Fiche technique de la LED émettrice infrarouge LTE-306 - Boîtier latéral - Longueur d'onde pic 940nm - Tension directe 1,6V - Angle de vision 30° - Document technique

1. Vue d'ensemble du produit

La LTE-306 est un émetteur infrarouge (IR) miniature à vision latérale, conçu pour les systèmes de détection et de télémétrie optoélectronique. Sa fonction principale est d'émettre une lumière infrarouge avec une longueur d'onde pic de 940 nanomètres (nm). Ce composant est conçu pour être appairé mécaniquement et spectralement avec les phototransistors correspondants de la série LTR-306, garantissant ainsi des performances optimales dans les paires émetteur-récepteur pour des applications telles que la détection d'objets, la détection de position et la transmission de données. L'avantage principal de ce composant réside dans sa construction économique au sein d'un boîtier plastique compact, combinée à la disponibilité de bins présélectionnés pour une intensité rayonnante de sortie cohérente.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Caractéristiques maximales absolues

Les limites opérationnelles du dispositif sont définies à une température ambiante (T_A) de 25°C. Les caractéristiques clés incluent un courant direct continu (I_F) de 50 mA et un courant direct crête de 1 A pour un fonctionnement en impulsions (300 impulsions par seconde, largeur d'impulsion de 10 µs). La dissipation de puissance maximale est de 75 mW. La tension inverse maximale est de 5 V, indiquant que la LED ne doit pas être soumise à une polarisation inverse dépassant cette valeur. La plage de température de fonctionnement est de -40°C à +85°C, et la plage de stockage est de -55°C à +100°C. La température de soudure des broches est spécifiée à 260°C pendant 5 secondes, mesurée à 1,6 mm du corps du boîtier.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Toutes les caractéristiques sont mesurées à T_A=25°C. Les principaux paramètres optiques sont l'Éclairement énergétique à l'ouverture (E_e) et l'Intensité énergétique (I_E), tous deux testés à un courant direct de 20 mA. Ces paramètres sont regroupés en bins (de A à H), fournissant une gamme de valeurs minimales et typiques/maximales pour une sélection basée sur les besoins de l'application. Par exemple, le Bin A offre un E_ede 0,088 à 0,168 mW/cm² et un I_Ede 0,662 à 1,263 mW/sr, tandis que le Bin H offre une sortie plus élevée. La longueur d'onde d'émission pic (λ_Pic) est typiquement de 940 nm avec une demi-largeur spectrale (Δλ) de 50 nm. La tension directe (V_F) est typiquement de 1,6V à 20 mA. Le courant inverse (I_R) est de 100 µA maximum à une tension inverse de 5V. L'angle de vision (2θ_1/2) est de 30 degrés.

3. Explication du système de binning

Le produit utilise un système de binning basé sur l'intensité énergétique. Les dispositifs sont testés et triés en groupes (Bins A à H) en fonction de leur Intensité énergétique mesurée (I_E) et de leur Éclairement énergétique à l'ouverture (E_e) à un courant de commande standard de 20 mA. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des composants avec des niveaux de sortie lumineuse minimale garantis, assurant ainsi une cohérence dans les performances du système, ce qui est particulièrement important dans les applications où le seuil de détection ou la force du signal est critique. Les bins fournissent une échelle graduée de puissance de sortie.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fait référence à plusieurs courbes caractéristiques typiques. La Figure 1 montre la Distribution spectrale, illustrant la sortie lumineuse centrée autour de 940 nm. La Figure 2 représente la relation entre le Courant direct et la Température ambiante, importante pour comprendre la déclassement. La Figure 3 est la courbe Courant direct vs. Tension directe (I-V), montrant les caractéristiques de seuil de la diode. La Figure 4 montre comment l'Intensité énergétique relative varie avec la Température ambiante, indiquant une diminution de la sortie lorsque la température augmente. La Figure 5 trace l'Intensité énergétique relative en fonction du Courant direct, montrant la relation non linéaire entre le courant de commande et la sortie lumineuse. La Figure 6 est le Diagramme de rayonnement, un tracé polaire visualisant l'angle de vision de 30 degrés et la distribution spatiale de la lumière infrarouge émise.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

Le dispositif utilise un boîtier plastique miniature à vision latérale. Les dimensions sont fournies dans un dessin (référencé mais non détaillé dans le texte). Les notes clés spécifient que toutes les dimensions sont en millimètres, avec une tolérance générale de ±0,25 mm sauf indication contraire. L'espacement des broches est mesuré au point où les broches sortent du boîtier. L'orientation latérale signifie que la direction d'émission principale est perpendiculaire à l'axe des broches, ce qui est un élément différenciant clé par rapport aux LED à émission frontale.

6. Recommandations de soudure et d'assemblage

La recommandation principale fournie concerne la soudure des broches : la température à un point situé à 1,6 mm (0,063 pouces) du corps du boîtier ne doit pas dépasser 260°C pendant une durée de 5 secondes. Ceci est essentiel pour éviter d'endommager la puce semi-conductrice interne et le boîtier plastique. Pour l'assemblage moderne, cela implique un contrôle minutieux des paramètres de soudure à la vague ou l'utilisation de techniques de soudure sélective. La soudure manuelle doit être effectuée rapidement avec un fer à souder à température contrôlée.

7. Recommandations d'application

7.1 Scénarios d'application typiques

La LTE-306 est idéale pour les applications nécessitant une émission de lumière non visible pour la détection. Les utilisations courantes incluent la détection et le comptage d'objets (par exemple, dans les distributeurs automatiques, les imprimantes), la détection de position (par exemple, détection de bord de papier), les capteurs à fente et les interrupteurs de proximité. Son appariement spectral avec le phototransistor LTR-306 la rend parfaite pour construire des opto-interrupteurs compacts ou des capteurs d'objets réfléchissants.

7.2 Considérations de conception

Les concepteurs doivent prendre en compte plusieurs facteurs : Premièrement, toujours utiliser une résistance de limitation de courant en série avec la LED lors de l'alimentation par une source de tension pour éviter de dépasser le courant direct continu maximal (50 mA). Deuxièmement, sélectionner le bin d'intensité approprié (A-H) en fonction de la distance de détection requise et de la sensibilité du détecteur appairé. Troisièmement, tenir compte de l'angle de vision de 30 degrés lors de l'alignement de l'émetteur et du détecteur dans un système ; un désalignement réduira la force du signal. Quatrièmement, considérer les effets de la température ambiante sur la sortie rayonnante (comme illustré à la Figure 4), en particulier dans les environnements sévères. Cinquièmement, s'assurer que la tension inverse aux bornes de la LED ne dépasse jamais 5V, ce qui peut nécessiter un circuit de protection dans certaines configurations.

8. Comparaison technique

Les principaux avantages différenciants de ce composant sont son boîtier latéral et son intensité pré-classée. Par rapport aux LED IR standard à émission frontale, le facteur de forme latéral permet une disposition PCB plus flexible et peut permettre des conceptions de produits plus fines. La disponibilité de plusieurs bins d'intensité offre un niveau de classement de performance qui n'est pas toujours disponible dans les émetteurs IR économiques, donnant aux concepteurs la capacité d'affiner les performances du système et potentiellement de réduire les coûts en évitant le surdimensionnement. L'appariement mécanique et spectral explicite avec une série spécifique de phototransistors simplifie la conception de paires optiques fiables.

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

Q : Quel est l'objectif du système de binning ?

R : Le binning (A-H) garantit un niveau minimum d'intensité énergétique. Cela assure une cohérence dans la production. Vous pouvez choisir un bin inférieur pour des applications moins exigeantes ou à courte portée, ou un bin supérieur pour une portée plus longue ou une détection plus fiable.

Q : Puis-je alimenter cette LED avec une alimentation 3,3V ?

R : Oui, mais vous devez utiliser une résistance en série. Avec une V_Ftypique de 1,6V à 20mA, la valeur de la résistance serait (3,3V - 1,6V) / 0,02A = 85 Ohms. Calculez toujours la résistance en fonction de votre courant souhaité et de la tension d'alimentation réelle.

Q : Pourquoi l'angle de vision est-il important ?

R : L'angle de vision de 30 degrés définit le cône dans lequel la majeure partie de la lumière est émise. Dans un système de capteur appairé, l'émetteur et le détecteur ont chacun un angle de vision. Leur chevauchement définit la zone de détection effective. Un angle plus étroit peut permettre une détection plus précise.

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

R : Lorsque la température ambiante augmente, l'intensité énergétique diminue généralement (voir Figure 4). La tension directe diminue également légèrement pour un courant donné. Dans les applications critiques, une compensation de température dans le circuit de commande ou de réception peut être nécessaire.

10. Cas d'utilisation pratique

Cas : Conception d'un capteur de présence de papier dans une imprimante.Un émetteur IR LTE-306 est appairé avec un phototransistor LTR-306 de part et d'autre du chemin du papier pour former un capteur transmissif. En l'absence de papier, la lumière de l'émetteur atteint le détecteur. Lorsque le papier est présent, il bloque la lumière. Le boîtier latéral permet aux deux composants d'être montés à plat sur la carte PCB principale, avec leurs axes optiques alignés de part et d'autre de l'espace. Le concepteur sélectionne des émetteurs de Bin D pour garantir qu'un signal suffisant atteigne le détecteur après une éventuelle contamination (poussière) pendant la durée de vie du produit. Un microcontrôleur surveille la sortie du phototransistor pour déterminer la présence de papier.

11. Principe de fonctionnement

Une LED émettrice infrarouge est une diode semi-conductrice. Lorsqu'elle est polarisée en direct (tension positive appliquée à l'anode par rapport à la cathode), les électrons et les trous se recombinent dans la région active du matériau semi-conducteur (généralement à base d'arséniure de gallium). Ce processus de recombinaison libère de l'énergie sous forme de photons (particules de lumière). La composition et la structure spécifiques du matériau semi-conducteur déterminent la longueur d'onde de la lumière émise. Pour la LTE-306, cela se traduit par des photons principalement dans le spectre infrarouge autour de 940 nm, invisible à l'œil humain mais détectable par les photodétecteurs au silicium.

12. Tendances technologiques

La tendance pour ces composants optoélectroniques discrets va vers une miniaturisation accrue, une efficacité plus élevée (plus de lumière émise par unité de puissance électrique d'entrée) et une intégration accrue. Bien que les paires émetteur-détecteur discrètes restent courantes, on observe une évolution vers des modules intégrés qui incluent la LED, le photodétecteur et parfois le conditionnement de signal dans un seul boîtier. Cela simplifie la conception et améliore la fiabilité. De plus, des développements sont en cours pour obtenir une émission de longueur d'onde plus précise et stable ainsi qu'un contrôle plus serré de l'angle de vision pour des applications de détection spécialisées. La demande de composants à faible consommation pour les appareils IoT alimentés par batterie stimule également les améliorations d'efficacité.