Scheda Tecnica LED IR LTE-3271T - Lunghezza d'onda 940nm - Alta Corrente e Bassa Tensione Diretta - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTE-3271T è un diodo a emissione luminosa (LED) a infrarossi (IR) ad alta potenza, progettato per applicazioni che richiedono un'uscita ottica robusta. I suoi vantaggi principali risiedono nella costruzione specializzata per gestire correnti di pilotaggio elevate mantenendo una caduta di tensione diretta relativamente bassa, il che contribuisce a una maggiore efficienza nei progetti sensibili al consumo energetico. Questo emettitore opera a una lunghezza d'onda di picco di 940 nanometri, collocandosi nello spettro del vicino infrarosso, ideale per applicazioni come sensori di prossimità, interruttori ottici e sistemi di controllo remoto dove l'emissione di luce visibile è indesiderata. Il dispositivo è caratterizzato da un ampio angolo di visione, garantendo un diagramma di radiazione ampio e uniforme adatto per l'illuminazione o il rilevamento di aree.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

2.1 Valori Massimi Assoluti

Il dispositivo è classificato per una corrente diretta continua massima (I_F) di 100 mA. Tuttavia, è in grado di gestire correnti di picco significativamente più elevate in funzionamento impulsato, con una classificazione di 2 Ampere per impulsi di 10 microsecondi di durata a una frequenza di 300 impulsi al secondo. Ciò evidenzia la sua idoneità per applicazioni impulsive come la trasmissione dati o il rilevamento in modalità burst. La dissipazione di potenza massima è di 150 mW. Gli intervalli di temperatura di funzionamento e di stoccaggio sono specificati rispettivamente da -40°C a +85°C e da -55°C a +100°C, indicando prestazioni robuste in un'ampia gamma di condizioni ambientali. Il dispositivo può sopportare una tensione inversa (V_R) fino a 5 Volt.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

I parametri di prestazione chiave sono misurati a una temperatura ambiente (T_A) di 25°C. Il dispositivo utilizza un sistema di binning per la sua potenza radiante:

• BIN B:Irradianza all'Apertura (E_e) 0,64 - 1,20 mW/cm²; Intensità Radiante (I_E) 4,81 - 9,02 mW/sr (aI_F=20mA).
• BIN C: E_e0,80 - 1,68 mW/cm²;I_E6,02 - 12,63 mW/sr.
• BIN D: E_e1,12 mW/cm² (Min);I_E8,42 mW/sr (Min).

La tensione diretta (V_F) è tipicamente di 1,6V a 50mA e 2,1V a 250mA, confermando la sua caratteristica di funzionamento a bassa tensione. La lunghezza d'onda di emissione di picco è centrata a 940 nm con una tipica semilarghezza spettrale (Δλ) di 50 nm. L'angolo di visione (2θ_1/2) è di 50 gradi, definendo il cono all'interno del quale l'intensità radiante è almeno la metà del suo valore massimo.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Il prodotto utilizza un sistema di binning delle prestazioni basato sulla potenza radiante in uscita. Questo sistema raggruppa i dispositivi in base alla loro potenza ottica misurata (Intensità Radiante e Irradianza all'Apertura) a una corrente di prova standard di 20mA. I bin B, C e D rappresentano diversi livelli di potenza ottica in uscita, con il Bin D che offre la minima potenza garantita più elevata. Ciò consente ai progettisti di selezionare componenti che corrispondano esattamente ai requisiti di sensibilità dei loro rivelatori accoppiati o alle esigenze di illuminazione della loro applicazione, garantendo prestazioni di sistema coerenti.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fornisce diversi grafici caratteristici. La Figura 1 mostra laDistribuzione Spettrale, illustrando la stretta banda di emissione attorno ai 940nm. La Figura 2 mostra la curva diCorrente Diretta vs. Temperatura Ambienteper la riduzione della corrente massima, mostrando come la corrente continua massima consentita diminuisca all'aumentare della temperatura ambiente per prevenire il surriscaldamento. La Figura 3 è la standardCurva Corrente-Tensione (I-V), che mostra la relazione tra corrente diretta e tensione diretta. La Figura 4 mostra come l'Intensità Radiante Relativadiminuisca all'aumentare della temperatura ambiente. La Figura 5 mostra come l'Intensità Radiante Relativaaumenti con la corrente diretta, dimostrando la scalabilità dell'uscita del dispositivo. La Figura 6 è ilDiagramma di Radiazione, un grafico polare che rappresenta visivamente l'angolo di visione di 50 gradi. La Figura 7 dettaglia la curvaCorrente di Picco Diretta vs. Durata dell'Impulso, fornendo dati cruciali per progettare circuiti di pilotaggio impulsati sicuri, mostrando la corrente massima consentita per una data larghezza di impulso e ciclo di lavoro.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

Il dispositivo è fornito in un package LED standard con flangia. Le note dimensionali chiave includono: tutte le dimensioni sono in millimetri, con una tolleranza generale di ±0,25 mm se non diversamente specificato. La sporgenza massima della resina sotto la flangia è di 1,5 mm. La distanza tra i terminali è misurata nel punto in cui i terminali escono dal corpo del package. Il disegno dimensionale specifico della scheda tecnica definisce la lunghezza, larghezza, altezza, diametro dei terminali e posizionamento esatti.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

I valori massimi assoluti specificano che i terminali possono essere saldati a una temperatura di 260°C per una durata di 5 secondi, misurata a una distanza di 1,6 mm (0,063 pollici) dal corpo del package. Questo è un parametro critico per i processi di saldatura a onda o a rifusione. Superare questa temperatura o tempo può danneggiare il die semiconduttore interno o l'integrità del package. Durante la manipolazione e il montaggio devono essere osservate le normali precauzioni ESD (scarica elettrostatica).

7. Raccomandazioni per l'Applicazione

7.1 Scenari Applicativi Tipici

Il LTE-3271T è ben adatto a una varietà di applicazioni a infrarossi, tra cui:Unità di Controllo Remoto a Infrarossiper l'elettronica di consumo,Sensori di Prossimità e Presenzain elettrodomestici o sistemi di sicurezza,Interruttori e Encoder Otticiin apparecchiature industriali,Rilevamento Oggettinell'automazione, eIlluminazione per Visione Notturnase accoppiato a una telecamera sensibile agli IR.

7.2 Considerazioni di Progettazione

• Pilotaggio della Corrente:Si raccomanda una sorgente di corrente costante per un'uscita ottica stabile, poiché l'intensità del LED dipende principalmente dalla corrente. Il circuito di pilotaggio deve rispettare sia i limiti di corrente continua che quelli impulsata.
• Gestione Termica:Sebbene il dispositivo abbia un ampio intervallo di funzionamento, mantenere una temperatura di giunzione più bassa garantirà una maggiore durata e un'uscita stabile. Considerare l'uso di un dissipatore di calore per applicazioni ad alto ciclo di lavoro o ad alta corrente.
• Progettazione Ottica:L'angolo di visione di 50 gradi deve essere considerato nella progettazione della lente o dell'alloggiamento. Per applicazioni a lunga distanza, potrebbe essere necessaria una lente secondaria per collimare il fascio.
• Accoppiamento con il Rivelatore:Assicurarsi che il fotorivelatore o sensore selezionato sia sensibile nella regione dei 940nm per prestazioni ottimali del sistema.

8. Confronto e Differenziazione Tecnica

Rispetto ai LED IR standard a bassa corrente, i principali fattori di differenziazione del LTE-3271T sono la suaelevata capacità di corrente(fino a 2A impulsata) e labassa tensione diretta. Questa combinazione gli consente di fornire una maggiore potenza ottica da una data tensione di alimentazione, migliorando l'efficienza. Il binning esplicito per l'intensità radiante fornisce livelli di prestazione garantiti, offrendo un vantaggio rispetto ai componenti non binnati la cui uscita può variare significativamente. L'ampio angolo di visione è vantaggioso per le applicazioni che richiedono un'ampia copertura piuttosto che un fascio stretto.

9. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Posso pilotare questo LED direttamente da un pin di un microcontrollore a 5V?

R: No. Un pin di un microcontrollore tipicamente non può erogare 100mA in modo continuo. È necessario utilizzare un transistor o un circuito di pilotaggio dedicato. Inoltre, è necessario includere una resistenza di limitazione della corrente, poiché la bassa tensione diretta del LED causerebbe una corrente eccessiva se collegato direttamente a 5V.

D: Qual è la differenza tra Intensità Radiante (mW/sr) e Irradianza all'Apertura (mW/cm²)?

R: L'Intensità Radiante misura la potenza ottica per angolo solido (steradiante), descrivendo quanto concentrata è la luce. L'Irradianza all'Apertura misura la potenza per unità di area a una distanza/posizione specifica, spesso rilevante per i sensori. Entrambe sono correlate attraverso la geometria e il diagramma di radiazione.

D: Come scelgo tra Bin B, C o D?

R: Seleziona in base alla sensibilità del tuo circuito ricevitore e alla distanza operativa richiesta. Il Bin D offre la massima potenza in uscita garantita per la massima portata o forza del segnale. Per applicazioni meno impegnative, il Bin B o C può essere sufficiente e conveniente.

10. Caso Pratico di Progettazione

Caso: Progettazione di un Sensore di Prossimità a Lunga Distanza.

Per un sensore che necessita di una portata di 2 metri, il progettista selezionerebbe il LTE-3271T in Bin D per la massima potenza in uscita. Progetterebbe un circuito di pilotaggio impulsato che opera alla corrente di picco massima nominale di 2A per impulsi molto brevi (es. 10μs) con un basso ciclo di lavoro (es. 1%), come mostrato nella Figura 7. Ciò fornisce un'alta potenza ottica istantanea per un migliore rapporto segnale/rumore al rivelatore senza superare il limite di dissipazione di potenza media. Una lente verrebbe posizionata sull'emettitore per restringere il fascio dall'angolo nativo di 50 gradi a forse 10-15 gradi, concentrando l'energia sull'area target a 2 metri. Il fotorivelatore accoppiato avrebbe un filtro a banda stretta centrato a 940nm per respingere la luce ambientale.

11. Introduzione al Principio di Funzionamento

Un Diodo a Emissione Luminosa a Infrarossi (LED IR) è un diodo a giunzione p-n semiconduttore. Quando viene applicata una tensione diretta, gli elettroni dalla regione n e le lacune dalla regione p vengono iniettati nella regione attiva. Quando questi portatori di carica si ricombinano, rilasciano energia sotto forma di fotoni (luce). La specifica lunghezza d'onda di 940nm è determinata dall'energia della banda proibita dei materiali semiconduttori utilizzati nella costruzione del diodo (tipicamente arseniuro di gallio e alluminio, AlGaAs). L'ampio angolo di visione è il risultato del design del package e del posizionamento del chip semiconduttore rispetto alla lente epossidica.

12. Tendenze Tecnologiche

La tendenza nella tecnologia degli emettitori IR continua verso una maggiore efficienza (più potenza ottica in uscita per watt di ingresso elettrico), il che riduce la generazione di calore e il consumo energetico. C'è anche uno sviluppo verso capacità di modulazione più veloci per applicazioni di comunicazione dati come IrDA o reti wireless ottiche. L'integrazione è un'altra tendenza, con emettitori combinati con driver, sensori o logica in moduli singoli o IC per semplificare la progettazione del sistema. Il principio di funzionamento fondamentale rimane basato sulla fisica dei semiconduttori, ma i progressi nei materiali (come nuovi composti III-V) e nelle tecniche di packaging guidano i miglioramenti delle prestazioni.