Infrarot-Emitter LTE-3677 Datenblatt - Hochgeschwindigkeit, Hochleistung, Klargehäuse - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Der LTE-3677 ist eine hochleistungsfähige Infrarot (IR)-Emitter-Komponente, die für Anwendungen entwickelt wurde, die schnelle Ansprechzeiten und eine signifikante Strahlungsleistung erfordern. Seine Kernvorteile liegen in der Kombination aus hoher Geschwindigkeit und hoher Leistung, was ihn für gepulste Systeme geeignet macht. Das Bauteil ist in einem klaren, transparenten Gehäuse untergebracht, was für IR-Emitter typisch ist, um eine effiziente Übertragung des Infrarotlichts zu ermöglichen. Der Zielmarkt umfasst Industrieautomation, Fernbedienungen, optische Schalter, Datenübertragungsstrecken und Sensorsysteme, bei denen zuverlässige und schnelle Infrarotsignalisierung entscheidend ist.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

2.1 Absolute Grenzwerte

Diese Grenzwerte definieren die Limits, bei deren Überschreitung dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Der maximale Dauer-Durchlassstrom beträgt 100 mA, während unter gepulsten Bedingungen (300 Pulse pro Sekunde, 10 μs Pulsbreite) ein wesentlich höherer Spitzen-Durchlassstrom von 1 A zulässig ist. Dies unterstreicht die Fähigkeit des Bauteils zu kurzen, hochintensiven Lichtimpulsen. Die Verlustleistung ist mit 260 mW angegeben. Der Betriebstemperaturbereich liegt zwischen 0°C und +70°C, die Lagertemperatur zwischen -20°C und +85°C. Die Lötkolbentemperatur für die Anschlüsse sollte 260°C für 5 Sekunden, gemessen 1,6 mm vom Gehäuse entfernt, nicht überschreiten.

2.2 Elektrische und optische Kennwerte

Die Schlüsselparameter werden bei einer Umgebungstemperatur (T_A) von 25°C gemessen. Die Strahlungsstärke (I_E) ist ein primäres Maß für die optische Ausgangsleistung pro Raumwinkel. Bei einem Durchlassstrom (I_F) von 20mA liegen typische Werte in Bins vor: BIN D bietet 9,62 bis 19,85 mW/sr, und BIN E bietet 13,23 mW/sr. Die Spitzen-Emissionswellenlänge (λ_P) liegt zwischen 860 nm und 895 nm, zentriert um 875 nm, was sie fest im nahen Infrarotspektrum verortet. Die spektrale Halbwertsbreite (Δλ) beträgt 50 nm und gibt die Bandbreite des emittierten Lichts an. Elektrische Kennwerte umfassen eine Durchlassspannung (V_F) von typisch 1,5V bei 50mA (1,67V bei 100mA) und einen maximalen Sperrstrom (I_R) von 100 μA bei 5V Sperrspannung. Die Anstiegs- und Abfallzeit (T_r/T_f) beträgt 40 ns und bestätigt die Hochgeschwindigkeitsfähigkeit. Der Abstrahlwinkel (2θ_1/2) beträgt 30 Grad.

3. Erklärung des Binning-Systems

Das Datenblatt weist auf ein Binning-System hauptsächlich für Strahlungsstärke und Apertur-Strahlungsbestrahlungsstärke hin. Zwei Bins werden erwähnt: BIN D und BIN E. BIN E scheint eine engere oder leistungsstärkere Teilmenge innerhalb des für BIN D definierten Bereichs darzustellen. Für die Strahlungsstärke bei I_F=20mA deckt BIN D 9,62-19,85 mW/sr ab, während BIN E mit 13,23 mW/sr spezifiziert ist. Dies ermöglicht es Herstellern, Bauteile mit konsistenterer oder garantierter Mindestleistung für ihre spezifischen Anwendungsanforderungen auszuwählen und so eine einheitliche Systemleistung sicherzustellen.

4. Analyse der Leistungskurven

Das Datenblatt verweist auf mehrere typische Kennlinien. Abbildung 1 zeigt die Spektralverteilung, die Form und Breite des emittierten Infrarotlichts um 875 nm herum illustriert. Abbildung 2, Durchlassstrom vs. Umgebungstemperatur, zeigt wahrscheinlich die Reduzierung des maximal zulässigen Stroms bei steigender Temperatur. Abbildung 3, Durchlassstrom vs. Durchlassspannung, stellt die IV-Kennlinie der Diode dar. Abbildung 4, Relative Strahlungsstärke vs. Umgebungstemperatur, zeigt, wie die optische Ausgangsleistung mit steigender Temperatur abnimmt – eine wichtige Überlegung für das thermische Management. Abbildung 5, Relative Strahlungsstärke vs. Durchlassstrom, demonstriert die Beziehung zwischen Treiberstrom und Lichtausgang, die typischerweise in einem Bereich linear ist. Abbildung 6 ist das Strahlungsdiagramm, ein Polardiagramm, das die Winkelverteilung der emittierten Lichtintensität zeigt und dem 30-Grad-Abstrahlwinkel entspricht.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

Das Gehäuse ist ein Standard-Durchsteckbauform mit klarer Linse. Wichtige Maßangaben umfassen: Alle Maße sind in Millimetern angegeben, mit einer allgemeinen Toleranz von ±0,25 mm, sofern nicht anders angegeben. Der maximale Harzvorsprung unter dem Flansch beträgt 1,5 mm. Der Anschlussabstand wird an der Stelle gemessen, an der die Anschlüsse aus dem Gehäusekörper austreten. Die genauen Abmessungen sind in einer Zeichnung angegeben (im Textauszug nicht vollständig detailliert), die Gehäusedurchmesser, Anschlusslänge und Linsenform enthalten würde.

6. Löt- und Montagerichtlinien

Die primäre Richtlinie betrifft das Löten der Anschlüsse: Die Temperatur darf 260°C für eine Dauer von 5 Sekunden nicht überschreiten, gemessen in einem Abstand von 1,6 mm (0,063 Zoll) vom Gehäusekörper. Dies ist entscheidend, um thermische Schäden am internen Halbleiterchip und dem Epoxidgehäuse zu verhindern. Für Wellen- oder Reflow-Lötverfahren (obwohl für SMD nicht explizit erwähnt, da es sich um ein Durchsteckbauteil handelt) sollten Standard-Industrieprofile für ähnliche Komponenten befolgt werden, mit besonderer Aufmerksamkeit auf Spitzentemperatur und Zeit oberhalb der Liquidustemperatur. Ein ordnungsgemäßer Umgang zur Vermeidung elektrostatischer Entladungen (ESD) wird ebenfalls empfohlen, wenn auch nicht erwähnt, da Halbleiterbauelemente generell ESD-empfindlich sind.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

Die Artikelnummer ist LTE-3677. Das Datenblatt ist mit der Spezifikationsnummer: DS-50-99-0015, Revision A, gekennzeichnet. Das Dokument ist paginiert (Seite 1 von 3, usw.). Spezifische Verpackungsdetails wie Rollengröße, Röhrenmengen oder Tray-Packungen sind in diesem Auszug nicht angegeben. Die Bestellung würde typischerweise die Basis-Artikelnummer LTE-3677 und möglicherweise ein Suffix zur Bezeichnung des Binnings (z.B. LTE-3677-D oder LTE-3677-E) umfassen, falls als separate bestellbare Artikel verfügbar.

8. Anwendungsempfehlungen

8.1 Typische Anwendungsszenarien

Der LTE-3677 ist ideal für Anwendungen, die schnelles, gepulstes Infrarotlicht erfordern. Dazu gehören: Industrielle optische Sensoren (z.B. Objekterkennung, Zählen, Kantenerkennung). Infrarot-Datenübertragungsstrecken für Kurzstreckenkommunikation. Fernbedienungen für Unterhaltungselektronik. Optische Encoder und Positionserfassung. Rauchmelder und andere analytische Sensoreinrichtungen. Sicherheitssysteme mit Infrarotstrahlen.

8.2 Designüberlegungen

Treiberschaltung:Verwenden Sie einen strombegrenzenden Widerstand oder eine dedizierte LED-Treiberschaltung, um den Durchlassstrom zu steuern. Für gepulsten Betrieb stellen Sie sicher, dass der Treiber den erforderlichen Spitzenstrom (bis zu 1A) mit schnellen Flanken liefern kann, um die 40 ns Anstiegs-/Abfallzeit zu nutzen.Thermisches Management:Obwohl die Verlustleistung 260 mW beträgt, erfordert der Betrieb mit hohen Dauerströmen oder bei erhöhten Umgebungstemperaturen Aufmerksamkeit für die Wärmeableitung über die Anschlüsse oder das Leiterplattenlayout, um Leistung und Lebensdauer zu erhalten.Optisches Design:Der 30-Grad-Abstrahlwinkel definiert die Strahlaufweitung. Linsen oder Reflektoren können je nach Bedarf verwendet werden, um den Strahl zu kollimieren oder zu fokussieren. Das klare Gehäuse ist für Anwendungen geeignet, bei denen der Emitter sichtbar ist, aber ein IR-Filter kann verwendet werden, um sichtbares Licht bei Bedarf zu blockieren.Paarung mit einem Detektor:Wählen Sie einen Fotodetektor (Fotodiode, Fototransistor) mit einer spektralen Empfindlichkeit, die der Spitzenwellenlänge des Emitters von 875 nm entspricht, für optimale Systemeffizienz.

9. Technischer Vergleich

Im Vergleich zu Standard-, langsameren IR-LEDs liegt der Hauptunterschied des LTE-3677 in seinerhohen Geschwindigkeit (40 ns Anstiegs-/Abfallzeit), die Datenübertragung mit höheren Raten ermöglicht. Seinehohe Ausgangsleistung(hohe Strahlungsstärke) liefert ein stärkeres Signal, erhöht das Signal-Rausch-Verhältnis und die Betriebsreichweite. Die Verfügbarkeit fürPulsbetriebmit einer hohen Spitzenstrombelastbarkeit ermöglicht es, ihn in kurzen Bursts sehr hell anzusteuern, was effizient ist und die wahrgenommene Reichweite erhöhen kann. Das klare Gehäuse ist für solche Emitter Standard. Bei der Auswahl eines IR-Emitters vergleichen Ingenieure diese Parameter – Geschwindigkeit, Ausgangsleistung, Wellenlänge, Abstrahlwinkel und Gehäuse – mit Alternativen, um die beste Lösung für Bandbreiten-, Reichweiten- und physikalische Layout-Anforderungen zu finden.

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

F: Kann ich diese LED mit einem Dauerstrom von 150 mA betreiben?

A: Nein. Der absolute Grenzwert für den Dauer-Durchlassstrom beträgt 100 mA. Das Überschreiten dieses Grenzwerts riskiert dauerhafte Schäden am Bauteil.

F: Was ist der Unterschied zwischen BIN D und BIN E?

A: BIN E spezifiziert eine typische Strahlungsstärke von 13,23 mW/sr bei 20mA, die in den weiteren Bereich von BIN D (9,62-19,85 mW/sr) fällt. BIN E repräsentiert wahrscheinlich eine Auswahl von Bauteilen mit konsistenterer Leistung um diesen typischen Wert, während BIN D die gesamte Fertigungstoleranz umfasst.

F: Wie beeinflusst die Temperatur die Leistung?

A: Wie in den typischen Kurven gezeigt, nimmt die Strahlungsstärke mit steigender Umgebungstemperatur ab. Die Durchlassspannung nimmt typischerweise ebenfalls mit steigender Temperatur ab. Der Betriebsstrom muss oberhalb von 25°C gemäß der Reduktionskurve (Abb. 2) reduziert werden, um innerhalb des Verlustleistungslimits zu bleiben.

F: Ist ein Vorwiderstand notwendig?

A: Ja, für die meisten einfachen Treiberschaltungen. Die LED muss mit einem gesteuerten Strom betrieben werden. Die direkte Verwendung einer Spannungsquelle würde einen übermäßigen Stromfluss verursachen und das Bauteil zerstören. Berechnen Sie den Widerstandswert basierend auf der Versorgungsspannung, dem gewünschten Durchlassstrom (I_F) und der Durchlassspannung (V_F) aus dem Datenblatt.

11. Praktischer Anwendungsfall

Szenario: Hochgeschwindigkeits-Objekterkennungssensor.Eine Montagelinie verwendet einen fotoelektrischen Sensor, um kleine Komponenten zu erkennen, die mit hoher Geschwindigkeit vorbeilaufen. Der LTE-3677 wird als Infrarotlichtquelle verwendet, gepulst mit 10 kHz und 1A Spitzen. Ein passender Fototransistor ist gegenüber angebracht. Wenn ein Objekt den Strahl unterbricht, erkennt der Empfänger das Fehlen des gepulsten Signals. Die 40 ns Ansprechzeit des LTE-3677 stellt sicher, dass die Lichtimpulse scharf und klar definiert sind, sodass die Sensorelektronik auch bei hohen Geschwindigkeiten zuverlässig zwischen Impulsen unterscheiden kann, Fehlauslösungen minimiert und eine genaue Zählung sehr schnell bewegter Objekte ermöglicht.

12. Funktionsprinzip

Ein Infrarot-Emitter ist eine Halbleiterdiode. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, rekombinieren Elektronen mit Löchern in der aktiven Zone des Bauteils und setzen Energie in Form von Photonen frei. Die spezifischen Materialien in der Halbleiterstruktur bestimmen die Wellenlänge des emittierten Lichts. Beim LTE-3677 führt dies zu Photonen im nahen Infrarotspektrum um 875 nm, die für das menschliche Auge unsichtbar sind, aber von Silizium-Fotodioden und anderen IR-empfindlichen Sensoren erfasst werden können. Das klare Epoxidgehäuse fungiert als Linse und formt den Ausgangsstrahl auf den spezifizierten Abstrahlwinkel.

13. Technologietrends

Das Gebiet der Optoelektronik schreitet weiterhin in Richtung höherer Effizienz, höherer Geschwindigkeit und größerer Integration voran. Trends, die für Bauteile wie den LTE-3677 relevant sind, umfassen:Erhöhte Leistung und Effizienz:Neue Halbleitermaterialien und -strukturen zielen darauf ab, mehr optische Leistung pro Einheit elektrischer Eingangsleistung zu liefern und so die Wärmeentwicklung zu reduzieren.Kleinere Bauformen:Der Trend zur Miniaturisierung treibt die Entwicklung von SMD-Gehäusen (Surface-Mount Device) mit ähnlicher oder besserer Leistung als Durchsteckbauformen voran.Erhöhte Geschwindigkeit:Die Forschung arbeitet weiter an höheren Modulationsgeschwindigkeiten für IR-Emitter, um schnellere Datenkommunikation zu ermöglichen, wie z.B. in Li-Fi oder Hochgeschwindigkeits-Optikverbindungen.Wellenlängenspezifität:Entwicklung von Emittern mit schmalerer spektraler Linienbreite für Anwendungen in der Gasdetektion und spektroskopischen Analyse.