Fiche technique de l'émetteur infrarouge LTE-302 - Boîtier latéral - Longueur d'onde pic 940nm - Tension directe 1,6V - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTE-302 est un émetteur infrarouge (IR) miniature et économique conçu pour les applications nécessitant une détection optique fiable. Son principal avantage réside dans son boîtier plastique latéral, qui permet un encombrement réduit adapté aux conceptions où l'espace est limité. Le composant est apparié mécaniquement et spectralement avec la série de phototransistors LTR-301, simplifiant ainsi la conception d'interrupteurs optiques, de capteurs de détection d'objets et de systèmes de détection de proximité. Le marché cible comprend l'électronique grand public, l'automatisation industrielle, les systèmes de sécurité et diverses applications de détection embarquée où une émission IR fiable et économique est requise.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Caractéristiques électriques et optiques

Les performances électriques et optiques sont spécifiées à une température ambiante (T_A) de 25°C. Les paramètres clés incluent :

• Tension directe (V_F) :Typiquement 1,6V à un courant direct (I_F) de 20mA, avec un maximum de 1,6V. Ce paramètre est crucial pour la conception du circuit de commande.
• Longueur d'onde d'émission pic (λ_pic) :940 nanomètres (nm). Cette longueur d'onde est idéale pour les applications utilisant des photodétecteurs au silicium, qui présentent une bonne sensibilité dans le proche infrarouge, et elle est moins visible à l'œil nu que les longueurs d'onde plus courtes.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :50 nm. Ceci indique la largeur de bande spectrale de la lumière émise, centrée autour de la longueur d'onde pic.
• Angle de vision (2θ_1/2) :40 degrés. Ceci définit l'étalement angulaire du rayonnement émis où l'intensité est au moins la moitié de l'intensité pic.
• Courant inverse (I_R) :Maximum 100 µA à une tension inverse (V_R) de 5V. Ce paramètre indique le courant de fuite lorsque le composant est polarisé en inverse.

2.2 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents peuvent survenir. Elles ne sont pas destinées à un fonctionnement continu.

• Dissipation de puissance (P_D) :75 mW.
• Courant direct continu (I_F) :50 mA.
• Courant direct pic :1 A dans des conditions pulsées (300 impulsions par seconde, largeur d'impulsion de 10 µs).
• Tension inverse :5 V.
• Plage de température de fonctionnement :-40°C à +85°C.
• Plage de température de stockage :-55°C à +100°C.
• Température de soudure des broches :260°C pendant 5 secondes, mesurée à 1,6mm du corps du boîtier.

3. Explication du système de classement (binning)

Le LTE-302 utilise un système de classement basé sur son intensité rayonnante et son incidence rayonnante à l'ouverture. Ce système regroupe les composants ayant une puissance optique de sortie similaire pour garantir une cohérence des performances en application. Les classes sont testées à un courant direct de 20mA.

• Intensité rayonnante (I_E) :Mesurée en milliwatts par stéradian (mW/sr), elle représente la puissance optique émise par unité d'angle solide. Les classes vont de B (0,662-1,263 mW/sr) à F (minimum 1,444 mW/sr).
• Incidence rayonnante à l'ouverture (E_e) :Mesurée en milliwatts par centimètre carré (mW/cm²), elle représente la densité de puissance à l'ouverture de l'émetteur. Les classes correspondent aux classes d'intensité rayonnante, de B (0,088-0,168 mW/cm²) à F (minimum 0,192 mW/cm²).

Ce classement permet aux concepteurs de sélectionner des composants avec la puissance optique requise pour leur distance de détection spécifique et la sensibilité du récepteur, assurant ainsi un fonctionnement fiable du système.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fournit plusieurs courbes 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 940nm et la demi-largeur spectrale d'environ 50nm. La forme est typique d'une LED IR en AlGaAs.

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

Cette caractéristique IV (Courant-Tension) est essentielle pour concevoir le circuit de limitation de courant. Elle montre la relation exponentielle typique d'une diode. La courbe permet d'estimer la chute de tension à des courants différents de la condition de test de 20mA.

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

Ce graphique démontre que la puissance optique de sortie est approximativement linéaire avec le courant direct dans la plage de fonctionnement recommandée. Piloter la LED au-delà de ses valeurs maximales ne produira pas d'augmentation proportionnelle de la sortie et risque de l'endommager.

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

Cette courbe montre la dépendance de la sortie optique à la température. L'intensité rayonnante diminue lorsque la température ambiante augmente. Cette déclassement doit être pris en compte dans les applications fonctionnant à haute température pour garantir que le système de détection maintient une force de signal suffisante.

4.5 Diagramme de rayonnement (Fig. 6)

Ce tracé polaire représente visuellement l'angle de vision (2θ_1/2= 40°). Il montre la distribution angulaire du rayonnement émis, ce qui est important pour aligner l'émetteur avec un détecteur et comprendre le champ de détection.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

Le composant utilise un boîtier plastique miniature latéral. Les notes dimensionnelles clés incluent :

• Toutes les dimensions sont fournies en millimètres avec les pouces entre parenthèses.
• Une tolérance générale de ±0,25mm (±0,010\") s'applique sauf indication contraire.
• L'espacement des broches est mesuré au point où les broches sortent du corps du boîtier.
• L'orientation latérale signifie que l'axe optique principal est parallèle à la surface de la carte PCB, ce qui est idéal pour la détection par réflexion ou par interruption sur une carte.

Consultez le dessin détaillé du boîtier dans la fiche technique originale pour les dimensions exactes, y compris la taille du corps, la longueur des broches et l'emplacement de l'ouverture.

6. Recommandations de soudure et d'assemblage

Une manipulation appropriée est cruciale pour la fiabilité.

• Soudure :Les broches peuvent supporter une température de soudure de 260°C pendant 5 secondes, à condition que la chaleur soit appliquée à au moins 1,6mm (0,063\") du corps du boîtier plastique. Cela évite les dommages thermiques à l'encapsulant époxy et à la puce semi-conductrice.
• Précautions ESD :Bien que non explicitement indiqué pour ce composant, les LED infrarouges sont généralement sensibles aux décharges électrostatiques (ESD). Les procédures de manipulation ESD standard (utilisation de bracelets antistatiques mis à la terre, mousse conductrice) sont recommandées pendant l'assemblage.
• Nettoyage :Si un nettoyage est nécessaire après soudure, utilisez des méthodes et des solvants compatibles avec les composants électroniques encapsulés dans du plastique pour éviter la fissuration sous contrainte ou la dégradation du matériau.

7. Recommandations d'application

7.1 Scénarios d'application typiques

• Interrupteurs optiques / Interrupteurs à fente :Couplé avec un phototransistor apparié (comme le LTR-301), l'émetteur crée un faisceau. Un objet passant dans l'interruption coupe le faisceau, déclenchant un signal de détection. Utilisé dans les imprimantes, les distributeurs automatiques et les compteurs industriels.
• Détection d'objet par réflexion :L'émetteur et un détecteur sont placés côte à côte. L'émetteur éclaire une surface, et le détecteur perçoit la lumière réfléchie. Utilisé pour la détection de papier, la détection de niveau de liquide et la détection de proximité.
• Contrôle industriel & Sécurité :Utilisé dans les rideaux de sécurité, les capteurs de porte et la détection d'intrusion.

7.2 Considérations de conception

• Limitation de courant :Utilisez toujours une résistance en série ou un pilote à courant constant pour limiter le courant direct à la valeur souhaitée (par ex., 20mA). Calculez la valeur de la résistance en utilisant R = (V_alimentation- V_F) / I_F.
• Alignement optique :Un alignement mécanique précis entre l'émetteur et le détecteur est crucial pour une force de signal maximale, surtout avec l'angle de vision de 40°.
• Immunité à la lumière ambiante :Pour un fonctionnement fiable dans des environnements avec une lumière ambiante variable (par ex., soleil, éclairage de la pièce), envisagez de moduler le courant de commande de l'émetteur et d'utiliser un circuit de détection synchronisé dans le récepteur pour filtrer les signaux de lumière ambiante continue.
• Gestion thermique :Assurez-vous que le composant fonctionne dans sa plage de température spécifiée. Déclassez le courant direct maximal si la température ambiante approche la limite supérieure de 85°C.

8. Comparaison et différenciation techniques

La différenciation principale du LTE-302 réside dans sa combinaison spécifique d'attributs :

• Boîtier latéral vs. Vue de dessus :Le facteur de forme latéral est un avantage clé pour les applications où le chemin de détection est parallèle à la carte PCB, économisant de l'espace vertical par rapport aux émetteurs à vue de dessus.
• Apparié à la série LTR-301 :Cet appariement mécanique et spectral garanti simplifie la conception et l'approvisionnement pour les modules d'interrupteur optique, assurant des performances optimales sans nécessiter d'alignement optique personnalisé ou de filtrage spectral.
• Conception miniature économique :Il offre un équilibre entre performance et taille à un coût faible, le rendant adapté aux applications grand public à grand volume.

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

Q : Quel est l'objectif des codes de classement (B, C, D, E, F) ?

R : Ils catégorisent les composants en fonction de leur puissance optique de sortie (intensité rayonnante). Vous sélectionnez une classe pour garantir que votre système de capteur a une force de signal cohérente et suffisante. Pour des distances de détection plus longues ou des détecteurs de sensibilité plus faible, une classe supérieure (par ex., E ou F) peut être nécessaire.

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

R : Non. La tension directe typique est de 1,6V. La connecter directement à 5V provoquerait un courant excessif, détruisant le composant. Vous devez toujours utiliser une résistance de limitation de courant.

Q : Pourquoi la longueur d'onde pic est-elle de 940nm ?

R : 940nm est dans le spectre du proche infrarouge. C'est une longueur d'onde courante car les photodétecteurs au silicium (phototransistors, photodiodes) y ont une bonne sensibilité, et elle est largement invisible, la rendant adaptée aux applications de détection discrète.

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

R : Comme le montre la Fig. 4, l'intensité rayonnante diminue avec l'augmentation de la température. Dans un environnement chaud, le signal de sortie sera plus faible. Concevez votre circuit avec une marge suffisante ou envisagez une compensation de température si le fonctionnement couvre une large plage.

10. Cas pratique de conception et d'utilisation

Cas : Conception d'un capteur de détection de papier pour une imprimante.

Un ingénieur doit détecter la présence de papier dans un bac d'alimentation. Il place un émetteur IR LTE-302 et un phototransistor LTR-301 de part et d'autre du chemin du papier, créant un faisceau. Lorsque le papier est présent, il bloque le faisceau, et la sortie du phototransistor passe à un niveau bas. L'angle de vision de 40° nécessite un alignement soigneux des composants sur la carte PCB pour garantir que le faisceau est suffisamment étroit pour une détection précise mais assez large pour la tolérance. L'ingénieur sélectionne des composants de la classe D pour garantir une force de signal forte même si de la poussière s'accumule avec le temps. Un circuit simple avec une résistance de 150 ohms limite le courant à ~20mA à partir d'une alimentation 5V (5V - 1,6V / 20mA ≈ 170Ω, en utilisant 150Ω pour une légère marge). La sortie du phototransistor est connectée à un comparateur ou à une entrée de microcontrôleur pour numériser le signal de détection.

11. Principe de fonctionnement

Un émetteur 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 (typiquement de l'arséniure d'aluminium-gallium - AlGaAs). Ce processus de recombinaison libère de l'énergie sous forme de photons (lumière). La composition spécifique des couches semi-conductrices détermine la longueur d'onde des photons émis, qui pour le LTE-302 est centrée à 940nm. Le boîtier plastique inclut une lentille en époxy qui façonne la lumière émise selon le motif d'angle de vision spécifié.

12. Tendances technologiques

Les émetteurs infrarouges comme le LTE-302 sont des composants matures et fiables. Les tendances générales dans le domaine incluent :

• Intégration accrue :Évolution vers des modules combinant l'émetteur, le détecteur et le circuit de conditionnement de signal (par ex., circuits intégrés avec modulation/démodulation intégrée) pour simplifier la conception et améliorer l'immunité au bruit.
• Miniaturisation :Réduction continue de la taille des boîtiers (par ex., boîtiers à l'échelle de la puce) pour s'adapter à des appareils électroniques grand public de plus en plus petits comme les wearables et les smartphones ultra-fins.
• Efficacité supérieure :Développement de matériaux et de structures pour atteindre une intensité rayonnante plus élevée pour un courant de commande donné, améliorant l'autonomie des batteries dans les appareils portables.
• Multi-longueurs d'onde et VCSELs :Pour la détection avancée comme le temps de vol (ToF) et le LiDAR, les lasers à émission par la surface à cavité verticale (VCSEL) et les matrices deviennent plus courants, offrant une puissance plus élevée et des capacités de modulation plus rapides que les LED IR traditionnelles.