Fiche technique de l'émetteur et détecteur infrarouge LTE-R38386AS-S - Longueur d'onde 850nm - Puissance 3,6W - Tension directe 3,1V - Documentation technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications d'un composant infrarouge (IR) discret conçu pour des applications nécessitant une source lumineuse fiable et une capacité de détection. Le dispositif intègre un émetteur et un détecteur infrarouge, fonctionnant à une longueur d'onde de crête de 850 nanomètres. Il est conçu pour des applications haute performance exigeant une sortie robuste et un fonctionnement constant.

L'avantage principal de ce composant réside dans la combinaison d'un émetteur infrarouge haute puissance avec un détecteur compatible dans un seul boîtier. Cette intégration simplifie la conception pour les applications de détection par réflexion ou de proximité. L'émetteur se caractérise par une intensité rayonnante élevée et un large angle de vision, tandis que le détecteur offre la sensibilité nécessaire à la réception du signal. Le produit est conforme aux réglementations environnementales, étant un produit RoHS et "Green Product".

Le marché cible comprend les applications dans les systèmes de télécommande, la transmission de données sans fil à courte portée, les systèmes de sécurité et d'alarme, ainsi que diverses formes de détection électronique industrielle ou grand public où la technologie infrarouge est privilégiée.

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 dispositif peuvent survenir. Le fonctionnement à ces limites ou en dessous n'est pas garanti et doit être évité pour une performance fiable à long terme.

• Dissipation de puissance (Pd) :3,6 Watts. C'est la quantité maximale de puissance que le dispositif peut dissiper sous forme de chaleur à une température ambiante (Ta) de 25°C. Le dépassement de cette valeur entraînera une élévation excessive de la température de jonction.
• Courant direct de crête (I_FP) :5 Ampères. C'est le courant maximal autorisé en conditions pulsées (300 impulsions par seconde, largeur d'impulsion de 10μs). Il est nettement supérieur à la valeur en courant continu, tirant parti de la capacité thermique transitoire du dispositif.
• Courant direct continu (I_F) :1 Ampère. Le courant direct continu maximal que l'émetteur peut supporter.
• Tension inverse (V_R) :5 Volts. L'application d'une tension inverse supérieure à cette valeur peut entraîner la rupture de la jonction semi-conductrice.
• Résistance thermique (R_θJ) :9 K/W. Ce paramètre indique l'efficacité avec laquelle la chaleur se propage de la jonction semi-conductrice vers l'ambiance. Une valeur plus basse signifie une meilleure dissipation thermique.
• Plage de température de fonctionnement :-40°C à +85°C. La plage de température ambiante dans laquelle le dispositif est spécifié pour fonctionner correctement.
• Plage de température de stockage :-55°C à +100°C.
• Condition de soudure infrarouge :Le boîtier peut supporter une température de crête de refusion de 260°C pendant un maximum de 10 secondes.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ces paramètres sont mesurés dans des conditions de test standard (Ta=25°C) et représentent la performance typique du dispositif.

• Intensité rayonnante (I_E) :630 mW/sr (Typique) à I_F=1A. Cela mesure la puissance optique émise par unité d'angle solide le long de l'axe central, indiquant la luminosité de la source.
• Flux rayonnant total (Φ_e) :1340 mW (Typique) à I_F=1A. C'est la puissance optique totale émise dans toutes les directions.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λ_P) :850 nm (Typique). La longueur d'onde à laquelle la puissance optique de sortie est maximale.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :50 nm (Typique). La largeur du spectre d'émission à la moitié de l'intensité maximale, indiquant la pureté spectrale.
• Tension directe (V_F) :3,1 V (Typique), avec une plage de 2,5V à 3,6V à I_F=1A. La chute de tension aux bornes du dispositif lorsqu'il conduit le courant spécifié.
• Courant inverse (I_R) :10 μA (Maximum) à V_R=5V. Le faible courant de fuite lorsque le dispositif est polarisé en inverse.
• Temps de montée/descente (t_r/t_f) :30 ns (Typique). Le temps nécessaire pour que la sortie optique passe de 10% à 90% de sa valeur maximale (ou descende de 90% à 10%). Cela détermine la vitesse de modulation maximale.
• Angle de vision (2θ_1/2) :90 degrés (Typique). L'angle total pour lequel l'intensité rayonnante est la moitié de la valeur au centre (0°). Un angle large est bénéfique pour les applications nécessitant une large couverture.

3. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fournit plusieurs courbes caractéristiques cruciales pour comprendre le comportement du dispositif dans différentes conditions.

3.1 Distribution spectrale

La courbe de distribution spectrale montre l'intensité rayonnante relative en fonction de la longueur d'onde. Pour ce dispositif, le pic est centré à 850nm avec une demi-largeur typique de 50nm. Cette caractéristique est importante pour la correspondance avec la sensibilité spectrale du détecteur associé ou pour assurer la compatibilité avec les filtres optiques du système.

3.2 Courant direct en fonction de la température ambiante

Cette courbe de déclassement illustre comment le courant direct continu maximal autorisé diminue lorsque la température ambiante augmente. Pour éviter de dépasser la température de jonction maximale, le courant de commande doit être réduit lors d'un fonctionnement dans des environnements à haute température. La courbe montre généralement une diminution linéaire du courant nominal à 25°C jusqu'à zéro à la température de jonction maximale.

3.3 Courant direct en fonction de la tension directe

La courbe I-V montre la relation exponentielle entre le courant direct et la tension directe. La V_Ftypique de 3,1V à 1A est un paramètre clé pour concevoir le circuit de commande et calculer la dissipation de puissance (P_d= V_F* I_F).

3.4 Intensité rayonnante relative en fonction du courant direct et de la température

Ces courbes montrent comment la puissance optique de sortie change avec le courant de commande et la température ambiante. La sortie augmente généralement linéairement avec le courant jusqu'à un certain point, mais l'efficacité peut chuter à des courants très élevés en raison de l'échauffement. La sortie diminue également lorsque la température augmente en raison de la réduction de l'efficacité quantique interne.

3.5 Diagramme de rayonnement

Le diagramme de rayonnement polaire représente visuellement l'angle de vision. Le diagramme confirme le demi-angle de 90 degrés, montrant l'intensité relative à différents angles hors axe. Ceci est critique pour concevoir l'optique et aligner l'émetteur et le détecteur dans un système.

4. Informations mécaniques et de boîtier

4.1 Dimensions de contour

Le dispositif est fourni dans un boîtier pour montage en surface. Le dessin de contour spécifie toutes les dimensions physiques critiques, y compris la longueur, la largeur, la hauteur, l'espacement des broches et la position de la fenêtre optique. Les tolérances sont généralement de ±0,1mm sauf indication contraire. Il est essentiel de se référer à ce dessin pour la conception de l'empreinte sur le PCB.

4.2 Dimensions recommandées des pastilles de soudure

Un motif de pastilles (empreinte) recommandé pour le PCB est fourni. Cela inclut la taille, la forme et l'espacement des pastilles pour assurer la formation fiable de joints de soudure pendant le soudage par refusion et fournir une résistance mécanique adéquate. Suivre ces recommandations aide à prévenir le phénomène de "tombstoning" et les mauvaises connexions de soudure.

4.3 Identification de la polarité

La cathode est clairement marquée sur le dessin du boîtier. La polarité correcte doit être respectée pendant l'assemblage pour éviter d'endommager le dispositif. L'emballage en bande et bobine fourni maintient également une orientation cohérente pour le placement automatisé.

5. Recommandations de soudure et d'assemblage

5.1 Conditions de stockage

Le dispositif est sensible à l'humidité. Les emballages non ouverts doivent être stockés à ≤30°C et ≤90% d'HR, avec une période d'utilisation recommandée d'un an. Une fois le sac étanche à l'humidité ouvert, les composants doivent être stockés à ≤30°C et ≤60% d'HR. S'ils sont exposés à l'air ambiant pendant plus d'une semaine, un séchage à environ 60°C pendant au moins 20 heures est requis avant la soudure pour éliminer l'humidité absorbée et prévenir l'effet "pop-corn" pendant la refusion.

5.2 Profil de soudage par refusion

Un profil de refusion conforme aux normes JEDEC est recommandé. Les paramètres clés incluent :

• Préchauffage :150–200°C pendant un maximum de 120 secondes pour chauffer progressivement la carte et activer la flux.
• Température de crête :260°C maximum. Le temps au-dessus de 260°C doit être minimisé.
• Temps au pic :10 secondes maximum. Le dispositif peut supporter ce profil un maximum de deux fois.

Le profil spécifique doit être caractérisé pour la conception réelle du PCB, la pâte à souder et le four utilisés.

5.3 Soudure manuelle

Si une soudure manuelle est nécessaire, la température de la pointe du fer à souder ne doit pas dépasser 300°C, et le temps de contact doit être limité à 3 secondes par joint. Cela ne doit être effectué qu'une seule fois.

5.4 Nettoyage

Si un nettoyage après soudure est requis, seuls des solvants à base d'alcool comme l'alcool isopropylique doivent être utilisés. Les nettoyants chimiques agressifs doivent être évités.

6. Emballage et informations de commande

6.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Les composants sont fournis sur une bande porteuse gaufrée enroulée sur des bobines de 7 pouces. Chaque bobine contient 600 pièces. L'emballage est conforme aux normes ANSI/EIA 481-1-A-1994. La bande a un couvercle scellé pour protéger les composants, et les spécifications autorisent un maximum de deux composants manquants consécutifs dans une bobine.

6.2 Numéro de pièce

Le numéro de pièce de base est LTE-R38386AS-S. Ce numéro doit être utilisé pour la commande et l'identification.

7. Suggestions d'application et considérations de conception

7.1 Circuits d'application typiques

Le dispositif est destiné aux équipements électroniques ordinaires. Pour piloter l'émetteur, c'est un dispositif commandé en courant.Le modèle de circuit (A)est fortement recommandé : une résistance de limitation de courant doit être placée en série avec chaque LED lorsque plusieurs dispositifs sont connectés en parallèle. Cela garantit l'uniformité de l'intensité en compensant les variations naturelles de la tension directe (V_F) entre les LED individuelles.Le modèle de circuit (B), où les LED sont directement mises en parallèle sans résistances individuelles, est déconseillé car il peut entraîner un déséquilibre significatif de la luminosité et une monopolisation potentielle du courant par la LED ayant la V_F.

la plus basse.

• 7.2 Considérations de conceptionGestion thermique :
• Avec une dissipation de puissance allant jusqu'à 3,6W, une conception thermique appropriée sur le PCB est cruciale. Utilisez une surface de cuivre adéquate (plots thermiques) connectée aux broches du dispositif pour évacuer la chaleur de la jonction.Sélection du courant de commande :
• Choisissez le courant de fonctionnement en fonction de l'intensité rayonnante requise et du déclassement thermique pour la température ambiante maximale de l'application. Ne dépassez pas le courant continu maximal absolu de 1A.Alignement optique :
• Pour les applications de détection par réflexion utilisant à la fois l'émetteur et le détecteur, une conception mécanique minutieuse est nécessaire pour aligner le champ de vision du détecteur avec la zone éclairée de l'émetteur.Bruit électrique :

Pour le côté détecteur, considérez le potentiel de bruit de lumière ambiante. La fiche technique mentionne que des photodiodes/phototransistors peuvent être fournis avec des filtres à cet effet, bien qu'il ne soit pas spécifié si ce détecteur particulier en inclut un.

7.3 Limitations d'application

Le dispositif n'est pas conçu pour des applications où une défaillance pourrait mettre en danger la vie ou la santé, comme l'aviation, le contrôle des transports, les systèmes médicaux ou de sécurité critiques. Pour de telles applications, une consultation avec le fabricant est requise avant l'intégration dans la conception.

8. Comparaison et différenciation technique

• Bien qu'une comparaison directe avec d'autres numéros de pièce ne soit pas fournie dans cette fiche technique, les principales caractéristiques différenciatrices de ce composant peuvent être déduites :Solution intégrée :
• Combine émetteur et détecteur, réduisant le nombre de pièces et simplifiant l'alignement optique par rapport à l'approvisionnement de composants séparés.Haute puissance :
• L'intensité rayonnante de 630 mW/sr et la dissipation de puissance de 3,6W indiquent un dispositif à haute sortie adapté aux applications nécessitant une portée plus longue ou un signal plus fort.Haute vitesse :
• Le temps de montée/descente de 30 ns permet une modulation haute fréquence pour une transmission de données rapide ou un fonctionnement pulsé.Large angle de vision :

Le demi-angle de 90 degrés offre une large couverture, utile dans la détection de proximité ou les applications où l'alignement est moins critique.

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

Q : Puis-je piloter cette LED à 1A en continu ?

R : Oui, mais seulement si la température ambiante est de 25°C ou moins, et que vous avez mis en place un dissipateur thermique suffisant pour maintenir la température de jonction dans les limites. À des températures ambiantes plus élevées, le courant doit être déclassé selon la courbe fournie.

Q : Quelle est la différence entre l'Intensité Rayonnante et le Flux Rayonnant Total ?

R : L'Intensité Rayonnante (mW/sr) mesure la puissance par angle solide dans une direction spécifique (typiquement sur l'axe). Le Flux Rayonnant Total (mW) mesure la somme de la puissance optique émise dans toutes les directions. Le premier est pertinent pour les applications focalisées, le second pour la sortie lumineuse totale.

Q : Pourquoi une résistance série est-elle nécessaire pour chaque LED en parallèle ?_FR : Les LED ont un coefficient de température négatif pour la V_Fet des variances de fabrication. Sans résistances individuelles, la LED avec la V

légèrement inférieure attirera un courant disproportionné, entraînant une luminosité inégale et un emballement thermique potentiel dans ce dispositif.

Q : Comment interpréter la condition de soudure de 260°C pendant 10 secondes ?

R : Cela signifie que le boîtier du dispositif peut survivre aux températures élevées du soudage par refusion sans plomb. Votre profil de four doit être conçu pour que la température du corps du composant ne dépasse pas 260°C, et que le temps passé à quelques degrés de ce pic soit inférieur à 10 secondes.

10. Exemple d'application pratique

Cas de conception : Capteur de proximité pour un robinet automatique

Dans cette application, l'émetteur et le détecteur sont montés côte à côte derrière une fenêtre étanche. L'émetteur envoie constamment un faisceau infrarouge de 850nm. Lorsqu'une main est placée sous le robinet, la lumière infrarouge se réfléchit sur la main et revient au détecteur. Le microcontrôleur surveillant la sortie du détecteur voit une augmentation significative du signal, déclenchant l'ouverture de la vanne d'eau.

1. Étapes de conception :Circuit de commande :

2. Utilisez le modèle de circuit (A). Une source de courant constant ou une source de tension avec une résistance série fixe le courant de l'émetteur à, par exemple, 500mA pour fournir un signal fort tout en restant bien dans les limites.Interface du détecteur :

3. Le photodétecteur (probablement un phototransistor dans ce boîtier) sera connecté dans une configuration émetteur commun avec une résistance de tirage. La tension au collecteur chutera lorsque la lumière IR est détectée.Conception du PCB :

4. Suivez le motif de pastilles suggéré. Incluez une large zone de cuivre connectée aux broches de masse du dispositif pour la dissipation thermique. Éloignez les pistes de détection analogique des lignes numériques bruyantes.Optique/Mécanique :

5. Concevez le boîtier de manière à ce que le cône de 90 degrés de l'émetteur et le champ de vision du détecteur se chevauchent dans la zone de détection souhaitée (par exemple, à 5-15cm de la tête du robinet).Logiciel :

Implémentez un filtrage dans le microcontrôleur pour distinguer le signal réfléchi du bruit IR ambiant (par exemple, de la lumière du soleil ou des radiateurs).

11. Principe de fonctionnement

Le dispositif contient deux éléments principaux :Émetteur infrarouge (IRED) :

Il s'agit typiquement d'une diode semi-conductrice en Arseniure de Gallium (GaAs) ou en Arseniure d'Aluminium et de Gallium (AlGaAs). Lorsqu'elle est polarisée en direct, les électrons et les trous se recombinent dans la région active, libérant de l'énergie sous forme de photons. La composition du matériau (AlGaAs) est conçue pour produire des photons avec une longueur d'onde autour de 850nm, qui se situe dans le spectre proche infrarouge, invisible à l'œil humain.Détecteur infrarouge :

Il s'agit d'une photodiode ou d'un phototransistor fabriqué à partir de silicium ou d'autres matériaux semi-conducteurs sensibles à la lumière infrarouge. Lorsque des photons avec suffisamment d'énergie frappent la zone active du détecteur, ils génèrent des paires électron-trou. Dans une photodiode, cela crée un photocourant proportionnel à l'intensité lumineuse lorsqu'elle est polarisée en inverse. Dans un phototransistor, le photocourant agit comme un courant de base, provoquant un courant de collecteur beaucoup plus important, fournissant un gain interne.

12. Tendances technologiques

Les composants infrarouges continuent d'évoluer dans plusieurs directions pertinentes pour cette catégorie de produit :Efficacité accrue :

La recherche continue en science des matériaux vise à améliorer l'efficacité "wall-plug" (puissance optique sortie / puissance électrique entrée) des IRED, réduisant la génération de chaleur et la consommation d'énergie pour la même puissance optique.Vitesse plus élevée :

La demande de transmission de données plus rapide dans l'électronique grand public (par exemple, les protocoles de l'IrDA) stimule le développement de dispositifs avec des temps de montée/descente encore plus courts, permettant une communication à plus large bande passante.Miniaturisation :

La tendance vers des dispositifs électroniques plus petits pousse à des composants avec des empreintes de boîtier toujours plus petites tout en maintenant ou en améliorant les performances.Intégration :