LTE-4238R IR-Emitter Datenblatt - Klare Bauform - Spitzenwellenlänge 880nm - Durchlassspannung 1,8V - Technisches Dokument

13. Technologietrends und Kontext

Der LTE-4238R ist ein miniaturisierter, kostengünstiger Infrarot (IR)-Emitter für optoelektronische Anwendungen. Seine Kernfunktion ist die Emission von Infrarotlicht einer spezifischen Wellenlänge, typischerweise für den Einsatz in Erfassungs-, Detektions- und Kommunikationssystemen, wo eine unsichtbare Lichtquelle benötigt wird. Das Bauteil ist in einem klaren, transparenten Kunststoffgehäuse in Endansicht untergebracht, was eine effiziente Lichtübertragung ermöglicht. Ein wesentlicher Vorteil dieser Komponente ist ihre mechanische und spektrale Abstimmung auf bestimmte Serien von Fototransistoren (wie die LTR-3208-Serie), was den Designprozess für Sender-Empfänger-Paare vereinfacht und eine optimale Leistung in Sensoranwendungen gewährleistet. Dies macht ihn geeignet für Märkte, die Objekterkennung, Annäherungserkennung, berührungslose Schalter und einfache optische Datenverbindungen umfassen.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Grenzen, jenseits derer dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Der LTE-4238R kann bis zu 150 mW Leistung dissipieren. Er hält einen Spitzendurchlassstrom von 2 Ampere unter gepulsten Bedingungen (300 Pulse pro Sekunde, 10 Mikrosekunden Pulsbreite) aus, während der maximale Dauer-Durchlassstrom bei 100 mA liegt. Das Bauteil kann eine Sperrspannung von bis zu 5 Volt verkraften. Der Betriebstemperaturbereich reicht von -40°C bis +85°C, und es kann in Umgebungen von -55°C bis +100°C gelagert werden. Für die Montage können die Anschlüsse bei 260°C für maximal 5 Sekunden gelötet werden, vorausgesetzt der Lötpunkt ist mindestens 1,6 mm vom Gehäusekörper entfernt.

2.2 Elektro-optische Kenngrößen

Diese Parameter sind bei einer Umgebungstemperatur (T_A) von 25°C und einem Test-Durchlassstrom (I_F) von 20mA spezifiziert, was als Standard-Arbeitspunkt dient. Die Strahlungsintensität (I_E), ein Maß für die pro Raumwinkel emittierte optische Leistung, hat einen typischen Wert von 4,81 mW/sr. Die Apertur-Bestrahlungsstärke (E_e), die die Leistungsdichte darstellt, beträgt typischerweise 0,64 mW/cm². Das Bauteil emittiert Licht bei einer Spitzenwellenlänge (λ_Peak) von 880 Nanometern, was im nahen Infrarotspektrum liegt. Die spektrale Bandbreite, definiert als Halbwertsbreite (Δλ), beträgt 50 nm und gibt die Streuung der Wellenlängen um das Maximum an. Die Durchlassspannung (V_F) liegt bei 20mA typischerweise im Bereich von 1,3V bis 1,8V. Der Sperrstrom (I_R) beträgt maximal 100 µA bei einer angelegten Sperrspannung von 5V. Der Abstrahlwinkel (2θ_1/2), bei dem die Strahlungsintensität auf die Hälfte ihres Maximalwerts abfällt, beträgt 20 Grad und definiert einen relativ schmalen Strahl.

3. Erklärung des Binning-Systems

Das Datenblatt gibt an, dass Bauteile "NACH SPEZIFISCHEN ONLINE-INTENSITÄTS- UND STRAHLUNGSINTENSITÄTSBEREICHEN AUSGEWÄHLT" werden. Dies impliziert einen Binning- oder Sortierprozess basierend auf gemessenen optischen Ausgangsparametern. Obwohl in diesem Auszug keine spezifischen Bin-Codes aufgeführt sind, umfasst das typische Binning für solche Emitter die Gruppierung von Komponenten nach ihrer Strahlungsintensität (I_E) und manchmal auch der Durchlassspannung (V_F), um eine konsistente Anwendungsleistung zu gewährleisten. Entwickler sollten den Hersteller für detaillierte Binning-Spezifikationen konsultieren, um Bauteile auszuwählen, die die präzisen Intensitätsanforderungen ihrer Anwendung erfüllen.

4. Analyse der Leistungskurven

Das Datenblatt enthält mehrere typische Kennlinien. Abbildung 1 zeigt die Spektralverteilung, die die relative Strahlungsintensität über der Wellenlänge darstellt. Sie bestätigt das Maximum bei 880nm und die 50nm Halbwertsbreite. Abbildung 2 veranschaulicht den Zusammenhang zwischen Durchlassstrom und Umgebungstemperatur und zeigt, wie der maximal zulässige Dauerstrom mit steigender Temperatur abnimmt, um innerhalb des Verlustleistungslimits zu bleiben. Abbildung 3 ist die Durchlassstrom-Durchlassspannung (I-V)-Kurve, die die exponentielle Kennlinie der Diode demonstriert. Abbildung 4 zeigt, wie sich die relative Strahlungsintensität mit der Umgebungstemperatur ändert, typischerweise mit einer Abnahme der Ausgangsleistung bei steigender Temperatur. Abbildung 5 stellt die relative Strahlungsintensität über dem Durchlassstrom dar und zeigt den nahezu linearen Zusammenhang zwischen Treiberstrom und Lichtausgang im Arbeitsbereich. Schließlich ist Abbildung 6 das Strahlungsdiagramm, eine Polardarstellung, die die räumliche Verteilung des emittierten Lichts beschreibt und den 20-Grad-Abstrahlwinkel bestätigt.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Das Bauteil verwendet ein miniaturisiertes Kunststoffgehäuse in Endansicht. Wichtige dimensionale Hinweise sind: Alle Abmessungen sind in Millimetern (mit Zoll in Klammern), die Standardtoleranz beträgt ±0,25 mm, sofern nicht anders angegeben, der maximale Harzvorsprung unter dem Flansch beträgt 1,0 mm, und der Anschlussabstand wird an der Stelle gemessen, an der die Anschlüsse das Gehäuse verlassen. Die genaue Maßzeichnung wird referenziert, ist aber im bereitgestellten Text nicht vollständig detailliert.

5.2 Polaritätskennzeichnung

Bei einer Infrarot-LED ist der längere Anschluss typischerweise die Anode (Pluspol) und der kürzere Anschluss die Kathode (Minuspol). Das Gehäuse kann auch eine abgeflachte Seite oder andere Markierungen in der Nähe der Kathode aufweisen. Während des Schaltungsaufbaus muss die korrekte Polarität beachtet werden, um Schäden zu vermeiden.

6. Richtlinien für Lötung und Montage

Der absolute Maximalwert spezifiziert die Löttemperatur für die Anschlüsse: 260°C für maximal 5 Sekunden, unter der Bedingung, dass dies mindestens 1,6 mm (0,063") vom Gehäusekörper entfernt angewendet wird. Dies ist entscheidend, um thermische Schäden am Halbleiterchip und der Kunststoffverkapselung zu verhindern. Für Reflow-Lötung wird ein Standardprofil mit einer Spitzentemperatur von nicht mehr als 260°C und eine sorgfältige Kontrolle der Zeit oberhalb der Liquidustemperatur empfohlen. Das Bauteil sollte vor der Verwendung in einer trockenen, antistatischen Umgebung gelagert werden. Informationen zur Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe (MSL), falls zutreffend, sollten vom Hersteller eingeholt werden.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

Die Artikelnummer ist LTE-4238R. Das Datenblatt verweist auf eine Spezifikationsnummer (DS-50-98-0043) und eine Revision (C). Spezifische Verpackungsdetails (z.B. Band- und Spulendimensionen, Menge pro Spule) werden in diesem Auszug nicht bereitgestellt. Die Codes "BNS-OD-C131/A4" und "BNS-OD-FC001/A4" beziehen sich wahrscheinlich auf interne Dokumentenkontrollnummern. Für die Bestellung wird die Basis-Artikelnummer LTE-4238R verwendet, und etwaige Binning- oder Sonderauswahlcodes werden gemäß dem System des Herstellers angehängt.

8. Anwendungsempfehlungen

8.1 Typische Anwendungsszenarien

Der LTE-4238R ist ideal für Anwendungen, die eine abgestimmte IR-Quelle erfordern. Seine primäre Verwendung liegt in Verbindung mit einem spektral abgestimmten Fototransistor (wie der LTR-3208-Serie), um einen optischen Unterbrecher oder reflektierenden Objektsensor zu bilden. Typische Anwendungen sind Papiererkennung in Druckern und Kopierern, Schlitz- oder Kantenerkennung, Objektzählung, Annäherungserkennung in Geräten und einfache berührungslose Schalter. Die klare Bauform macht ihn für Anwendungen geeignet, bei denen der Emitter sichtbar sein könnte, obwohl das 880nm-Licht für das menschliche Auge weitgehend unsichtbar ist.

8.2 Designüberlegungen

1. Strombegrenzung:Eine IR-LED ist ein stromgesteuertes Bauteil. Verwenden Sie stets einen in Reihe geschalteten strombegrenzenden Widerstand, der basierend auf der Versorgungsspannung (V_CC), der Durchlassspannung der LED (V_F~1,8V max) und dem gewünschten Durchlassstrom (I_F) berechnet wird. Überschreiten Sie nicht den Dauerstrom-Nennwert von 100mA. Für gepulsten Betrieb stellen Sie sicher, dass Pulsbreite und Tastverhältnis innerhalb der spezifizierten Grenzen bleiben, um Überhitzung zu vermeiden.
2. Thermisches Management:Die Verlustleistungsgrenze von 150 mW darf nicht überschritten werden. Bei höheren Umgebungstemperaturen muss der maximal zulässige Durchlassstrom gemäß den Kennlinienkurven reduziert werden.
3. Optische Ausrichtung:Für beste Leistung in einem gepaarten Sensorsystem sorgen Sie für eine präzise mechanische Ausrichtung zwischen Emitter und Detektor. Der schmale 20-Grad-Abstrahlwinkel unterstützt die Richtwirkung, erfordert jedoch eine sorgfältige Platzierung.
4. Unempfindlichkeit gegenüber Umgebungslicht:Während der abgestimmte Fotodetektor hilft, können optische Blenden oder modulierte IR-Signale die Unempfindlichkeit gegenüber Umgebungslichtstörungen in Sensoranwendungen verbessern.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Das wesentliche Unterscheidungsmerkmal des LTE-4238R ist seine explizite mechanische und spektrale Abstimmung auf eine bestimmte Fototransistor-Serie. Dies garantiert eine optimale Kopplungseffizienz und vereinfacht den Designprozess für optische Sensoren, da das Paar charakterisiert ist, um zusammenzuarbeiten. Im Vergleich zu generischen IR-Emittern kann diese Abstimmung zu höherer Empfindlichkeit, größerer Reichweite oder konsistenterer Leistung in der endgültigen Anwendung führen. Die klare Bauform bietet eine etwas höhere Transmissionseffizienz im Vergleich zu getönten Gehäusen und maximiert den Lichtausgang. Seine Miniaturgröße macht ihn für platzbeschränkte Designs geeignet.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQs)

F: Welchen Zweck hat die Spitzenwellenlänge von 880nm?
A: 880nm liegt im nahen Infrarotbereich. Es ist für das menschliche Auge unsichtbar, was es für Sensoranwendungen unauffällig macht. Es stimmt auch gut mit der Spitzenempfindlichkeit von Silizium-Fotodetektoren (wie Fototransistoren) überein und gewährleistet so eine effiziente Detektion.

F: Kann ich diese LED direkt von einem Mikrocontroller-Pin ansteuern?
A: Das hängt von der Stromquellenfähigkeit des Pins ab. Ein typischer MCU-Pin kann 20-25mA liefern, was innerhalb des Arbeitsbereichs liegt. Sie MÜSSEN jedoch einen strombegrenzenden Widerstand in Reihe schalten. Schließen Sie eine LED niemals direkt an eine Spannungsquelle oder einen Pin ohne Stromregelung an.

F: Wie interpretiere ich den "Abstrahlwinkel" von 20 Grad?
A: Dies ist der volle Winkel, bei dem die Intensität des emittierten Lichts mindestens die Hälfte ihres Maximalwerts (auf der Achse) beträgt. Ein 20-Grad-Winkel ist relativ schmal und erzeugt einen stärker fokussierten Strahl im Vergleich zu Weitwinkel-Emittern. Dies ist vorteilhaft für Anwendungen mit großer Reichweite oder präziser Ausrichtung.

F: Was bedeutet "spektral abgestimmt"?
A: Es bedeutet, dass das Emissionsspektrum des LTE-4238R (zentriert bei 880nm) so ausgelegt ist, dass es optimal mit der spektralen Empfindlichkeitskurve des spezifizierten Fototransistors überlappt. Dies maximiert die Menge des emittierten Lichts, das der Detektor tatsächlich "sehen" und in ein elektrisches Signal umwandeln kann.

11. Praktische Design- und Anwendungsbeispiele

Beispiel 1: Objekterkennungssensor:Platzieren Sie den LTE-4238R und seinen abgestimmten Fototransistor einander gegenüber über eine Lücke. Wenn ein Objekt die Lücke passiert, unterbricht es den IR-Strahl, wodurch sich der Ausgang des Fototransistors ändert. Diese einfache Schaltung kann zum Zählen von Objekten auf einem Förderband oder zum Erkennen der Papierpräsenz in einem Druckerfach verwendet werden. Der Strom durch die LED kann mit einem Widerstand auf 20mA eingestellt werden: R = (V_CC- V_F) / I_F. Für eine 5V-Versorgung und V_F von 1,6V, R = (5 - 1,6) / 0,02 = 170 Ohm (verwenden Sie einen Standard-180-Ohm-Widerstand).

Beispiel 2: Reflektiver Sensor:Montieren Sie Emitter und Detektor nebeneinander und auf einen gemeinsamen Punkt ausgerichtet. Das IR-Licht vom Emitter reflektiert an einer Oberfläche (wie einem weißen Objekt oder einem reflektierenden Band) und wird vom Fototransistor erfasst. Dieser Aufbau kann die Nähe eines Objekts erkennen oder codierte Muster lesen. Der schmale Abstrahlwinkel hilft, Übersprechen zwischen Emitter und Detektor in dieser engen Konfiguration zu minimieren.

12. Einführung in das Funktionsprinzip

Ein Infrarot-Emitter wie der LTE-4238R ist eine Halbleiterdiode. Bei Durchlassvorspannung (positive Spannung an der Anode relativ zur Kathode) rekombinieren Elektronen und Löcher im aktiven Bereich des Halbleitermaterials (typischerweise basierend auf Galliumarsenid, GaAs). Dieser Rekombinationsprozess setzt Energie in Form von Photonen (Lichtteilchen) frei. Die spezifische Materialzusammensetzung und Struktur des Halbleiters bestimmt die Wellenlänge der emittierten Photonen, die in diesem Fall bei 880nm im Infrarotspektrum zentriert ist. Das klare Epoxidharzgehäuse verkapselt und schützt den Halbleiterchip, während es dem erzeugten Licht ermöglicht, effizient zu entweichen.

13. Technologietrends und Kontext

Infrarot-Emitter bleiben grundlegende Komponenten in der Optoelektronik. Trends in diesem Bereich umfassen die Entwicklung von Emittern mit höherer Strahlungsintensität und Effizienz aus kleineren Gehäusen, die leistungsstärkere oder reichweitengerechtere Sensoren ermöglichen. Es gibt auch einen Trend zu oberflächenmontierbaren (SMD) Gehäusen für die automatisierte Montage, obwohl Durchsteckgehäuse wie dieses noch weit verbreitet für Prototypen und bestimmte Anwendungen sind. Integration ist ein weiterer Trend, wobei kombinierte Emitter-Detektor-Module immer häufiger werden und das Systemdesign weiter vereinfachen. Das zugrunde liegende Prinzip der Elektrolumineszenz in Halbleitern ist etabliert, aber Fortschritte in der Materialwissenschaft verbessern kontinuierlich Leistung, Zuverlässigkeit und Kosteneffizienz.