Fiche technique de l'émetteur et détecteur infrarouge LTLE-32F0L-032A - Boîtier T-1 3/4 - Longueur d'onde 850nm - Tension directe 1,95V - Puissance dissipée 180mW - Document technique

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications d'un composant discret émetteur et détecteur infrarouge (IR). Le dispositif est conçu pour des applications nécessitant l'émission et la détection de lumière infrarouge, fonctionnant à une longueur d'onde pic de 850 nanomètres (nm). Il est logé dans un boîtier rond de diamètre T-1 3/4 très répandu, avec un encapsulant transparent, le rendant adapté à une variété de systèmes optoélectroniques.

1.1 Avantages clés et marché cible

Le composant offre plusieurs avantages majeurs, notamment une vitesse de fonctionnement élevée, une faible consommation d'énergie et un rendement élevé. Il est conforme aux normes environnementales sans plomb (Pb-free) et RoHS. Ses applications principales incluent son utilisation en tant qu'émetteur IR 850nm, son intégration dans des systèmes de vision nocturne pour caméras, et diverses applications de capteurs où la lumière infrarouge est utilisée pour la détection de proximité, la transmission de données ou la détection d'objets.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Les sections suivantes fournissent une interprétation détaillée et objective des paramètres clés du dispositif.

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Elles sont spécifiées à une température ambiante (TA) de 25°C.

• Puissance dissipée (Pd) :180 mW. C'est la quantité maximale de puissance que le dispositif peut dissiper sous forme de chaleur sans dépasser ses limites thermiques.
• Courant direct de crête (IFP) :1 A. C'est le courant maximal autorisé en conditions pulsées (300 impulsions par seconde, largeur d'impulsion de 10μs). Le dépasser peut entraîner une défaillance catastrophique.
• Courant direct continu (IF) :100 mA. Le courant continu maximal qui peut être appliqué en permanence.
• Tension inverse (VR) :5 V. L'application d'une tension inverse supérieure à cette valeur peut provoquer la rupture de la jonction semi-conductrice.
• Plage de température de fonctionnement :-40°C à +85°C. La plage de température ambiante dans laquelle le fonctionnement du dispositif est garanti conformément à ses spécifications.
• Plage de température de stockage :-55°C à +100°C.
• Température de soudure des broches :320°C pendant 3 secondes, mesurée à 4,0 mm du corps du composant.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

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

• Intensité rayonnante (I_E) :28 mW/sr (typique). Cette mesure indique la puissance optique émise par unité d'angle solide (stéradian) lorsqu'il est alimenté par un courant direct (I_F) de 50mA. C'est une métrique clé pour la luminosité de l'émetteur.
• Longueur d'onde d'émission pic (λ_Pic) :850 nm. La longueur d'onde à laquelle l'émetteur émet le plus de puissance optique. Elle se situe dans le spectre du proche infrarouge, invisible à l'œil nu mais détectable par les photodiodes au silicium et de nombreux capteurs de caméra.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :50 nm. Cela indique la largeur de bande spectrale ; la plage de longueurs d'onde sur laquelle une puissance optique significative est émise. Une valeur de 50nm est typique pour les émetteurs IR standards en GaAs/AlGaAs.
• Tension directe (V_F) :1,6V (Min), 1,95V (Typ), Max non spécifié à I_F=50mA. C'est la chute de tension aux bornes du dispositif lorsqu'il conduit du courant. Elle est cruciale pour concevoir le circuit de commande de limitation de courant.
• Courant inverse (I_R) :100 μA (Max) à V_R=5V. Le faible courant de fuite qui circule lorsque le dispositif est polarisé en inverse.
• Angle de vision (2θ_1/2) :60 degrés. C'est l'angle total pour lequel l'intensité rayonnante chute à la moitié de sa valeur maximale (sur l'axe). Il définit l'étalement du faisceau de la lumière émise.

3. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fournit plusieurs courbes caractéristiques illustrant le comportement du dispositif dans différentes conditions.

3.1 Distribution spectrale

La Figure 1 montre l'intensité rayonnante relative en fonction de la longueur d'onde. La courbe est centrée sur 850nm avec la demi-largeur spécifiée de 50nm, confirmant les caractéristiques spectrales. Cette information est vitale pour assurer la compatibilité avec la sensibilité spectrale du détecteur prévu (par exemple, une photodiode au silicium ou le filtre IR d'une caméra).

3.2 Courant direct vs. Tension directe (Courbe I-V)

La Figure 3 représente la relation entre le courant direct et la tension directe. Cette courbe est de nature exponentielle, typique pour une diode. Elle montre que la tension directe augmente avec le courant. Les concepteurs utilisent cette courbe pour sélectionner une résistance de limitation de courant appropriée afin d'atteindre le point de fonctionnement souhaité (par exemple, 50mA pour l'intensité rayonnante spécifiée) sans dépasser les valeurs maximales.

3.3 Dépendance à la température

Les Figures 2 et 4 illustrent les effets de la température ambiante sur les performances du dispositif.

• Courant direct vs. Température ambiante (Fig. 2) :Montre probablement comment la tension directe à courant fixe diminue lorsque la température augmente (coefficient de température négatif), une caractéristique commune des LED.
• Intensité rayonnante relative vs. Température ambiante (Fig. 4) :Démontre que la puissance optique de sortie de l'émetteur diminue lorsque la température ambiante augmente. Cette déclassement est critique pour les applications fonctionnant dans des environnements à haute température ; le courant de commande peut devoir être augmenté (dans les limites) pour maintenir une sortie lumineuse constante, ou une gestion thermique peut être nécessaire.

3.4 Intensité rayonnante relative vs. Courant direct

La Figure 5 montre comment la puissance optique de sortie augmente avec le courant de commande. Cette relation est généralement linéaire sur une plage mais finira par saturer à des courants très élevés en raison des limites thermiques et d'efficacité. Fonctionner près du point typique de 50mA assure un bon rendement et une longue durée de vie.

3.5 Diagramme de rayonnement

La Figure 6 est un diagramme polaire montrant la distribution angulaire de l'intensité lumineuse émise, représentant visuellement l'angle de vision de 60 degrés. L'intensité est maximale le long de l'axe central (0°) et diminue vers les bords.

4. Informations mécaniques et de conditionnement

4.1 Dimensions de contour

Le dispositif utilise un boîtier rond standard T-1 3/4 (5mm). Les notes dimensionnelles clés incluent : toutes les dimensions en mm (pouces), une tolérance de ±0,25mm sauf indication contraire, une protubérance maximale de résine sous la collerette de 0,5mm, et l'espacement des broches mesuré au point de sortie du boîtier. Le dessin mécanique exact fournit des informations critiques pour la conception de l'empreinte PCB, assurant un ajustement et un alignement corrects.

4.2 Dimensions du conditionnement en bande et bobine

Pour l'assemblage automatisé, les composants sont fournis sur une bande porteuse emboutie. La section 6 fournit un tableau détaillé des dimensions de la bande, incluant le diamètre du trou d'entraînement (D : 3,8-4,2mm), le pas des composants (P : 12,5-12,9mm), les dimensions des alvéoles (P1, P2, H), et la largeur de la bande (W3 : 17,5-19,0mm). Une bande adhésive (largeur W1 : 12,5-13,5mm) scelle les composants dans les alvéoles. Ces spécifications sont essentielles pour programmer les machines de placement et concevoir les systèmes d'alimentation.

5. Directives de soudure et d'assemblage

Une manipulation appropriée est cruciale pour la fiabilité.

5.1 Stockage

Les composants doivent être stockés à ≤30°C et ≤70% d'humidité relative. S'ils sont retirés de leur sac barrière à l'humidité d'origine, ils doivent être utilisés dans les trois mois. Pour un stockage plus long hors du sac, utilisez un conteneur scellé avec dessiccant ou un dessiccateur à azote pour éviter l'absorption d'humidité, ce qui peut provoquer l'effet "pop-corn" pendant la soudure.

5.2 Nettoyage

Si un nettoyage est nécessaire, utilisez des solvants à base d'alcool comme l'alcool isopropylique. Des produits chimiques agressifs peuvent endommager la lentille en époxy.

5.3 Formage des broches

Pliez les broches à un point situé à au moins 3mm de la base de la lentille. N'utilisez pas le corps du boîtier comme point d'appui. Le formage doit être effectué à température ambiante et avant la soudure. Utilisez une force minimale lors de l'insertion dans le PCB pour éviter les contraintes.

5.4 Paramètres de soudure

Maintenez un espace minimum de 3mm entre la base de la lentille et le point de soudure. Ne jamais immerger la lentille dans la soudure.

• Fer à souder :Max 350°C pendant max 3 secondes (une seule fois).
• Soudure à la vague :Préchauffage ≤100°C pendant ≤60 sec, vague de soudure ≤320°C pendant ≤3 sec. La position d'immersion ne doit pas être inférieure à 2mm de la base de la lentille.
• Note importante :Une température ou un temps excessif peut déformer la lentille ou détruire le dispositif. Le refusion infrarouge (IR) n'est PAS adapté pour ce composant traversant.

6. Considérations d'application et de conception

6.1 Conception du circuit de commande

Il s'agit d'un dispositif commandé en courant. Pour assurer une luminosité uniforme lors de la commande de plusieurs émetteurs en parallèle, une résistance de limitation de courant doit être placée en série avecchaque LED individuelle(Circuit A). Il n'est pas recommandé de simplement connecter les LED en parallèle avec une seule résistance partagée (Circuit B) en raison des variations de la tension directe (V_F) de chaque dispositif, ce qui entraînerait une distribution inégale du courant et donc une luminosité inégale.

6.2 Protection contre les décharges électrostatiques (ESD)

Le composant est sensible aux décharges électrostatiques et aux surtensions. Des mesures préventives sont obligatoires :

• Utilisez des bracelets antistatiques et des gants antistatiques mis à la terre.
• Assurez-vous que tout l'équipement, les postes de travail et les racks de stockage sont correctement mis à la terre.
• Utilisez des ioniseurs pour neutraliser la charge statique qui peut s'accumuler sur la lentille en plastique.

6.3 Champ d'application et fiabilité

Le dispositif est destiné à des équipements électroniques ordinaires (bureau, communications, domestique). Pour les applications où une défaillance pourrait mettre en danger la vie ou la santé (aviation, médical, systèmes de sécurité), une consultation et une qualification spéciales sont requises avant utilisation, car les données de fiabilité standard peuvent ne pas suffire pour de telles utilisations critiques.

7. Comparaison technique et tendances

7.1 Différenciation

La longueur d'onde de 850nm offre un équilibre entre une bonne sensibilité des détecteurs au silicium et une absorption plus faible dans de nombreux matériaux par rapport aux longueurs d'onde IR plus longues. Le boîtier T-1 3/4 est un standard industriel, garantissant une large compatibilité avec les supports et les layouts PCB. La lentille transparente (par opposition à teintée) maximise la sortie lumineuse pour la fonction d'émetteur.

7.2 Principe de fonctionnement

En tant qu'Émetteur IR (IRED) : Lorsqu'il est polarisé en direct au-dessus de sa tension de seuil, les électrons et les trous se recombinent dans la région active du semi-conducteur (probablement GaAs/AlGaAs), libérant de l'énergie sous forme de photons à la longueur d'onde caractéristique de 850nm. La lentille en époxy transparente façonne et dirige cette sortie lumineuse.

En tant que Détecteur (Photodiode) : Lorsque des photons ayant suffisamment d'énergie frappent la jonction semi-conductrice, ils génèrent des paires électron-trou, créant un photocourant lorsque le dispositif est polarisé en inverse. Ce courant est proportionnel à l'intensité lumineuse incidente.

7.3 Tendances de conception

L'industrie continue de rechercher une efficacité plus élevée (plus de lumière par watt électrique), une vitesse améliorée pour la transmission de données et une fiabilité accrue. Les boîtiers pour montage en surface (SMD) sont de plus en plus courants pour l'assemblage automatisé, bien que les boîtiers traversants comme celui-ci restent essentiels pour le prototypage, les applications haute puissance ou les scénarios nécessitant un montage mécanique robuste.

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

Q : Puis-je piloter cette LED directement depuis une broche de microcontrôleur 5V ou 3,3V ?

R : Non. Vous devez utiliser une résistance de limitation de courant en série. Par exemple, pour obtenir 50mA à partir d'une alimentation 5V avec un V_Ftypique de 1,95V : R = (5V - 1,95V) / 0,05A = 61 Ohms. Une résistance de 62 Ohms conviendrait. Vérifiez toujours le V_Fréel et la puissance nominale de la résistance.

Q : Quelle est la différence entre "Intensité rayonnante" (mW/sr) et "Angle de vision" ?

R : L'Intensité rayonnante mesure la concentration de puissance optique dans une direction donnée (par stéradian). L'Angle de vision décrit l'étalement angulaire de ce faisceau. Un dispositif avec une intensité rayonnante élevée mais un angle de vision étroit produit un point très concentré et intense. Ce dispositif a un angle de vision modéré de 60°, offrant un bon équilibre entre concentration du faisceau et couverture.

Q : Pourquoi l'humidité de stockage est-elle importante ?

R : Le conditionnement en époxy peut absorber l'humidité. Pendant le processus de soudure à haute température, cette humidité piégée peut se vaporiser rapidement, créant une pression interne qui peut fissurer le boîtier ou décoller les liaisons internes—une défaillance connue sous le nom d'effet "pop-corn".

Q : Puis-je l'utiliser pour la transmission de données à haute vitesse comme les télécommandes IR ?

R : Bien qu'il soit listé comme "haute vitesse", son adéquation dépend du débit de données requis. La spécification d'impulsion de 10μs pour le courant de crête suggère qu'il peut gérer des impulsions modérément rapides. Pour une communication très haute vitesse (par exemple, IrDA), des composants spécifiquement caractérisés pour des temps de montée/descente plus rapides seraient plus appropriés.