Fiche technique de l'émetteur infrarouge LTE-5228A - Courant élevé, Tension directe faible, Longueur d'onde 940nm - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTE-5228A est une diode électroluminescente (LED) infrarouge (IR) haute puissance conçue pour les applications nécessitant une forte puissance optique. Ses principaux avantages découlent de sa conception pour une capacité de commande à courant élevé tout en maintenant une tension directe relativement faible, ce qui le rend efficace pour un fonctionnement en mode pulsé ou continu. Le composant est conditionné dans un boîtier transparent clair, typique des émetteurs IR afin de minimiser l'absorption de la lumière non visible émise. Les marchés cibles principaux incluent l'automatisation industrielle, les systèmes de sécurité (par exemple, l'éclairage pour caméras de surveillance), les capteurs optiques et les télécommandes où des sources lumineuses invisibles et fiables sont essentielles.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents au composant peuvent survenir. Le LTE-5228A peut dissiper jusqu'à 150 mW de puissance. Son courant direct de crête est exceptionnellement élevé à 2 Ampères, mais cela n'est autorisé que dans des conditions pulsées spécifiques (300 impulsions par seconde avec une largeur d'impulsion de 10 microsecondes). Le courant direct continu est spécifié à une valeur plus conventionnelle de 100 mA. Le composant peut supporter une tension inverse allant jusqu'à 5V. Les plages de température de fonctionnement et de stockage sont respectivement de -40°C à +85°C et de -55°C à +100°C, indiquant une aptitude aux environnements sévères. La température de soudure des broches est spécifiée à 260°C pendant 5 secondes à une distance de 1,6mm du corps du boîtier, ce qui est un paramètre critique pour les processus d'assemblage.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ces paramètres sont mesurés dans des conditions de test standard à une température ambiante de 25°C et un courant direct (I_F) de 20mA. Les principales sorties optiques sont définies de deux manières : l'Éclairement énergétique à l'ouverture (E_e en mW/cm²) et l'Intensité énergétique (I_E en mW/sr). Ces deux paramètres sont classés ("binned"), ce qui signifie que les composants sont triés en groupes de performance (BIN A, B, C, D) après fabrication, le BIN D représentant la sortie la plus élevée. La longueur d'onde d'émission de crête (λ_Peak) est typiquement de 940 nm, ce qui la place fermement dans le spectre du proche infrarouge. La demi-largeur de raie spectrale (Δλ) est de 50 nm, indiquant la largeur de bande spectrale de la lumière émise. Électriquement, la tension directe (V_F) est comprise entre 1,2V et 1,6V à 20mA, confirmant son fonctionnement à basse tension. Le courant inverse (I_R) est au maximum de 100 µA sous une polarisation inverse de 5V. L'angle de vision (2θ_1/2) est de 40 degrés, définissant l'étalement angulaire où l'intensité énergétique est au moins la moitié de sa valeur de crête.

3. Explication du système de classement (Binning)

La fiche technique utilise clairement un système de classement de performance pour la sortie rayonnante. Les composants sont testés et catégorisés en quatre classes (A, B, C, D) en fonction de leur Éclairement énergétique à l'ouverture et de leur Intensité énergétique mesurés à I_F= 20mA. Le BIN A représente la plage de sortie la plus basse, tandis que le BIN D représente la sortie garantie la plus élevée. Ce système permet aux fabricants d'offrir des niveaux de performance cohérents et aux concepteurs de sélectionner une classe qui répond précisément aux exigences de sensibilité ou de portée de leur application. Il n'y a aucune indication de classement pour la tension ou la longueur d'onde pour cette référence spécifique ; la tension directe et la longueur d'onde de crête sont données comme des plages typiques/maximales sans codes de classe.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fournit plusieurs graphiques illustrant le comportement du composant dans différentes conditions.

4.1 Distribution spectrale (Fig.1)

Cette courbe montre l'intensité énergétique relative en fonction de la longueur d'onde. Elle confirme le pic à 940 nm et la demi-largeur spectrale d'environ 50 nm. La forme est typique d'une LED IR à base d'AlGaAs.

4.2 Courant direct en fonction de la température ambiante (Fig.2)

Cette courbe de déclassement montre comment le courant direct continu maximal autorisé diminue lorsque la température ambiante augmente. Ceci est crucial pour la conception de la gestion thermique afin de garantir que la température de jonction ne dépasse pas les limites de sécurité.

4.3 Courant direct en fonction de la tension directe (Fig.3)

Il s'agit de la courbe caractéristique I-V (courant-tension) standard. Elle montre la relation exponentielle, la tension augmentant avec le courant. Cette courbe permet aux concepteurs de déterminer la tension d'alimentation nécessaire pour un courant de fonctionnement souhaité.

4.4 Intensité énergétique relative en fonction de la température ambiante (Fig.4) et du courant direct (Fig.5)

La figure 4 illustre la dépendance de la puissance lumineuse à la température, montrant typiquement une diminution de l'efficacité lorsque la température augmente. La figure 5 montre comment la puissance optique augmente avec le courant direct, mettant en évidence la relation non linéaire, en particulier aux courants plus élevés où l'efficacité peut chuter en raison de l'échauffement.

4.5 Diagramme de rayonnement (Fig.6)

Ce diagramme polaire représente visuellement la distribution spatiale de la lumière émise, confirmant l'angle de vision de 40 degrés. Le diagramme montre l'intensité relative à différents angles par rapport à l'axe central (0°).

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

Le boîtier est de style LED standard avec une collerette. Les dimensions clés incluent l'écartement des broches, mesuré là où les broches sortent du corps du boîtier. Une note spécifie que la saillie maximale de la résine sous la collerette est de 1,5mm. Le boîtier est décrit comme "transparent clair", ce qui est optimal pour l'émission IR. La polarité est généralement indiquée par la broche la plus longue qui est l'anode (+) et/ou par un méplat sur le bord du boîtier près de la broche cathode (-), bien que ce marquage spécifique ne soit pas détaillé dans le texte fourni. Le dessin dimensionnel (mentionné mais non fourni dans le texte) montrerait la longueur, la largeur et la hauteur exactes.

6. Recommandations de soudure et d'assemblage

La principale recommandation fournie est la valeur maximale absolue pour la soudure des broches : 260°C pendant 5 secondes, mesurée à 1,6mm (0,063") du corps du boîtier. C'est un paramètre critique pour les processus de soudure à la vague ou à la main. Le dépassement peut endommager la fixation interne de la puce ou le boîtier en époxy. Pour la soudure par refusion, un profil avec une température de pic inférieure à 260°C et un temps au-dessus du liquidus adapté à la pâte à souder doit être utilisé. Il est généralement conseillé d'éviter les contraintes mécaniques excessives sur les broches pendant la manipulation. Les conditions de stockage doivent respecter la plage spécifiée de -55°C à +100°C dans un environnement sec pour éviter l'absorption d'humidité.

7. Suggestions d'application

7.1 Scénarios d'application typiques

• Éclairage infrarouge :Pour caméras de vidéosurveillance en conditions de faible luminosité ou d'obscurité totale.
• Capteurs optiques :Comme source lumineuse dans les capteurs de proximité, la détection d'objets et les robots suiveurs de ligne.
• Télécommandes :Pour transmettre des signaux codés aux téléviseurs, climatiseurs, etc.
• Liaisons de données industrielles :Communication optique en espace libre à courte portée dans des environnements électriquement bruyants.
• Capteurs biométriques :Comme partie intégrante de systèmes de surveillance du rythme cardiaque ou de reconnaissance d'empreintes digitales.

7.2 Considérations de conception

• Limitation de courant :Utilisez toujours une résistance en série ou un pilote à courant constant pour éviter de dépasser le courant continu maximal, surtout compte tenu de la faible V_F qui facilite le tirage d'un courant excessif depuis une source de tension.
• Dissipation thermique :Pour un fonctionnement continu proche du courant maximal, considérez le chemin thermique. La collerette peut être utilisée pour le montage sur un PCB avec des vias thermiques ou un dissipateur thermique.
• Fonctionnement en mode pulsé :Pour obtenir une puissance de crête très élevée (pour une portée plus longue), utilisez la spécification en mode pulsé (2A crête). Assurez-vous que le circuit de commande peut délivrer les impulsions courtes et à fort courant requises.
• Conception optique :Associez à une lentille ou un réflecteur approprié pour collimater ou façonner le faisceau de 40 degrés selon les besoins de l'application. Le boîtier transparent est compatible avec une optique secondaire.
• Protection contre les décharges électrostatiques (ESD) :Bien que non explicitement indiqué, les LED IR peuvent être sensibles aux décharges électrostatiques. La mise en œuvre de précautions ESD standard lors de la manipulation et de la conception du circuit est recommandée.

8. Comparaison et différenciation techniques

Comparé aux LED IR basse puissance standard, les principaux points de différenciation du LTE-5228A sont sacapacité de courant élevée(100mA continu, 2A pulsé) et satension directe relativement faible. Cette combinaison permet une puissance rayonnante plus élevée sans dissipation de puissance proportionnellement plus importante due à une chute de tension excessive. Le large angle de vision de 40 degrés est plus grand que celui de certains émetteurs IR focalisés, offrant un éclairage plus uniforme pour une couverture de zone plutôt qu'un pointage longue distance. Le boîtier transparent offre une efficacité de transmission plus élevée pour la lumière à 940nm par rapport aux boîtiers teintés utilisés pour les LED visibles.

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

Q : Puis-je piloter cette LED directement depuis une broche de microcontrôleur 3,3V ou 5V ?

R : Non. La faible tension directe (max 1,6V à 20mA) signifie qu'une connexion directe détruirait probablement la LED et pourrait endommager la broche du microcontrôleur en raison d'un courant excessif. Une résistance de limitation de courant ou un circuit de pilotage est obligatoire.

Q : Quelle est la différence entre l'Éclairement énergétique à l'ouverture et l'Intensité énergétique ?

A : L'Éclairement énergétique à l'ouverture (E_e) est la densité de puissance (mW/cm²) arrivant sur une surface placée près de la LED et perpendiculaire à celle-ci. L'Intensité énergétique (I_E) est la puissance émise par angle solide (mW/sr), décrivant la directivité inhérente de la source. I_Eest plus utile pour calculer l'éclairement à distance.

Q : Comment sélectionner le bon BIN ?

R : Choisissez en fonction de la sensibilité de votre système. Si votre récepteur a besoin d'un niveau de signal minimum, sélectionnez un BIN qui garantit ce niveau à votre courant de fonctionnement et à votre distance. Les BIN supérieurs (C, D) offrent une marge de sortie plus importante.

Q : Un dissipateur thermique est-il nécessaire ?

R : Cela dépend du courant de fonctionnement et de la température ambiante. Au courant continu maximal (100mA) et à une température ambiante élevée, la dissipation de puissance (P = V_F* I_F) approche 160mW, ce qui dépasse la dissipation de puissance maximale absolue de 150mW. Par conséquent, pour un fonctionnement continu à pleine puissance, une gestion thermique via la surface de cuivre du PCB ou un dissipateur est nécessaire. Pour un fonctionnement en mode pulsé ou à des courants plus faibles, cela peut ne pas être nécessaire.

10. Exemple pratique d'utilisation

Conception d'un activateur à longue portée pour capteur de mouvement infrarouge passif (PIR) :Un capteur de mouvement PIR a souvent une portée limitée. Pour étendre sa portée la nuit, un éclaireur IR peut être utilisé. Pour cette application, le LTE-5228A serait piloté en mode pulsé. Un circuit serait conçu pour délivrer des impulsions de 1A (dans la limite des 2A max) avec un faible rapport cyclique (par exemple, 1%) pour maintenir une puissance moyenne faible. Ce courant de crête élevé générerait une puissance optique instantanée très élevée, éclairant efficacement une scène à une distance de 20-30 mètres. Le large angle de 40 degrés couvrirait une grande zone devant le capteur. Le boîtier transparent garantit que l'énergie maximale est projetée vers l'extérieur. Le concepteur sélectionnerait des LED de BIN D pour une portée maximale et utiliserait les courbes de déclassement pour s'assurer que la température du composant reste stable dans un boîtier extérieur.

11. Principe de fonctionnement

Le LTE-5228A est une diode à jonction p-n semi-conductrice. Lorsqu'une tension directe dépassant son énergie de bande interdite est appliquée, les électrons et les trous se recombinent dans la région active, libérant de l'énergie sous forme de photons. La composition matérielle spécifique (typiquement Arseniure de Gallium-Aluminium - AlGaAs) détermine l'énergie de la bande interdite, qui correspond à la longueur d'onde infrarouge de 940 nm. Le boîtier en époxy transparent encapsule la puce semi-conductrice, fournit une protection mécanique et agit comme une lentille pour façonner le faisceau de sortie. La puissance rayonnante est directement proportionnelle au taux de recombinaison des porteurs, qui est contrôlé par le courant direct.

12. Tendances technologiques

La technologie des émetteurs infrarouges continue d'évoluer parallèlement à la technologie des LED visibles. Les tendances incluent :

Efficacité accrue :Développement de nouveaux matériaux et structures semi-conducteurs (par exemple, puits quantiques multiples) pour extraire plus de photons par unité de puissance électrique d'entrée, réduisant ainsi la génération de chaleur.

Densité de puissance plus élevée :Améliorations des boîtiers pour supporter des courants de commande plus élevés et dissiper la chaleur plus efficacement, permettant des composants plus petits avec une puissance égale ou supérieure.

Solutions intégrées :Combinaison de l'émetteur IR avec un circuit de commande (driver IC), une photodiode, voire un microcontrôleur dans un seul module pour simplifier la conception dans les applications de capteurs.

Diversification des longueurs d'onde :Bien que 940nm soit courant (invisible, bon pour les détecteurs au silicium), d'autres longueurs d'onde comme 850nm (lueur rouge légèrement visible) ou 1050nm sont utilisées pour des applications spécifiques comme le suivi oculaire ou une transmission atmosphérique plus longue.

Le LTE-5228A représente un composant mature et très fiable dans ce paysage, optimisé pour une performance robuste dans des conditions exigeantes plutôt que pour l'efficacité la plus avancée.