sahip bileşenleri seçmelerine olanak tanır.

• BIN A:Radyant Şiddet 1.0 mW/sr (Min) ila 2.0 mW/sr (Max) arası.
• BIN B:Radyant Şiddet 2.0 mW/sr (Min) ila 3.0 mW/sr (Max) arası.
• BIN C:Radyant Şiddet 3.0 mW/sr (Min) ila 6.0 mW/sr (Max) arası.

Her bir sınıf içindeki şiddet için +/-%15 tolerans uygulanır. Bu veri sayfasında dalga boyu veya ileri gerilim için ayrı bir sınıflandırma belirtilmemiştir.

4. Performans Eğrisi Analizi

Veri sayfası, devre tasarımı ve cihazın değişen koşullar altındaki davranışını anlamak için gerekli olan çeşitli karakteristik grafikler sağlar.

4.1 Spektral Dağılım

Şekil 1, bağıl radyant şiddetin dalga boyuna karşı grafiğini gösterir. Eğri, tipik yarı genişliği 50 nm olan 940 nm'de merkezlenmiştir ve yayılan kızılötesi ışığın spektral saflığını doğrular.

4.2 İleri Akım - Ortam Sıcaklığı İlişkisi

Şekil 2, ortam sıcaklığı arttıkça izin verilen maksimum ileri akımın düşürülmesini gösterir. Akım değeri, düşük sıcaklıklardaki maksimum değerinden maksimum eklem sıcaklığında sıfıra doğru lineer olarak azalır, böylece termal aşırı yüklenmeyi önleyerek güvenilir çalışma sağlanır.

4.3 İleri Akım - İleri Gerilim İlişkisi

Şekil 3, IV (Akım-Gerilim) karakteristik eğrisini gösterir. Bir diyot için tipik olan üstel ilişkiyi gösterir ve ileri gerilim, geniş bir çalışma akımı aralığında nispeten sabittir (yaklaşık 1.2V).

4.4 Bağıl Radyant Şiddet - Ortam Sıcaklığı ve İleri Akım İlişkisi

Şekil 4 ve 5, optik çıkış gücünün sıcaklık ve sürme akımı ile nasıl değiştiğini gösterir. Çıkış tipik olarak sıcaklık arttıkça azalır (Şekil 4) ve ileri akımla süper-lineer olarak artar (Şekil 5), bu da tutarlı performans için stabil sürme akımı ve termal yönetimin önemini vurgular.

4.5 Radyasyon Deseni

Şekil 6, yayılan ışığın uzaysal dağılımını gösteren bir polar radyasyon diyagramıdır. Desen, 20 derecelik görüş açısını doğrular ve şiddet merkez eksenden +/-10 derecede %50'ye düşer.

5. Mekanik ve Paket Bilgileri

5.1 Dış Ölçüler

Bileşen, standart bir EIA paketinde bulunur. Kesin ölçüler, veri sayfası çizimlerinde sağlanmıştır ve aksi belirtilmedikçe genel tolerans ±0.1mm'dir. Paket, üstten görünümlü su berraklığında plastik bir lense sahiptir.

5.2 Önerilen Lehim Pedi Düzeni

PCB tasarımı için önerilen bir lehim pedi düzeni sağlanmıştır, pedler için ölçüler 1.0mm x 1.8mm'dir. Bu düzen, reflow süreci sırasında güvenilir lehimleme ve mekanik stabilite için optimize edilmiştir.

5.3 Polarite Tanımlama

Standart diyot polarite işaretleri geçerlidir. Katot tipik olarak paket üzerinde gösterilir. Tasarımcılar, montaj sırasında doğru yönlendirmeyi sağlamak için kesin işaretleme şeması için detaylı dış çizime başvurmalıdır.

6. Lehimleme ve Montaj Kılavuzları

6.1 Reflow (Yeniden Akış) Lehimleme Profili

Kurşunsuz (Pb-free) işlemler için önerilen bir kızılötesi reflow profili dahil edilmiştir. Ana parametreler şunlardır:

• Ön Isıtma:150-200°C.
• Ön Isıtma Süresi:Maksimum 120 saniye.
• Tepe Sıcaklığı:Maksimum 260°C.
• Sıvı Faz Üzerinde Kalma Süresi:Maksimum 10 saniye (maksimum iki reflow döngüsü için önerilir).

Profil, bileşen güvenilirliğini sağlamak için JEDEC standartlarına dayanır. Veri sayfası, optimal profilin spesifik PCB tasarımı, lehim pastası ve fırına bağlı olduğunu vurgular, bu nedenle kart seviyesinde karakterizasyon önerilir.

6.2 El Lehimlemesi

El lehimlemesi gerekliyse, her bir bağlantı için maksimum 300°C sıcaklıkta bir lehim havya kullanın ve 3 saniyeden fazla tutmayın. Bileşene aşırı mekanik stres uygulamaktan kaçının.

6.3 Depolama Koşulları

Doğru depolama, lehimlenebilirlik için kritiktir:

• Kapalı Paket:≤30°C ve ≤%90 RH'de depolayın. Nem bariyerli torbayı açtıktan sonra bir yıl içinde kullanın.
• Açılmış Paket:≤30°C ve ≤%60 RH'de depolayın. Bileşenler bir hafta içinde reflow edilmelidir. Daha uzun süreli depolama için, kurutuculu kapalı bir kap veya nitrojen atmosferi kullanın. Orijinal torbadan çıkarıldıktan sonra bir haftadan fazla depolanan bileşenler, lehimlemeden önce yaklaşık 60°C'de en az 20 saat pişirilmelidir.

6.4 Temizleme

Lehimlemeden sonra temizlik gerekliyse, sadece izopropil alkol gibi alkol bazlı çözücüler kullanın. Plastik paketi veya lensi hasar verebilecek agresif veya sulu temizleyicilerden kaçının.

7. Paketleme ve Sipariş Bilgileri

7.1 Şerit ve Makara Özellikleri

Bileşen, standart otomatik pick-and-place ekipmanlarıyla uyumlu, 7 inç çapında makaralarda 8mm taşıyıcı şerit üzerinde tedarik edilir. Her makara 2000 adet içerir. Paketleme, ANSI/EIA 481-1-A-1994 standartlarına uygundur.

7.2 Model Numarası Açılımı

LTE-C9501-E-T parça numarası bu spesifik varyantı tanımlar. "E" ve "T" sonekleri, muhtemelen üreticinin dahili kodlama sistemine göre spesifik sınıflandırmayı, paketlemeyi (Şerit & Makara) veya diğer ürün varyasyonlarını belirtir.

8. Uygulama Önerileri

8.1 Tipik Uygulama Devreleri

IR verici tipik olarak, gerekli darbe akımını (örneğin, uzaktan kumanda kodları için) sağlamak üzere bir transistör veya özel bir sürücü IC tarafından sürülür. İleri akımı (I_F) istenen değere ayarlamak için seri bir akım sınırlama direnci zorunludur, (Besleme Gerilimi - V_F) / I_F formülü kullanılarak hesaplanır. Dedektör tarafı, eğer bir fotodiyot veya fototransistör entegre edilmişse, fotodiyot akımını ölçülebilir bir gerilime dönüştürmek için bir yük direnci ile ters öngerilimli bir konfigürasyonda bağlanır.

8.2 Tasarım Hususları

• Akım Sürme:Mutlak Maksimum Değerler dahilinde çalıştırın. Sürekli çalışma için 60mA DC'yi aşmayın. Darbe çalışması için (uzaktan kumandalar gibi), anlık radyant çıkışı ve iletim menzilini önemli ölçüde artıran, 800mA'ya kadar daha yüksek tepe akımlarına izin verilir.
• Termal Yönetim:100mW'lık güç dağılımı değerine uyulmalıdır. Bir PCB üzerinde, özellikle maksimum değerlere yakın çalışırken, ısı emici görevi görmesi için pedlerin etrafında yeterli bakır alan sağlayın.
• Optik Yol:20 derecelik görüş açısı nispeten dardır. Verici ve dedektörü hassas bir şekilde hizalayın. Engellerden kaçının ve farklı bir ışın deseni gerekiyorsa lens veya ışık kılavuzları kullanmayı düşünün.
• Ortam Işığı Bastırma:Dedektör uygulamaları için, 940nm tepe hassasiyeti görünür ışık gürültüsünü bastırmaya yardımcı olur. Güçlü IR kaynakları (güneş ışığı veya akkor ampuller gibi) olan ortamlarda, sinyal-gürültü oranını iyileştirmek için ek optik filtreleme veya modüle edilmiş (AC-kuplajlı) sinyal algılama teknikleri gerekli olabilir.

9. Teknik Karşılaştırma ve Farklılıklar

Genel IR LED'lere kıyasla, bu bileşen spesifik avantajlar sunar: otomatik yerleştirme ve IR reflow lehimleme ile uyumluluğu, yüksek hacimli üretimi kolaylaştırır. Şiddet sınıflarında (A, B, C) mevcudiyet, tasarım tutarlılığına olanak tanır. 940nm dalga boyu, tüketici uzaktan kumandaları için yaygın bir standarttır ve geniş bir alıcı yelpazesiyle uyumluluğu sağlar. Detaylı lehimleme profilleri ve depolama kılavuzlarının dahil edilmesi, üretilebilirlik odaklı bir tasarım yaklaşımını gösterir.

10. Sıkça Sorulan Sorular (SSS)

S: Radyant Şiddet (mW/sr) ve Işık Şiddeti (mcd) arasındaki fark nedir?

C: Radyant Şiddet, IR cihazları için geçerli olan, birim katı açı başına yayılan toplam optik gücü ölçer. Işık Şiddeti, insan gözü tarafından algılanan parlaklığı, fotopik tepki eğrisiyle ağırlıklandırılarak ölçer ve görünür LED'ler için kullanılır. Bu IR cihazı için doğru metrik Radyant Şiddet'tir.

S: Bunu sürekli veri iletimi için kullanabilir miyim?

C: Evet, ancak 60mA DC ileri akım limiti dahilinde çalıştırmalısınız. Daha yüksek hızlı veya daha uzun mesafeli iletim için, daha yüksek anlık optik güce izin verdiğinden, darbe çalışması (800mA tepe değeri dahilinde) daha etkilidir.

S: Doğru BIN'i nasıl seçerim?

C: Bağlantı bütçeniz için gereken optik güce göre seçim yapın. BIN C (3-6 mW/sr) en yüksek çıkışı ve en uzun menzili sağlar. BIN A veya B, kısa menzilli uygulamalar için yeterli olabilir ve daha uygun maliyetli olabilir.

S: Harici bir lense ihtiyaç var mı?

C: Cihaz, 20 derecelik bir ışın sağlayan entegre üstten görünümlü bir lense sahiptir. Işın kollimasyonu (daha dar açı) veya odaklama gerektirmedikçe, tipik olarak harici bir lense ihtiyaç duyulmaz.

11. Pratik Tasarım Vaka Çalışması

Senaryo:Bir ev aleti için basit bir IR uzaktan kumanda vericisi tasarlamak.

Tasarım Adımları:

1. Bileşen Seçimi:Bu IR vericiyi seçin (örneğin, iyi menzil için BIN C).

2. Sürme Devresi:Modüle edilmiş taşıyıcı sinyali (örneğin, 38kHz) üretmek için bir mikrodenetleyici GPIO pini kullanın. Bu sinyal, bir anahtar konfigürasyonunda bir transistörü (örneğin, NPN) sürer. Transistörün kollektörü IR vericinin anoduna, katodu ise toprağa bağlanır. Verici ile seri bağlı bir direnç akımı ayarlar: R = (Vcc - V_CE(sat)- V_F) / I_F. Vcc=3.3V, V_CE(sat)=0.2V, V_F=1.2V ve istenen I_F=100mA (darbe) varsayarsak, R = (3.3 - 0.2 - 1.2) / 0.1 = 19Ω (standart 20Ω direnç kullanın). Transistörün tepe akımını kaldırabildiğinden emin olun.

3. PCB Düzeni:Vericiyi PCB'nin kenarına yerleştirin. Önerilen lehim pedi ölçülerini kullanın. Isı dağılımı için küçük bir bakır alan sağlayın.

4. Test:Çıkışı bir IR alıcı modülü veya dijital bir kamera (940nm ışığı soluk mor bir parıltı olarak görebilir) kullanarak doğrulayın.

12. Çalışma Prensibi

Cihaz, verici bölümü için elektrolüminesans prensibiyle çalışır. Yarı iletken çipe (muhtemelen 940nm yayım için GaAs tabanlı) bir ileri akım uygulandığında, elektronlar ve delikler aktif bölgede yeniden birleşir ve malzemenin bant aralığı enerjisine (940nm) karşılık gelen bir dalga boyunda foton (ışık) şeklinde enerji açığa çıkarır. Dedektör bölümü, eğer mevcutsa, fotoelektrik etki prensibiyle çalışır. Yeterli enerjiye sahip gelen kızılötesi fotonlar, yarı iletkende elektron-delik çiftleri oluşturur ve bir ters öngerilim uygulandığında bir fotodiyot akımı üretir. Bu akım, gelen IR ışığının şiddetiyle orantılıdır.

13. Sektör Trendleri

Ayrık IR bileşenler pazarı, uzaktan kumandalar, yakınlık algılama ve optik anahtarlar gibi yerleşik uygulamalar tarafından desteklenerek istikrarlı kalmaktadır. Trendler arasında, IR verici ve dedektörlerin dahili sürücüler ve mantıkla (örneğin, I2C çıkışlı yakınlık sensör modülleri) daha karmaşık modüllere entegrasyonu yer alır. Ayrıca, giderek daha kompakt tüketici cihazlarına sığdırmak için daha yüksek verimlilik (mA sürme akımı başına daha fazla radyant çıkış) ve daha küçük paket boyutları için sürekli bir baskı vardır. Bu veri sayfasında görüldüğü gibi, RoHS uyumluluğu ve yeşil üretime vurgu, evrensel bir sektör standardıdır.