Scheda Tecnica Emettitore e Rivelatore IR LTLE-32F0L-032A - Package T-1 3/4 - Lunghezza d'Onda 850nm - Tensione Diretta 1.95V - Dissipazione 180mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche di un componente discreto emettitore e rivelatore a infrarossi (IR). Il dispositivo è progettato per applicazioni che richiedono l'emissione e la rilevazione di luce infrarossa, operando a una lunghezza d'onda di picco di 850 nanometri (nm). È alloggiato in un popolare package tondo T-1 3/4 con incapsulamento trasparente, rendendolo adatto a una varietà di sistemi optoelettronici.

1.1 Vantaggi Principali e Mercato di Riferimento

Il componente offre diversi vantaggi chiave tra cui operazione ad alta velocità, basso consumo energetico ed alta efficienza. È conforme agli standard ambientali senza piombo (Pb-free) e RoHS. Le sue applicazioni principali includono l'uso come emettitore IR 850nm, l'integrazione in sistemi di visione notturna per telecamere e varie applicazioni di sensori dove la luce infrarossa è utilizzata per il rilevamento di prossimità, la trasmissione dati o il rilevamento di oggetti.

2. Approfondimento sui Parametri Tecnici

Le sezioni seguenti forniscono un'interpretazione dettagliata e oggettiva dei parametri chiave del dispositivo.

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Sono specificati a una temperatura ambiente (TA) di 25°C.

• Dissipazione di Potenza (Pd):180 mW. Questa è la massima quantità di potenza che il dispositivo può dissipare come calore senza superare i suoi limiti termici.
• Corrente Diretta di Picco (IFP):1 A. Questa è la massima corrente ammissibile in condizioni impulsive (300 impulsi al secondo, larghezza impulso 10μs). Superarla può causare un guasto catastrofico.
• Corrente Diretta Continua (IF):100 mA. La massima corrente continua che può essere applicata in modo continuativo.
• Tensione Inversa (VR):5 V. Applicare una tensione inversa superiore a questa può portare alla rottura della giunzione semiconduttrice.
• Intervallo di Temperatura di Funzionamento:-40°C a +85°C. L'intervallo di temperatura ambiente entro il quale è garantito il funzionamento del dispositivo secondo le sue specifiche.
• Intervallo di Temperatura di Conservazione:-55°C a +100°C.
• Temperatura di Saldatura dei Terminali:320°C per 3 secondi, misurata a 4,0mm dal corpo del componente.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Questi sono i parametri di prestazione tipici misurati in specifiche condizioni di prova a TA=25°C.

• Intensità Radiante (I_E):28 mW/sr (tipico). Misura la potenza ottica emessa per unità di angolo solido (steradiante) quando pilotato da una corrente diretta (I_F) di 50mA. È una metrica chiave per la luminosità dell'emettitore.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λ_Peak):850 nm. La lunghezza d'onda alla quale l'emettitore emette la massima potenza ottica. Questo è nello spettro del vicino infrarosso, invisibile all'occhio umano ma rilevabile dai fotodiodi al silicio e da molti sensori di telecamera.
• Larghezza a Mezza Altezza Spettrale (Δλ):50 nm. Indica la larghezza di banda spettrale; l'intervallo di lunghezze d'onda su cui viene emessa una potenza ottica significativa. Un valore di 50nm è tipico per gli emettitori IR standard in GaAs/AlGaAs.
• Tensione Diretta (V_F):1,6V (Min), 1,95V (Tip), Max non specificato a I_F=50mA. Questa è la caduta di tensione ai capi del dispositivo quando conduce corrente. È cruciale per progettare il circuito di pilotaggio a limitazione di corrente.
• Corrente Inversa (I_R):100 μA (Max) a V_R=5V. La piccola corrente di dispersione che scorre quando il dispositivo è polarizzato inversamente.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):60 gradi. Questo è l'angolo totale a cui l'intensità radiante scende alla metà del suo valore massimo (sull'asse). Definisce l'apertura del fascio della luce emessa.

3. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fornisce diverse curve caratteristiche che illustrano il comportamento del dispositivo in condizioni variabili.

3.1 Distribuzione Spettrale

La Figura 1 mostra l'intensità radiante relativa in funzione della lunghezza d'onda. La curva è centrata a 850nm con la specificata larghezza a mezza altezza di 50nm, confermando le caratteristiche spettrali. Questa informazione è vitale per garantire la compatibilità con la sensibilità spettrale del rivelatore previsto (ad es., un fotodiodo al silicio o il filtro IR di una telecamera).

3.2 Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva I-V)

La Figura 3 illustra la relazione tra corrente diretta e tensione diretta. Questa curva è di natura esponenziale, tipica di un diodo. Mostra che la tensione diretta aumenta con la corrente. I progettisti utilizzano questa curva per selezionare un resistore di limitazione appropriato per raggiungere il punto di lavoro desiderato (ad es., 50mA per l'intensità radiante specificata) senza superare i valori massimi.

3.3 Dipendenza dalla Temperatura

Le Figure 2 e 4 illustrano gli effetti della temperatura ambiente sulle prestazioni del dispositivo.

• Corrente Diretta vs. Temperatura Ambiente (Fig. 2):Mostra probabilmente come la tensione diretta a corrente fissa diminuisca all'aumentare della temperatura (coefficiente di temperatura negativo), una caratteristica comune nei LED.
• Intensità Radiante Relativa vs. Temperatura Ambiente (Fig. 4):Dimostra che la potenza ottica in uscita dell'emettitore diminuisce all'aumentare della temperatura ambiente. Questa derating è critica per le applicazioni che operano in ambienti ad alta temperatura; potrebbe essere necessario aumentare la corrente di pilotaggio (entro limiti) per mantenere un'uscita luminosa costante, oppure potrebbe essere richiesta una gestione termica.

3.4 Intensità Radiante Relativa vs. Corrente Diretta

La Figura 5 mostra come la potenza ottica in uscita aumenti con la corrente di pilotaggio. Questa relazione è generalmente lineare in un intervallo, ma alla fine si satura a correnti molto elevate a causa di limiti termici e di efficienza. Operare vicino al punto tipico di 50mA garantisce una buona efficienza e longevità.

3.5 Diagramma di Radiazione

La Figura 6 è un grafico polare che mostra la distribuzione angolare dell'intensità della luce emessa, rappresentando visivamente l'angolo di visione di 60 gradi. L'intensità è massima lungo l'asse centrale (0°) e diminuisce verso i bordi.

4. Informazioni Meccaniche e di Imballaggio

4.1 Dimensioni di Contorno

Il dispositivo utilizza un package tondo standard T-1 3/4 (5mm). Le note dimensionali chiave includono: tutte le dimensioni in mm (pollici), una tolleranza di ±0,25mm se non specificato, una sporgenza massima della resina sotto la flangia di 0,5mm e la spaziatura dei terminali misurata al punto di uscita dal package. Il disegno meccanico esatto fornisce informazioni critiche per la progettazione dell'impronta PCB, garantendo un corretto montaggio e allineamento.

4.2 Dimensioni dell'Imballaggio a Nastro e Bobina

Per l'assemblaggio automatizzato, i componenti sono forniti su nastro portante goffrato. La Sezione 6 fornisce una tabella dettagliata delle dimensioni del nastro, incluso il diametro del foro di avanzamento (D: 3,8-4,2mm), il passo dei componenti (P: 12,5-12,9mm), le dimensioni delle tasche (P1, P2, H) e la larghezza del nastro (W3: 17,5-19,0mm). Un nastro adesivo (larghezza W1: 12,5-13,5mm) sigilla i componenti nelle tasche. Queste specifiche sono essenziali per programmare le macchine pick-and-place e progettare i sistemi alimentatori.

5. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

Una manipolazione corretta è cruciale per l'affidabilità.

5.1 Conservazione

I componenti devono essere conservati a ≤30°C e ≤70% di umidità relativa. Se rimossi dalla busta barriera all'umidità originale, devono essere utilizzati entro tre mesi. Per una conservazione più lunga fuori dalla busta, utilizzare un contenitore sigillato con essiccante o un essiccatore ad azoto per prevenire l'assorbimento di umidità, che può causare l'effetto "popcorning" durante la saldatura.

5.2 Pulizia

Se necessaria la pulizia, utilizzare solventi a base alcolica come l'alcol isopropilico. Prodotti chimici aggressivi possono danneggiare la lente in epossidica.

5.3 Formatura dei Terminali

Piegare i terminali in un punto ad almeno 3mm dalla base della lente. Non utilizzare il corpo del package come fulcro. La formatura deve essere eseguita a temperatura ambiente e prima della saldatura. Utilizzare una forza minima durante l'inserimento nel PCB per evitare stress.

5.4 Parametri di Saldatura

Mantenere una distanza minima di 3mm tra la base della lente e il punto di saldatura. Non immergere mai la lente nella lega di saldatura.

• Saldatore a Stagno:Max 350°C per max 3 secondi (una sola volta).
• Saldatura a Onda:Preriscaldamento ≤100°C per ≤60 sec, onda di saldatura ≤320°C per ≤3 sec. La posizione di immersione non deve essere inferiore a 2mm dalla base della lente.
• Nota Importante:Temperature o tempi eccessivi possono deformare la lente o distruggere il dispositivo. Il riflusso a infrarossi (IR) NON è adatto per questo componente through-hole.

6. Considerazioni Applicative e di Progettazione

6.1 Progettazione del Circuito di Pilotaggio

Questo è un dispositivo pilotato in corrente. Per garantire una luminosità uniforme quando si pilotano più emettitori in parallelo, un resistore di limitazione deve essere posto in serie conciascun LED individuale(Circuito A). Non è consigliabile collegare semplicemente i LED in parallelo con un unico resistore condiviso (Circuito B) a causa delle variazioni nella tensione diretta (V_F) di ciascun dispositivo, che causerebbero una distribuzione di corrente non uniforme e quindi una luminosità disomogenea.

6.2 Protezione dalle Scariche Elettrostatiche (ESD)

Il componente è sensibile alle ESD e ai sovraccarichi di potenza. Le misure preventive sono obbligatorie:

• Utilizzare braccialetti e guanti antistatici collegati a terra.
• Assicurarsi che tutte le attrezzature, le postazioni di lavoro e gli scaffali di stoccaggio siano correttamente messi a terra.
• Utilizzare ionizzatori per neutralizzare la carica statica che potrebbe accumularsi sulla lente di plastica.

6.3 Ambito Applicativo e Affidabilità

Il dispositivo è destinato a equipaggiamenti elettronici ordinari (ufficio, comunicazioni, domestici). Per applicazioni in cui un guasto potrebbe mettere a rischio la vita o la salute (aviazione, medicale, sistemi di sicurezza), è necessaria una consultazione e una qualifica speciale prima dell'uso, poiché i dati di affidabilità standard potrebbero non essere sufficienti per tali usi critici.

7. Confronto Tecnico e Tendenze

7.1 Differenziazione

La lunghezza d'onda di 850nm offre un equilibrio tra una buona sensibilità del rivelatore al silicio e una minore assorbimento in molti materiali rispetto alle lunghezze d'onda IR più lunghe. Il package T-1 3/4 è uno standard del settore, garantendo un'ampia compatibilità con zoccoli e layout PCB. La lente trasparente (al contrario di quelle colorate) massimizza l'uscita luminosa per la funzione di emettitore.

7.2 Principio di Funzionamento

Come Emettitore IR (IRED): Quando polarizzato direttamente al di sopra della sua tensione di soglia, elettroni e lacune si ricombinano nella regione attiva del semiconduttore (probabilmente GaAs/AlGaAs), rilasciando energia sotto forma di fotoni alla caratteristica lunghezza d'onda di 850nm. La lente in epossidica trasparente modella e dirige questa emissione luminosa.

Come Rivelatore (Fotodiodo): Quando fotoni con energia sufficiente colpiscono la giunzione del semiconduttore, generano coppie elettrone-lacuna, creando una fotocorrente quando il dispositivo è polarizzato inversamente. Questa corrente è proporzionale all'intensità della luce incidente.

7.3 Tendenze di Progettazione

Il settore continua a spingere per una maggiore efficienza (più luce emessa per watt elettrico), velocità migliorata per la trasmissione dati e un'affidabilità potenziata. I package per montaggio superficiale (SMD) sono sempre più comuni per l'assemblaggio automatizzato, sebbene i package through-hole come questo rimangano vitali per prototipazione, applicazioni ad alta potenza o scenari che richiedono un montaggio meccanico robusto.

8. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Posso pilotare questo LED direttamente da un pin di un microcontrollore a 5V o 3,3V?

R: No. Devi utilizzare un resistore di limitazione in serie. Ad esempio, per ottenere 50mA da un'alimentazione a 5V con una V_Ftipica di 1,95V: R = (5V - 1,95V) / 0,05A = 61 Ohm. Un resistore da 62 Ohm sarebbe adatto. Verificare sempre la V_Feffettiva e la potenza nominale del resistore.

D: Qual è la differenza tra "Intensità Radiante" (mW/sr) e "Angolo di Visione"?

R: L'Intensità Radiante misura la concentrazione di potenza ottica in una data direzione (per steradiante). L'Angolo di Visione descrive l'apertura angolare di quel fascio. Un dispositivo con alta intensità radiante ma un angolo di visione stretto produce un punto molto focalizzato e intenso. Questo dispositivo ha un angolo di visione moderato di 60°, fornendo un buon equilibrio tra concentrazione del fascio e copertura.

D: Perché l'umidità di conservazione è importante?

R: L'incapsulamento in epossidica può assorbire umidità. Durante il processo di saldatura ad alta temperatura, questa umidità intrappolata può vaporizzarsi rapidamente, creando una pressione interna che può crepare il package o delaminare i legami interni—un guasto noto come "popcorning".

D: Posso usarlo per trasmissione dati ad alta velocità come i telecomandi IR?

R: Sebbene sia elencato come "ad alta velocità", la sua idoneità dipende dalla velocità di dati richiesta. La specifica di impulso di 10μs per la corrente di picco suggerisce che può gestire impulsi moderatamente veloci. Per comunicazioni ad altissima velocità (ad es., IrDA), componenti specificamente caratterizzati per tempi di salita/discesa più rapidi sarebbero più appropriati.