Fiche technique de la diode électroluminescente infrarouge LTE-3271B - Longueur d'onde 940nm - Courant élevé et tension directe faible - Dissipation de puissance 150mW - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

La LTE-3271B est une diode électroluminescente (DEL) infrarouge (IR) haute performance conçue pour les applications nécessitant un éclairage infrarouge robuste et efficace. Sa philosophie de conception repose sur la fourniture d'une puissance optique de sortie élevée tout en maintenant une tension directe relativement basse, ce qui contribue à améliorer l'efficacité énergétique du système. Le composant est conçu pour supporter des courants impulsionnels élevés, le rendant adapté aux applications exigeantes telles que les télécommandes, les capteurs de proximité, les interrupteurs optiques et les systèmes d'automatisation industrielle où des salves brèves et intenses de lumière IR sont nécessaires. L'émetteur fonctionne à une longueur d'onde pic de 940 nm, située dans le spectre du proche infrarouge et moins visible à l'œil nu que les longueurs d'onde plus courtes, réduisant ainsi la pollution lumineuse perçue dans les environnements sensibles.

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 composant peuvent survenir. Un fonctionnement à ou près de ces limites n'est pas recommandé pendant de longues périodes. Les limites clés incluent un courant direct continu (I_F) de 100 mA et un courant direct crête de 2 A en conditions impulsionnelles (300 impulsions par seconde, largeur d'impulsion de 10 μs). La dissipation de puissance maximale est de 150 mW, ce qui est crucial pour la gestion thermique. Le composant peut fonctionner dans une plage de température ambiante de -40 °C à +85 °C et être stocké de -55 °C à +100 °C.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Ces paramètres sont mesurés dans une condition de test standard de 25 °C de température ambiante et un courant direct de 20 mA, sauf indication contraire. Les performances sont catégorisées en différentes classes de tri (A à E), une pratique courante pour le classement des DEL en fonction de leurs caractéristiques de sortie.

• Intensité rayonnante (I_E) :Cette mesure correspond à la puissance optique émise par unité d'angle solide (stéradian). Pour la classe A, la valeur typique est de 11,32 mW/sr, tandis que la classe E offre une sortie typique plus élevée de 12,37 mW/sr. Ce paramètre est crucial pour déterminer l'intensité du faisceau IR.
• Éclairement énergétique sur ouverture (E_e) :Cette mesure correspond à la puissance rayonnante incidente sur une surface par unité de surface. Les valeurs vont de 0,8 mW/cm² (Min, classe A) à 1,65 mW/cm² (Typ, classe E).
• Longueur d'onde d'émission pic (λ_P) :La longueur d'onde pic nominale est de 940 nm, avec une demi-largeur spectrale (Δλ) de 50 nm, définissant la largeur de bande de la lumière IR émise.
• Tension directe (V_F) :La chute de tension aux bornes de la DEL pour un courant donné. À 50 mA,V_Fest typiquement de 1,6 V (max 1,85 V). À un courant de commande plus élevé de 500 mA,V_Faugmente à une valeur typique de 2,3 V (max 2,3 V). La faible tension directe à des courants modérés est une caractéristique clé contribuant à l'efficacité du système.
• Angle de vision (2θ_1/2) :Défini comme l'angle total pour lequel l'intensité rayonnante est la moitié de l'intensité maximale (sur l'axe). Ce composant a un large angle de vision de 50 degrés, fournissant un éclairage large et diffus plutôt qu'un faisceau étroit.

3. Explication du système de tri

La LTE-3271B utilise un système de tri principalement basé sur l'Intensité rayonnante (I_E) et l'Éclairement énergétique sur ouverture (E_e). Les classes vont de A à E, les classes avec une lettre plus élevée indiquant généralement une puissance optique de sortie plus élevée. Par exemple, la classe A a uneI_Etypique de 11,32 mW/sr, tandis que la classe E a 12,37 mW/sr. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des composants répondant à des exigences de luminosité spécifiques pour leur application, assurant une cohérence dans les lots de production. Il est important de spécifier la classe de tri requise lors de la commande pour garantir le niveau de performance souhaité.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique comprend plusieurs graphiques caractéristiques illustrant le comportement du composant dans différentes conditions.

4.1 Distribution spectrale (Fig. 1)

Cette courbe montre l'intensité rayonnante relative en fonction de la longueur d'onde. Elle confirme l'émission pic à 940 nm et la demi-largeur spectrale d'environ 50 nm, indiquant que la DEL émet de la lumière sur une bande de longueurs d'onde infrarouges centrée sur 940 nm.

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

Cette courbe IV est non linéaire, typique des diodes. Elle montre comment la tension directe augmente avec l'augmentation du courant direct. La courbe est essentielle pour concevoir le circuit de limitation de courant afin d'assurer un fonctionnement stable sans dépasser les valeurs maximales.

4.3 Intensité rayonnante relative vs. Courant direct (Fig. 5)

Ce graphique démontre que la sortie lumineuse (intensité rayonnante relative) augmente avec le courant de commande. Cependant, la relation n'est pas parfaitement linéaire, surtout à des courants plus élevés, en raison de la baisse d'efficacité et des effets thermiques.

4.4 Intensité rayonnante relative vs. Température ambiante (Fig. 4)

Cette courbe illustre le coefficient de température négatif de la sortie de la DEL. Lorsque la température ambiante augmente, l'intensité rayonnante diminue. Cette dérive thermique est un facteur critique pour les applications fonctionnant dans des environnements à température élevée.

4.5 Diagramme de rayonnement (Fig. 6)

Ce diagramme polaire représente visuellement la distribution spatiale de la lumière, confirmant l'angle de vision de 50 degrés. L'intensité est maximale à 0 degré (sur l'axe) et diminue symétriquement jusqu'à la moitié de la puissance à ±25 degrés.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

Le composant utilise un boîtier traversant standard. Les notes dimensionnelles clés incluent : toutes les dimensions sont en millimètres, avec une tolérance générale de ±0,25 mm. Les broches sont espacées à leur sortie du corps du boîtier. Une petite protubérance de résine sous la collerette est autorisée, avec une hauteur maximale de 1,5 mm. Les dimensions physiques sont cruciales pour la conception du circuit imprimé, assurant un ajustement et un alignement corrects dans l'application cible.

6. Directives de soudure et d'assemblage

Les valeurs maximales absolues spécifient que les broches peuvent être soudées à une température de 260 °C pendant une durée de 5 secondes, mesurée à une distance de 1,6 mm du corps du boîtier. Il s'agit d'une valeur standard pour les procédés de soudure à la vague ou manuelle. Il est impératif de respecter cette limite pour éviter les dommages thermiques à la puce semi-conductrice interne et au matériau de la lentille en époxy. Pendant le soudage par refusion (le cas échéant pour une version CMS, bien qu'il s'agisse d'un composant traversant), un profil évitant de dépasser cette température à la jonction des broches est nécessaire. Des procédures de manipulation appropriées contre les décharges électrostatiques (ESD) doivent toujours être suivies pendant l'assemblage.

7. Informations sur l'emballage et la commande

Les composants sont emballés dans des sachets. Chaque sachet contient 1000 pièces (pcs/Sachet). Ces sachets sont ensuite conditionnés dans des cartons intérieurs, avec 8 sachets par carton intérieur. Enfin, 8 cartons intérieurs sont emballés dans un carton extérieur. Par conséquent, la quantité totale par carton d'expédition extérieur est de 64 000 pièces (1000 pcs/sachet * 8 sachets/carton * 8 cartons/extérieur = 64 000 pcs). La référence est LTE-3271B. La classe de tri spécifique (A, B, C, D ou E) doit être spécifiée dans le code de commande pour recevoir le niveau de performance souhaité.

8. Suggestions d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

• Télécommandes infrarouges :Sa capacité en courant impulsionnel élevé et sa longueur d'onde de 940 nm la rendent idéale pour transmettre des signaux codés aux téléviseurs, systèmes audio et autres appareils.
• Détection de proximité et de présence :Associée à un photodétecteur, elle peut être utilisée dans les robinets automatiques, les sèche-mains, les systèmes de sécurité et la détection d'objets.
• Interrupteurs optiques et codeurs :Utilisée pour créer des capteurs à interruption ou par réflexion pour le comptage, la détection de position et la mesure de vitesse.
• Automatisation industrielle :Pour l'éclairage de vision industrielle, la lecture de codes-barres et les systèmes d'alignement dans la fabrication.
• Éclairage pour vision nocturne :Fournissant un éclairage discret pour les caméras de sécurité équipées de capteurs sensibles à l'IR.

8.2 Considérations de conception

• Alimentation en courant :Utilisez toujours une résistance de limitation de courant en série ou un circuit d'alimentation à courant constant. La valeur doit être calculée sur la base de la tension d'alimentation, du courant direct souhaité (I_F), et de la tension directe (V_F) de la fiche technique, en tenant compte de sa variation avec le courant et la température.
• Gestion thermique :Bien que la dissipation de puissance soit de 150 mW max, assurer une dissipation thermique ou un flux d'air adéquat est important, surtout lors d'un fonctionnement à des courants continus élevés ou à des températures ambiantes élevées, pour maintenir les performances et la longévité.
• Conception optique :Le large angle de vision de 50 degrés fournit une lumière diffuse. Pour les applications nécessitant un faisceau plus focalisé, des optiques secondaires (lentilles) peuvent être nécessaires.
• Sélection de la classe :Choisissez la classe d'intensité appropriée pour répondre aux exigences de puissance optique de votre circuit récepteur, en prévoyant une marge due aux effets de la température et au vieillissement.

9. Comparaison et différenciation technique

La LTE-3271B se différencie sur le marché par sa combinaison decapacité en courant élevé(2 A en impulsion, 100 mA en continu) et de caractéristiques defaible tension directe. Cette combinaison lui permet de délivrer des impulsions de puissance optique élevée tout en minimisant les pertes de puissance et la génération de chaleur dans le circuit de commande par rapport aux émetteurs ayant uneV_Fplus élevée. Le large angle de vision est un autre facteur différenciant clé, le rendant adapté aux applications nécessitant un éclairage de zone plutôt qu'un faisceau ponctuel. Sa longueur d'onde de 940 nm est un standard pour l'électronique grand public, offrant un bon équilibre entre la sensibilité des détecteurs au silicium et une faible visibilité.

10. Questions fréquemment posées (FAQ)

Q : Quelle est la différence entre l'Intensité rayonnante et l'Éclairement énergétique sur ouverture ?
R : L'Intensité rayonnante (I_E) mesure la puissance par angle solide (directivité). L'Éclairement énergétique sur ouverture (E_e) mesure la puissance par unité de surface à une distance/position spécifique.I_Eest plus pertinent pour caractériser la source elle-même, tandis queE_eest utile pour calculer l'éclairement énergétique sur une surface cible.

Q : Puis-je alimenter cette DEL directement depuis une sortie logique 5 V ?
R : Non. Vous devez utiliser une résistance de limitation de courant. Par exemple, avec une alimentation de 5 V, uneV_Ftypique de 1,6 V à 20 mA, la résistance requise serait R = (5 V - 1,6 V) / 0,02 A = 170 Ohms. Une résistance standard de 180 Ohms conviendrait.

Q : Pourquoi la puissance de sortie diminue-t-elle avec la température ?
R : Cela est dû à plusieurs effets de physique des semi-conducteurs, notamment une augmentation de la recombinaison non radiative et des changements dans l'efficacité quantique interne. Une conception thermique appropriée est essentielle pour maintenir des performances constantes.

Q : Que signifie le système de \"Tri\" pour ma conception ?
R : Le tri garantit que vous obtenez des DEL avec une puissance optique cohérente. Si votre circuit est calibré pour un niveau de lumière spécifique, spécifier une classe (par exemple, classe C) assure que chaque DEL que vous utilisez aura une sortie dans la plage min/max pour cette classe, réduisant la variation d'une unité à l'autre dans votre produit final.

11. Cas pratique de conception et d'utilisation

Cas : Conception d'une télécommande infrarouge longue portée.L'objectif est d'atteindre une distance de fonctionnement fiable de 15 mètres. Le concepteur sélectionne la LTE-3271B en classe E pour une intensité rayonnante maximale. Le circuit de commande utilise un microcontrôleur pour générer des impulsions de données modulées. Pour obtenir une luminosité instantanée élevée pour la longue portée, la DEL est pilotée par des impulsions courtes et à courant élevé (par exemple, des impulsions de 1 A d'une largeur de 10 μs, dans la limite des 2 A), plutôt qu'avec un courant continu plus faible. Un interrupteur à transistor est utilisé pour gérer le courant impulsionnel élevé. Le large angle de vision de la DEL aide à compenser un léger désalignement entre la télécommande et le récepteur. La caractéristique de faible tension directe aide à préserver l'autonomie de la batterie dans l'unité télécommande portative.

12. Principe de fonctionnement

Une DEL infrarouge est une diode à jonction p-n semi-conductrice. Lorsqu'une tension directe est appliquée, les électrons de la région n et les trous de la région p sont injectés dans la région de jonction. Lorsque ces porteurs de charge se recombinent, de l'énergie est libérée. Dans ce composant spécifique, le matériau semi-conducteur (généralement à base d'Arséniure de Gallium-Aluminium - AlGaAs) est conçu pour que cette énergie soit principalement libérée sous forme de photons de lumière dans le spectre infrarouge, avec une longueur d'onde pic de 940 nanomètres. L'intensité de la lumière émise est directement proportionnelle au taux de recombinaison des porteurs, qui est contrôlé par le courant direct traversant la diode.

13. Tendances technologiques

La tendance générale dans la technologie des émetteurs IR va vers une efficacité plus élevée (plus de puissance optique de sortie par watt électrique d'entrée), une densité de puissance plus élevée et une fiabilité accrue. Cela est motivé par les progrès des techniques de croissance épitaxiale, l'amélioration de l'efficacité quantique interne et une meilleure gestion thermique au sein du boîtier. Il y a également un développement continu des sources IR multi-longueurs d'onde et à large spectre pour des applications de détection avancées comme la spectroscopie et la détection de gaz. De plus, l'intégration des pilotes et de la logique de commande directement avec la puce émettrice (DEL intelligentes) est une tendance émergente pour simplifier la conception des systèmes. La LTE-3271B, avec son accent sur le courant élevé et la basse tension, s'aligne sur la tendance d'efficacité pour les applications alimentées par batterie et soucieuses de l'énergie.