Fiche technique de l'émetteur infrarouge LTE-4208 - Longueur d'onde 940nm - Boîtier T-1 3/4 - Tension inverse 5V - Puissance dissipée 100mW - Document technique

1. Vue d'ensemble du produit

La série LTE-4208 est une diode infrarouge émettrice à haute puissance rayonnante conçue pour les applications nécessitant une émission IR fiable et efficace. Fonctionnant à une longueur d'onde pic de 940 nm, ce composant est logé dans un boîtier standard T-1 3/4 avec une lentille transparente, le rendant adapté à divers systèmes de détection et de télémétrie.

1.1 Caractéristiques principales et marché cible

Les principaux avantages du LTE-4208 incluent son intensité rayonnante élevée, sa lentille transparente pour une émission non obstruée, et son appariement spectral avec les phototransistors correspondants comme la série LTR-3208, ce qui est crucial pour des performances de réception optimisées. C'est un produit sans plomb et conforme RoHS. Ses principales applications cibles sont les systèmes de détection de fumée et les circuits émetteurs infrarouges à usage général où des signaux IR pulsés précis sont requis.

2. Paramètres techniques : Interprétation objective approfondie

2.1 Caractéristiques maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents au composant peuvent survenir. Elles ne sont pas destinées à un fonctionnement continu.

• Puissance dissipée (Pd) :100 mW. C'est la perte de puissance maximale admissible dans le composant, principalement sous forme de chaleur, calculée à partir de la tension directe et du courant.
• Courant direct de crête (I_FP) :3 A en conditions pulsées (300 pps, largeur d'impulsion 10µs). Cette capacité de courant élevée permet des impulsions de très courte durée et très lumineuses pour la télédétection.
• Courant direct continu (I_F) :50 mA. Le courant continu maximal pour un fonctionnement fiable en continu.
• Tension inverse (V_R) :5 V. Dépasser cette tension en polarisation inverse peut provoquer un claquage.
• Température de fonctionnement & de stockage :-40°C à +85°C et -55°C à +100°C, respectivement, indiquant un composant robuste pour les environnements industriels.
• Température de soudure des broches :260°C pendant 5 secondes à 1,6 mm du corps, définissant le profil thermique pour la soudure à la vague ou manuelle.

2.2 Caractéristiques électriques & optiques

Ce sont les paramètres de performance typiques mesurés à 25°C.

• Intensité rayonnante (I_E) :Le paramètre de sortie optique principal, mesuré en mW/sr (milliwatts par stéradian). Il est spécifié pour plusieurs codes BIN (A à D4) avec des valeurs minimales et typiques, permettant une sélection basée sur la puissance de sortie requise. Par exemple, le BIN A offre 3,31-7,22 mW/sr, tandis que le BIN D4 offre 15,72 mW/sr (Min).
• Longueur d'onde d'émission pic (λ_Pic) :940 nm. Celle-ci se situe dans le spectre proche infrarouge, invisible à l'œil nu, et est une longueur d'onde courante pour les télécommandes et capteurs car elle évite les interférences de la lumière ambiante.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :50 nm. Cela définit la largeur de bande de la lumière émise ; une largeur de bande plus étroite indiquerait une source plus monochromatique.
• Tension directe (V_F) :1,6 V (Typ.) à I_F=20mA. C'est la chute de tension aux bornes de la diode lorsqu'elle conduit, importante pour la conception du circuit de commande.
• Courant inverse (I_R) :100 µA (Max.) à V_R=5V. Un paramètre de fuite ; la fiche technique note explicitement que cette condition est uniquement pour les tests et que le composant n'est pas conçu pour fonctionner en inverse.
• Angle de vision (2θ_1/2) :20 degrés. Cet angle de faisceau étroit concentre l'intensité rayonnante en un faisceau directionnel, idéal pour les applications de détection ciblée.

3. Explication du système de binning

Le LTE-4208 utilise un système de binning basé sur l'intensité rayonnante. Les composants sont testés et triés en différents groupes de performance (BINs) en fonction de leur sortie rayonnante mesurée à un courant de test standard de 20mA. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des pièces avec une sortie optique minimale garantie pour leur application, assurant une cohérence dans les performances du système, surtout lorsque plusieurs émetteurs sont utilisés. Les bins vont de A (sortie la plus faible) à D4 (sortie la plus élevée). Les concepteurs doivent spécifier le code BIN requis lors de la commande pour garantir le niveau de puissance optique.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fournit plusieurs graphiques clés pour l'analyse de conception.

Un diagramme polaire représentant visuellement l'angle de vision de 20 degrés. L'intensité est normalisée, montrant la concentration du faisceau.

Cette courbe montre l'intensité rayonnante relative en fonction de la longueur d'onde, centrée autour du pic de 940 nm avec la demi-largeur définie de 50 nm. Elle confirme que l'émission se situe dans la bande IR prévue.

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

Cette courbe de déclassement montre comment le courant direct continu maximal autorisé diminue lorsque la température ambiante augmente. À 85°C, le courant maximal est nettement inférieur qu'à 25°C, ce qui est crucial pour la gestion thermique dans la conception.

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

La courbe caractéristique I-V standard d'une diode. Elle montre la relation exponentielle, avec la V_Ftypique de 1,6V à 20mA indiquée. Cette courbe est essentielle pour concevoir la résistance de limitation de courant en série avec la LED.

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

La Fig.4 illustre la dépendance de la sortie optique à la température, montrant typiquement une diminution de l'efficacité lorsque la température augmente. La Fig.5 montre la relation sous-linéaire entre le courant de commande et la sortie lumineuse ; doubler le courant ne double pas la sortie, une caractéristique commune des LED.

4.5 Diagramme de rayonnement (Fig.6)

A polar plot visually representing the 20-degree viewing angle. The intensity is normalized, showing the beam's concentration.

5. Informations mécaniques et d'emballage

Le composant utilise un boîtier traversant T-1 3/4 (5mm). Le dessin de contour spécifie les dimensions clés, y compris le diamètre des broches, le diamètre de la lentille et la hauteur totale. Les notes critiques incluent : toutes les dimensions en mm, une tolérance de ±0,25 mm, une protubérance maximale de résine sous la collerette de 1,0 mm, et l'espacement des broches est mesuré au point d'émergence des broches du boîtier. La polarité est généralement indiquée par une broche d'anode plus longue ou un méplat sur la collerette du boîtier.

6. Directives de soudure et d'assemblage

6.1 Stockage

Les composants doivent être stockés à <30°C et <70% HR. Après ouverture du sac sensible à l'humidité, ils doivent être utilisés dans les 3 mois dans un environnement contrôlé (<25°C, <60% HR) pour éviter l'oxydation des broches qui affecte la soudabilité.

6.2 Nettoyage

Seuls des solvants à base d'alcool comme l'alcool isopropylique (IPA) sont recommandés.

6.3 Formage des broches

Les pliages doivent être effectués à au moins 3 mm de la base de la lentille. La base ne peut pas être utilisée comme point d'appui. Le formage doit être effectué à température ambiante et avant la soudure.

6.4 Soudure

Deux méthodes sont spécifiées avec des limites strictes pour éviter les dommages thermiques :
Soudure des broches :Max 350°C pendant 3 secondes, avec le point de soudure pas plus près que 1,6 mm de la base de la lentille.
Soudure à la vague :Préchauffage à max 100°C pendant 60s, vague de soudure à max 260°C pendant 5s, avec le point d'immersion pas plus bas que 1,6 mm de la base.
Avertissement critique :La lentille ne doit jamais être immergée dans la soudure. Le refusion IR n'est PAS adapté à ce boîtier traversant. Une chaleur ou un temps excessif peut déformer la lentille ou détruire la LED.

7. Suggestions d'application

7.1 Scénarios d'application typiques

• Détecteurs de fumée :Utilisés dans les détecteurs de fumée photodélectriques où le faisceau IR émis est diffusé par les particules de fumée vers un récepteur.
• Détection de proximité & d'objet :Apparié avec un phototransistor adapté (par exemple, LTR-3208) dans des configurations de détection par interruption ou réflexion.
• Automatisation industrielle :Pour le comptage d'objets, la détection de position et la détection de bord.

7.2 Considérations de conception et méthode de commande

Les LED sont des dispositifs à commande de courant. Pour assurer une luminosité uniforme lors de la commande de plusieurs LED en parallèle, il estimpératifd'utiliser une résistance de limitation de courant individuelle en série avec chaque LED (Modèle de circuit A). L'utilisation d'une seule résistance pour un réseau parallèle (Modèle de circuit B) n'est pas recommandée en raison des variations de la tension directe (V_F) des LED individuelles, ce qui entraîne une distribution de courant inégale et donc une luminosité inégale. La valeur de la résistance est calculée en utilisant R = (V_alimentation- V_F) / I_F.

7.3 Protection contre les décharges électrostatiques (ESD)

Les LED infrarouges sont sensibles aux décharges électrostatiques. Les précautions obligatoires incluent : utiliser des bracelets de mise à la terre et des postes de travail mis à la terre, employer des ioniseurs pour neutraliser l'électricité statique sur les lentilles en plastique, et s'assurer que tout le personnel manipulant les dispositifs est formé à l'ESD. Une liste de contrôle détaillée pour les zones protégées contre l'électricité statique est fournie dans la fiche technique.

8. Comparaison et différenciation techniques

Les principaux points de différenciation du LTE-4208 sont sa capacité de courant pulsé élevée (3A), qui permet une puissance rayonnante instantanée très élevée pour un fonctionnement pulsé à longue portée ou immunisé au bruit, et son appariement spécifique avec la série de phototransistors LTR-3208. L'angle de vision étroit de 20 degrés fournit une intensité plus élevée sur l'axe par rapport aux émetteurs à angle plus large, le rendant plus adapté aux applications à faisceau directionnel. La structure de binning claire permet des performances optiques prévisibles.

9. Questions fréquemment posées basées sur les paramètres techniques

Q : Puis-je commander cette LED directement depuis une broche de microcontrôleur 5V ?
R : Non. Vous devez utiliser une résistance de limitation de courant en série. Par exemple, avec une alimentation de 5V, une V_Fde 1,6V, et un I_Fsouhaité de 20mA, la résistance serait (5V - 1,6V) / 0,02A = 170 Ohms (utiliser une résistance standard de 180 Ohms).

Q : Quel est le but du code BIN ?
R : Il garantit une intensité rayonnante minimale. Pour une application critique comme un détecteur de fumée où la force du signal est vitale, spécifier un BIN plus élevé (par exemple, D2) assure un faisceau IR plus fort par rapport à un BIN inférieur (par exemple, A).

Q : Pourquoi l'angle de vision est-il si étroit ?
R : Un faisceau étroit concentre la puissance optique dans un angle solide plus petit, augmentant l'intensité le long de l'axe central. Cela améliore le rapport signal/bruit dans les applications de détection directionnelle et permet des distances de détection plus longues.

Q : Puis-je l'utiliser pour un fonctionnement en onde continue (CW) à son courant de crête ?
R : Non. Le courant nominal de 3A est uniquement pour un fonctionnement pulsé (impulsions de 10µs). Le courant continu maximal est de 50mA. Dépasser le courant nominal continu surchauffera et endommagera le dispositif.

10. Cas pratique de conception et d'utilisation

Cas : Conception d'un compteur d'objets à fente.
Un émetteur IR LTE-4208 est placé d'un côté d'une fente, et un phototransistor LTR-3208 est placé directement en face. Lorsqu'aucun objet n'est dans la fente, le faisceau IR frappe le récepteur, générant un signal haut. Lorsqu'un objet passe, il interrompt le faisceau, provoquant la chute du signal du récepteur. La capacité de courant pulsé élevée du LTE-4208 permet au concepteur de pulser la LED à un courant élevé (par exemple, 1A) pendant de très courtes durées. Cela crée un flash très lumineux qui peut surmonter le bruit IR ambiant, augmentant la fiabilité du système. Le concepteur sélectionne des LED BIN C pour assurer une force de faisceau suffisante à travers l'écart. Des résistances individuelles de 10 Ohms sont utilisées en série avec chaque LED dans un réseau multi-capteurs pour assurer un courant constant. L'assemblage suit les directives de soudure pour éviter les dommages thermiques lors du peuplement de la carte PCB.

11. Introduction au principe

Une diode infrarouge émettrice (IRED) est une diode à jonction p-n semi-conductrice qui émet une lumière infrarouge incohérente lorsqu'elle est polarisée en direct. Les électrons se recombinent avec les trous à l'intérieur du dispositif, libérant de l'énergie sous forme de photons. La longueur d'onde de ces photons est déterminée par l'énergie de la bande interdite du matériau semi-conducteur utilisé (par exemple, des variantes d'Arséniure de Gallium pour 940 nm). Le boîtier T-1 3/4 abrite la puce semi-conductrice, fournit une protection mécanique et incorpore une lentille en époxy qui façonne le faisceau lumineux émis (dans ce cas, en un motif de 20 degrés).

12. Tendances de développement

Le domaine des émetteurs infrarouges continue d'évoluer vers une efficacité plus élevée (plus de puissance rayonnante par watt électrique), une vitesse plus élevée pour les applications de communication de données et une intégration accrue. Les tendances incluent le développement de boîtiers CMS (composants montés en surface) pour l'assemblage automatisé, des réseaux multi-puces pour une puissance de sortie plus élevée, et des dispositifs avec des largeurs spectrales encore plus étroites pour des applications spécifiques de détection de gaz. Il y a également une poussée vers des tensions de fonctionnement plus basses pour être compatibles avec les circuits numériques basse tension modernes. Le principe fondamental de l'électroluminescence dans une jonction semi-conductrice reste constant, mais la science des matériaux et la technologie des boîtiers sont les principaux moteurs de progrès.