IR Emitter LED LTE-1650 Veri Sayfası - Şeffaf Paket - İleri Gerilim 1.6V - Güç 100mW - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

LTE-1650, yüksek akım sürüşü ve düşük ileri gerilim karakteristikleri gerektiren uygulamalar için tasarlanmış, minyatür, uçtan görünümlü bir kızılötesi (IR) yayıcıdır. Temel işlevi, 940 nanometre tepe dalga boyunda kızılötesi ışık yaymaktır. Cihaz, şeffaf, saydam plastik bir paket içerisinde yer alır ve bu, çeşitli optoelektronik sistemler için uygun maliyetli bir çözümdür. Bu bileşenin temel avantajları arasında önemli darbe akımlarını işleyebilme yeteneği, sürücü devrelerinde güç tüketimini azaltan düşük gerilimli çalışması ve son kullanıcı uygulamalarında optik hizalamayı kolaylaştıran geniş görüş açısı bulunur. Genellikle, güvenilir IR sinyalleşmenin gerekli olduğu uzaktan kumanda sistemleri, yakınlık sensörleri, nesne algılama ve endüstriyel otomasyonu içeren pazarları hedefler.

2. Derinlemesine Teknik Parametre Analizi

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Cihaz, güvenilirlik ve uzun ömür sağlamak için katı sınırlar içinde çalışacak şekilde belirlenmiştir. Maksimum sürekli güç dağılımı, 25°C ortam sıcaklığında (T_A) 100 mW'dır. Darbe koşullarında (saniyede 300 darbe, 10 mikrosaniye darbe genişliği) 1 Amperlik bir tepe ileri akımına dayanabilir. Maksimum sürekli ileri akım değeri 60 mA olarak belirlenmiştir. Bağlantıyı hasara uğratmadan 5 Volt'a kadar ters gerilim uygulanabilir. Çalışma sıcaklığı aralığı -40°C ila +85°C arasındadır, depolama sıcaklığı aralığı ise -55°C ila +100°C'ye kadar uzanır; bu da sağlam çevresel toleransı gösterir. Paket gövdesinden 1.6mm ölçüldüğünde, uçlar 260°C sıcaklıkta 5 saniye süreyle lehimlenebilir.

2.2 Elektriksel ve Optik Karakteristikler

Temel performans parametreleri T_A=25°C'de ölçülür. Çıkış, hem Açıklık Radyant İnsidansı (E_e, mW/cm² cinsinden) hem de Radyant Yoğunluk (I_E, mW/sr cinsinden) ile karakterize edilir; her ikisi de 20mA ileri akımında (I_F) test edilir. Bu parametreler sınıflandırılmıştır (Bkz. Bölüm 3). Tepe yayılım dalga boyu (λ_P) tipik olarak 940 nm'dir; bu, insan gözü için görünmez olduğundan birçok algılama ve iletişim uygulaması için ideal olan yakın kızılötesi spektrumdadır. Spektral çizgi yarı genişliği (Δλ) 50 nm'dir ve yayılan ışığın spektral saflığını tanımlar. İleri gerilim (V_F) I_F=50mA'de tipik olarak 1.6 Volttur, maksimum 1.8V ile düşük gerilimli çalışmasını doğrular. Ters akım (I_R), 5V ters gerilimde (V_R) maksimum 100 µA'dır. Görüş açısı (2θ_1/2) 60 derecedir ve geniş bir radyasyon deseni sağlar.

3. Sınıflandırma Sistemi Açıklaması

LTE-1650, temel olarak Radyant Yoğunluk ve Açıklık Radyant İnsidansı'na dayalı bir performans sınıflandırma sistemi kullanır. Bu sistem, bir üretim partisi içinde tutarlılık sağlamak için bileşenleri farklı performans sınıflarına (A, B, C, D Sınıfları) ayırır. Örneğin, I_F=20mA'de, A Sınıfı cihazların radyant yoğunluğu 1.383 ila 4.06 mW/sr aralığındayken, D Sınıfı cihazlar 5.11 mW/sr'den başlar. Bu, tasarımcıların, dedektörlerinin belirli hassasiyet gereksinimlerine veya uygulamaları için gerekli sinyal gücüne uyan bileşenleri seçmelerine olanak tanır. Bu veri sayfasında ileri gerilim veya dalga boyu için açık bir sınıflandırma belirtilmemiştir; dalga boyu tipik bir değer olarak 940nm olarak belirtilmiştir.

4. Performans Eğrisi Analizi

Veri sayfası, temel ilişkileri gösteren birkaç grafik sağlar. Şekil 1, Spektral Dağılımı gösterir; göreceli radyant yoğunluğu dalga boyuna karşı çizer. Bu eğri, 940nm'deki tepe noktasını ve 50nm spektral genişliği doğrular. Şekil 2, İleri Akım ile Ortam Sıcaklığı arasındaki ilişkiyi gösterir; güç dağılımı sınırları içinde kalmak için maksimum izin verilen sürekli akımın ortam sıcaklığı arttıkça nasıl azaldığını gösterir. Şekil 3, İleri Akım'a karşı İleri Gerilim (I-V) eğrisidir; diyodun karakteristik üstel ilişkisini ve düşük V_F değerini gösterir. Şekil 4, Göreceli Radyant Yoğunluğunun Ortam Sıcaklığı ile nasıl değiştiğini gösterir; tipik olarak sıcaklık arttıkça çıkışın azaldığını gösterir. Şekil 5, Göreceli Radyant Yoğunluğunun İleri Akım ile nasıl değiştiğini gösterir; sürücü akımı ile ışık çıkışı arasındaki doğrusal olmayan ilişkiyi gösterir. Son olarak, Şekil 6, Radyasyon Diyagramıdır; 60 derecelik görüş açısını görsel olarak temsil eden ve yayılan kızılötesi ışığın açısal dağılımını gösteren bir kutupsal çizimdir.

5. Mekanik ve Paket Bilgisi

Cihaz, minyatür plastik uçtan görünümlü bir paket kullanır. Temel boyutsal notlar şunlardır: aksi belirtilmedikçe tüm boyutlar milimetre cinsindendir ve genel tolerans ±0.25mm'dir. Flanşın altındaki reçine maksimum 1.5mm çıkıntı yapabilir. Uç aralığı, uçların paket gövdesinden çıktığı noktada ölçülür. Paket şeffaf ve saydamdır; bu, yayıcının görünür olabileceği veya optik hizalama için tam çip konumunun belirlenmesi gereken uygulamalar için faydalıdır. Uçtan görünümlü tasarım, ana ışık yayılımının paketin üst yüzeyinden olduğu anlamına gelir.

6. Lehimleme ve Montaj Kılavuzları

Sağlanan birincil lehimleme spesifikasyonu, uç lehimleme sıcaklığı içindir. Uçlar, paket gövdesinden 1.6mm (0.063 inç) ölçüldüğünde 260°C sıcaklığa 5 saniye dayanabilir. Bu, dalga lehimleme veya el lehimleme işlemleri için kritik bir parametredir. Reflow lehimleme için, plastik paketli bileşenler için standart kızılötesi (IR) veya konveksiyon reflow profilleri genellikle kullanılabilir, ancak maksimum paket gövdesi sıcaklığı uzun süreli olarak 100°C depolama sıcaklığı maksimumunu aşmamalıdır. Montaj sırasında ve sonrasında uçlara mekanik stres uygulamaktan kaçınılması tavsiye edilir. Uygun depolama koşulları, bileşenleri nem emilimini veya diğer bozulmaları önlemek için belirtilen depolama sıcaklığı aralığında (-55°C ila +100°C) kuru, statik güvenli bir ortamda tutmayı içerir.

7. Paketleme ve Sipariş Bilgisi

Belirli paketleme formatı (örneğin, bant ve makara, dökme) sağlanan içerikte detaylandırılmamıştır. Parça numarası açıkça LTE-1650 olarak tanımlanmıştır. Veri sayfasının kendisi Spec No.: DS-50-95-0017, Revizyon B ile referans verilmiştir. Sınıflandırma kodu (A, B, C, D), doğru performans sınıfının sağlandığından emin olmak için sipariş bilgisinin kritik bir parçası olacaktır. Tasarımcılar, uygulamaları için radyant yoğunluk karakteristiklerini garanti etmek amacıyla sipariş verirken gerekli sınıfı belirtmelidir.

8. Uygulama Önerileri

8.1 Tipik Uygulama Senaryoları

LTE-1650, çeşitli uygulamalar için oldukça uygundur. Yüksek darbe akımı kapasitesi, sinyalleri iletmek için kısa, yüksek güçlü patlamaların kullanıldığı kızılötesi uzaktan kumanda vericileri için onu ideal kılar. Geniş görüş açısı, yayıcı ve dedektör arasındaki tam hizalamanın mükemmel şekilde kontrol edilemeyebileceği yakınlık algılama ve nesne tespitinde avantajlıdır. Endüstriyel otomasyonda sayma, sıralama veya konum algılama için kullanılabilir. Diğer potansiyel kullanımlar arasında kısa mesafeli veri iletimi, güvenlik sistemi ışın kesmeleri ve dokunmasız anahtarlar bulunur.

8.2 Tasarım Hususları

LTE-1650 ile tasarım yaparken, birkaç faktör dikkate alınmalıdır. Sürücü devresi, daha yüksek ortam sıcaklıklarında güç azaltma eğrisine saygı göstererek sürekli akımı 60mA veya altında sınırlamalıdır. Darbe işlemi için, darbe genişliği ve görev döngüsünün ortalama güç dağılımının 100mW'ı aşmasına neden olmadığından emin olun. Düşük ileri gerilim, basit bir seri akım sınırlayıcı direnç ile doğrudan düşük gerilimli mantıktan (örneğin, 3.3V veya 5V sistemler) sürülmesine olanak tanır. Sınıf seçimi (A'dan D'ye), dedektör tarafından alınan sinyal gücünü doğrudan etkileyecektir; daha yüksek bir sınıf daha fazla yoğunluk sağlar, bu da sinyal-gürültü oranını iyileştirebilir veya daha uzun çalışma mesafelerine izin verebilir. Şeffaf paket ışığı filtrelemez, bu nedenle belirli dalga boyu engellemesi gerekiyorsa harici optik filtreler gerekebilir. Normal çalışma koşullarında bu paket için genellikle ısı emici gerekmez, ancak kart düzeni, uçlar aracılığıyla bir miktar ısı dağılımına izin vermelidir.

9. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

Standart IR yayıcılarla karşılaştırıldığında, LTE-1650'nin temel farklılaştırıcı avantajları, yüksek akım kapasitesi (1A darbe, 60mA sürekli) ve düşük ileri gerilim (1.6V tipik) kombinasyonudur. Birçok IR yayıcı, birini diğeri için feda eder. Bu kombinasyon, onu daha verimli ve ortak güç kaynaklarından sürmeyi kolaylaştırır. Geniş 60 derecelik görüş açısı, daha dar açılı yayıcılara kıyasla bir diğer önemli avantajdır; montaj ve nihai ürün kullanımında hizalama hassasiyeti gereksinimlerini azaltır. Şeffaf saydam paket, doğal bir dalga boyu filtrelemesi sunmaz; bu, uygulamaya bağlı olarak bir avantaj veya dezavantaj olabilir; çipin tam spektral çıkışını sağlarken, renkli paketler istenen IR veya bazı çiplerin yaydığı görünür kırmızı ışığın bir kısmını emebilir.

10. Sıkça Sorulan Sorular (Teknik Parametrelere Dayalı)

S: Bu LED'i doğrudan bir 5V mikrodenetleyici pininden sürebilir miyim?

C: Evet, ancak bir akım sınırlayıcı direnç kullanmalısınız. Direnç değerini R = (V_kaynak- V_F) / I_F formülünü kullanarak hesaplayın. Örneğin, V_kaynak=5V, V_F=1.6V ve istenen I_F=20mA için, R = (5 - 1.6) / 0.02 = 170 Ohm'dur. Bir sonraki standart değeri kullanın, örneğin 180 Ohm.

S: Açıklık Radyant İnsidansı (E_e) ile Radyant Yoğunluk (I_E) arasındaki fark nedir?

C: Radyant Yoğunluk (I_E, mW/sr), birim katı açı başına (steradyan) yayılan optik gücü ölçer ve ışın demetinin ne kadar odaklandığını tanımlar. Açıklık Radyant İnsidansı (E_e, mW/cm²), belirli bir mesafedeki bir yüzeye (bir dedektör gibi) gelen güç yoğunluğudur; bu hem yoğunluğa hem de mesafe/geometriye bağlıdır. I_E kaynağın bir özelliğidir; E_e ise bir dedektörün gördüğüdür.

S: Sıcaklık performansı nasıl etkiler?

C: Eğrilerde gösterildiği gibi, artan ortam sıcaklığı, maksimum izin verilen sürekli ileri akımı azaltır (Şekil 2) ve belirli bir akım için tipik olarak radyant çıkışı düşürür (Şekil 4). İleri gerilim ayrıca negatif bir sıcaklık katsayısına sahiptir (sıcaklık arttıkça azalır); bu, sabit akım sürücü tasarımlarında dikkate alınmalıdır.

S: Cihaz neden sınıflandırılmıştır?

C: Üretim varyasyonları, bireysel LED'ler arasında hafif ışık çıkış verimliliği farklılıklarına neden olur. Sınıflandırma, onları performans gruplarına (A, B, C, D) ayırır, böylece tasarımcılar devreleri için tutarlı bir performans seviyesi seçebilir ve öngörülebilir sistem davranışını garanti edebilir.

11. Pratik Uygulama Vaka Çalışması

Vaka: Basit Nesne Algılama Sensörü.Yaygın bir kullanım, ortam ışığı girişiminden kaçınmak için modüle edilmiş bir kızılötesi algılama sistemindedir. LTE-1650, güçlü sinyal iletimi için 1A değerine kadar darbe akımına izin veren bir transistör anahtarı aracılığıyla 38kHz kare dalga (IR alıcılar için yaygın bir frekans) ile sürülür. Karşılık gelen 38kHz ayarlı bir IR fotodedektör ile eşleştirilir. LTE-1650'in geniş 60 derecelik görüş açısı, yayıcı ve dedektörün bir PCB üzerinde yan yana yerleştirilmesine ve görüş alanlarının sensörün önünde örtüşmesine olanak tanır. Bir nesne bu örtüşen bölgeye girdiğinde, yayıcıdan gelen modüle edilmiş IR ışığını dedektöre yansıtır. Sistem elektroniği daha sonra bu yansıyan sinyali algılar. Bu yansımalı algılama modu için, dedektöre yeterli sinyalin döndüğünden emin olmak amacıyla C veya D Sınıfı LED'lerin yüksek çıkışı seçilir. Düşük ileri gerilim, LED sürücü dahil tüm devrenin tek bir 3.3V veya 5V rayından beslenmesine olanak tanır.

12. Çalışma Prensibi

LTE-1650 bir yarı iletken ışık yayan diyottur (LED). Çalışması, bir yarı iletken p-n bağlantısında elektrolüminesansa dayanır. İleri bir gerilim uygulandığında, n-tipi bölgeden elektronlar ve p-tipi bölgeden delikler bağlantı bölgesine enjekte edilir. Bu yük taşıyıcıları yeniden birleştiğinde enerji açığa çıkarır. Bu özel cihazda, yarı iletken malzeme (tipik olarak alüminyum galyum arsenit, AlGaAs bazlı) bu enerjinin başlıca 940 nm civarında tepe dalga boyuna sahip kızılötesi ışık fotonları olarak salınması için tasarlanmıştır. Şeffaf epoksi paket, yarı iletken çipi kapsüller, mekanik koruma sağlar ve yayılan ışığı belirtilen 60 derecelik görüş açısı desenine şekillendiren bir mercek görevi görür.

13. Teknoloji Trendleri ve Bağlam

LTE-1650 gibi kızılötesi yayıcılar, olgun ve güvenilir bir teknolojiyi temsil eder. Bu alandaki mevcut trendler, verimliliği artırmaya (birim elektrik giriş gücü başına daha fazla ışık çıkışı), daha hızlı veri iletimi için daha yüksek modülasyon hızlarına olanak sağlamaya ve paketlerin daha da küçültülmesine odaklanmaktadır. Ayrıca, yayıcıyı bir sürücü devresiyle hatta bir dedektörle tek bir modülde entegre etme eğilimi vardır; bu, sistem tasarımını basitleştirir. 940nm dalga boyu, silikon dedektör hassasiyeti (yaklaşık 900-1000nm'de tepe yapar) ve atmosferdeki düşük emilim arasında iyi bir denge sunduğu için oldukça popüler kalmaktadır. Daha yeni malzemeler biraz farklı dalga boyu seçenekleri veya daha yüksek verimlilikler sunabilirken, LTE-1650 gibi cihazlar için temel prensipler ve uygulama alanları, tüketici elektroniği, endüstriyel kontroller ve otomotiv sistemleri genelinde kararlı ve yaygın olarak uygulanabilir durumdadır.