LTE-C216R-14 Kızılötesi Verici ve Dedektör Veri Sayfası - 1206 Paket - 850nm Dalga Boyu - 60mA Akım - Türkçe Teknik Dokümantasyon

1. Ürün Genel Bakışı

LTE-C216R-14, modern elektronik montajlara entegrasyon için tasarlanmış bir yüzey montaj kızılötesi (IR) verici ve dedektör bileşenidir. Temel işlevi, 850 nanometre tepe dalga boyunda kızılötesi ışık yaymak ve algılamaktır; bu da onu çeşitli algılama, veri iletimi ve yakınlık tespiti uygulamaları için uygun kılar. Cihaz, standart bir EIA ayak izi olan kompakt bir 1206 paketinde barındırılır ve bu, otomatik üretim süreçleri ve mevcut PCB düzenleriyle geniş uyumluluk sağlar.

Bu bileşenin temel avantajları, yüksek hacimli, otomatik yerleştirme ekipmanlarıyla uyumluluğu ve standart kızılötesi reflow lehimleme süreçlerindeki sağlamlığıdır. Bu, onu uygun maliyetli seri üretim için ideal bir seçim haline getirir. Ayrıca, RoHS (Tehlikeli Maddelerin Kısıtlanması) direktiflerine uygundur ve çevre dostu bir ürün olarak sınıflandırılır; bu, küresel pazara erişim ve çevresel uyumluluk için giderek daha önemli hale gelmektedir.

Bu cihazın hedef pazarı, tüketici elektroniği, endüstriyel otomasyon, iletişim ekipmanları ve ofis makinelerini kapsar. Güvenilirliği ve standartlaştırılmış paketi, güvenilir bir IR çözümüne ihtiyaç duyan tasarımcılar için çok yönlü bir yapı taşı olmasını sağlar.

2. Teknik Parametre Derinlemesine İnceleme

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Herhangi bir elektronik bileşeni mutlak maksimum değerlerinin ötesinde çalıştırmak kalıcı hasara neden olabilir. LTE-C216R-14 için bu limitler, ortam sıcaklığında (T_A) 25°C'de tanımlanmıştır.

• Güç Dağılımı (P_D):100 mW. Bu, cihazın güvenli bir şekilde ısı olarak dağıtabileceği maksimum güç miktarıdır.
• Tepe İleri Akımı (I_FP):800 mA. Bu, izin verilen maksimum anlık akımdır, tipik olarak kısa patlamalar sırasında termal aşırı yüklenmeyi önlemek için darbe koşullarında (saniyede 300 darbe, 10 μs darbe genişliği) belirtilir.
• Sürekli İleri Akım (I_F):60 mA. Bu, performansı veya ömrü bozmadan sürekli olarak uygulanabilen maksimum DC akımdır.
• Ters Gerilim (V_R):5 V. Bundan daha yüksek bir ters öngerilim uygulamak yarıiletken bağlantısını bozabilir.
• Çalışma Sıcaklığı Aralığı:-40°C ila +85°C. Cihazın bu çevresel sıcaklık aralığında çalışacağı garanti edilir.
• Depolama Sıcaklığı Aralığı:-55°C ila +100°C. Bileşen, bu limitler içinde bozulmadan depolanabilir.
• Kızılötesi Lehimleme Koşulu:10 saniye boyunca 260°C'ye dayanır. Bu, kurşunsuz (Pb-free) reflow lehimleme profillerine olan toleransını tanımlar.

2.2 Elektriksel ve Optik Karakteristikler

Ana performans parametreleri, T_A=25°C'de belirtilen test koşullarında ölçülür ve tasarım hesaplamaları için bir referans sağlar.

• Işıma Şiddeti (I_E):4 (Min) ila 13 (Maks) mW/sr, tipik bir değer sağlanır. İleri akımda (I_F) 20 mA'de ölçülür. Bu parametre, birim katı açı başına (steradyan) yayılan optik gücü ölçer.
• Tepe Yayılım Dalga Boyu (λ_Tepe):850 nm (Tipik). Bu, vericinin maksimum optik gücü çıktığı dalga boyudur. Fotodedektörlerin spektral hassasiyetiyle eşleştirmek için kritik bir parametredir.
• Spektral Çizgi Yarı Genişliği (Δλ):50 nm (Tipik). Bu, yayılan ışığın bant genişliğini gösterir ve dalga boyunun tepe değeri etrafında ne kadar yayıldığını gösterir.
• İleri Gerilim (V_F):1.6 V (Tipik), 2.0 V (Maksimum) I_F= 50 mA'de. Bu, cihaz iletimdeyken üzerindeki gerilim düşüşüdür. Akım sınırlayıcı devre tasarımı için gereklidir.
• Ters Akım (I_R):10 μA (Maksimum) V_R= 5V'de. Bu, cihaz ters öngerilimliyken akan küçük kaçak akımdır.
• Yükselme/Düşme Süresi (T_r/T_f):30 ns (Tipik). Bu, optik çıkışın ne kadar hızlı açılıp kapanabileceğini belirtir (çıkışın %10'undan %90'ına kadar ölçülür) ve veri iletimi için mümkün olan maksimum modülasyon hızını belirler.
• Görüş Açısı (2θ_1/2):75 derece (Tipik). Bu, ışıma şiddetinin maksimum değerinin yarısına düştüğü tam açıdır (eksenel). Daha geniş bir açı, daha geniş mekansal kapsama sağlar ancak herhangi bir belirli noktada daha düşük şiddet sağlar.

3. Performans Eğrisi Analizi

Veri sayfası tipik elektriksel ve optik karakteristik eğrilerine atıfta bulunur. Belirli grafikler metinde yeniden üretilmemiş olsa da, amacı değişen koşullar altında cihaz davranışına görsel bir içgörü sağlamaktır.

Bu eğriler tipik olarak şunları içerir:

• I-V (Akım-Gerilim) Eğrisi:İleri akım ve ileri gerilim arasındaki ilişkiyi gösterir, bu LED'ler için doğrusal değildir. Bu, dinamik direnci ve hedef bir akım için gerekli sürücü gerilimini belirlemeye yardımcı olur.
• Işıma Şiddeti vs. İleri Akım:Optik çıkış gücünün sürücü akımıyla nasıl arttığını gösterir. Genellikle çalışma aralığında doğrusaldır ancak çok yüksek akımlarda doyabilir.
• Tepe Dalga Boyu vs. Sıcaklık:Yayılan dalga boyunun bağlantı sıcaklığındaki değişikliklerle nasıl kaydığını gösterir, bu sıcaklığa duyarlı uygulamalar için çok önemlidir.
• Görüş Açısı Deseni:Yayılan ışık şiddetinin mekansal dağılımını gösteren bir kutupsal grafik.

Mühendisler, cihazın en verimli ve güvenilir bölgede çalışmasını sağlamak ve standart dışı koşullar altında performansı tahmin etmek için bu eğrileri kullanır.

4. Mekanik ve Paketleme Bilgileri

4.1 Paket Boyutları

Bileşen standart bir 1206 paket ayak izi kullanır. Veri sayfası, tüm kritik boyutları milimetre cinsinden olan detaylı mekanik çizimler sağlar. Ana boyutlar, bileşen gövdesinin toplam uzunluğu, genişliği ve yüksekliğinin yanı sıra cihazın kendisindeki lehim pedlerinin yerleşimi ve boyutunu içerir. Bu boyutların toleransı, aksi belirtilmedikçe tipik olarak ±0.10 mm'dir. Bu boyutlara uyulması, başarılı PCB lehim pedi deseni tasarımı ve otomatik montaj için hayati önem taşır.

4.2 Önerilen Lehim Pedi Düzeni

PCB için önerilen bir lehim pedi ayak izi sağlanır. Bu düzen, reflow sırasında güvenilir bir lehim bağlantısı oluşumunu sağlamak için tasarlanmıştır, mezar taşı (bileşenin dik durması) veya yetersiz lehim gibi sorunları en aza indirir. Genellikle bileşen terminallerinden biraz daha büyük olan ve uygun lehim fileto oluşumuna izin veren bu önerilen ped boyutlarını takip etmek, üretilebilirlik ve uzun vadeli güvenilirlik için en iyi uygulamadır.

4.3 Şerit ve Makara Paketleme

Otomatik montaj için, bileşenler 7 inç çapında makaralarda 8mm şerit üzerinde tedarik edilir. Her makara 3000 adet içerir. Şerit ve makara özellikleri, standart pick-and-place makineleriyle uyumluluğu sağlamak için ANSI/EIA 481-1-A-1994 standartlarına uygundur. Notlar, boş bileşen yuvalarının kapak bandıyla kapatıldığını ve makara başına maksimum iki ardışık eksik bileşene ("lamba") izin verildiğini belirtir; bu, şerit ve makara paketleme için standart kalite güvenceleridir.

5. Lehimleme ve Montaj Kılavuzları

5.1 Reflow Lehimleme Profili

Cihaz, kızılötesi (IR) reflow lehimleme süreçleri için, özellikle kurşunsuz (Pb-free) lehim kullananlar için uygundur. Önerilen bir reflow profili sağlanır; ana parametreler arasında ön ısıtma aşaması (150-200°C), maksimum 260°C tepe sıcaklığı ve sıvılaşma üzerindeki süre (kurşunsuz lehim için tipik olarak ~217°C) 10 saniyeyi geçmemelidir. Veri sayfası, optimal profilin belirli PCB tasarımına, bileşenlere, lehim pastasına ve fırına bağlı olduğunu vurgular ve lehim pastası üreticisi özelliklerine uyarken JEDEC-standart profillerini temel alarak kullanılmasını önerir.

5.2 El Lehimlemesi

El lehimlemesi gerekliyse, lehimleme havya ucu sıcaklığı 300°C'yi geçmemeli ve temas süresi maksimum 3 saniye ile sınırlandırılmalıdır. Bu, plastik paket ve iç yarıiletken çipe termal hasarı önlemek için yalnızca bir kez yapılmalıdır.

5.3 Temizleme

Lehim sonrası temizleme gerekliyse, yalnızca belirtilen temizleyiciler kullanılmalıdır. Veri sayfası, belirtilmemiş kimyasal sıvıların kullanılmasının paket malzemesine zarar verebileceği konusunda açıkça uyarır. Önerilen temizleme yöntemleri arasında LED'i oda sıcaklığında etil alkol veya izopropil alkole bir dakikadan az süre daldırmak yer alır.

5.4 Depolama ve Taşıma

Nem hassasiyeti, yüzey montaj cihazları için kritik bir faktördür. LED'ler, kurutucu ile birlikte nem geçirmez bariyer torbalarında sevk edilir. Mühürlüyken, ≤30°C ve ≤%90 bağıl nemde (RH) depolanmalı ve bir yıl içinde kullanılmalıdır. Orijinal torba açıldıktan sonra, depolama ortamı 30°C ve %60 RH'yi geçmemelidir. Mühürlü torbadan çıkarılan bileşenler ideal olarak bir hafta içinde reflow lehimlenmelidir. Orijinal paketleme dışında daha uzun süre depolama için, kurutuculu kapalı bir kapta veya nitrojen ortamında depolanmalıdır. Kuru torba dışında bir haftadan fazla depolanan bileşenler, reflow sırasında "patlamış mısır" hasarını önlemek için lehimlemeden önce emilen nemi gidermek için bir pişirme prosedürüne (yaklaşık 60°C'de en az 20 saat) ihtiyaç duyar.

6. Uygulama Önerileri

6.1 Tipik Uygulama Senaryoları

LTE-C216R-14, sıradan elektronik ekipmanlar için tasarlanmıştır. Yaygın uygulamalar şunları içerir:

• Yakınlık Sensörleri:IR ışığını yansıtarak bir nesnenin varlığını veya yokluğunu tespit etmek.
• Optik Anahtarlar:Hareket veya konumu tespit etmek için bir IR hüzmesini kesmek.
• Veri İletimi:Sürücü akımını modüle ederek basit kızılötesi veri bağlantıları (örn., uzaktan kumandalar, kısa mesafeli seri iletişim).
• Nesne Sayma:Nesnelerin bir hüzme kırdığı otomasyon hatlarında.
• Ofis ekipmanlarına, iletişim cihazlarına ve ev aletlerine entegrasyon.

Veri sayfası önemli bir uyarı içerir: Arızanın hayatı veya sağlığı tehlikeye atabileceği uygulamalarda (havacılık, tıbbi cihazlar, güvenlik sistemleri), tasarıma dahil etmeden önce üreticiyle istişare yapılması gereklidir.

6.2 Sürücü Devre Tasarımı

LED'leri kullanmanın temel bir ilkesi vurgulanır: bunlar akım kontrollü cihazlardır. Paralel olarak birden fazla LED sürerken tekdüze parlaklık sağlamak için, veri sayfası her bir LED ile seri olarak ayrı bir akım sınırlayıcı direnç kullanılmasını şiddetle önerir (Devre Modeli A). Bu, cihazdan cihaza ileri gerilim (V_F) karakteristiğindeki küçük varyasyonları telafi eder. LED'leri ayrı dirençler olmadan doğrudan paralel bağlamak (Devre Modeli B) önerilmez, çünkü biraz daha düşük V_F'ye sahip LED orantısız olarak daha fazla akım çekecek, bu da düzensiz parlaklığa ve o cihazda potansiyel aşırı yüklenmeye yol açacaktır.

7. Teknik Karşılaştırma ve Farklılıklar

Bu bağımsız veri sayfasında diğer parça numaralarıyla doğrudan yan yana bir karşılaştırma sağlanmamış olsa da, LTE-C216R-14'ün temel farklılaştırıcı özellikleri şu şekilde çıkarılabilir:

• Standartlaştırılmış Ayak İzi (1206/EIA):Özel paketlere kıyasla kolay doğrudan değiştirme ve tasarım aşinalığı sunar.
• Kurşunsuz ve RoHS Uyumlu:Modern çevre düzenlemelerini karşılar, bu eski veya niş bileşenler için geçerli olmayabilir.
• Otomasyon Dostu:Şerit ve makara paketlemesi ve pick-and-place ve reflow süreçleriyle uyumluluğu, onu uygun maliyetli, yüksek hacimli üretim için oldukça uygun kılar.
• Dengeli Performans:75 derecelik görüş açısı, 850nm dalga boyu ve 30ns hızı ile genel amaçlı IR uygulamaları için iyi dengelenmiş bir karakteristik seti sağlar.

8. Sıkça Sorulan Sorular (Teknik Parametrelere Dayalı)

S1: Bu IR LED'i doğrudan bir 5V mikrodenetleyici pininden sürebilir miyim?
C: Hayır. Tipik ileri gerilim 50mA'de 1.6V'dur. Doğrudan 5V pinine bağlamak, çok yüksek, yıkıcı bir akım zorlamaya çalışır. Seri bir akım sınırlayıcı direnç kullanmalısınız. Örneğin, 5V kaynaktan 20mA elde etmek için: R = (5V - 1.6V) / 0.02A = 170Ω (standart 180Ω veya 150Ω direnç kullanın).

S2: Bu verici ile mümkün olan maksimum veri hızı nedir?
C: 30 ns'lik yükselme/düşme süresi, teorik maksimum modülasyon bant genişliğinin onlarca MHz aralığında olduğunu gösterir. Ancak, güvenilir iletişim için pratik veri hızları daha düşüktür, genellikle sürücü devresine, dedektöre ve çevresel gürültüye bağlı olarak yüzlerce kbps ila birkaç Mbps arasındadır.

S3: Torba açıldıktan sonra depolama koşulu neden bu kadar katı (≤%60 RH)?
C: Yüzey montaj plastik paketler havadan nem emebilir. Yüksek sıcaklıklı reflow lehimleme sürecinde, hapsolmuş bu nem hızla buharlaşabilir, paketi çatlatabilen veya iç bağlantıları ayırabilen iç basınç yaratır - "patlamış mısır" olarak bilinen bir arıza. Katı depolama koşulları ve pişirme gereksinimleri buna karşı önleyici tedbirlerdir.

S4: Işıma Şiddeti değerini (mW/sr) nasıl yorumlarım?
C: Optik güç yoğunluğunu ölçer. 10 mW/sr değeri, cihazın işaret ettiği yönde bir steradyanlık bir uzay konisine 10 miliwatt optik güç yaydığı anlamına gelir. Toplam gücü bulmak için, bu şiddeti tüm görüş açısı (75 derece veya ~1.84 sr) üzerinden entegre etmeniz gerekir.

9. Tasarım Vaka Çalışması

Senaryo: Bir yazıcı için kağıt varlık sensörü tasarlamak.
Hedef:Besleme tepsisinde kağıt olduğunda tespit etmek.
Uygulama:LTE-C216R-14 vericiyi kağıt yolunun bir tarafına ve eşleşen bir fotodedektörü (veya benzer bir bileşenin dedektör kısmını kullanın) tam karşıya yerleştirin. Kağıt yokken, IR hüzmesi dedektöre ulaşır ve bir sinyal üretir (örn., mantık YÜKSEK). Kağıt varken, hüzme engellenir ve dedektör sinyalinin düşmesine neden olur (mantık DÜŞÜK).
Tasarım Hususları:

• Akım Ayarı:Tutarlı, uzun ömürlü çıkış için seri bir direnç kullanarak vericiyi 20mA'de sürün.
• Hizalama:75 derecelik görüş açısı, mekanik yanlış hizalama için bir miktar tolerans sağlar.
• Ortam Işığı Bağışıklığı:Modüle edilmiş 850nm ışık kullandığından, sistem basit bir modülasyon/demodülasyon devresi ekleyerek veya gün ışığı filtresi olan bir dedektör kullanarak ortam ışığı girişimine karşı dayanıklı hale getirilebilir.
• Lehimleme:Bileşene zarar vermeden PCB'de güvenilir bağlantılar sağlamak için önerilen reflow profilini takip edin.

10. Çalışma Prensibi

Bir Kızılötesi Işık Yayan Diyot (IR LED), bir yarıiletken malzemede elektrolüminesans prensibiyle çalışır. P-n bağlantısına ileri bir gerilim uygulandığında, n-tipi bölgeden elektronlar ve p-tipi bölgeden delikler bağlantı bölgesine enjekte edilir. Bu yük taşıyıcıları yeniden birleştiğinde enerji açığa çıkarır. Bir IR LED'de, yarıiletken bant aralığı, bu açığa çıkan enerjinin kızılötesi spektrumdaki bir fotonla (bu cihaz için ~850nm) eşleşecek şekilde tasarlanmıştır. Üretilen fotonlar ışık olarak yayılır. Dedektör işlevi, eşleşen bir bileşende geçerliyse, ters yönde çalışır: yeterli enerjiye sahip gelen kızılötesi fotonlar, bir fotodiyotun yarıiletkeninde elektron-delik çiftleri oluşturur ve ters öngerilimliyken ölçülebilir bir fotoakım üretir.

11. Teknoloji Trendleri

Optoelektronik alanı gelişmeye devam etmektedir. LTE-C216R-14 gibi bileşenlerle ilgili trendler şunları içerir:

• Artırılmış Entegrasyon:Verici, dedektör ve kontrol mantığını (modüle edilmiş sürücü ve sinyal işleyici gibi) daha basit sistem tasarımı için tek bir pakette birleştirmeye doğru ilerleme.
• Daha Yüksek Verimlilik:Daha fazla elektriksel girdiyi optik çıktıya dönüştüren, güç tüketimini ve ısı üretimini azaltan yarıiletken malzeme ve yapıların geliştirilmesi.
• Küçültme:1206 paketi standart olsa da, giderek daha kompakt cihazlarda PCB alanından tasarruf etmek için daha da küçük ayak izlerine (örn., 0805, 0603) doğru bir itiş vardır.
• Geliştirilmiş Güvenilirlik:Daha yüksek reflow sıcaklıklarına ve daha sert çevresel koşullara dayanacak, ürün ömrünü uzatacak paketleme malzemeleri ve süreçlerinde iyileştirmeler.
• Akıllı Algılama:Mikrodenetleyicilerle arayüzü basitleştirmek için bileşen seviyesinde ortam ışığı iptali veya dijital çıkış gibi temel zeka eklenmesi.

Bu trendler, tasarımcılara yeni nesil elektronik ürünler için daha yetenekli, güvenilir ve kullanımı kolay yapı taşları sağlamayı amaçlamaktadır.