Scheda Tecnica LTE-3226 Emettitore IR - Package 5.0mm - Lunghezza d'Onda 850nm - Tensione Diretta 1.6V - Dissipazione 120mW - Documentazione Tecnica Italiana

1. Panoramica del Prodotto

Il LTE-3226 è un emettitore infrarosso (IR) ad alte prestazioni, progettato per applicazioni che richiedono tempi di risposta rapidi e un'uscita ottica significativa. I suoi vantaggi principali includono l'operatività ad alta velocità, l'elevata potenza radiante in uscita, l'idoneità per schemi di pilotaggio impulsato e un package trasparente che facilita un preciso allineamento ottico. Questo dispositivo è tipicamente destinato a mercati che coinvolgono sistemi di telecomando, interruttori ottici, sensori industriali e collegamenti di comunicazione dati a corto raggio, dove una segnalazione infrarossa affidabile è essenziale.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Non è consigliabile operare a o vicino a questi limiti per periodi prolungati.

• Dissipazione di Potenza (P_D):120 mW. Questa è la potenza totale massima che il dispositivo può dissipare come calore in qualsiasi condizione operativa a una temperatura ambiente (T_A) di 25°C.
• Corrente Diretta di Picco (I_FP):1 A. Questa elevata corrente è ammissibile solo in specifiche condizioni impulsive: una larghezza di impulso di 10 µs e una frequenza di ripetizione degli impulsi non superiore a 300 impulsi al secondo (pps). Questo valore è cruciale per applicazioni come la segnalazione ad alta luminosità e di breve durata.
• Corrente Diretta Continua (I_F):60 mA. Questa è la massima corrente continua che può essere applicata in modo continuativo al dispositivo.
• Tensione Inversa (V_R):5 V. Superare questa tensione in direzione inversa può causare la rottura della giunzione.
• Intervallo di Temperatura di Funzionamento & Stoccaggio:-40°C a +85°C. Questo ampio intervallo garantisce l'affidabilità in condizioni ambientali severe.
• Temperatura di Saldatura dei Terminali:260°C per 6 secondi, misurata a 1,6mm dal corpo del package. Questo definisce la tolleranza del profilo termico per i processi di assemblaggio.

2.2 Caratteristiche Elettriche & Ottiche

Questi parametri sono misurati a T_A=25°C e definiscono le prestazioni tipiche del dispositivo in condizioni di test specificate.

• Intensità Radiante (I_e):Un parametro chiave dell'uscita ottica. I valori tipici sono 26 mW/sr a I_F=20mA e 65 mW/sr a I_F=50mA. Il significativo aumento con la corrente evidenzia la capacità del dispositivo di fornire un'uscita ad alta potenza.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λ_P):850 nm (tipico). Questo colloca il dispositivo nello spettro del vicino infrarosso, ideale per i fotodiodi al silicio e meno visibile all'occhio umano rispetto a lunghezze d'onda più corte.
• Larghezza a Mezza Altezza Spettrale (Δλ):40 nm (tipico). Questo indica la larghezza di banda spettrale della luce emessa.
• Tensione Diretta (V_F):1,6 V (tipico), con un massimo di 2,0 V a I_F=50mA. Questa bassa tensione è vantaggiosa per la progettazione di circuiti a basso consumo.
• Corrente Inversa (I_R):100 µA (massimo) a V_R=5V.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):25 gradi (tipico). Questo è l'angolo totale a cui l'intensità radiante scende alla metà del suo valore di picco, definendo la diffusione angolare del fascio.

3. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fornisce diverse rappresentazioni grafiche del comportamento del dispositivo, fondamentali per l'ottimizzazione del progetto.

3.1 Distribuzione Spettrale (Fig. 1)

Questa curva mostra l'intensità radiante relativa in funzione della lunghezza d'onda, centrata attorno al picco di 850nm con la caratteristica larghezza a mezza altezza di 40nm. Conferma che il dispositivo emette nella banda infrarossa prevista.

3.2 Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Fig. 3)

Questa curva IV illustra la relazione non lineare tra corrente e tensione. Il tipico V_Fdi 1,6V a 50mA è visibile. I progettisti la utilizzano per calcolare i valori della resistenza in serie e la dissipazione di potenza nel LED.

3.3 Intensità Radiante Relativa vs. Corrente Diretta (Fig. 5)

Questo grafico dimostra l'aumento super-lineare dell'uscita ottica con la corrente di pilotaggio, giustificando l'uso di un'operazione impulsata ad alta corrente (fino al valore di picco di 1A) per ottenere una luminosità istantanea molto elevata.

3.4 Intensità Radiante Relativa vs. Temperatura Ambiente (Fig. 4)

Questa curva mostra il coefficiente di temperatura negativo dell'uscita ottica. All'aumentare della temperatura ambiente, l'intensità radiante diminuisce. Questo deve essere preso in considerazione nei progetti che operano su tutto l'intervallo di temperatura per garantire una forza del segnale costante.

3.5 Diagramma di Radiazione (Fig. 6)

Questo grafico polare rappresenta visivamente l'angolo di visione di 25 gradi, mostrando la distribuzione spaziale della luce infrarossa emessa. È essenziale per progettare lenti, riflettori e allineare l'emettitore con un rivelatore.

4. Informazioni Meccaniche & di Package

4.1 Dimensioni del Package

Il LTE-3226 è disponibile in un package radiale standard da 5,0mm con lente trasparente. Le note dimensionali chiave includono: tutte le dimensioni sono in millimetri, con una tolleranza generale di ±0,25mm; la massima sporgenza della resina sotto la flangia è di 1,5mm; e l'interasse dei terminali è misurato nel punto in cui i terminali escono dal corpo del package.

4.2 Identificazione della Polarità

Il dispositivo presenta un lato piatto sul corpo del package, che tipicamente indica il terminale catodico (negativo). Il terminale più lungo è solitamente l'anodo (positivo). Verificare sempre la polarità prima del collegamento per prevenire danni da polarizzazione inversa.

5. Linee Guida per Saldatura & Assemblaggio

Il rispetto delle specifiche di saldatura è vitale per l'affidabilità. Il valore massimo assoluto specifica che i terminali possono essere sottoposti a 260°C per 6 secondi quando misurati a 1,6mm dal corpo del package. Ciò implica che durante la saldatura a onda o manuale, il tempo di esposizione al calore dovrebbe essere minimizzato. Per la saldatura a rifusione, è consigliato un profilo con una temperatura di picco inferiore a 260°C per rimanere entro questo limite. Un'esposizione prolungata ad alte temperature può degradare l'epossidica interna e i materiali semiconduttori.

6. Suggerimenti Applicativi

6.1 Scenari Applicativi Tipici

• Telecomandi Infrarossi:L'alta velocità e potenza lo rendono adatto per trasmettere impulsi di dati codificati.
• Interruttori & Sensori Ottici:Utilizzato nel rilevamento di oggetti, conteggio e sensori di posizione quando accoppiato a un fotodiodo.
• Collegamenti Dati Industriali:Per comunicazioni seriali a corto raggio e immuni al rumore in ambienti elettricamente rumorosi.
• Sistemi di Sicurezza:Come sorgente di illuminazione invisibile per telecamere sensibili all'IR.

6.2 Considerazioni di Progetto

• Limitazione di Corrente:Utilizzare sempre una resistenza in serie o un driver a corrente costante per limitare la corrente diretta al livello desiderato (es. 20mA, 50mA, o impulsata a 1A), mai collegare direttamente a una sorgente di tensione.
• Gestione del Calore:Sebbene il package possa dissipare 120mW, operare ad alte correnti continue o in alte temperature ambientali può richiedere la considerazione dell'ambiente termico per mantenere prestazioni e longevità.
• Progettazione Ottica:L'angolo di visione di 25 gradi e il package trasparente consentono un facile accoppiamento con lenti o light pipe per modellare il fascio per applicazioni specifiche.
• Protezione del Circuito:Considerare l'aggiunta di un diodo di protezione in polarizzazione inversa in parallelo se il circuito espone il LED a potenziali inversioni di tensione superiori a 5V.

7. Confronto Tecnico & Differenziazione

Rispetto ai LED IR standard a bassa potenza, i principali fattori di differenziazione del LTE-3226 sono la suacapacità ad alta velocitàe la suauscita ad alta potenza, specialmente in condizioni impulsive. Il valore di corrente di picco di 1A è significativamente più alto di quello dei tipici LED IR indicatori. Il package trasparente, a differenza di uno diffuso o colorato, fornisce un fascio più diretto ed efficiente, il che è vantaggioso per applicazioni focalizzate. La sua lunghezza d'onda di 850nm è uno standard comune, garantendo un'ampia compatibilità con fotodiodi e ricevitori al silicio.

8. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

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

R: No. Un tipico pin di microcontrollore non può erogare 50-60mA in modo continuo, e il LED richiede una limitazione di corrente. È necessario utilizzare un interruttore a transistor (es. BJT o MOSFET) pilotato dal pin del MCU, con una resistenza in serie per impostare la corrente del LED in base alla tensione di alimentazione e al V_F.

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 concentrato è il fascio. L'Irradianza all'Apertura misura la densità di potenza che arriva su una specifica area superficiale (cm²) a una data distanza. Quest'ultima è più direttamente utile per calcolare il livello del segnale su un rivelatore di area nota.

D: In che modo l'angolo di visione di 25 gradi influisce sul mio progetto?

R: Definisce l'ampiezza del fascio. Per applicazioni a lungo raggio o a fascio stretto, potrebbe essere necessaria una lente collimatrice. Per una copertura più ampia, l'angolo nativo potrebbe essere sufficiente, oppure potrebbe essere utilizzato un diffusore.

9. Caso Pratico di Progetto

Scenario: Progettazione di un Faro Infrarosso a Lungo Raggio.

Obiettivo: Massimizzare la portata di rilevamento per un faro impulsato.

Approccio di Progetto:

1. Circuito di Pilotaggio:Utilizzare un interruttore MOSFET controllato da un timer IC per pilotare il LED in impulsi al suo valore massimo: impulsi da 1A con una larghezza di 10µs e un basso duty cycle (es. <0,3% a 300pps). Questo fornisce una potenza ottica di picco di gran lunga superiore all'operazione in DC.

2. Impostazione della Corrente:Calcolare la resistenza in serie: R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_FP. Per un'alimentazione a 5V e V_F~1,8V ad alta corrente, R = (5 - 1,8) / 1 = 3,2Ω. Utilizzare una resistenza da 3,3Ω, ad alta potenza.

3. Ottica:Accoppiare il LED con una piccola lente collimatrice per ridurre l'angolo effettivo del fascio da 25 gradi a forse 5-10 gradi, concentrando la potenza emessa in un fascio più stretto per aumentare l'intensità a distanza.

4. Verifica Termica:Calcolare la potenza media: P_media= V_F* I_FP* duty cycle. Con un duty cycle dello 0,3%, P_media≈ 1,8V * 1A * 0,003 = 5,4mW, ben entro il limite di dissipazione di 120mW, garantendo nessun surriscaldamento.

10. Introduzione al Principio di Funzionamento

Il LTE-3226 è un diodo a emissione luminosa (LED). Il suo funzionamento si basa sull'elettroluminescenza in una giunzione p-n semiconduttrice. Quando viene applicata una tensione diretta che supera il potenziale interno della giunzione (circa 1,6V per questo materiale), 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). I materiali semiconduttori specifici utilizzati (tipicamente arseniuro di gallio e alluminio - AlGaAs) determinano la lunghezza d'onda dei fotoni emessi, che in questo caso è nell'intervallo infrarosso di 850nm. Il package in epossidica trasparente funge da lente, modellando il fascio in uscita.

11. Tendenze Tecnologiche

Nel campo degli emettitori infrarossi, le tendenze generali includono:

Aumento dell'Efficienza:Sviluppo di materiali e strutture per produrre più potenza ottica (lumen o flusso radiante) per unità di potenza elettrica in ingresso (watt), riducendo la generazione di calore e il consumo energetico.

Maggiore Velocità:Ottimizzazione per tassi di modulazione più rapidi per supportare velocità di trasmissione dati più elevate nelle applicazioni di comunicazione ottica.

Miniaturizzazione:Passaggio verso package a montaggio superficiale (SMD) per l'assemblaggio automatizzato e fattori di forma più piccoli, sebbene package radiali come quello da 5mm rimangano popolari per prototipazione e alcune applicazioni ad alta potenza/legacy.

Diversificazione della Lunghezza d'Onda:Mentre 850nm e 940nm sono standard, altre lunghezze d'onda sono in sviluppo per specifiche applicazioni di sensing (es. rilevamento gas, monitoraggio biomedico). Il LTE-3226, come dispositivo a 850nm, rimane un componente mainstream grazie alla sua compatibilità con i rivelatori al silicio.