Scheda Tecnica LTE-4238R Emettitore IR - Involucro Trasparente - Lunghezza d'Onda di Picco 880nm - Tensione Diretta 1.8V - Documento Tecnico in Italiano

13. Tendenze e Contesto Tecnologico

L'LTE-4238R è un emettitore a infrarossi (IR) miniaturizzato e a basso costo, progettato per applicazioni optoelettroniche. La sua funzione principale è emettere luce infrarossa a una lunghezza d'onda specifica, tipicamente per l'uso in sistemi di rilevamento, sensori e comunicazioni dove è richiesta una sorgente luminosa invisibile. Il dispositivo è racchiuso in un involucro plastico trasparente a vista frontale, che consente un'efficiente trasmissione della luce. Un vantaggio chiave di questo componente è il suo abbinamento meccanico e spettrale con specifiche serie di fototransistor (come la serie LTR-3208), il che semplifica la progettazione di coppie emettitore-ricevitore e garantisce prestazioni ottimali nelle applicazioni di sensori. Ciò lo rende adatto per mercati che coinvolgono il rilevamento di oggetti, la sensori di prossimità, interruttori touchless e collegamenti dati ottici di base.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. L'LTE-4238R può dissipare fino a 150 mW di potenza. Gestisce una corrente diretta di picco di 2 Ampere in condizioni pulsate (300 impulsi al secondo, larghezza dell'impulso 10 microsecondi), mentre la corrente diretta continua massima è di 100 mA. Il dispositivo può sopportare una tensione inversa fino a 5 Volt. L'intervallo di temperatura operativa è compreso tra -40°C e +85°C e può essere conservato in ambienti da -55°C a +100°C. Per il montaggio, i terminali possono essere saldati a 260°C per un massimo di 5 secondi, a condizione che il punto di saldatura sia ad almeno 1,6 mm dal corpo dell'involucro.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Questi parametri sono specificati a una temperatura ambiente (T_A) di 25°C e una corrente diretta di prova (I_F) di 20mA, che funge da punto operativo standard. L'intensità radiante (I_E), una misura della potenza ottica emessa per angolo solido, ha un valore tipico di 4,81 mW/sr. L'incidenza radiante sull'apertura (E_e), che rappresenta la densità di potenza, è tipicamente di 0,64 mW/cm². Il dispositivo emette luce a una lunghezza d'onda di picco (λ_Peak) di 880 nanometri, che si trova nello spettro del vicino infrarosso. La larghezza di banda spettrale, definita come semilarghezza (Δλ), è di 50 nm, indicando la diffusione delle lunghezze d'onda attorno al picco. La tensione diretta (V_F) varia tipicamente da 1,3V a 1,8V a 20mA. La corrente inversa (I_R) è al massimo di 100 µA quando viene applicato un bias inverso di 5V. L'angolo di visione (2θ_1/2), dove l'intensità radiante scende alla metà del suo valore massimo, è di 20 gradi, definendo un fascio relativamente stretto.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

La scheda tecnica indica che i dispositivi sono "SELEZIONATI IN BASE A INTERVALLI SPECIFICI DI INTENSITÀ IN LINEA E INTENSITÀ RADIANTE". Ciò implica un processo di binning o selezione basato su parametri di uscita ottica misurati. Sebbene codici di bin specifici non siano elencati in questo estratto, il binning tipico per tali emettitori prevede il raggruppamento dei componenti in base alla loro intensità radiante (I_E) e talvolta alla tensione diretta (V_F) per garantire coerenza nelle prestazioni dell'applicazione. I progettisti devono consultare il produttore per le specifiche dettagliate di binning per selezionare i componenti che soddisfano i requisiti di intensità precisi per la loro applicazione.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica include diverse curve caratteristiche tipiche. La Figura 1 mostra la Distribuzione Spettrale, tracciando l'intensità radiante relativa rispetto alla lunghezza d'onda. Conferma il picco a 880nm e la semilarghezza di 50nm. La Figura 2 illustra la relazione tra Corrente Diretta e Temperatura Ambiente, mostrando come la corrente continua massima consentita diminuisca all'aumentare della temperatura per rimanere entro il limite di dissipazione di potenza. La Figura 3 è la curva Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (I-V), che dimostra la caratteristica esponenziale del diodo. La Figura 4 mostra come l'Intensità Radiante Relativa varia con la Temperatura Ambiente, mostrando tipicamente una diminuzione dell'uscita all'aumentare della temperatura. La Figura 5 traccia l'Intensità Radiante Relativa rispetto alla Corrente Diretta, mostrando la relazione quasi lineare tra corrente di pilotaggio e uscita luminosa nell'intervallo operativo. Infine, la Figura 6 è il Diagramma di Radiazione, un grafico polare che descrive la distribuzione spaziale della luce emessa, confermando l'angolo di visione di 20 gradi.

5. Informazioni Meccaniche e sull'Involucro

5.1 Dimensioni dell'Involucro

Il dispositivo utilizza un involucro plastico miniaturizzato a vista frontale. Le note dimensionali chiave includono: tutte le dimensioni sono in millimetri (con i pollici tra parentesi), la tolleranza standard è ±0,25 mm se non diversamente specificato, la sporgenza massima della resina sotto la flangia è di 1,0 mm e la spaziatura dei terminali è misurata nel punto in cui i terminali escono dall'involucro. Il disegno dimensionale esatto è referenziato ma non completamente dettagliato nel testo fornito.

5.2 Identificazione della Polarità

Per un LED a infrarossi, il terminale più lungo è tipicamente l'anodo (positivo) e il terminale più corto è il catodo (negativo). L'involucro può anche avere un lato piatto o altre marcature vicino al catodo. La polarità corretta deve essere osservata durante l'assemblaggio del circuito per prevenire danni.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

Il valore massimo assoluto specifica la temperatura di saldatura dei terminali: 260°C per un massimo di 5 secondi, con la condizione che ciò venga applicato ad almeno 1,6 mm (0,063") dal corpo dell'involucro. Ciò è fondamentale per prevenire danni termici al die del semiconduttore e all'incapsulamento plastico. Per la saldatura a rifusione, è consigliato un profilo standard con una temperatura di picco non superiore a 260°C e un attento controllo del tempo sopra il liquidus. Il dispositivo deve essere conservato in un ambiente asciutto e antistatico prima dell'uso. Le informazioni sul livello di sensibilità all'umidità (MSL), se applicabili, devono essere ottenute dal produttore.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

Il numero di parte è LTE-4238R. La scheda tecnica fa riferimento a un numero di specifica (DS-50-98-0043) e a una revisione (C). I dettagli specifici di imballaggio (ad es., dimensioni del nastro e della bobina, quantità per bobina) non sono forniti in questo estratto. I codici "BNS-OD-C131/A4" e "BNS-OD-FC001/A4" probabilmente si riferiscono a numeri di controllo documenti interni. Per l'ordine, viene utilizzato il numero di parte base LTE-4238R e qualsiasi codice di binning o selezione speciale verrebbe aggiunto secondo il sistema del produttore.

8. Raccomandazioni per l'Applicazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

L'LTE-4238R è ideale per applicazioni che richiedono una sorgente IR abbinata. Il suo uso principale è in combinazione con un fototransistor spettralmente abbinato (come la serie LTR-3208) per formare un interruttore ottico o un sensore di oggetti riflettente. Applicazioni comuni includono il rilevamento della carta in stampanti e fotocopiatrici, sensori di fessura o bordo, conteggio oggetti, rilevamento di prossimità negli elettrodomestici e semplici interruttori touchless. L'involucro trasparente lo rende adatto per applicazioni in cui l'emettitore potrebbe essere visibile, sebbene la luce a 880nm sia in gran parte invisibile all'occhio umano.

8.2 Considerazioni di Progettazione

1. Limitazione della Corrente:Un LED IR è un dispositivo pilotato a corrente. Utilizzare sempre una resistenza di limitazione della corrente in serie calcolata in base alla tensione di alimentazione (V_CC), alla tensione diretta del LED (V_F~1,8V max) e alla corrente diretta desiderata (I_F). Non superare la corrente continua nominale di 100mA. Per il funzionamento in impulsi, assicurarsi che la larghezza dell'impulso e il ciclo di lavoro rimangano entro i limiti specificati per evitare surriscaldamento.
2. Gestione Termica:Il valore nominale di dissipazione di potenza di 150 mW non deve essere superato. A temperature ambiente più elevate, ridurre la corrente diretta massima consentita come mostrato nelle curve caratteristiche.
3. Allineamento Ottico:Per le migliori prestazioni in un sistema di sensori accoppiati, garantire un preciso allineamento meccanico tra l'emettitore e il rilevatore. Lo stretto angolo di visione di 20 gradi aiuta la direzionalità ma richiede un posizionamento accurato.
4. Immunità alla Luce Ambiente:Sebbene il fotorivelatore abbinato aiuti, la progettazione di diaframmi ottici o l'uso di segnali IR modulati può migliorare l'immunità alle interferenze della luce ambiente nelle applicazioni di sensori.

9. Confronto e Differenziazione Tecnica

La caratteristica distintiva chiave dell'LTE-4238R è il suo esplicito abbinamento meccanico e spettrale con una specifica serie di fototransistor. Ciò garantisce un'efficienza di accoppiamento ottimale e semplifica il processo di progettazione per i sensori ottici, poiché la coppia è caratterizzata per funzionare insieme. Rispetto agli emettitori IR generici, questo abbinamento può portare a una maggiore sensibilità, un raggio d'azione più ampio o prestazioni più consistenti nell'applicazione finale. L'involucro trasparente offre un'efficienza di trasmissione leggermente superiore rispetto agli involucri colorati, massimizzando l'uscita luminosa. Le sue dimensioni miniaturizzate lo rendono adatto per progetti con vincoli di spazio.

10. Domande Frequenti (FAQ)

D: Qual è lo scopo della lunghezza d'onda di picco di 880nm?
R: 880nm è nell'intervallo del vicino infrarosso. È invisibile all'occhio umano, rendendolo discreto per applicazioni di sensori. Si allinea anche bene con la sensibilità di picco dei fotorivelatori al silicio (come i fototransistor), garantendo un rilevamento efficiente.

D: Posso pilotare questo LED direttamente da un pin di un microcontrollore?
R: Dipende dalla capacità di erogazione di corrente del pin. Un tipico pin MCU può erogare 20-25mA, che è nell'intervallo operativo. Tuttavia, È NECESSARIO includere una resistenza di limitazione della corrente in serie. Non collegare mai un LED direttamente a una sorgente di tensione o a un pin senza controllo della corrente.

D: Come interpreto l'"Angolo di Visione" di 20 gradi?
R: Questo è l'angolo totale a cui l'intensità della luce emessa è almeno la metà del suo valore massimo (sull'asse). Un angolo di 20 gradi è relativamente stretto, producendo un fascio più focalizzato rispetto agli emettitori ad ampio angolo. Ciò è vantaggioso per applicazioni a lungo raggio o con allineamento preciso.

D: Cosa significa "spettralmente abbinato"?
R: Significa che lo spettro di emissione dell'LTE-4238R (centrato a 880nm) è progettato per sovrapporsi in modo ottimale con la curva di risposta spettrale del fototransistor specificato. Ciò massimizza la quantità di luce emessa che il rilevatore può effettivamente "vedere" e convertire in un segnale elettrico.

11. Esempi Pratici di Progettazione e Utilizzo

Esempio 1: Sensore di Rilevamento Oggetti:Posizionare l'LTE-4238R e il suo fototransistor abbinato uno di fronte all'altro attraverso un varco. Quando un oggetto attraversa il varco, interrompe il fascio IR, causando una variazione nell'uscita del fototransistor. Questo semplice circuito può essere utilizzato per contare oggetti su un nastro trasportatore o rilevare la presenza di carta in un vassoio di stampante. La corrente attraverso il LED può essere impostata a 20mA utilizzando una resistenza: R = (V_CC- V_F) / I_F. Per un'alimentazione di 5V e V_F di 1,6V, R = (5 - 1,6) / 0,02 = 170 Ohm (utilizzare una resistenza standard da 180 Ohm).

Esempio 2: Sensore Riflettente:Montare l'emettitore e il rilevatore affiancati, puntati verso un punto comune. La luce IR dall'emettitore si riflette su una superficie (come un oggetto bianco o un nastro riflettente) e viene rilevata dal fototransistor. Questa configurazione può rilevare la prossimità di un oggetto o leggere pattern codificati. Lo stretto angolo di visione aiuta a minimizzare il crosstalk tra emettitore e rilevatore in questa configurazione ravvicinata.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

Un emettitore a infrarossi come l'LTE-4238R è un diodo a semiconduttore. Quando polarizzato direttamente (tensione positiva applicata all'anodo rispetto al catodo), elettroni e lacune si ricombinano nella regione attiva del materiale semiconduttore (tipicamente basato su arseniuro di gallio, GaAs). Questo processo di ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni (particelle di luce). La specifica composizione e struttura del semiconduttore determina la lunghezza d'onda dei fotoni emessi, che in questo caso è centrata a 880nm nello spettro infrarosso. L'involucro epossidico trasparente incapsula e protegge il die del semiconduttore consentendo alla luce generata di fuoriuscire in modo efficiente.

13. Tendenze e Contesto Tecnologico

Gli emettitori a infrarossi rimangono componenti fondamentali nell'optoelettronica. Le tendenze in questo campo includono lo sviluppo di emettitori con maggiore intensità radiante ed efficienza da involucri più piccoli, abilitando sensori più potenti o a più lungo raggio. C'è anche una tendenza verso involucri per dispositivi a montaggio superficiale (SMD) per l'assemblaggio automatizzato, sebbene involucri a foro passante come questo siano ancora ampiamente utilizzati per prototipazione e certe applicazioni. L'integrazione è un'altra tendenza, con moduli combinati emettitore-rilevatore che diventano più comuni, semplificando ulteriormente la progettazione del sistema. Il principio sottostante dell'elettroluminescenza nei semiconduttori è ben consolidato, ma i progressi nella scienza dei materiali continuano a migliorare prestazioni, affidabilità e rapporto costo-efficacia.