Fiche technique de l'émetteur infrarouge LTE-3220L-032A - Longueur d'onde 850nm - Angle de vue 30° - Puissance 150mW - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTE-3220L-032A est un composant discret émetteur infrarouge conçu pour diverses applications optoélectroniques. Il fait partie d'une large gamme de produits incluant des composants pour systèmes de télécommande, transmission de données sans fil infrarouge, alarmes de sécurité et utilisations similaires. Le dispositif est fabriqué en utilisant une technologie semi-conductrice pour émettre de la lumière dans le spectre infrarouge.

1.1 Avantages principaux et marché cible

Les principaux avantages de ce composant incluent sa conformité aux réglementations environnementales, sa vitesse opérationnelle élevée et son angle de rayonnement étroit qui permet une signalisation infrarouge directionnelle. Il est adapté au fonctionnement en impulsions, ce qui le rend idéal pour les protocoles de communication numérique. Le marché cible englobe les fabricants d'électronique grand public, l'automatisation industrielle, les intégrateurs de systèmes de sécurité et les développeurs de liaisons de données sans fil où une transmission de lumière non visible fiable est requise.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. La dissipation de puissance maximale est de 150 mW. Il peut supporter un courant direct de crête de 1 A en conditions pulsées (300 impulsions par seconde, largeur d'impulsion de 10μs), tandis que le courant direct continu maximal est de 100 mA. Le dispositif peut supporter une tension inverse allant jusqu'à 5 V. La plage de température de fonctionnement est de -40°C à +85°C, et il peut être stocké dans des environnements allant de -55°C à +100°C. Les broches peuvent être soudées à 260°C pendant une durée de 5 secondes, à condition que le point de soudure soit à au moins 4,0 mm du corps du composant.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ces paramètres sont spécifiés à une température ambiante (TA) de 25°C. Les principales métriques de performance sont :

• Intensité rayonnante (Ie) :Elle mesure la puissance optique émise par unité d'angle solide. Elle est typiquement de 24 mW/sr à un courant direct (IF) de 20mA et de 60 mW/sr à IF=50mA.
• Longueur d'onde d'émission de crête (λPeak) :La longueur d'onde à laquelle le dispositif émet le plus de puissance optique, typiquement 850 nanomètres (nm).
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :La largeur de bande de la lumière émise, typiquement 50 nm, indiquant l'étalement des longueurs d'onde autour du pic.
• Tension directe (Vf) :La chute de tension aux bornes du dispositif lorsqu'il conduit, typiquement 2,0 volts à IF=50mA.
• Courant inverse (IR) :Le faible courant de fuite lorsqu'une tension inverse est appliquée, maximum 100 μA à VR=5V.
• Angle de vue (2θ1/2) :L'étalement angulaire où l'intensité rayonnante est au moins la moitié de sa valeur maximale. Ce dispositif a un angle de vue relativement étroit de 30 degrés.

3. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fournit plusieurs graphiques illustrant le comportement du dispositif dans diverses conditions.

3.1 Distribution spectrale

La figure 1 montre l'intensité rayonnante relative en fonction de la longueur d'onde. La courbe est centrée autour de 850 nm avec une forme caractéristique définie par la largeur de bande interdite du matériau semi-conducteur et d'autres propriétés physiques. La demi-largeur est visible comme la largeur de la courbe à la moitié de sa hauteur maximale.

3.2 Courant direct en fonction de la température ambiante

La figure 2 représente comment le courant direct maximal admissible diminue lorsque la température ambiante augmente. Cette courbe de déclassement est cruciale pour la gestion thermique dans la conception de l'application afin d'éviter de dépasser la température de jonction maximale.

3.3 Courant direct en fonction de la tension directe

La figure 3 est la courbe caractéristique courant-tension (I-V). Elle montre la relation exponentielle typique d'une diode semi-conductrice. La courbe aide à concevoir le circuit de commande, notamment pour déterminer la tension requise pour un courant de fonctionnement souhaité.

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

Les figures 4 et 5 montrent comment la puissance optique de sortie change avec la température et le courant de commande. La figure 4 indique que la puissance de sortie diminue généralement lorsque la température augmente. La figure 5 montre que la puissance de sortie augmente avec le courant de commande, mais pas nécessairement de manière parfaitement linéaire, surtout aux courants plus élevés où l'efficacité peut chuter.

3.5 Diagramme de rayonnement

La figure 6 est un diagramme polaire illustrant la distribution spatiale de la lumière infrarouge émise. L'angle de vue étroit de 30 degrés est clairement visible, avec une intensité qui diminue rapidement en dehors de ce cône. Ce diagramme est important pour aligner l'émetteur avec un détecteur dans un système.

4. Informations mécaniques et de conditionnement

4.1 Dimensions de contour

Le composant a un facteur de forme de boîtier standard. Les notes dimensionnelles clés incluent : toutes les dimensions sont en millimètres, avec une tolérance générale de ±0,25 mm sauf indication contraire. La résine sous la bride peut dépasser jusqu'à 1,5 mm maximum. L'espacement des broches est mesuré au point où les broches sortent du corps du boîtier.

4.2 Identification de la polarité

Bien que non explicitement détaillée dans le texte fourni, les émetteurs infrarouges sont des diodes et ont donc une polarité (anode et cathode). La broche la plus longue est typiquement l'anode. Le dessin dimensionnel de la fiche technique l'indiquerait normalement, et la polarité correcte doit être respectée lors de l'assemblage du circuit.

5. Conditionnement pour assemblage automatisé

Le dispositif est fourni sur bande porteuse embossée pour une utilisation avec des machines de prélèvement et de placement automatisées. La section 6 fournit les spécifications détaillées de la bande et de la bobine, incluant :

• Largeur de bande (W3) : 17,5 à 19,0 mm
• Pas des alvéoles pour composants (P) : 12,5 à 12,9 mm
• Profondeur/hauteur de la cavité pour composant (H) : 10,5 à 11,5 mm depuis le papier de base de la bande
• Pas des broches dans l'alvéole (F) : 2,3 à 3,0 mm

6. Recommandations de soudure et d'assemblage

La recommandation clé fournie est la température de soudure des broches : 260°C pendant un maximum de 5 secondes, avec la stipulation que le point de soudure doit être à au moins 4,0 mm du corps plastique du composant. Ceci afin d'éviter les dommages thermiques au boîtier en époxy. Pour le soudage par refusion, un profil de refusion infrarouge ou à convection standard avec une température de pic ne dépassant pas 260°C est applicable. Les composants doivent être stockés dans un environnement ambiant sec conformément à la plage de température de stockage.

7. Suggestions d'application

7.1 Scénarios d'application typiques

Le LTE-3220L-032A est bien adapté pour :

• Télécommandes infrarouges :Pour téléviseurs, systèmes audio et autres appareils grand public.
• Liaisons de données à courte portée :Pour la communication sans fil entre des appareils comme les smartphones, ordinateurs ou capteurs industriels où les câbles sont impraticables.
• Détection de proximité et d'objets :Dans les systèmes de sécurité, portes automatiques ou systèmes de comptage industriels, souvent associé à un photodétecteur.
• Interrupteurs et codeurs optiques :Lorsque l'interruption ou la réflexion d'un faisceau IR indique une position ou un mouvement.

7.2 Considérations de conception

• Circuit de commande :Une résistance de limitation de courant est essentielle lors de l'alimentation à partir d'une source de tension pour définir le courant direct souhaité (IF). Le circuit doit respecter les valeurs maximales absolues pour le courant continu et pulsé.
• Gestion thermique :Assurez un dissipateur thermique adéquat ou une surface de cuivre sur le PCB si vous fonctionnez près des valeurs maximales ou à des températures ambiantes élevées, en utilisant la courbe de déclassement comme guide.
• Alignement optique :L'angle de vue étroit de 30 degrés nécessite un alignement mécanique précis entre l'émetteur et le détecteur récepteur pour une force de signal optimale.
• Immunité à la lumière ambiante :Dans les environnements avec une forte lumière IR ambiante (par exemple, la lumière du soleil), la modulation du signal émis (pulsation) et la démodulation correspondante au niveau du récepteur sont nécessaires pour un fonctionnement fiable.

8. Comparaison et différenciation techniques

Comparé aux émetteurs IR à angle plus large, l'angle de vue de 30 degrés du LTE-3220L-032A fournit une intensité plus élevée dans un faisceau plus focalisé. Cela permet des distances de transmission possibles plus longues ou un courant de commande requis plus faible pour une portée donnée, améliorant l'efficacité énergétique. Sa longueur d'onde de 850nm est une norme courante, offrant une bonne compatibilité avec les photodétecteurs au silicium qui ont une sensibilité élevée dans cette région. La disponibilité pour le fonctionnement en impulsions le rend polyvalent pour les protocoles de communication numérique.

9. Questions fréquemment posées basées sur les paramètres techniques

Q : Quelle est la différence entre l'intensité rayonnante (mW/sr) et la puissance de sortie totale (mW) ?

R : L'intensité rayonnante est la puissance par angle solide, décrivant la concentration du faisceau. La puissance totale nécessiterait d'intégrer l'intensité sur l'ensemble du diagramme d'émission. Pour un dispositif à angle étroit, une intensité rayonnante élevée peut être atteinte même avec une puissance totale modérée.

Q : Puis-je alimenter cette LED directement avec une alimentation 5V ?

R : Non. La tension directe typique est de 2,0V à 50mA. La connecter directement à 5V provoquerait un courant excessif et détruirait le dispositif. Vous devez utiliser une résistance en série (ou un pilote à courant constant) pour limiter le courant à la valeur souhaitée (par exemple, 20mA ou 50mA).

Q : Pourquoi la longueur d'onde de crête est-elle de 850nm s'il s'agit d'un dispositif infrarouge ?

R : 850nm se situe dans le spectre du proche infrarouge, juste au-delà de la lumière rouge visible. C'est un choix populaire car les photodétecteurs au silicium sont très sensibles à cette longueur d'onde, et elle est moins sujette aux interférences de la lumière visible que les longueurs d'onde IR plus longues.

Q : Comment interpréter la spécification \"300pps, impulsion de 10μs\" pour le courant de crête ?

R : Cela signifie que le dispositif peut gérer des impulsions de courant élevé et courtes. Le courant de crête de 1A n'est autorisé que si la largeur d'impulsion est de 10 microsecondes ou moins et que la fréquence de répétition des impulsions est de 300 impulsions par seconde ou moins. Cela permet des salves de haute luminosité dans les systèmes de communication.

10. Exemple pratique d'utilisation

Conception d'un capteur de proximité simple :Le LTE-3220L-032A peut être utilisé comme émetteur dans un capteur d'objet réfléchissant. Il est associé à un phototransistor placé à côté de lui. L'émetteur est commandé par un courant pulsé (par exemple, des impulsions de 50mA). Lorsqu'un objet s'approche, il réfléchit une partie de la lumière infrarouge vers le phototransistor. Le circuit connecté au phototransistor détecte cette augmentation de courant. Le fonctionnement en impulsions aide à distinguer le signal de la lumière ambiante. L'angle de vue étroit de l'émetteur aide à définir un champ de détection plus précis.

11. Introduction au principe de fonctionnement

Le dispositif fonctionne sur le principe de l'électroluminescence dans une jonction p-n semi-conductrice. Lorsqu'une tension directe est appliquée, des électrons et des trous sont injectés dans la région de jonction où ils se recombinent. Dans ce système matériel spécifique, l'énergie libérée lors de la recombination est émise sous forme de photons avec une longueur d'onde correspondant à la largeur de bande interdite du semi-conducteur, qui est conçue pour être d'environ 850nm (infrarouge). Le boîtier en époxy transparent permet à cette lumière de s'échapper efficacement.

12. Tendances et évolutions de l'industrie

La tendance pour les composants infrarouges continue vers une efficacité plus élevée (plus de lumière émise par watt électrique d'entrée), une vitesse plus élevée pour une transmission de données plus rapide et des tailles de boîtier plus petites pour une intégration dans des dispositifs compacts. Il y a également un développement continu dans des plages de longueurs d'onde spécifiques pour des applications comme la détection de gaz ou les communications optiques. Le passage à une fabrication sans plomb et conforme RoHS, comme on le voit avec ce composant, est une exigence standard de l'industrie motivée par les réglementations environnementales. L'intégration d'émetteurs avec des pilotes ou des détecteurs dans des modules multi-puces est un autre domaine de progrès.