IR Emitter LTE-2871 Veri Sayfası - T-1 3/4 Paket - İleri Gerilim 1.6V - Tepe Dalga Boyu 940nm - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

Bu belge, yüksek performanslı bir kızılötesi (IR) emiter bileşeninin tam teknik özelliklerini sağlar. Cihaz, dar bir görüş açısı içinde yüksek radyant yoğunluk sağlamak üzere tasarlanmış olup, yönlendirilmiş kızılötesi aydınlatma gerektiren uygulamalar için uygundur. Temel avantajları, yüksek yoğunluklu çıkış için özel performans özellikleri ile birleştirilmiş uygun maliyetli bir tasarımı içerir. Ana hedef pazarlar, güvenilir, odaklanmış kızılötesi ışığın gerekli olduğu endüstriyel otomasyon, algılama sistemleri, yakınlık tespiti ve optik iletişim bağlantılarını kapsar.

. In-Depth Technical Parameter Analysis

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Tüm değerler, ortam sıcaklığı (T_A) 25°C'de belirtilmiştir. Bu sınırların aşılması cihaza kalıcı hasar verebilir.

• Güç Dağılımı:90 mW
• Tepe İleri Akımı:1 A (darbe koşullarında: 300 pps, 10 μs darbe genişliği)
• Sürekli İleri Akım (I_F):60 mA
• Ters Gerilim (V_R):5 V
• Çalışma Sıcaklığı Aralığı:-40°C ila +85°C
• Depolama Sıcaklığı Aralığı:-55°C ila +100°C
• Bacak Lehimleme Sıcaklığı:5 saniye için 260°C (paket gövdesinden 1.6mm ölçülür)

2.2 Elektriksel ve Optik Özellikler

Ana performans parametreleri, T_A=25°C'de standart test akımı I_F= 20 mA ile ölçülür, aksi belirtilmedikçe.

• İleri Gerilim (V_F):Tipik 1.6 V, Maksimum 1.6 V, I_F=20mA'da. Bu parametre, emiter çalışırken üzerindeki gerilim düşümünü tanımlar.
• Ters Akım (I_R):Maksimum 100 μA, V_R=5V'da. Bu, cihaz ters öngerilimli olduğundaki sızıntı akımını gösterir.
• Tepe Yayım Dalga Boyu (λ_Tepe):940 nm. Bu, emiterin maksimum optik gücü yaydığı dalga boyudur ve onu yakın kızılötesi spektruma yerleştirir.
• Spektral Çizgi Yarı Genişliği (Δλ):50 nm. Bu, yayılan ışığın bant genişliğini, spektral dağılım eğrisinin yarı maksimumdaki tam genişliği (FWHM) olarak ölçer.
• Görüş Açısı (2θ_1/2):16 derece. Bu dar hüzme açısı, cihazın odaklanmış çıkışını doğrular ve radyant yoğunluğun tepe değerinin yarısına düştüğü tam açı olarak tanımlanır.

3. Sınıflandırma (Binning) Sistemi Açıklaması

Bileşen, radyant çıkışına göre performans sınıflarına ayrılır. Bu, gerekli yoğunluk seviyelerine göre seçim yapılmasını sağlar. Ana sınıflandırılmış parametreler, Açıklık Radyant İnsidansı (E_emW/cm² cinsinden) ve Radyant Yoğunluk (I_EmW/sr cinsinden) olup, her ikisi de I_F=20mA'da ölçülür.

• Sınıf A: E_e: 0.44 - 0.96 mW/cm²; I_E: 3.31 - 7.22 mW/sr.
• Sınıf B: E_e: 0.64 - 1.20 mW/cm²; I_E: 4.81 - 9.02 mW/sr.
• Sınıf C: E_e: 0.80 - 1.68 mW/cm²; I_E: 6.02 - 12.63 mW/sr.
• Sınıf D: E_e: 1.12 mW/cm² (Min.); I_E: 8.42 mW/sr (Min.). Bu, en yüksek çıkış sınıfını temsil eder.

Tasarımcılar, optik gücün dedektör sisteminin uygulamanın hassasiyet gereksinimlerini karşıladığından emin olmak için gerekli sınıf kodunu belirtmelidir.

4. Performans Eğrisi Analizi

Veri sayfası, cihazın değişen koşullar altındaki davranışının çeşitli grafiksel temsillerini içerir.

4.1 Spektral Dağılım

Spektral çıkış eğrisi (Şekil 1), tanımlanmış 50nm yarı genişlikle 940nm tepe dalga boyu etrafında keskin bir şekilde merkezlenir. Bu özellik, bu bölgede tepe hassasiyetine sahip silikon fotodedektörlerle eşleştirme ve ortam ışığını engellemek için optik filtrelerle uyumluluğu sağlamak açısından çok önemlidir.

4.2 İleri Akım - İleri Gerilim (I-V Eğrisi)

I-V karakteristik eğrisi (Şekil 3), bir yarı iletken diyot için tipik üstel ilişkiyi gösterir. 20mA'da belirtilen 1.6V (maks.) ileri gerilim, akım sınırlayıcı sürücü devresini tasarlamak için gerekli verileri sağlar. Eğri, farklı çalışma akımları altındaki güç dağılımını (V_F* I_F) hesaplamaya yardımcı olur.

4.3 Bağıl Radyant Yoğunluk - İleri Akım

Bu eğri (Şekil 5), optik çıkış gücünün sürücü akımıyla nasıl ölçeklendiğini gösterir. Genellikle önemli bir aralıkta doğrusaldır, ancak çok yüksek akımlarda doygunluk veya verim düşüşü sergileyebilir. Bu veri, mutlak maksimum değerleri aşmadan istenen optik çıkışı elde etmek için çalışma noktasını belirlemek için gereklidir.

4.4 Sıcaklık Bağımlılığı

İki eğri termal performansı detaylandırır. Şekil 2, ortam sıcaklığı 25°C'nin üzerine çıktıkça maksimum izin verilen ileri akımın nasıl düştüğünü gösterir; bu, güvenilirlik için kritik bir husustur. Şekil 4, bağıl radyant yoğunluğun ortam sıcaklığının bir fonksiyonu olarak gösterir ve sıcaklık arttıkça çıkış verimindeki tipik düşüşü gösterir; bu, hassas algılama uygulamalarında telafi edilmelidir.

4.5 Radyasyon Deseni

Polar radyasyon diyagramı (Şekil 6), dar 16 derecelik görüş açısını görsel olarak doğrular. Desen, yayılan kızılötesi ışığın uzaysal dağılımını gösterir; bu, optik hizalama tasarımı ve aydınlatılan nokta boyutunun uygulamanın ihtiyaçlarını karşıladığından emin olmak için hayati önem taşır.

5. Mekanik ve Paket Bilgileri

5.1 Paket Tipi ve Boyutları

Cihaz, modifiye edilmiş bir T-1 3/4 (5mm) delikli paket kullanır. Çizimden alınan ana boyutsal notlar şunları içerir:

• Tüm boyutlar milimetre cinsindendir (parantez içinde inç verilmiştir).
• Standart tolerans ±0.25mm (±0.010")'dir, belirli bir özellik farklı bir tolerans gerektirmedikçe.
• Paket flanşının altındaki reçinenin maksimum çıkıntısı 1.0mm (0.039")'dir.
• Bacak aralığı, bacakların paket gövdesinden çıktığı noktada ölçülür; bu, PCB ayak izi tasarımı için önemlidir.

Paket, standart dalga lehimleme veya elle lehimleme işlemleri için tasarlanmıştır.

5.2 Polarite Tanımlama

Delikli paketler için polarite, tipik olarak paket kenarında düz bir nokta veya farklı uzunluklardaki bacaklarla (daha uzun bacak genellikle anot) gösterilir. Kesin işaretleme şeması için veri sayfasının boyutsal çizimine başvurulmalıdır. Doğru polarite, 5V sınırını aşan ters öngerilim uygulamasını önlemek için gereklidir.

6. Lehimleme ve Montaj Kılavuzu

Yarı iletken çip ve epoksi merceğe termal hasarı önlemek için lehimleme profillerine sıkı sıkıya uyulması gerekir.

• Lehimleme Sıcaklığı:Bacaklar, maksimum 5 saniye için 260°C sıcaklığa dayanabilir. Bu ölçüm, paket gövdesinden 1.6mm (0.063") uzaklıkta alınır.
• İşlem Önerisi:Dalga lehimleme için, ön ısıtma, bekleme ve soğutma aşamaları olan standart bir profil uygulanabilir. Bacak-gövde bağlantısında 260°C/5s sınırı aşılmamalıdır.
• Temizlik:Temizlik gerekliyse, merceğin bulanıklaşmasını veya çatlamasını önlemek için paket epoksi malzemesiyle uyumlu çözücüler kullanın.
• Depolama Koşulları:Cihazlar, belirtilen depolama aralığı (-55°C ila +100°C) içindeki sıcaklıklarda ve düşük nemli bir ortamda, bacak oksidasyonunu önlemek için orijinal nem bariyerli torbada saklanmalıdır.

7. Uygulama Önerileri

7.1 Tipik Uygulama Senaryoları

Yüksek yoğunluk ve dar hüzme kombinasyonu, bu emiteri şunlar için ideal kılar:

• Yakınlık ve Varlık Algılama:Otomatik musluklar, sabun dağıtıcıları, el kurutucuları ve doluluk tespitinde kullanılır.
• Endüstriyel Optik Sensörler:Üretim hatlarında nesne sayma, kenar tespiti ve konum algılama.
• Optik Bariyerler ve Kesiciler:Güvenlik sistemlerinde veya makine güvenlik perdelerinde nesne tespiti için odaklanmış bir hüzme oluşturma.
• Kısa Menzilli Veri Bağlantıları:Yönlendirilmiş ışığın girişimi ve güç tüketimini azalttığı kızılötesi veri iletimi (IrDA).
• Gece Görüş Aydınlatması:IR-hassas sensörlü CCTV kameraları için görünmez bir ışık kaynağı olarak.

7.2 Tasarım Hususları

• Sürücü Devresi:I_F'yi ayarlamak için LED ile seri bağlı bir sabit akım kaynağı veya bir akım sınırlayıcı direnç zorunludur. Güvenli bir tasarım için maksimum V_kaynak- V_F) / I_F, maksimum V_Fkullanarak direnç değerini hesaplayın.
• Isı Yönetimi:Güç dağılımı düşük olsa da, yüksek ortam sıcaklıklarında veya maksimum sürekli akıma yakın çalışırken düşürme eğrilerine dikkat edilmelidir. PCB'de yeterli havalandırma sağlayın.
• Optik Hizalama:Dar hüzme, eşleştirilmiş fotodedektör veya hedef alanla hassas mekanik hizalama gerektirir. Optik tasarım için radyasyon deseni diyagramını kullanın.
• Elektriksel Koruma:Maksimum ters gerilim sadece 5V olduğundan, besleme hattındaki ters gerilim bağlantısına ve gerilim geçici durumlarına karşı koruma ekleyin.
• Sınıf Seçimi:Alıcının hassasiyetine ve uygulama için gerekli sinyal-gürültü oranına göre uygun çıkış sınıfını (A'dan D'ye) seçin. Daha yüksek sınıflar daha fazla optik güç sağlar ancak maliyet etkileri olabilir.

8. Teknik Karşılaştırma ve Farklılıklar

Standart, odaklanmamış IR emiterlerle karşılaştırıldığında, bu cihaz belirgin avantajlar sunar:

• Dar Hüzmeli Daha Yüksek Radyant Yoğunluk:Standart emiterler genellikle 30° veya daha fazla görüş açısına sahiptir ve ışığı daha geniş bir alana dağıtır. Bu bileşen, çıkışını 16°'lik bir hüzmeye yoğunlaştırarak eksen üzerinde daha yüksek yoğunluk sağlar; bu, daha uzun olası algılama mesafeleri veya aynı alınan sinyal için daha düşük gerekli sürücü akımı anlamına gelir.
• Algılama için Optimize Edilmiş:Dar hüzme, çoklu sensör dizilerinde optik çapraz konuşma olasılığını azaltır ve istenmeyen yüzeylerden yansımaları en aza indirerek sistem doğruluğunu ve güvenilirliğini artırır.
• Uygun Maliyetli Performans:Genellikle daha pahalı lensli paketlerle ilişkilendirilen odaklanmış bir hüzme özelliği sağlar, ancak standart, düşük maliyetli bir T-1 3/4 formatında.

9. Sık Sorulan Sorular (Teknik Parametrelere Dayalı)

S1: Açıklık Radyant İnsidansı (E_e) ile Radyant Yoğunluk (I_E) arasındaki fark nedir?

C1: Radyant Yoğunluk (I_E, mW/sr), birim katı açı başına yayılan optik gücün bir ölçüsüdür ve hüzmenin "yoğunluğunu" tanımlar. Açıklık Radyant İnsidansı (E_e, mW/cm²), belirli bir mesafede bir yüzeye (bir dedektör gibi) gelen güç yoğunluğudur ve hem yoğunluğa hem de mesafeye bağlıdır. I_Eemiterin içsel bir özelliğidir; E_esistem geometrisine bağlıdır.

S2: Bu emiteri 3.3V besleme ile sürebilir miyim?

C2: Evet, genellikle. 20mA'da tipik V_F1.6V ile, kalan gerilimi düşürmek için seri bir direnç kullanılabilir (3.3V - 1.6V = 1.7V). Direnç değeri R = 1.7V / 0.02A = 85 Ohm olur. Standart 82 veya 100 Ohm'luk bir direnç uygun olur, gerçek akım yeniden hesaplanmalıdır.

S3: Tepe dalga boyu neden 940nm ve 850nm değil?

C3: 940nm, 850nm'ye kıyasla insan gözüne daha az görünür (daha sönük kırmızı veya görünmez görünür), bu da dikkat çekmeyen aydınlatma için daha iyidir. Her iki dalga boyu da silikon fotodiyotlar tarafından verimli bir şekilde algılanır, ancak hassasiyet 850nm'de biraz daha yüksektir. Seçim, görünürlük ihtiyacına karşı maksimum dedektör tepkisine bağlıdır.

S4: Sınıflandırma kodlarını (A, B, C, D) nasıl yorumlamalıyım?

C4: Sınıflar, fabrikada ölçülen optik çıkışa göre sıralanmış grupları temsil eder. Sınıf D en yüksek garanti edilen minimum çıkışa sahipken, Sınıf A en düşüğe sahiptir. Alıcı devrenizin tüm koşullar altında (sıcaklık etkileri ve yaşlanma dahil) güvenilir bir şekilde çalışması için gereken minimum optik güce dayanarak bir sınıf seçin.

10. Tasarım ve Kullanım Vaka Çalışması

Senaryo: Bir Yazıcı için Kağıt Sayfa Sayacı Tasarımı.

Emiter ve bir fototransistör, kağıt yolunun karşıt taraflarına yerleştirilir. LTE-2871'in dar 16° hüzmesi çok önemlidir. Işığın doğrudan boşluğun karşısındaki dedektöre odaklandığından emin olur, yazıcının iç mekaniğinden saçılma ve yansımaları en aza indirir; bu, yanlış sayımlara neden olabilir. Mercekte hafif kağıt tozu birikse bile güçlü bir sinyal sağlamak için Sınıf C veya D bir emiter seçilir. Sürücü devresi 20-40mA sabit akım kullanır ve alıcı devresi, bir kağıt yaprağı odaklanmış hüzme kesintiye uğrattığında sinyaldeki belirgin düşüşü algılayacak şekilde tasarlanır. Ortam sıcaklığının 50-60°C'ye ulaşabileceği yazıcı içinde güvenilir çalışmayı sağlamak için sıcaklık düşürme eğrilerine başvurulur.

11. Çalışma Prensibi Tanıtımı

Bir kızılötesi emiter, bir yarı iletken p-n eklem diyotudur. İleri öngerilimli olduğunda (anoda göre katoda göre pozitif gerilim uygulandığında), elektronlar ve delikler yarı iletken malzemenin aktif bölgesinde (genellikle alüminyum galyum arsenit - AlGaAs bazlı) yeniden birleşir. Bu yeniden birleşme süreci, fotonlar (ışık parçacıkları) şeklinde enerji açığa çıkarır. Yarı iletken katmanların özel bileşimi, yayılan fotonların dalga boyunu belirler; bu cihaz için 940nm olacak şekilde tasarlanmıştır, bu da yakın kızılötesi aralıktadır. Modifiye edilmiş paket, yayılan ışığı belirtilen dar hüzme desenine şekillendiren ve yönlendirilmiş uygulamalar için çıkışı paralel hale getiren bir epoksi mercek içerir.

12. Teknoloji Trendleri

Kızılötesi emiterler alanında, genel trendler verimliliği artırmaya (elektriksel giriş watt'ı başına daha fazla optik çıkış gücü), veri iletişimi için daha yüksek çalışma hızları sağlamaya ve otomatik montaj için yüzey montaj cihazı (SMD) paketleri geliştirmeye odaklanmaktadır. Ayrıca, belirli algılama uygulamaları (örneğin, gaz algılama) için dalga boyu seçeneklerini genişletmek ve emiterleri sürücüler ve kontrol mantığı ile akıllı modüllere entegre etmek için devam eden çalışmalar vardır. Yarı iletken malzemelerde elektrolüminesansın temel prensibi, bu teknolojinin temelini oluşturmaya devam etmektedir.