Fiche technique de l'émetteur et détecteur infrarouge LTE-1252 - Longueur d'onde 940nm - Courant direct 100mA - Tension directe typique 1,53V - Boîtier 5,0x3,8x3,5mm - Documentation technique française

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTE-1252 est un composant émetteur infrarouge (IR) discret conçu pour une large gamme d'applications optoélectroniques. Il fonctionne à une longueur d'onde d'émission de crête de 940 nm, ce qui le rend adapté aux environnements où la lumière visible est indésirable. Le dispositif est construit avec un boîtier plastique transparent clair, offrant un large angle de vision et se caractérise par sa haute intensité rayonnante et son aptitude à fonctionner avec un courant élevé et une faible tension directe.

1.1 Caractéristiques principales

• Construction sans plomb (Pb) et conforme RoHS.
• Optimisé pour un fonctionnement à courant élevé et faible tension directe.
• Boîtier plastique miniature à faible coût, vue de bout.
• Large angle de vision pour une couverture étendue.
• Sortie à haute intensité rayonnante.
• Boîtier transparent clair.

1.2 Applications cibles

• Émetteurs infrarouges pour télécommandes.
• Systèmes de capteurs pour la détection de proximité ou d'objets.
• Éclairage pour vision nocturne dans les systèmes de sécurité.
• Liaisons de transmission de données sans fil IR.
• Systèmes d'alarme de sécurité.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Cette section fournit une interprétation détaillée et objective des principaux paramètres électriques et optiques spécifiés pour l'émetteur IR LTE-1252.

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Le fonctionnement sous ou à ces limites n'est pas garanti.

• Dissipation de puissance (Pd) :150 mW. C'est la puissance maximale que le dispositif peut dissiper sous forme de chaleur à une température ambiante (TA) de 25°C. Dépasser cette limite risque d'endommager thermiquement le composant.
• Courant direct de crête (IFP) :1 A. C'est le courant pulsé maximal autorisé dans des conditions spécifiques (300 impulsions par seconde, largeur d'impulsion de 10μs). Il est nettement supérieur au courant continu nominal, permettant des impulsions brèves et de haute intensité.
• Courant direct continu (IF) :100 mA. Le courant continu maximal qui peut être appliqué en continu sans endommager le dispositif.
• Tension inverse (VR) :5 V. La tension maximale qui peut être appliquée en sens inverse. La fiche technique note explicitement que cette condition est uniquement pour les tests, et que le dispositif n'est pas conçu pour fonctionner en inverse.
• Plage de température de fonctionnement (Topr) :-40°C à +85°C. La plage de température ambiante dans laquelle le dispositif est spécifié pour fonctionner.
• Plage de température de stockage (Tstg) :-55°C à +100°C. La plage de température pour le stockage hors fonctionnement.
• Température de soudure des broches :260°C pendant 5 secondes, mesurée à 2,0 mm du corps. Cela définit la limite du profil thermique pour la soudure manuelle.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ce sont les paramètres de performance typiques et garantis mesurés à TA=25°C et dans des conditions de test spécifiées.

• Intensité rayonnante (Ie) :40 mW/sr (Min), 70 mW/sr (Typ) à IF=100mA, θ=0°. Cela mesure la puissance optique émise par unité d'angle solide le long de l'axe central, indiquant la luminosité.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λPeak) :940 nm (Typ) à IF=100mA. La longueur d'onde à laquelle la puissance optique émise est maximale.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :54 nm (Typ) à IF=100mA. Ce paramètre définit la largeur de bande spectrale ; une valeur de 54 nm indique que la lumière émise n'est pas monochromatique mais couvre une plage de longueurs d'onde autour du pic.
• Tension directe (VF) :1,30V (Min), 1,53V (Typ), 1,83V (Max) à IF=100mA. La chute de tension aux bornes du dispositif lorsqu'il conduit le courant direct spécifié. Un VF plus bas conduit généralement à un rendement plus élevé.
• Courant inverse (IR) :100 μA (Max) à VR=5V. Le faible courant de fuite qui circule lorsque la tension inverse spécifiée est appliquée.
• Angle de demi-valeur (θ0.5) :40° (Typ). L'angle de vision où l'intensité rayonnante tombe à la moitié de sa valeur à 0°. Un angle de 40° fournit un diagramme d'émission raisonnablement large.

3. Analyse des courbes de performance

Les courbes caractéristiques typiques fournissent une vision visuelle du comportement du dispositif dans différentes conditions.

3.1 Distribution spectrale (Fig.1)

La courbe montre l'intensité rayonnante relative en fonction de la longueur d'onde. Elle confirme le pic à 940 nm et la demi-largeur spectrale, illustrant que l'émetteur produit une lumière infrarouge principalement dans la plage de 880 nm à 1000 nm.

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

Ce graphique représente la déclassement du courant direct maximal autorisé lorsque la température ambiante augmente. Il est crucial pour la conception de la gestion thermique afin de garantir que le dispositif fonctionne dans sa zone de fonctionnement sûre (SOA).

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

La courbe IV montre la relation exponentielle entre le courant et la tension, typique d'une diode. La courbe permet aux concepteurs de déterminer la tension d'alimentation requise pour un courant de fonctionnement souhaité.

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

La figure 4 montre comment la sortie optique diminue avec l'augmentation de la température pour un courant fixe. La figure 5 montre l'augmentation quasi linéaire de la sortie avec l'augmentation du courant direct, soulignant la nature contrôlée par le courant des LED.

3.5 Diagramme de rayonnement (Fig.6)

Ce tracé polaire représente visuellement la distribution spatiale de la lumière émise, confirmant l'angle de demi-valeur de 40° et montrant le diagramme d'intensité, ce qui est important pour aligner l'émetteur avec un détecteur.

4. Informations mécaniques et sur le boîtier

4.1 Dimensions de contour

Le dispositif utilise un boîtier traversant avec les dimensions clés suivantes (en mm, nominales) :

• Longueur totale : 24,0 MIN
• Largeur du corps : 5,0 ±0,3
• Hauteur du corps : 3,8 ±0,3
• Diamètre/Hauteur de la lentille : 3,5 ±0,3
• Espacement des broches : 2,54 NOM (pas standard de 0,1\")
• Diamètre des broches : 0,5 (résine saillante sous la collerette max)

Identification de la polarité :La broche la plus longue est l'anode (+), et la broche la plus courte est la cathode (-). Le diagramme montre également un côté plat sur la lentille, qui peut servir de marqueur visuel supplémentaire.

4.2 Notes critiques

• La tolérance est de ±0,25 mm sauf indication contraire.
• L'espacement des broches est mesuré là où les broches sortent du corps du boîtier.
• Les sites de fabrication sont indiqués.

5. Directives d'assemblage, de soudure et de manipulation

5.1 Formage des broches et assemblage sur PCB

• Pliez les broches à un point situé à au moins 3 mm de la base de la lentille LED.
• N'utilisez pas la base du boîtier comme point d'appui pendant le pliage.
• Effectuez le formage des broches avant la soudure, à température ambiante.
• Utilisez une force de clinch minimale lors de l'assemblage sur PCB pour éviter les contraintes mécaniques.

5.2 Processus de soudure

Soudure manuelle (Fer) :

• Température : 350°C Max.
• Temps : 3 secondes Max. (une seule fois).
• Position : Pas plus près que 2 mm de la base de la lentille en époxy.

Soudure à la vague :

• Préchauffage : 100°C Max. pendant 60 secondes Max.
• Vague de soudure : 260°C Max.
• Temps de soudure : 5 secondes Max.
• Position d'immersion : Pas plus bas que 2 mm de la base de la lentille en époxy.

Avertissement critique :Une température ou un temps excessif peut déformer la lentille ou provoquer une défaillance catastrophique. Le refusion IR n'est PAS adapté à ce type de boîtier traversant.

5.3 Stockage et nettoyage

• Stockage :Ne pas dépasser 30°C ou 70% d'humidité relative. Utiliser dans les 3 mois si retiré de l'emballage d'origine. Pour un stockage prolongé, utiliser un conteneur scellé avec dessiccant ou une atmosphère d'azote.
• Nettoyage :Utiliser des solvants à base d'alcool comme l'alcool isopropylique si nécessaire.

6. Considérations de conception d'application

6.1 Conception du circuit de commande

Une LED est un dispositif commandé par courant. Pour garantir une luminosité uniforme lors de la commande de plusieurs LED en parallèle, il estfortement recommandéd'utiliser une résistance de limitation de courant individuelle en série avec chaque LED (Modèle de circuit A). L'utilisation d'une seule résistance pour plusieurs LED en parallèle (Modèle de circuit B) est déconseillée en raison des variations de tension directe (caractéristiques I-V) des dispositifs individuels, ce qui entraînera une distribution inégale du courant et donc une luminosité inégale.

6.2 Protection contre les décharges électrostatiques (ESD)

Le dispositif est sensible aux dommages causés par l'électricité statique. Les mesures préventives incluent :

• Utiliser des bracelets conducteurs ou des gants antistatiques.
• S'assurer que tout l'équipement, les postes de travail et les racks de stockage sont correctement mis à la terre.
• Utiliser des souffleurs d'ions pour neutraliser la charge statique sur la lentille plastique.
• Maintenir un personnel certifié ESD et des zones de travail sûres contre l'électricité statique (surfaces <100V).

6.3 Champ d'application et fiabilité

Le dispositif est destiné aux équipements électroniques ordinaires (bureau, communication, domestique). Pour les applications nécessitant une fiabilité exceptionnelle où une défaillance pourrait mettre en danger la vie ou la santé (aviation, médical, systèmes de sécurité), une consultation et une qualification spécifiques sont nécessaires avant utilisation.

7. Principes techniques et tendances

7.1 Principe de fonctionnement

Le LTE-1252 est une diode électroluminescente infrarouge (IRED). Lorsqu'une tension directe dépassant son seuil est appliquée, les électrons et les trous se recombinent dans la région active du semi-conducteur (probablement basée sur du GaAs ou AlGaAs), libérant de l'énergie sous forme de photons. La composition matérielle spécifique et la structure du dispositif sont conçues pour produire des photons principalement dans la gamme infrarouge de 940 nm, invisible à l'œil humain mais facilement détectée par les photodiodes au silicium et de nombreux capteurs d'appareil photo.

7.2 Contexte industriel et tendances

Les composants IR discrets comme le LTE-1252 restent des éléments fondamentaux en optoélectronique. Les tendances clés influençant ce secteur incluent la demande continue de miniaturisation, une efficacité plus élevée (plus d'intensité rayonnante par mA) et une intégration plus étroite avec les circuits intégrés de détection. Il y a également un accent croissant sur les dispositifs conformes aux réglementations environnementales (RoHS, sans plomb). La longueur d'onde de 940 nm est particulièrement populaire car elle offre un bon équilibre entre la sensibilité des détecteurs au silicium et une visibilité plus faible par rapport aux sources à 850 nm, ce qui la rend idéale pour l'éclairage discret dans les applications de sécurité et grand public comme les télécommandes.

8. Questions fréquemment posées (FAQ)

8.1 Puis-je piloter cette LED IR directement depuis une broche de microcontrôleur ?

Non. Une broche GPIO de microcontrôleur ne peut généralement pas fournir 100 mA en continu. Vous devez utiliser un transistor (par exemple, BJT NPN ou MOSFET à canal N) comme interrupteur, commandé par la GPIO, pour fournir le courant nécessaire à partir de l'alimentation. Une résistance de limitation de courant en série est toujours requise dans le chemin de la LED.

8.2 Comment calculer la valeur de la résistance série ?

Utilisez la loi d'Ohm : R = (Vcc - VF) / IF. Par exemple, avec une alimentation Vcc=5V, un VF typique=1,53V à 100mA, la résistance serait R = (5 - 1,53) / 0,1 = 34,7 Ohms. Utilisez la valeur standard la plus proche (par exemple, 33 ou 39 Ohms) et vérifiez la puissance nominale : P = (IF)^2 * R = (0,1)^2 * 34,7 ≈ 0,347W, donc une résistance de 0,5W ou plus est recommandée.

8.3 Pourquoi la tension inverse nominale est-elle seulement de 5V, et que se passe-t-il si je la dépasse ?

Les LED IR ne sont pas conçues pour bloquer une tension inverse significative. Dépasser la valeur nominale de 5V peut provoquer une augmentation soudaine du courant inverse, conduisant à une rupture par avalanche et à des dommages permanents de la jonction semi-conductrice. Assurez-vous toujours de la polarité correcte dans votre circuit. Pour une protection bidirectionnelle en cas de courant alternatif ou de polarité incertaine, une diode de protection externe doit être utilisée.

8.4 La fiche technique mentionne un \"angle de demi-valeur\" de 40°. Comment cela affecte-t-il ma conception ?

L'angle de demi-valeur de 40° signifie que l'intensité de la lumière émise est la plus forte au centre et tombe à 50% à ±20° de l'axe central. Lors de l'alignement de l'émetteur avec un détecteur (comme un phototransistor), vous devez vous assurer que le détecteur se trouve dans ce cône de rayonnement effectif. Pour une couverture plus large, vous pouvez avoir besoin de plusieurs émetteurs ou d'un diffuseur. Inversement, pour des faisceaux dirigés à longue portée, une lentille peut être ajoutée pour collimater la lumière.

9. Étude de cas de conception pratique

9.1 Détection simple d'objet / Capteur à barrière optique

Scénario :Détecter lorsqu'un objet passe entre un émetteur IR et un détecteur.

Mise en œuvre :

1. Côté émetteur :Commander le LTE-1252 avec un courant constant de 50-100mA en utilisant un circuit comme décrit dans la section 6.1. Pour un fonctionnement sur batterie, envisagez de pulser la LED à une fréquence spécifique (par exemple, 1kHz, cycle de service de 50%) pour économiser l'énergie.
2. Côté détecteur :Utiliser un phototransistor ou une photodiode adapté aligné avec l'émetteur. Le placer dans le cône de rayonnement de 40° de l'émetteur.
3. Conditionnement du signal :La sortie du détecteur sera élevée lorsqu'il reçoit la lumière IR et chutera lorsque le faisceau est bloqué. Utiliser un comparateur ou une entrée ADC d'un microcontrôleur pour numériser ce signal. Si l'émetteur est pulsé, ajouter un filtre ou une détection synchrone dans le logiciel pour rejeter le bruit de la lumière ambiante.

Considérations clés :L'alignement est critique en raison de la nature directionnelle du faisceau. La lumière du soleil ambiante ou d'autres sources IR peuvent causer des interférences, donc les techniques de modulation/démodulation sont fortement recommandées pour un fonctionnement fiable. Assurez-vous que le boîtier empêche la lumière parasite d'atteindre directement le détecteur sans passer par la zone de détection.