Fiche technique de l'émetteur/détecteur infrarouge LTE-3277 - Haute vitesse, haute puissance, boîtier transparent

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTE-3277 est un composant optoélectronique haute performance conçu pour les applications nécessitant des temps de réponse rapides et une puissance rayonnante significative. Ses principaux avantages résident dans sa combinaison de fonctionnement à haute vitesse et d'intensité rayonnante élevée, le rendant adapté aux systèmes à impulsions. Le dispositif est logé dans un boîtier transparent, ce qui est bénéfique pour les applications où un alignement optique précis ou une interférence minimale du boîtier avec la lumière émise/détectée est requise. Le marché cible comprend l'automatisation industrielle, les systèmes de communication (comme la transmission de données infrarouges), les applications de détection et les systèmes de sécurité où une signalisation ou une détection infrarouge fiable est critique.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Il n'est pas recommandé de faire fonctionner le dispositif en continu à ou près de ces limites.

• Dissipation de puissance (P_D):120 mW. C'est la puissance totale maximale que le dispositif peut dissiper sous forme de chaleur dans n'importe quelle condition de fonctionnement.
• Courant direct de crête (I_FP):1 A. Cette valeur de courant élevée n'est applicable qu'en conditions pulsées (300 impulsions par seconde, largeur d'impulsion de 10 µs). Elle met en évidence la capacité du dispositif à produire de brèves salves de lumière de haute intensité.
• Courant direct continu (I_F):100 mA. C'est le courant continu maximal qui peut être appliqué en continu au dispositif.
• Tension inverse (V_R):5 V. Dépasser cette tension dans le sens inverse peut provoquer un claquage.
• 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 à 1,6 mm du corps. Ceci est critique pour les processus d'assemblage sur PCB afin de prévenir les dommages thermiques.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ces paramètres sont spécifiés à une température ambiante (T_A) de 25°C et définissent la performance typique du dispositif.

• Intensité rayonnante (I_E):20 mW/sr (Min), 36 mW/sr (Typ) à I_F= 20mA. Ceci mesure la puissance optique émise par unité d'angle solide, indiquant sa luminosité.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λ_P):865 nm (Typique). Ceci place le dispositif dans le spectre du proche infrarouge, invisible à l'œil humain mais détectable par les photodiodes au silicium.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :25 nm (Typique). Ceci indique la pureté spectrale ou la largeur de bande de la lumière émise.
• Tension directe (V_F):1,45V (Typ), 1,65V (Max) à I_F= 20mA. C'est la chute de tension aux bornes du dispositif lorsqu'il conduit.
• Variation de tension directe (ΔV_F):0,4V (Max). Définie comme V_F@50mA - V_F@20mA, elle indique la caractéristique de résistance dynamique.
• Courant inverse (I_R):10 µA (Max) à V_R= 5V. C'est le courant de fuite lorsque le dispositif est polarisé en inverse.
• Angle de vision (2θ_1/2):25° (Min), 30° (Typ). C'est l'angle total auquel l'intensité rayonnante chute à la moitié de sa valeur de crête, définissant l'étalement du faisceau.
• Centre de la puce :0 à 0,12 mm. Ceci spécifie la tolérance pour la position de la puce semi-conductrice à l'intérieur du boîtier, important pour l'alignement optique.

3. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fournit plusieurs graphiques illustrant les relations clés. Ceux-ci sont essentiels pour la conception de circuits et la compréhension des performances dans des conditions non standard.

3.1 Distribution spectrale (Fig. 1)

Cette courbe montre l'intensité rayonnante relative en fonction de la longueur d'onde. Elle confirme le pic à environ 865 nm et la demi-largeur de 25 nm, fournissant un aperçu des caractéristiques spectrales utiles pour le filtrage et la sélection du récepteur.

3.2 Courant direct vs. Température ambiante (Fig. 2)

Cette courbe de déclassement est cruciale pour la gestion thermique. Elle montre comment le courant direct continu maximal autorisé diminue lorsque la température ambiante augmente, garantissant que le dispositif reste dans sa zone de fonctionnement sûre (SOA) et ses limites de dissipation de puissance.

3.3 Courant direct vs. Tension directe (Fig. 3)

C'est la courbe caractéristique I-V standard. Elle démontre la relation exponentielle entre le courant et la tension, fondamentale pour concevoir le circuit d'attaque, qu'il soit à courant constant ou pulsé.

3.4 Intensité rayonnante relative vs. Température ambiante (Fig. 4) & Courant direct (Fig. 5)

La Figure 4 montre comment la puissance optique de sortie diminue avec l'augmentation de la température pour un courant d'attaque fixe (par ex., 20mA). Ce coefficient de température est vital pour les applications nécessitant une sortie stable. La Figure 5 montre comment la puissance de sortie augmente avec le courant d'attaque, mettant en évidence la relation non linéaire et les effets de saturation à des courants plus élevés.

3.5 Diagramme de rayonnement (Fig. 6)

Ce diagramme polaire représente visuellement l'angle de vision (2θ_1/2≈ 30°). Les cercles concentriques représentent les niveaux d'intensité relative (par ex., 1,0, 0,8, 0,6...). Ce diagramme est essentiel pour concevoir les systèmes optiques, les lentilles et pour comprendre la distribution spatiale de la lumière émise.

4. Informations mécaniques et de conditionnement

4.1 Dimensions du boîtier

Le dispositif utilise un boîtier traversant standard. Les notes dimensionnelles clés de la fiche technique incluent :

• Toutes les dimensions sont en millimètres (pouces fournis entre parenthèses).
• Une tolérance générale de ±0,25mm(.010") s'applique sauf indication contraire.
• La saillie maximale de la résine sous la collerette est de 1,5mm(.059").
• L'espacement des broches est mesuré au point où les broches sortent du corps du boîtier.

Le matériau du boîtier transparent minimise l'absorption de la lumière IR émise et permet une inspection visuelle de la puce interne.

4.2 Identification de la polarité

Pour un boîtier LED standard, la broche la plus longue désigne généralement l'anode (positif), et la broche la plus courte ou un côté plat sur le bord du boîtier désigne la cathode (négatif). Les concepteurs doivent consulter le dessin spécifique du boîtier pour une identification non ambiguë.

5. Recommandations de soudure et d'assemblage

La valeur maximale absolue pour la soudure des broches est explicitement donnée : 260°C pendant un maximum de 6 secondes, mesurée à une distance de 1,6 mm (0,063 pouces) du corps du boîtier. Ce paramètre est critique pour les processus de soudure à la vague ou de soudure manuelle.

• Soudure par refusion :Bien que non explicitement indiqué pour les CMS, la limite de 260°C suggère une compatibilité avec de nombreux profils de refusion sans plomb, à condition que la température de crête et le temps au-dessus du liquidus soient soigneusement contrôlés pour maintenir les broches à l'interface du boîtier dans les spécifications.
• Précautions :Éviter les contraintes mécaniques sur les broches. Utiliser une dissipation thermique appropriée pendant la soudure. Ne pas dépasser la température et le temps spécifiés.
• Conditions de stockage :Stocker dans un environnement sec et antistatique dans la plage de température spécifiée (-40°C à +85°C) pour éviter l'absorption d'humidité (qui peut provoquer l'effet "pop-corn" pendant la refusion) et les dommages par décharge électrostatique.

6. Suggestions d'application

6.1 Scénarios d'application typiques

• Transmission de données infrarouges :Sa capacité haute vitesse le rend adapté aux liaisons de données conformes IrDA, aux télécommandes et aux communications sans fil à courte portée.
• Détection industrielle :Utilisé dans les capteurs de proximité, la détection d'objets, les systèmes de comptage et la détection de bord en automatisation. Le boîtier transparent est avantageux.
• Systèmes de sécurité :Peut être utilisé dans les détecteurs à barrière infrarouge pour alarmes d'intrusion ou comme source lumineuse invisible pour l'éclairage CCTV couplé à des caméras sensibles à l'IR.
• Interrupteurs et codeurs optiques :Le temps de réponse rapide est idéal pour détecter les changements rapides de position ou de vitesse.

6.2 Considérations de conception

• Circuit d'attaque :Pour un fonctionnement pulsé (utilisant le courant de crête de 1A), un circuit d'attaque à transistor ou MOSFET à commutation rapide est nécessaire. Une résistance de limitation de courant est obligatoire pour le fonctionnement en DC pour éviter de dépasser le courant continu de 100mA.
• Gestion thermique :Même avec une dissipation maximale de 120mW, assurer une surface de cuivre sur PCB ou un dissipateur thermique adéquat si l'on fonctionne près des valeurs maximales, surtout à haute température ambiante. Se référer à la courbe de déclassement (Fig. 2).
• Conception optique :L'angle de vision de 30° et le diagramme de rayonnement (Fig. 6) doivent être pris en compte lors de l'appariement avec des lentilles, des ouvertures ou des récepteurs pour obtenir la forme de faisceau et la sensibilité de détection souhaitées.
• Appariement avec le récepteur :Lorsqu'il est utilisé comme émetteur, l'apparier avec un photodétecteur (photodiode ou phototransistor) sensible autour de 865 nm pour des performances système optimales.

7. Comparaison et différenciation technique

Comparé aux LED infrarouges standard, le LTE-3277 se différencie principalement par ses capacitéshaute vitesseethaute puissancedans un boîtier transparent. De nombreuses LED IR standard ont des valeurs de courant de crête plus faibles et des temps de montée/descente plus lents, limitant leur utilisation dans les applications pulsées à large bande passante. La combinaison d'un courant de crête de 1A et de l'aptitude au fonctionnement pulsé indique une conception et un conditionnement de semi-conducteur optimisés pour une dissipation thermique rapide pendant les courtes impulsions, permettant des signaux plus lumineux et plus rapides.

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

Q : Puis-je alimenter cette LED directement avec une alimentation 5V ?
R : Non. Vous devez utiliser une résistance série de limitation de courant. Par exemple, pour obtenir I_F=20mA avec une V_F~1,5V à partir d'une alimentation 5V : R = (5V - 1,5V) / 0,02A = 175Ω. Utilisez la valeur standard supérieure (par ex., 180Ω) et vérifiez la dissipation de puissance dans la résistance.

Q : Que signifie pratiquement "disponible pour fonctionnement pulsé" ?
R : Cela signifie que la jonction semi-conductrice et le boîtier sont conçus pour supporter des courants instantanés très élevés (jusqu'à 1A) pendant de très courtes durées (10µs) sans dégradation, permettant une puissance optique de crête bien supérieure à ce que suggère sa valeur en DC. C'est essentiel pour obtenir une longue portée ou un rapport signal/bruit élevé dans les systèmes pulsés.

Q : Pourquoi l'angle de vision est-il important ?
R : Il détermine la couverture spatiale de la lumière émise. Un angle étroit (comme 30°) produit un faisceau plus focalisé, adapté à une communication dirigée sur de plus longues distances. Un angle plus large est préférable pour l'éclairage ou la détection à courte portée sur une large zone.

9. Exemple pratique d'utilisation

Conception d'un capteur de proximité :Le LTE-3277 peut être utilisé comme émetteur dans un capteur de proximité réflexif. Il serait pulsé à 1A pendant 10µs avec un faible rapport cyclique (par ex., 1%). Un photodétecteur apparié placé à proximité détecterait la lumière IR réfléchie par un objet. Le timing et l'amplitude de l'impulsion détectée indiquent la présence et la distance approximative. La puissance de crête élevée garantit un signal de retour fort, tandis que le boîtier transparent n'atténue pas la lumière émise ou réfléchie. Le circuit doit inclure un attaqueur pour l'impulsion à fort courant et un amplificateur sensible pour le signal du détecteur.

10. Principe de fonctionnement

Le LTE-3277, lorsqu'il fonctionne comme un émetteur infrarouge, opère sur le principe de l'électroluminescence dans une jonction p-n semi-conductrice. Lorsqu'elle est polarisée en direct (anode positive par rapport à la cathode), des électrons et des trous sont injectés à travers la jonction. Leur recombinaison libère de l'énergie sous forme de photons. Les matériaux semi-conducteurs spécifiques utilisés (typiquement l'arséniure de gallium-aluminium - AlGaAs) sont choisis pour produire des photons avec une énergie correspondant à la lumière infrarouge, culminant à une longueur d'onde d'environ 865 nm. La "haute vitesse" fait référence au taux rapide auquel la jonction peut être activée et désactivée, déterminé par la durée de vie des porteurs et la capacité du circuit.

11. Tendances technologiques

Dans le domaine de l'optoélectronique infrarouge, les tendances incluent le développement de dispositifs avec des vitesses de modulation encore plus élevées pour la communication de données (par ex., pour le Li-Fi ou les bus industriels haute vitesse), une efficacité énergétique accrue (plus de mW/sr par mA), et l'intégration d'émetteurs et de détecteurs en réseaux multi-éléments ou combinés avec des circuits d'attaque dans des modules de capteurs intelligents. Il y a également une poussée vers la miniaturisation dans les boîtiers CMS tout en maintenant ou en améliorant les performances thermiques. La tendance des boîtiers transparents soutient les applications nécessitant un couplage optique précis et une perte de signal minimale.