Fiche technique de l'émetteur IR LTE-3271T - Longueur d'onde 940nm - Haut courant et faible tension directe - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTE-3271T est une diode électroluminescente (LED) infrarouge (IR) haute puissance conçue pour les applications nécessitant une forte puissance optique. Ses principaux avantages résident dans sa construction spécialisée permettant de gérer des courants d'attaque élevés tout en maintenant une chute de tension directe relativement faible, ce qui contribue à une efficacité supérieure dans les conceptions sensibles à la consommation. Cet émetteur fonctionne à une longueur d'onde de crête de 940 nanomètres, le plaçant dans le spectre du proche infrarouge, idéal pour des applications telles que les capteurs de proximité, les interrupteurs optiques et les systèmes de télécommande où l'émission de lumière visible est indésirable. Le dispositif se caractérise par un large angle de vision, assurant un diagramme de rayonnement étendu et uniforme adapté à l'éclairage ou à la détection de zone.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Le dispositif est spécifié pour un courant direct continu maximal (I_F) de 100 mA. Cependant, il est capable de supporter des courants de crête nettement plus élevés en fonctionnement pulsé, avec une spécification de 2 Ampères pour des impulsions d'une durée de 10 microsecondes à une fréquence de 300 impulsions par seconde. Cela souligne son adéquation pour les applications pulsées comme la transmission de données ou la détection en mode rafale. La dissipation de puissance maximale est de 150 mW. Les plages de températures de fonctionnement et de stockage sont spécifiées respectivement de -40°C à +85°C et de -55°C à +100°C, indiquant des performances robustes dans une large gamme de conditions environnementales. Le dispositif peut supporter une tension inverse (V_R) allant jusqu'à 5 Volts.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Les paramètres de performance clés sont mesurés à une température ambiante (T_A) de 25°C. Le dispositif utilise un système de classement (binning) pour sa puissance rayonnante :

• CLASSE B :Éclairement énergétique d'ouverture (E_e) 0,64 - 1,20 mW/cm² ; Intensité énergétique (I_E) 4,81 - 9,02 mW/sr (àI_F=20mA).
• CLASSE C : E_e0,80 - 1,68 mW/cm² ;I_E6,02 - 12,63 mW/sr.
• CLASSE D : E_e1,12 mW/cm² (Min) ;I_E8,42 mW/sr (Min).

La tension directe (V_F) est typiquement de 1,6V à 50mA et de 2,1V à 250mA, confirmant sa caractéristique de fonctionnement basse tension. La longueur d'onde d'émission de crête est centrée sur 940 nm avec une demi-largeur spectrale typique (Δλ) de 50 nm. L'angle de vision (2θ_1/2) est de 50 degrés, définissant le cône dans lequel l'intensité énergétique est au moins la moitié de sa valeur maximale.

3. Explication du système de classement (binning)

Le produit utilise un système de classement de performance basé sur la puissance rayonnante. Ce système regroupe les dispositifs selon leur puissance optique mesurée (Intensité énergétique et Éclairement énergétique d'ouverture) à un courant de test standard de 20mA. Les classes B, C et D représentent différents niveaux de puissance optique, la classe D offrant la puissance minimale garantie la plus élevée. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des composants qui correspondent précisément aux exigences de sensibilité de leurs détecteurs associés ou aux besoins d'éclairage de leur application, garantissant ainsi des performances système constantes.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fournit plusieurs graphiques caractéristiques. La Figure 1 montre laDistribution spectrale, illustrant la bande d'émission étroite autour de 940nm. La Figure 2 représente lacourbe de déclassement Courant direct vs Température ambiante, montrant comment le courant continu maximal autorisé diminue lorsque la température ambiante augmente pour éviter la surchauffe. La Figure 3 est lacourbe Courant-Tension (I-V) standard, montrant la relation entre le courant direct et la tension directe. La Figure 4 montre comment l'Intensité énergétique relativediminue avec l'augmentation de la température ambiante. La Figure 5 montre comment l'Intensité énergétique relativeaugmente avec le courant direct, démontrant l'évolutivité de la puissance de sortie du dispositif. La Figure 6 est leDiagramme de rayonnement, un tracé polaire représentant visuellement l'angle de vision de 50 degrés. La Figure 7 détaille la courbeCourant direct de crête vs Durée d'impulsion, fournissant des données cruciales pour concevoir des circuits d'attaque pulsés sûrs en indiquant le courant maximal autorisé pour une largeur d'impulsion et un cycle de service donnés.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

Le dispositif est fourni dans un boîtier LED standard avec une collerette. Les notes dimensionnelles clés incluent : toutes les dimensions sont en millimètres, avec une tolérance générale de ±0,25mm sauf indication contraire. La saillie maximale de la résine sous la collerette est de 1,5mm. L'espacement des broches est mesuré au point où les broches sortent du corps du boîtier. Le dessin dimensionnel spécifique de la fiche technique définit la longueur, la largeur, la hauteur, le diamètre des broches et le positionnement exacts.

6. Recommandations de soudure et d'assemblage

Les valeurs maximales absolues spécifient que les broches peuvent être soudées à une température de 260°C pendant une durée de 5 secondes, mesurée à une distance de 1,6mm (0,063 pouces) du corps du boîtier. Il s'agit d'un paramètre critique pour les procédés de soudure à la vague ou par refusion. Dépasser cette température ou ce temps peut endommager la puce semi-conductrice interne ou l'intégrité du boîtier. Les précautions standard contre les décharges électrostatiques (ESD) doivent être observées pendant la manipulation et l'assemblage.

7. Recommandations d'application

7.1 Scénarios d'application typiques

Le LTE-3271T est bien adapté à diverses applications infrarouges, notamment :Les unités de télécommande infrarougepour l'électronique grand public,Les capteurs de proximité et de présencedans les appareils électroménagers ou les systèmes de sécurité,Les interrupteurs et codeurs optiquesdans l'équipement industriel,La détection d'objetsen automatisation, etL'éclairage pour vision nocturnelorsqu'il est associé à une caméra sensible à l'IR.

7.2 Considérations de conception

• Alimentation en courant :Une source de courant constant est recommandée pour une puissance optique stable, car l'intensité de la LED dépend principalement du courant. Le circuit d'attaque doit respecter les limites de courant continu et pulsé.
• Gestion thermique :Bien que le dispositif ait une large plage de fonctionnement, maintenir une température de jonction plus basse assurera une durée de vie plus longue et une puissance de sortie stable. Envisagez un dissipateur thermique pour les applications à cycle de service élevé ou à fort courant.
• Conception optique :L'angle de vision de 50 degrés doit être pris en compte dans la conception de la lentille ou du logement. Pour les applications à plus longue portée, une lentille secondaire peut être nécessaire pour collimater le faisceau.
• Association avec un détecteur :Assurez-vous que le photodétecteur ou le capteur sélectionné est sensible dans la région des 940nm pour des performances système optimales.

8. Comparaison et différenciation technique

Comparé aux LED IR standard à faible courant, les principaux points de différenciation du LTE-3271T sont sacapacité de courant élevée(jusqu'à 2A en pulsé) et safaible tension directe. Cette combinaison lui permet de délivrer une puissance optique plus élevée à partir d'une tension d'alimentation donnée, améliorant ainsi l'efficacité. Le classement explicite pour l'intensité énergétique fournit des niveaux de performance garantis, offrant un avantage par rapport aux composants non classés dont la puissance de sortie peut varier considérablement. Le large angle de vision est bénéfique pour les applications nécessitant une couverture large plutôt qu'un faisceau étroit.

9. Questions fréquemment posées (basées sur les paramètres techniques)

Q : Puis-je alimenter cette LED directement depuis une broche de microcontrôleur 5V ?

R : Non. Une broche de microcontrôleur ne peut généralement pas fournir 100mA en continu. Vous devez utiliser un transistor ou un circuit d'attaque dédié. De plus, vous devez inclure une résistance de limitation de courant, car la faible tension directe de la LED provoquerait un courant excessif si elle était connectée directement au 5V.

Q : Quelle est la différence entre l'Intensité énergétique (mW/sr) et l'Éclairement énergétique d'ouverture (mW/cm²) ?

R : L'Intensité énergétique mesure la puissance optique par angle solide (stéradian), décrivant la concentration de la lumière. L'Éclairement énergétique d'ouverture mesure la puissance par unité de surface à une distance/position spécifique, souvent pertinente pour les capteurs. Les deux sont liés par la géométrie et le diagramme de rayonnement.

Q : Comment choisir entre les classes B, C ou D ?

R : Sélectionnez en fonction de la sensibilité de votre circuit récepteur et de la distance de fonctionnement requise. La classe D offre la puissance garantie la plus élevée pour une portée ou une force de signal maximale. Pour des applications moins exigeantes, les classes B ou C peuvent être suffisantes et plus économiques.

10. Cas pratique de conception

Cas : Conception d'un capteur de proximité longue portée.

Pour un capteur nécessitant une portée de 2 mètres, le concepteur sélectionnerait le LTE-3271T en classe D pour une puissance maximale. Il concevrait un circuit d'attaque pulsé fonctionnant au courant de crête maximal de 2A pour des impulsions très courtes (par exemple, 10μs) avec un faible cycle de service (par exemple, 1%), comme indiqué dans la Figure 7. Cela délivre une puissance optique instantanée élevée pour un meilleur rapport signal/bruit au niveau du détecteur sans dépasser la limite de dissipation de puissance moyenne. Une lentille serait placée sur l'émetteur pour réduire le faisceau de l'angle natif de 50 degrés à peut-être 10-15 degrés, concentrant l'énergie sur la zone cible à 2 mètres. Le photodétecteur associé aurait un filtre passe-bande centré sur 940nm pour rejeter la lumière ambiante.

11. Introduction au principe de fonctionnement

Une diode électroluminescente infrarouge (LED IR) est une diode à jonction p-n semi-conductrice. Lorsqu'une tension directe est appliquée, les électrons de la région n et les trous de la région p sont injectés dans la région active. Lorsque ces porteurs de charge se recombinent, ils libèrent de l'énergie sous forme de photons (lumière). La longueur d'onde spécifique de 940nm est déterminée par l'énergie de la bande interdite des matériaux semi-conducteurs utilisés dans la construction de la diode (typiquement l'arséniure de gallium-aluminium, AlGaAs). Le large angle de vision résulte de la conception du boîtier et du positionnement de la puce semi-conductrice par rapport à la lentille en époxy.

12. Tendances technologiques

La tendance dans la technologie des émetteurs IR continue vers une efficacité plus élevée (plus de puissance optique par watt électrique d'entrée), ce qui réduit la génération de chaleur et la consommation d'énergie. Il y a également un développement vers des capacités de modulation à plus haute vitesse pour les applications de communication de données comme l'IrDA ou les réseaux sans fil optiques. L'intégration est une autre tendance, avec des émetteurs combinés avec des pilotes, des capteurs ou de la logique en modules ou circuits intégrés uniques pour simplifier la conception du système. Le principe de fonctionnement fondamental reste basé sur la physique des semi-conducteurs, mais les avancées dans les matériaux (comme de nouveaux composés III-V) et les techniques de conditionnement (packaging) entraînent des améliorations de performance.