Fiche technique LTE-3226 - Émetteur infrarouge - Boîtier 5.0mm - Longueur d'onde 850nm - Tension directe 1.6V - Puissance dissipée 120mW - Documentation technique française

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTE-3226 est un émetteur infrarouge (IR) haute performance conçu pour les applications nécessitant des temps de réponse rapides et une puissance optique significative. Ses principaux avantages incluent une vitesse de fonctionnement élevée, une puissance rayonnante importante, une aptitude aux schémas de commande par impulsions et un boîtier transparent qui facilite un alignement optique précis. Ce composant est typiquement destiné aux marchés impliquant les systèmes de télécommande, les interrupteurs optiques, les capteurs industriels et les liaisons de communication de données à courte portée où une signalisation infrarouge fiable est essentielle.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents au composant peuvent survenir. Un fonctionnement à ou près de ces limites n'est pas recommandé sur de longues périodes.

• Puissance dissipée (P_D) :120 mW. C'est la puissance totale maximale que le composant peut dissiper sous forme de chaleur dans toute condition de fonctionnement à une température ambiante (T_A) de 25°C.
• Courant direct de crête (I_FP) :1 A. Ce courant élevé n'est autorisé que dans des conditions d'impulsions spécifiques : une largeur d'impulsion de 10 µs et un taux de répétition ne dépassant pas 300 impulsions par seconde (pps). Cette valeur est cruciale pour des applications comme la signalisation de haute luminosité et de courte durée.
• Courant direct continu (I_F) :60 mA. C'est le courant continu maximal qui peut être appliqué en permanence au composant.
• Tension inverse (V_R) :5 V. Dépasser cette tension en polarisation inverse peut provoquer un claquage de la jonction.
• Plage de température de fonctionnement et de stockage :-40°C à +85°C. Cette large plage garantit la fiabilité dans des conditions environnementales sévères.
• Température de soudure des broches :260°C pendant 6 secondes, mesurée à 1,6 mm du corps du boîtier. Ceci définit la tolérance au profil thermique pour les procédés d'assemblage.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ces paramètres sont mesurés à T_A=25°C et définissent la performance typique du composant dans des conditions de test spécifiées.

• Intensité rayonnante (I_e) :Un paramètre clé de sortie optique. Les valeurs typiques sont de 26 mW/sr à I_F=20mA et de 65 mW/sr à I_F=50mA. L'augmentation significative avec le courant souligne la capacité du composant à fournir une puissance élevée.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λ_P) :850 nm (typique). Cela place le composant dans le spectre du proche infrarouge, idéal pour les photodétecteurs au silicium et moins visible à l'œil nu que les longueurs d'onde plus courtes.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :40 nm (typique). Ceci indique la largeur de bande spectrale de la lumière émise.
• Tension directe (V_F) :1,6 V (typique), avec un maximum de 2,0 V à I_F=50mA. Cette faible tension est bénéfique pour la conception de circuits à faible consommation.
• Courant inverse (I_R) :100 µA (maximum) à V_R=5V.
• Angle de vision (2θ_1/2) :25 degrés (typique). C'est l'angle total pour lequel l'intensité rayonnante chute à la moitié de sa valeur de crête, définissant l'étalement angulaire du faisceau.

3. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fournit plusieurs représentations graphiques du comportement du composant, essentielles pour l'optimisation de la conception.

3.1 Distribution spectrale (Fig. 1)

Cette courbe montre l'intensité rayonnante relative en fonction de la longueur d'onde, centrée autour du pic de 850nm avec la demi-largeur caractéristique de 40nm. Elle confirme que le composant émet dans la bande infrarouge prévue.

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

Cette courbe IV illustre la relation non linéaire entre le courant et la tension. La V_Ftypique de 1,6V à 50mA est visible. Les concepteurs l'utilisent pour calculer les valeurs de la résistance série et la puissance dissipée dans la LED.

3.3 Intensité rayonnante relative en fonction du courant direct (Fig. 5)

Ce graphique démontre l'augmentation super-linéaire de la sortie optique avec le courant de commande, justifiant l'utilisation d'un fonctionnement par impulsions à courant élevé (jusqu'à la valeur de crête de 1A) pour atteindre une luminosité instantanée très élevée.

3.4 Intensité rayonnante relative en fonction de la température ambiante (Fig. 4)

Cette courbe montre le coefficient de température négatif de la sortie optique. Lorsque la température ambiante augmente, l'intensité rayonnante diminue. Ceci doit être pris en compte dans les conceptions fonctionnant sur toute la plage de température pour garantir une force de signal constante.

3.5 Diagramme de rayonnement (Fig. 6)

Ce tracé polaire représente visuellement l'angle de vision de 25 degrés, montrant la distribution spatiale de la lumière infrarouge émise. Il est essentiel pour concevoir des lentilles, des réflecteurs et pour aligner l'émetteur avec un détecteur.

4. Informations mécaniques et de conditionnement

4.1 Dimensions du boîtier

Le LTE-3226 est fourni dans un boîtier radial à broches standard de 5,0 mm avec une lentille transparente. Les notes dimensionnelles clés incluent : toutes les dimensions sont en millimètres, avec une tolérance générale de ±0,25 mm ; la saillie maximale de la résine sous la collerette est de 1,5 mm ; et l'espacement des broches est mesuré au point où les broches sortent du corps du boîtier.

4.2 Identification de la polarité

Le composant présente un côté plat sur le corps du boîtier, qui indique généralement la broche cathode (négative). La broche la plus longue est généralement l'anode (positive). Vérifiez toujours la polarité avant la connexion pour éviter les dommages par polarisation inverse.

5. Consignes de soudure et d'assemblage

Le respect des spécifications de soudure est vital pour la fiabilité. La valeur maximale absolue spécifie que les broches peuvent être soumises à 260°C pendant 6 secondes lorsqu'elles sont mesurées à 1,6 mm du corps du boîtier. Cela implique que pendant la soudure à la vague ou manuelle, le temps d'exposition à la chaleur doit être minimisé. Pour la soudure par refusion, un profil avec une température de pic inférieure à 260°C est recommandé pour rester dans cette limite. Une exposition prolongée à des températures élevées peut dégrader la résine époxy interne et les matériaux semi-conducteurs.

6. Suggestions d'application

6.1 Scénarios d'application typiques

• Télécommandes infrarouges :La haute vitesse et la puissance le rendent adapté à la transmission d'impulsions de données codées.
• Interrupteurs et capteurs optiques :Utilisé dans la détection d'objets, le comptage et la détection de position lorsqu'il est associé à un photodétecteur.
• Liaisons de données industrielles :Pour la communication série à courte portée et immunisée au bruit dans des environnements électriquement bruyants.
• Systèmes de sécurité :Comme source d'éclairage invisible pour les caméras sensibles à l'IR.

6.2 Considérations de conception

• Limitation de courant :Utilisez toujours une résistance série ou un pilote à courant constant pour limiter le courant direct au niveau souhaité (par exemple, 20mA, 50mA, ou 1A en impulsion), ne connectez jamais directement à une source de tension.
• Gestion thermique :Bien que le boîtier puisse dissiper 120mW, un fonctionnement à des courants continus élevés ou à des températures ambiantes élevées peut nécessiter de prendre en compte l'environnement thermique pour maintenir les performances et la longévité.
• Conception optique :L'angle de vision de 25 degrés et le boîtier transparent permettent un couplage facile avec des lentilles ou des guides de lumière pour façonner le faisceau pour des applications spécifiques.
• Protection du circuit :Envisagez d'ajouter une diode de protection en polarisation inverse en parallèle si le circuit expose la LED à des inversions de tension potentielles supérieures à 5V.

7. Comparaison et différenciation techniques

Comparé aux LED IR standard de faible puissance, les principaux points de différenciation du LTE-3226 sont sacapacité haute vitesseet sapuissance de sortie élevée, en particulier sous conditions d'impulsions. Le courant de crête de 1A est nettement supérieur à celui des LED IR indicatrices typiques. Le boîtier transparent, par opposition à un boîtier diffus ou teinté, fournit un faisceau plus directif et efficace, ce qui est avantageux pour les applications focalisées. Sa longueur d'onde de 850nm est une norme courante, garantissant une large compatibilité avec les photodétecteurs et récepteurs au silicium.

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

Q : Puis-je piloter cette LED directement avec une broche de microcontrôleur 5V ?

R : Non. Une broche de microcontrôleur typique ne peut pas fournir 50-60mA en continu, et la LED nécessite une limitation de courant. Vous devez utiliser un interrupteur à transistor (par exemple, BJT ou MOSFET) piloté par la broche du MCU, avec une résistance série pour définir le courant de la LED en fonction de la tension d'alimentation et de la V_F.

Q : Quelle est la différence entre l'Intensité Rayonnante (mW/sr) et l'Éclairement Énergétique sur l'Ouverture (mW/cm²) ?

R : L'Intensité Rayonnante mesure la puissance optique par angle solide (stéradian), décrivant la concentration du faisceau. L'Éclairement Énergétique sur l'Ouverture mesure la densité de puissance arrivant sur une surface spécifique (cm²) à une distance donnée. Cette dernière est plus directement utile pour calculer le niveau de signal sur un détecteur de surface connue.

Q : Comment l'angle de vision de 25 degrés affecte-t-il ma conception ?

R : Il définit l'étalement du faisceau. Pour les applications à longue portée ou à faisceau étroit, vous pourriez avoir besoin d'une lentille de collimation. Pour une couverture plus large, l'angle natif peut être suffisant, ou un diffuseur pourrait être utilisé.

9. Cas pratique de conception

Scénario : Conception d'une balise infrarouge longue portée.

Objectif : Maximiser la portée de détection pour une balise pulsée.

Approche de conception :

1. Circuit de commande :Utilisez un interrupteur MOSFET contrôlé par un circuit intégré temporisateur pour pulser la LED à sa valeur maximale : impulsions de 1A avec une largeur de 10µs et un faible rapport cyclique (par exemple, <0,3% à 300pps). Cela délivre une puissance optique de crête dépassant largement le fonctionnement en continu.

2. Réglage du courant :Calculez la résistance série : R = (V_alim- V_F) / I_FP. Pour une alimentation de 5V et V_F~1,8V à courant élevé, R = (5 - 1,8) / 1 = 3,2Ω. Utilisez une résistance de 3,3Ω, de puissance élevée.

3. Optique :Associez la LED à une petite lentille de collimation pour réduire l'angle effectif du faisceau de 25 degrés à peut-être 5-10 degrés, concentrant la puissance émise dans un faisceau plus étroit pour augmenter l'intensité à distance.

4. Vérification thermique :Calculez la puissance moyenne : P_moy= V_F* I_FP* rapport cyclique. Avec un rapport cyclique de 0,3%, P_moy≈ 1,8V * 1A * 0,003 = 5,4mW, bien dans la limite de dissipation de 120mW, garantissant l'absence de surchauffe.

10. Introduction au principe de fonctionnement

Le LTE-3226 est une diode électroluminescente (LED). Son fonctionnement est basé sur l'électroluminescence dans une jonction p-n semi-conductrice. Lorsqu'une tension directe dépassant le potentiel interne de la jonction (environ 1,6V pour ce matériau) 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). Les matériaux semi-conducteurs spécifiques utilisés (typiquement l'arséniure d'aluminium-gallium - AlGaAs) déterminent la longueur d'onde des photons émis, qui dans ce cas est dans la gamme infrarouge de 850nm. Le boîtier en époxy transparent agit comme une lentille, façonnant le faisceau de sortie.

11. Tendances technologiques

Dans le domaine des émetteurs infrarouges, les tendances générales incluent :

Efficacité accrue :Développement de matériaux et de structures pour produire plus de puissance optique (lumens ou flux énergétique) par unité de puissance électrique d'entrée (watts), réduisant la génération de chaleur et la consommation d'énergie.

Vitesse plus élevée :Optimisation pour des taux de modulation plus rapides afin de supporter des vitesses de transmission de données plus élevées dans les applications de communication optique.

Miniaturisation :Évolution vers des boîtiers pour composants montés en surface (CMS) pour l'assemblage automatisé et des facteurs de forme plus petits, bien que les boîtiers radiaux à broches comme le 5mm restent populaires pour le prototypage et certaines applications haute puissance/héritées.

Diversification des longueurs d'onde :Alors que 850nm et 940nm sont des standards, d'autres longueurs d'onde sont développées pour des applications de détection spécifiques (par exemple, détection de gaz, surveillance biomédicale). Le LTE-3226, en tant que composant 850nm, reste un composant grand public en raison de sa compatibilité avec les détecteurs au silicium.