Fiche technique LTE-4238R Émetteur IR - Boîtier transparent - Longueur d'onde pic 880nm - Tension directe 1.8V - Document technique Français

13. Tendances et contexte technologiques

Le LTE-4238R est un émetteur infrarouge (IR) miniature et économique conçu pour les applications optoélectroniques. Sa fonction principale est d'émettre de la lumière infrarouge à une longueur d'onde spécifique, généralement utilisée dans les systèmes de détection, de captage et de communication nécessitant une source lumineuse invisible. Le composant est logé dans un boîtier plastique transparent à vue frontale, permettant une transmission lumineuse efficace. Un avantage clé de ce composant est son appariement mécanique et spectral avec des séries spécifiques de phototransistors (comme la série LTR-3208), ce qui simplifie la conception des paires émetteur-récepteur et garantit des performances optimales dans les applications de détection. Cela le rend adapté aux marchés impliquant la détection d'objets, la détection de proximité, les interrupteurs sans contact et les liaisons de données optiques basiques.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Caractéristiques absolues maximales

Ces valeurs définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents au composant peuvent survenir. Le LTE-4238R peut dissiper jusqu'à 150 mW de puissance. Il supporte un courant direct crête de 2 Ampères en conditions pulsées (300 impulsions par seconde, largeur d'impulsion de 10 microsecondes), tandis que le courant direct continu maximal est de 100 mA. Le composant peut supporter une tension inverse allant jusqu'à 5 Volts. La plage de température de fonctionnement est de -40°C à +85°C, et il peut être stocké dans des environnements de -55°C à +100°C. Pour l'assemblage, les broches peuvent être soudées à 260°C pendant un maximum de 5 secondes, à condition que le point de soudure soit situé à au moins 1,6 mm du corps du boîtier.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Ces paramètres sont spécifiés à une température ambiante (T_A) de 25°C et un courant direct de test (I_F) de 20mA, qui sert de point de fonctionnement standard. L'intensité rayonnante (I_E), une mesure de la puissance optique émise par angle solide, a une valeur typique de 4,81 mW/sr. L'éclairement énergétique à l'ouverture (E_e), représentant la densité de puissance, est typiquement de 0,64 mW/cm². Le composant émet de la lumière à une longueur d'onde de pic (λ_Pic) de 880 nanomètres, qui se situe dans le spectre du proche infrarouge. La largeur de bande spectrale, définie comme la largeur à mi-hauteur (Δλ), est de 50 nm, indiquant l'étalement des longueurs d'onde autour du pic. La tension directe (V_F) varie typiquement de 1,3V à 1,8V à 20mA. Le courant inverse (I_R) est au maximum de 100 µA lorsqu'une polarisation inverse de 5V est appliquée. L'angle de vision (2θ_1/2), où l'intensité rayonnante chute à la moitié de sa valeur maximale, est de 20 degrés, définissant un faisceau relativement étroit.

3. Explication du système de classement (Binning)

La fiche technique indique que les composants sont "SÉLECTIONNÉS POUR DES GAMMES SPÉCIFIQUES D'INTENSITÉ EN LIGNE ET D'INTENSITÉ RAYONNANTE." Cela implique un processus de classement ou de tri basé sur les paramètres optiques de sortie mesurés. Bien que les codes de classement spécifiques ne soient pas listés dans cet extrait, le classement typique pour de tels émetteurs implique de regrouper les composants selon leur intensité rayonnante (I_E) et parfois leur tension directe (V_F) pour garantir une cohérence des performances en application. Les concepteurs doivent consulter le fabricant pour obtenir les spécifications détaillées de classement afin de sélectionner les pièces répondant aux exigences précises d'intensité pour leur application.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique comprend plusieurs courbes caractéristiques typiques. La Figure 1 montre la Distribution Spectrale, traçant l'intensité rayonnante relative en fonction de la longueur d'onde. Elle confirme le pic à 880nm et la largeur à mi-hauteur de 50nm. La Figure 2 illustre la relation entre le Courant Direct et la Température Ambiante, montrant comment le courant continu maximal autorisé diminue lorsque la température augmente pour rester dans la limite de dissipation de puissance. La Figure 3 est la courbe Courant Direct vs. Tension Directe (I-V), démontrant la caractéristique exponentielle de la diode. La Figure 4 montre comment l'Intensité Rayonnante Relative varie avec la Température Ambiante, montrant typiquement une diminution de la sortie lorsque la température augmente. La Figure 5 trace l'Intensité Rayonnante Relative en fonction du Courant Direct, montrant la relation quasi-linéaire entre le courant de commande et la sortie lumineuse dans la plage de fonctionnement. Enfin, la Figure 6 est le Diagramme de Rayonnement, un tracé polaire décrivant la distribution spatiale de la lumière émise, confirmant l'angle de vision de 20 degrés.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

Le composant utilise un boîtier plastique miniature à vue frontale. Les notes dimensionnelles clés incluent : toutes les dimensions sont en millimètres (avec les pouces entre parenthèses), la tolérance standard est de ±0,25 mm sauf indication contraire, la saillie maximale de la résine sous la collerette est de 1,0 mm, et l'espacement des broches est mesuré au point où les broches sortent du boîtier. Le dessin dimensionnel exact est référencé mais n'est pas entièrement détaillé dans le texte fourni.

5.2 Identification de la polarité

Pour une LED infrarouge, la broche la plus longue est typiquement l'anode (positive), et la broche la plus courte est la cathode (négative). Le boîtier peut également avoir un côté plat ou un autre marquage près de la cathode. La polarité correcte doit être respectée lors de l'assemblage du circuit pour éviter tout dommage.

6. Recommandations de soudure et d'assemblage

La caractéristique absolue maximale spécifie la température de soudure des broches : 260°C pendant un maximum de 5 secondes, à condition que cela soit appliqué à au moins 1,6 mm (0,063") du corps du boîtier. Ceci est essentiel pour éviter les dommages thermiques à la puce semi-conductrice et à l'encapsulation plastique. Pour le soudage par refusion, un profil standard avec une température de pic ne dépassant pas 260°C et un contrôle minutieux du temps au-dessus du liquidus est recommandé. Le composant doit être stocké dans un environnement sec et anti-statique avant utilisation. Les informations sur le niveau de sensibilité à l'humidité (MSL), le cas échéant, doivent être obtenues auprès du fabricant.

7. Informations sur l'emballage et la commande

La référence du composant est LTE-4238R. La fiche technique fait référence à un numéro de spécification (DS-50-98-0043) et à une révision (C). Les détails d'emballage spécifiques (par exemple, dimensions de la bande et de la bobine, quantité par bobine) ne sont pas fournis dans cet extrait. Les codes "BNS-OD-C131/A4" et "BNS-OD-FC001/A4" font probablement référence à des numéros de contrôle de document internes. Pour la commande, la référence de base LTE-4238R est utilisée, et tout code de classement ou de sélection spécial serait ajouté selon le système du fabricant.

8. Recommandations d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

Le LTE-4238R est idéal pour les applications nécessitant une source IR appairée. Son utilisation principale est en conjonction avec un phototransistor spectralement appairé (comme la série LTR-3208) pour former un interrupteur optique ou un capteur d'objet réfléchissant. Les applications courantes incluent la détection de papier dans les imprimantes et photocopieurs, la détection de fente ou de bord, le comptage d'objets, la détection de proximité dans les appareils électroménagers et les interrupteurs sans contact simples. Le boîtier transparent le rend adapté aux applications où l'émetteur peut être visible, bien que la lumière à 880nm soit largement invisible à l'œil humain.

8.2 Considérations de conception

1. Limitation de courant :Une LED IR est un dispositif piloté par courant. Utilisez toujours une résistance de limitation de courant en série calculée sur la base de la tension d'alimentation (V_CC), de la tension directe de la LED (V_F~1,8V max), et du courant direct souhaité (I_F). Ne dépassez pas le courant continu nominal de 100mA. Pour un fonctionnement en impulsions, assurez-vous que la largeur d'impulsion et le cycle de service restent dans les limites spécifiées pour éviter la surchauffe.
2. Gestion thermique :La puissance de dissipation nominale de 150 mW ne doit pas être dépassée. À des températures ambiantes plus élevées, réduisez le courant direct maximal autorisé comme indiqué dans les courbes caractéristiques.
3. Alignement optique :Pour de meilleures performances dans un système de capteur appairé, assurez un alignement mécanique précis entre l'émetteur et le détecteur. L'angle de vision étroit de 20 degrés aide à la directivité mais nécessite un placement minutieux.
4. Immunité à la lumière ambiante :Bien que le photodétecteur appairé aide, la conception de déflecteurs optiques ou l'utilisation de signaux IR modulés peut améliorer l'immunité aux interférences de la lumière ambiante dans les applications de détection.

9. Comparaison et différenciation techniques

La caractéristique de différenciation clé du LTE-4238R est son appariement mécanique et spectral explicite avec une série spécifique de phototransistors. Cela garantit un rendement de couplage optimal et simplifie le processus de conception pour les capteurs optiques, car la paire est caractérisée pour fonctionner ensemble. Comparé aux émetteurs IR génériques, cet appariement peut conduire à une sensibilité plus élevée, une portée plus grande ou des performances plus cohérentes dans l'application finale. Le boîtier transparent offre une efficacité de transmission légèrement supérieure par rapport aux boîtiers teintés, maximisant la sortie lumineuse. Sa taille miniature le rend adapté aux conceptions à espace restreint.

10. Questions fréquemment posées (FAQ)

Q : Quel est l'intérêt d'une longueur d'onde de pic de 880nm ?
R : 880nm se situe dans la plage du proche infrarouge. Elle est invisible à l'œil humain, ce qui la rend discrète pour les applications de détection. Elle correspond également bien au pic de sensibilité des photodétecteurs au silicium (comme les phototransistors), assurant une détection efficace.

Q : Puis-je piloter cette LED directement depuis une broche de microcontrôleur ?
R : Cela dépend de la capacité de fourniture de courant de la broche. Une broche de MCU typique peut fournir 20-25mA, ce qui est dans la plage de fonctionnement. Cependant, vous DEVEZ inclure une résistance de limitation de courant en série. Ne connectez jamais une LED directement à une source de tension ou à une broche sans contrôle de courant.

Q : Comment interpréter l'"Angle de vision" de 20 degrés ?
R : C'est l'angle total pour lequel l'intensité de la lumière émise est au moins la moitié de sa valeur maximale (sur l'axe). Un angle de 20 degrés est relativement étroit, produisant un faisceau plus focalisé par rapport aux émetteurs grand angle. Ceci est bénéfique pour les applications à longue portée ou nécessitant un alignement précis.

Q : Que signifie "spectralement appairé" ?
R : Cela signifie que le spectre d'émission du LTE-4238R (centré à 880nm) est conçu pour se superposer de manière optimale avec la courbe de réponse spectrale du phototransistor spécifié. Cela maximise la quantité de lumière émise que le détecteur peut réellement "voir" et convertir en signal électrique.

11. Exemples pratiques de conception et d'utilisation

Exemple 1 : Capteur de détection d'objet :Placez le LTE-4238R et son phototransistor appairé face à face de part et d'autre d'un espace. Lorsqu'un objet traverse l'espace, il interrompt le faisceau IR, provoquant un changement de sortie du phototransistor. Ce circuit simple peut être utilisé pour compter des objets sur un convoyeur ou détecter la présence de papier dans un bac d'imprimante. Le courant traversant la LED peut être réglé à 20mA à l'aide d'une résistance : R = (V_CC- V_F) / I_F. Pour une alimentation de 5V et un V_F de 1,6V, R = (5 - 1,6) / 0,02 = 170 Ohms (utiliser une résistance standard de 180 Ohms).

Exemple 2 : Capteur réfléchissant :Montez l'émetteur et le détecteur côte à côte, pointés vers un point commun. La lumière IR de l'émetteur se réfléchit sur une surface (comme un objet blanc ou un ruban réfléchissant) et est détectée par le phototransistor. Cette configuration peut détecter la proximité d'un objet ou lire des motifs encodés. L'angle de vision étroit aide à minimiser la diaphonie entre l'émetteur et le détecteur dans cette configuration rapprochée.

12. Introduction au principe de fonctionnement

Un émetteur infrarouge comme le LTE-4238R est une diode semi-conductrice. Lorsqu'elle est polarisée en direct (tension positive appliquée à l'anode par rapport à la cathode), les électrons et les trous se recombinent dans la région active du matériau semi-conducteur (généralement à base d'arséniure de gallium, GaAs). Ce processus de recombinaison libère de l'énergie sous forme de photons (particules de lumière). La composition et la structure spécifiques du matériau semi-conducteur déterminent la longueur d'onde des photons émis, qui dans ce cas est centrée à 880nm dans le spectre infrarouge. Le boîtier en époxy transparent encapsule et protège la puce semi-conductrice tout en permettant à la lumière générée de s'échapper efficacement.

13. Tendances et contexte technologiques

Les émetteurs infrarouges restent des composants fondamentaux en optoélectronique. Les tendances dans ce domaine incluent le développement d'émetteurs avec une intensité rayonnante et une efficacité plus élevées à partir de boîtiers plus petits, permettant des capteurs plus puissants ou à plus longue portée. Il y a également une évolution vers les boîtiers pour montage en surface (SMD) pour l'assemblage automatisé, bien que les boîtiers traversants comme celui-ci soient encore largement utilisés pour le prototypage et certaines applications. L'intégration est une autre tendance, avec des modules combinés émetteur-détecteur devenant plus courants, simplifiant encore davantage la conception du système. Le principe sous-jacent de l'électroluminescence dans les semi-conducteurs est bien établi, mais les avancées en science des matériaux continuent d'améliorer les performances, la fiabilité et le rapport coût-efficacité.