Scheda Tecnica Emettitore IR LTE-3220L-032A - Lunghezza d'onda 850nm - Angolo di visione 30° - Potenza 150mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTE-3220L-032A è un componente discreto emettitore a infrarossi progettato per una varietà di applicazioni optoelettroniche. Fa parte di una vasta gamma di prodotti che include componenti per sistemi di telecomando, trasmissione dati wireless a infrarossi, allarmi di sicurezza e usi simili. Il dispositivo è realizzato utilizzando tecnologia a semiconduttore per emettere luce nello spettro infrarosso.

1.1 Vantaggi Principali e Mercato di Riferimento

I vantaggi principali di questo componente includono la conformità alle normative ambientali, l'elevata velocità operativa e un angolo di radiazione stretto che consente una segnalazione infrarossa direzionale. È adatto per il funzionamento in impulsi, rendendolo ideale per protocolli di comunicazione digitale. Il mercato di riferimento comprende produttori di elettronica di consumo, automazione industriale, integratori di sistemi di sicurezza e sviluppatori di collegamenti dati wireless dove è richiesta una trasmissione affidabile della luce non visibile.

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. La massima dissipazione di potenza è di 150 mW. Può gestire una corrente diretta di picco di 1 A in condizioni impulsive (300 impulsi al secondo, larghezza impulso 10μs), mentre la massima corrente diretta continua è di 100 mA. Il dispositivo può sopportare una tensione inversa fino a 5 V. L'intervallo di temperatura operativa va da -40°C a +85°C e può essere conservato in ambienti da -55°C a +100°C. I terminali possono essere saldati a 260°C per una durata di 5 secondi, a condizione che il punto di saldatura sia ad almeno 4,0 mm dal corpo del componente.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Questi parametri sono specificati a una temperatura ambiente (TA) di 25°C. Le metriche di prestazione chiave sono:

• Intensità Radiante (Ie):Misura la potenza ottica emessa per unità di angolo solido. Tipicamente è 24 mW/sr a una corrente diretta (IF) di 20mA e 60 mW/sr a IF=50mA.
• Lunghezza d'Onda di Picco di Emissione (λPeak):La lunghezza d'onda alla quale il dispositivo emette la maggior potenza ottica, tipicamente 850 nanometri (nm).
• Larghezza a Mezza Altezza Spettrale (Δλ):La larghezza di banda della luce emessa, tipicamente 50 nm, che indica la diffusione delle lunghezze d'onda attorno al picco.
• Tensione Diretta (Vf):La caduta di tensione ai capi del dispositivo quando conduce, tipicamente 2,0 volt a IF=50mA.
• Corrente Inversa (IR):La piccola corrente di dispersione quando viene applicata una tensione inversa, massimo 100 μA a VR=5V.
• Angolo di Visione (2θ1/2):L'ampiezza angolare in cui l'intensità radiante è almeno la metà del suo valore massimo. Questo dispositivo ha un angolo di visione relativamente stretto di 30 gradi.

3. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fornisce diversi grafici che illustrano il comportamento del dispositivo in varie condizioni.

3.1 Distribuzione Spettrale

La Figura 1 mostra l'intensità radiante relativa in funzione della lunghezza d'onda. La curva è centrata attorno a 850 nm con una forma caratteristica definita dal bandgap del materiale semiconduttore e da altre proprietà fisiche. La larghezza a mezza altezza è visibile come la larghezza della curva a metà della sua altezza massima.

3.2 Corrente Diretta vs. Temperatura Ambiente

La Figura 2 illustra come la massima corrente diretta ammissibile diminuisca all'aumentare della temperatura ambiente. Questa curva di derating è fondamentale per la gestione termica nella progettazione dell'applicazione per evitare di superare la massima temperatura di giunzione.

3.3 Corrente Diretta vs. Tensione Diretta

La Figura 3 è la curva caratteristica corrente-tensione (I-V). Mostra la relazione esponenziale tipica di un diodo a semiconduttore. La curva aiuta nella progettazione del circuito di pilotaggio, in particolare per determinare la tensione richiesta per una corrente operativa desiderata.

3.4 Intensità Radiante Relativa vs. Temperatura Ambiente e Corrente Diretta

Le Figure 4 e 5 mostrano come la potenza ottica in uscita cambi con la temperatura e la corrente di pilotaggio. La Figura 4 indica che la potenza in uscita generalmente diminuisce all'aumentare della temperatura. La Figura 5 mostra che la potenza in uscita aumenta con la corrente di pilotaggio, ma non necessariamente in modo perfettamente lineare, specialmente a correnti più elevate dove l'efficienza può diminuire.

3.5 Diagramma di Radiazione

La Figura 6 è un diagramma polare che illustra la distribuzione spaziale della luce infrarossa emessa. Il ristretto angolo di visione di 30 gradi è chiaramente mostrato, con l'intensità che diminuisce bruscamente al di fuori di questo cono. Questo pattern è importante per allineare l'emettitore con un rivelatore in un sistema.

4. Informazioni Meccaniche e di Package

4.1 Dimensioni di Contorno

Il componente ha un fattore di forma del package standard. Le note dimensionali chiave includono: tutte le dimensioni sono in millimetri, con una tolleranza generale di ±0,25 mm se non diversamente specificato. La resina sotto la flangia può sporgere fino a un massimo di 1,5 mm. L'interasse dei terminali è misurato nel punto in cui i terminali escono dal corpo del package.

4.2 Identificazione della Polarità

Sebbene non esplicitamente dettagliato nel testo fornito, gli emettitori a infrarossi sono diodi e quindi hanno polarità (anodo e catodo). Il terminale più lungo è tipicamente l'anodo. Il disegno dimensionale della scheda tecnica normalmente lo indicherebbe, e la polarità corretta deve essere rispettata durante l'assemblaggio del circuito.

5. Confezionamento per Assemblaggio Automatico

Il dispositivo è fornito su nastro portacomponenti goffrato per l'uso con macchine pick-and-place automatiche. La Sezione 6 fornisce specifiche dettagliate del nastro e della bobina, tra cui:

• Larghezza nastro (W3): da 17,5 a 19,0 mm
• Passo tasca componente (P): da 12,5 a 12,9 mm
• Profondità/Altezza cavità componente (H): da 10,5 a 11,5 mm dalla carta base del nastro
• Interasse terminali all'interno della tasca (F): da 2,3 a 3,0 mm

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

La linea guida principale fornita è la temperatura di saldatura dei terminali: 260°C per un massimo di 5 secondi, con la condizione che il punto di saldatura deve essere ad almeno 4,0 mm dal corpo in plastica del componente. Questo per prevenire danni termici al package in epossidico. Per la saldatura a rifusione, è applicabile un profilo standard a infrarossi o a convezione con una temperatura di picco non superiore a 260°C. I componenti devono essere conservati in un ambiente asciutto e a temperatura ambiente secondo l'intervallo di temperatura di conservazione.

7. Suggerimenti per l'Applicazione

7.1 Scenari Applicativi Tipici

Il LTE-3220L-032A è particolarmente adatto per:

• Telecomandi a Infrarossi:Per TV, impianti audio e altri elettrodomestici.
• Collegamenti Dati a Corto Raggio:Per comunicazione wireless tra dispositivi come smartphone, computer o sensori industriali dove i cavi sono impraticabili.
• Rilevamento di Prossimità e Oggetti:In sistemi di sicurezza, porte automatiche o sistemi di conteggio industriale, spesso accoppiato con un fotorivelatore.
• Interruttori e Encoder Ottici:Dove l'interruzione o la riflessione di un fascio IR indica posizione o movimento.

7.2 Considerazioni di Progettazione

• Circuito di Pilotaggio:Una resistenza limitatrice di corrente è essenziale quando si pilota da una sorgente di tensione per impostare la corrente diretta desiderata (IF). Il circuito deve rispettare i valori massimi assoluti per la corrente continua e impulsiva.
• Gestione Termica:Assicurare un adeguato dissipatore o area di rame sul PCB se si opera vicino ai valori massimi o in temperature ambiente elevate, utilizzando la curva di derating come guida.
• Allineamento Ottico:Il ristretto angolo di visione di 30 gradi richiede un preciso allineamento meccanico tra l'emettitore e il rivelatore ricevente per una forza del segnale ottimale.
• Immunità alla Luce Ambiente:In ambienti con forte luce IR ambientale (es. luce solare), la modulazione del segnale emesso (impulsi) e la corrispondente demodulazione al ricevitore sono necessarie per un funzionamento affidabile.

8. Confronto Tecnico e Differenziazione

Rispetto agli emettitori IR ad angolo più ampio, l'angolo di visione di 30 gradi del LTE-3220L-032A fornisce un'intensità maggiore all'interno di un fascio più focalizzato. Ciò si traduce in possibili distanze di trasmissione più lunghe o in una corrente di pilotaggio richiesta inferiore per un dato raggio, migliorando l'efficienza energetica. La sua lunghezza d'onda di 850nm è uno standard comune, offrendo una buona compatibilità con i fotorivelatori al silicio che hanno un'alta sensibilità in questa regione. La disponibilità per il funzionamento in impulsi lo rende versatile per protocolli di comunicazione digitale.

9. Domande Frequenti Basate sui Parametri Tecnici

D: Qual è la differenza tra intensità radiante (mW/sr) e potenza in uscita totale (mW)?

R: L'intensità radiante è la potenza per angolo solido, che descrive quanto concentrato è il fascio. La potenza totale richiederebbe l'integrazione dell'intensità sull'intero pattern di emissione. Per un dispositivo ad angolo stretto, si può ottenere un'alta intensità radiante anche con una potenza totale moderata.

D: Posso pilotare questo LED direttamente con un'alimentazione da 5V?

R: No. La tensione diretta tipica è di 2,0V a 50mA. Collegarlo direttamente a 5V causerebbe una corrente eccessiva e distruggerebbe il dispositivo. È necessario utilizzare una resistenza in serie (o un driver a corrente costante) per limitare la corrente al valore desiderato (es. 20mA o 50mA).

D: Perché la lunghezza d'onda di picco è 850nm se è un dispositivo a infrarossi?

R: 850nm è nello spettro del vicino infrarosso, appena oltre la luce rossa visibile. È una scelta popolare perché i fotorivelatori al silicio sono molto sensibili a questa lunghezza d'onda, ed è meno suscettibile alle interferenze della luce visibile rispetto alle lunghezze d'onda IR più lunghe.

D: Come interpreto la specifica "300pps, impulso 10μs" per la corrente di picco?

R: Ciò significa che il dispositivo può gestire impulsi brevi ad alta corrente. La corrente di picco di 1A è consentita solo se la larghezza dell'impulso è di 10 microsecondi o meno e la frequenza di ripetizione degli impulsi è di 300 impulsi al secondo o inferiore. Ciò consente lampi ad alta luminosità nei sistemi di comunicazione.

10. Esempio Pratico di Caso d'Uso

Progettazione di un Semplice Sensore di Prossimità:Il LTE-3220L-032A può essere utilizzato come trasmettitore in un sensore di oggetti riflettente. È accoppiato con un fototransistor posto adiacente ad esso. L'emettitore è pilotato con una corrente impulsiva (es. impulsi da 50mA). Quando un oggetto si avvicina, riflette parte della luce infrarossa sul fototransistor. Il circuito collegato al fototransistor rileva questo aumento di corrente. Il funzionamento a impulsi aiuta a distinguere il segnale dalla luce ambiente. Il ristretto angolo di visione dell'emettitore aiuta a definire un campo di rilevamento più preciso.

11. Introduzione al Principio di Funzionamento

Il dispositivo funziona sul principio dell'elettroluminescenza in una giunzione p-n a semiconduttore. Quando viene applicata una tensione diretta, elettroni e lacune vengono iniettati nella regione di giunzione dove si ricombinano. In questo specifico sistema di materiali, l'energia rilasciata durante la ricombinazione viene emessa come fotoni con una lunghezza d'onda corrispondente al bandgap del semiconduttore, progettato per essere di circa 850nm (infrarosso). Il package in epossidico trasparente consente a questa luce di fuoriuscire in modo efficiente.

12. Tendenze e Sviluppi del Settore

La tendenza nei componenti a infrarossi continua verso una maggiore efficienza (più luce in uscita per watt elettrico in ingresso), velocità più elevate per una trasmissione dati più rapida e dimensioni del package più piccole per l'integrazione in dispositivi compatti. C'è anche uno sviluppo continuo in specifici intervalli di lunghezze d'onda per applicazioni come il rilevamento di gas o le comunicazioni ottiche. Il passaggio a una produzione senza piombo e conforme RoHS, come si vede con questo componente, è un requisito standard del settore guidato dalle normative ambientali. L'integrazione di emettitori con driver o rivelatori in moduli multi-chip è un altro settore di avanzamento.