Fiche technique de l'émetteur infrarouge LED LTE-1650 - Boîtier transparent - Tension directe 1,6V - Puissance 100mW - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTE-1650 est un émetteur infrarouge (IR) miniature à émission frontale, conçu pour les applications nécessitant une capacité de courant élevée et de faibles caractéristiques de tension directe. Sa fonction principale est d'émettre une lumière infrarouge à une longueur d'onde pic de 940 nanomètres. Le composant est logé dans un boîtier plastique transparent, une solution économique pour divers systèmes optoélectroniques. Ses principaux avantages incluent sa capacité à gérer des courants impulsionnels significatifs, son fonctionnement à basse tension qui réduit la consommation d'énergie des circuits de commande, et son large angle de vision qui simplifie l'alignement optique dans les applications grand public. Il est typiquement destiné aux marchés des systèmes de télécommande, des capteurs de proximité, de la détection d'objets et de l'automatisation industrielle où une signalisation IR fiable est requise.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Le composant est spécifié pour fonctionner dans des limites strictes afin d'assurer sa fiabilité et sa longévité. La dissipation de puissance continue maximale est de 100 mW à une température ambiante (T_A) de 25°C. Il peut supporter un courant direct crête de 1 Ampère en conditions impulsionnelles (300 impulsions par seconde, largeur d'impulsion de 10 microsecondes). Le courant direct continu maximal est de 60 mA. Une tension inverse pouvant atteindre 5 Volts peut être appliquée sans endommager la jonction. La plage de température de fonctionnement est de -40°C à +85°C, tandis que la plage de température de stockage s'étend de -55°C à +100°C, indiquant une robustesse environnementale. Les broches peuvent être soudées à une température de 260°C pendant 5 secondes, mesurée à 1,6 mm du corps du boîtier.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Les paramètres de performance clés sont mesurés à T_A=25°C. La sortie est caractérisée à la fois par l'Éclairement énergétique d'ouverture (E_e, en mW/cm²) et l'Intensité énergétique (I_E, en mW/sr), tous deux testés à un courant direct (I_F) de 20mA. Ces paramètres sont triés (voir Section 3). La longueur d'onde d'émission pic (λ_P) est typiquement de 940 nm, dans le spectre proche infrarouge, idéale pour de nombreuses applications de détection et de communication car invisible à l'œil nu. La largeur à mi-hauteur spectrale (Δλ) est de 50 nm, définissant la pureté spectrale de la lumière émise. La tension directe (V_F) est typiquement de 1,6 Volts à I_F=50mA, avec un maximum de 1,8V, confirmant son fonctionnement basse tension. Le courant inverse (I_R) est au maximum de 100 µA à une tension inverse (V_R) de 5V. L'angle de vision (2θ_1/2) est de 60 degrés, offrant un diagramme de rayonnement large.

3. Explication du système de tri

Le LTE-1650 utilise un système de tri de performance basé principalement sur l'Intensité énergétique et l'Éclairement énergétique d'ouverture. Ce système catégorise les composants en différentes classes de performance (Bacs A, B, C, D) pour garantir l'homogénéité d'un lot de production. Par exemple, à I_F=20mA, les composants du Bac A ont une intensité énergétique comprise entre 1,383 et 4,06 mW/sr, tandis que ceux du Bac D commencent à 5,11 mW/sr. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des composants correspondant aux exigences de sensibilité spécifiques de leur détecteur ou à la puissance de signal requise pour leur application. Aucun tri explicite n'est indiqué pour la tension directe ou la longueur d'onde dans cette fiche technique ; la longueur d'onde est spécifiée comme une valeur typique de 940nm.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fournit plusieurs graphiques illustrant les relations clés. La Figure 1 montre la Distribution spectrale, traçant l'intensité énergétique relative en fonction de la longueur d'onde. Cette courbe confirme le pic à 940nm et la largeur spectrale de 50nm. La Figure 2 représente la relation entre le Courant direct et la Température ambiante, montrant comment le courant continu maximal autorisé diminue lorsque la température ambiante augmente pour rester dans les limites de dissipation de puissance. La Figure 3 est la courbe Courant direct vs. Tension directe (I-V), démontrant la relation exponentielle caractéristique de la diode et sa faible V_F. La Figure 4 montre comment l'Intensité énergétique relative varie avec la Température ambiante, indiquant typiquement une diminution de la sortie lorsque la température augmente. La Figure 5 illustre comment l'Intensité énergétique relative change avec le Courant direct, montrant la relation non linéaire entre le courant de commande et la sortie lumineuse. Enfin, la Figure 6 est le Diagramme de rayonnement, un tracé polaire représentant visuellement l'angle de vision de 60 degrés, montrant la distribution angulaire de la lumière infrarouge émise.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

Le composant utilise un boîtier plastique miniature à émission frontale. 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 collerette peut dépasser d'un maximum de 1,5 mm. L'espacement des broches est mesuré au point où elles sortent du corps du boîtier. Le boîtier est clair et transparent, ce qui est bénéfique pour les applications où l'émetteur peut être visible ou où la position exacte de la puce doit être identifiée pour l'alignement optique. La conception frontale signifie que l'émission lumineuse principale provient de la surface supérieure du boîtier.

6. Recommandations de soudure et d'assemblage

La principale spécification de soudure fournie concerne la température de soudure des broches. Les broches peuvent supporter une température de 260°C pendant 5 secondes, mesurée à 1,6 mm (0,063 pouces) du corps du boîtier. C'est un paramètre critique pour les procédés de soudure à la vague ou à la main. Pour le soudage par refusion, les profils de refusion infrarouge (IR) ou à convection standard pour les composants en boîtier plastique peuvent généralement être utilisés, mais la température maximale du corps du boîtier ne doit pas dépasser la température de stockage maximale de 100°C pendant une période prolongée. Il est conseillé d'éviter les contraintes mécaniques sur les broches pendant et après l'assemblage. Des conditions de stockage appropriées impliquent de conserver les composants dans un environnement sec et protégé des décharges électrostatiques, dans la plage de température de stockage spécifiée (-55°C à +100°C) pour éviter l'absorption d'humidité ou toute autre dégradation.

7. Conditionnement et informations de commande

Le format de conditionnement spécifique (par exemple, bande et bobine, vrac) n'est pas détaillé dans le contenu fourni. La référence est clairement identifiée comme LTE-1650. La fiche technique elle-même est référencée par le N° de spécification : DS-50-95-0017, Révision B. Le code de tri (A, B, C, D) serait une partie cruciale des informations de commande pour garantir la fourniture du grade de performance correct. Les concepteurs doivent spécifier le bac requis lors de la commande pour garantir les caractéristiques d'intensité énergétique pour leur application.

8. Recommandations d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

Le LTE-1650 est bien adapté à diverses applications. Sa capacité de courant impulsionnel élevée le rend idéal pour les émetteurs de télécommande infrarouge, où de courtes impulsions de haute puissance sont utilisées pour communiquer des signaux. Le large angle de vision est avantageux pour la détection de proximité et la détection d'objets, où l'alignement exact entre l'émetteur et le détecteur peut ne pas être parfaitement contrôlé. Il peut être utilisé dans l'automatisation industrielle pour le comptage, le tri ou la détection de position. D'autres utilisations potentielles incluent la transmission de données sur de courtes distances, les barrières de faisceau pour systèmes de sécurité et les interrupteurs sans contact.

8.2 Considérations de conception

Lors de la conception avec le LTE-1650, plusieurs facteurs doivent être pris en compte. Le circuit de commande doit limiter le courant continu à 60 mA ou moins, en respectant la courbe de déclassement aux températures ambiantes plus élevées. Pour un fonctionnement impulsionnel, assurez-vous que la largeur d'impulsion et le cycle de service ne provoquent pas une dissipation de puissance moyenne supérieure à 100 mW. La faible tension directe permet de le piloter directement depuis une logique basse tension (par exemple, systèmes 3,3 V ou 5 V) avec une simple résistance de limitation de courant en série. Le choix du bac (A à D) affectera directement la puissance du signal reçu par le détecteur ; un bac supérieur fournit plus d'intensité, ce qui peut améliorer le rapport signal/bruit ou permettre des distances de fonctionnement plus longues. Le boîtier transparent ne filtre pas la lumière, des filtres optiques externes peuvent donc être nécessaires si un blocage de longueur d'onde spécifique est requis. Un dissipateur thermique n'est généralement pas nécessaire pour ce boîtier dans des conditions de fonctionnement normales, mais la conception de la carte doit permettre une certaine dissipation thermique via les broches.

9. Comparaison et différenciation techniques

Comparé aux émetteurs IR standard, les principaux avantages différenciants du LTE-1650 sont sa combinaison decapacité de courant élevée(1A impulsionnel, 60mA continu) et defaible tension directe(1,6V typique). De nombreux émetteurs IR sacrifient l'un pour l'autre. Cette combinaison le rend plus efficace et plus facile à piloter depuis des alimentations courantes. Lelarge angle de vision de 60 degrésest un autre avantage significatif par rapport aux émetteurs à angle plus étroit, réduisant les exigences de précision d'alignement lors de l'assemblage et de l'utilisation du produit final. Leboîtier transparent clairn'offre aucun filtrage de longueur d'onde inhérent, ce qui peut être un avantage ou un inconvénient selon l'application ; il fournit la sortie spectrale complète de la puce, tandis que les boîtiers teintés pourraient absorber une partie de l'IR souhaité ou de la lumière rouge visible que certaines puces émettent.

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

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

R : Oui, mais vous devez utiliser une résistance de limitation de courant. Calculez la valeur de la résistance en utilisant R = (V_alimentation- V_F) / I_F. Par exemple, avec V_alimentation=5V, V_F=1,6V, et un I_Fsouhaité =20mA, R = (5 - 1,6) / 0,02 = 170 Ohms. Utilisez la valeur standard suivante, par exemple 180 Ohms.

Q : Quelle est la différence entre l'Éclairement énergétique d'ouverture (E_e) et l'Intensité énergétique (I_E) ?

R : L'Intensité énergétique (I_E, mW/sr) mesure la puissance optique émise par unité d'angle solide (stéradian), décrivant le degré de focalisation du faisceau. L'Éclairement énergétique d'ouverture (E_e, mW/cm²) est la densité de puissance incidente sur une surface (comme un détecteur) à une distance spécifiée, qui dépend à la fois de l'intensité et de la distance/géométrie. I_Eest une propriété de la source ; E_eest ce que voit un détecteur.

Q : Comment la température affecte-t-elle les performances ?

R : Comme le montrent les courbes, l'augmentation de la température ambiante réduit le courant direct continu maximal autorisé (Fig. 2) et diminue généralement la sortie énergétique pour un courant donné (Fig. 4). La tension directe a également un coefficient de température négatif (diminue avec l'augmentation de la température), ce qui doit être pris en compte dans les conceptions à commande en courant constant.

Q : Pourquoi le composant est-il trié ?

R : Les variations de fabrication entraînent de légères différences d'efficacité de sortie lumineuse entre les LED individuelles. Le tri les classe en groupes de performance (A, B, C, D) afin que les concepteurs puissent choisir un niveau de performance cohérent pour leur circuit, garantissant un comportement prévisible du système.

11. Étude de cas d'application pratique

Cas : Capteur de détection d'objets simple.Une utilisation courante est dans un système de détection infrarouge modulé pour éviter les interférences de la lumière ambiante. Le LTE-1650 est piloté par une onde carrée de 38 kHz (une fréquence courante pour les récepteurs IR) via un interrupteur à transistor, permettant un courant impulsionnel allant jusqu'à la valeur nominale de 1 A pour une transmission de signal forte. Il est associé à un photodétecteur IR accordé à 38 kHz correspondant. Le large angle de vision de 60 degrés du LTE-1650 permet de placer l'émetteur et le détecteur côte à côte sur un PCB, avec leurs champs de vision se chevauchant devant le capteur. Lorsqu'un objet entre dans cette zone de chevauchement, il réfléchit la lumière IR modulée de l'émetteur vers le détecteur. L'électronique du système détecte alors ce signal réfléchi. La sortie élevée des LED des bacs C ou D serait choisie pour ce mode de détection réfléchissante afin de garantir un signal suffisant retournant au détecteur. La faible tension directe permet à l'ensemble du circuit, y compris le pilote de LED, d'être alimenté par une seule ligne de 3,3 V ou 5 V.

12. Principe de fonctionnement

Le LTE-1650 est une diode électroluminescente (LED) à semi-conducteur. Son fonctionnement est basé sur l'électroluminescence dans une jonction p-n semi-conductrice. Lorsqu'une tension directe est appliquée, les électrons de la région de type n et les trous de la région de type p sont injectés dans la région de jonction. Lorsque ces porteurs de charge se recombinent, ils libèrent de l'énergie. Dans ce composant spécifique, le matériau semi-conducteur (généralement à base d'arséniure d'aluminium-gallium, AlGaAs) est conçu pour que cette énergie soit libérée principalement sous forme de photons de lumière infrarouge avec une longueur d'onde pic d'environ 940 nm. Le boîtier en époxy transparent encapsule la puce semi-conductrice, fournit une protection mécanique et agit comme une lentille qui façonne la lumière émise selon le diagramme d'angle de vision spécifié de 60 degrés.

13. Tendances et contexte technologiques

Les émetteurs infrarouges comme le LTE-1650 représentent une technologie mature et fiable. Les tendances actuelles dans ce domaine se concentrent sur l'augmentation de l'efficacité (plus de lumière émise par unité de puissance électrique d'entrée), l'augmentation des vitesses de modulation pour des transmissions de données plus rapides et une miniaturisation accrue des boîtiers. Il y a également une tendance à intégrer l'émetteur avec un circuit de commande, voire un détecteur, dans un module unique pour simplifier la conception du système. La longueur d'onde de 940 nm reste très populaire car elle offre un bon équilibre entre la sensibilité des détecteurs au silicium (qui culmine autour de 900-1000 nm) et une faible absorption dans l'atmosphère. Bien que de nouveaux matériaux puissent offrir des options de longueur d'onde légèrement différentes ou des efficacités plus élevées, les principes fondamentaux et les domaines d'application des composants comme le LTE-1650 restent stables et largement applicables dans l'électronique grand public, les contrôles industriels et les systèmes automobiles.