Scheda Tecnica LED Emettitore IR LTE-1650 - Package Trasparente - Tensione Diretta 1.6V - Potenza 100mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTE-1650 è un emettitore a infrarossi (IR) miniaturizzato, con emissione frontale, progettato per applicazioni che richiedono un'elevata capacità di corrente di pilotaggio e caratteristiche di bassa tensione diretta. La sua funzione principale è emettere luce infrarossa con una lunghezza d'onda di picco di 940 nanometri. Il dispositivo è alloggiato in un package plastico trasparente, una soluzione economica per vari sistemi optoelettronici. I vantaggi principali di questo componente includono la capacità di gestire correnti di impulso significative, il funzionamento a bassa tensione che riduce il consumo energetico nei circuiti di pilotaggio e il suo ampio angolo di visione che semplifica l'allineamento ottico nelle applicazioni finali. È tipicamente destinato a mercati che coinvolgono sistemi di telecomando, sensori di prossimità, rilevamento di oggetti e automazione industriale dove è richiesta una segnalazione IR affidabile.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

2.1 Specifiche Massime Assolute

Il dispositivo è specificato per operare entro limiti rigorosi per garantire affidabilità e longevità. La massima dissipazione di potenza continua è di 100 mW a una temperatura ambiente (T_A) di 25°C. Può sopportare una corrente diretta di picco di 1 Ampere in condizioni impulsive (300 impulsi al secondo, larghezza dell'impulso di 10 microsecondi). La massima corrente diretta continua è nominalmente di 60 mA. Può essere applicata una tensione inversa fino a 5 Volt senza danneggiare la giunzione. L'intervallo di temperatura operativa è da -40°C a +85°C, mentre l'intervallo di temperatura di stoccaggio si estende da -55°C a +100°C, indicando una robusta tolleranza ambientale. I terminali possono essere saldati a una temperatura di 260°C per una durata di 5 secondi quando misurati a 1,6 mm dal corpo del package.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

I parametri di prestazione chiave sono misurati a T_A=25°C. L'uscita è caratterizzata sia dall'Incidenza Radiante in Apertura (E_e, in mW/cm²) che dall'Intensità Radiante (I_E, in mW/sr), entrambe testate a una corrente diretta (I_F) di 20mA. Questi parametri sono suddivisi in bin (vedi Sezione 3). La lunghezza d'onda di emissione di picco (λ_P) è tipicamente di 940 nm, nello spettro del vicino infrarosso, ideale per molte applicazioni di sensing e comunicazione in quanto invisibile all'occhio umano. La semilarghezza della linea spettrale (Δλ) è di 50 nm, definendo la purezza spettrale della luce emessa. La tensione diretta (V_F) è tipicamente di 1,6 Volt a I_F=50mA, con un massimo di 1,8V, confermando il suo funzionamento a bassa tensione. La corrente inversa (I_R) è al massimo di 100 µA a una tensione inversa (V_R) di 5V. L'angolo di visione (2θ_1/2) è di 60 gradi, fornendo un ampio diagramma di radiazione.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Il LTE-1650 utilizza un sistema di binning delle prestazioni basato principalmente sull'Intensità Radiante e sull'Incidenza Radiante in Apertura. Questo sistema categorizza i componenti in diversi gradi di prestazione (Bin A, B, C, D) per garantire coerenza all'interno di un lotto di produzione. Ad esempio, a I_F=20mA, i dispositivi del Bin A hanno un'intensità radiante compresa tra 1,383 e 4,06 mW/sr, mentre i dispositivi del Bin D partono da 5,11 mW/sr. Ciò consente ai progettisti di selezionare componenti che corrispondono ai requisiti di sensibilità specifici del loro rivelatore o alla forza del segnale richiesta per la loro applicazione. Non è indicato un binning esplicito per la tensione diretta o la lunghezza d'onda in questa scheda tecnica; la lunghezza d'onda è specificata come un valore tipico di 940nm.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fornisce diversi grafici che illustrano le relazioni chiave. La Figura 1 mostra la Distribuzione Spettrale, tracciando l'intensità radiante relativa rispetto alla lunghezza d'onda. Questa curva conferma il picco a 940nm e la larghezza spettrale di 50nm. La Figura 2 raffigura la relazione tra Corrente Diretta e Temperatura Ambiente, mostrando come la massima corrente continua ammissibile diminuisca all'aumentare della temperatura ambiente per rimanere entro i limiti di dissipazione di potenza. La Figura 3 è la curva Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (I-V), che dimostra la caratteristica relazione esponenziale del diodo e la sua bassa V_F. La Figura 4 mostra come l'Intensità Radiante Relativa vari con la Temperatura Ambiente, tipicamente mostrando una diminuzione dell'uscita all'aumentare della temperatura. La Figura 5 illustra come l'Intensità Radiante Relativa cambi con la Corrente Diretta, mostrando la relazione non lineare tra corrente di pilotaggio e emissione luminosa. Infine, la Figura 6 è il Diagramma di Radiazione, un grafico polare che rappresenta visivamente l'angolo di visione di 60 gradi, mostrando la distribuzione angolare della luce infrarossa emessa.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

Il dispositivo utilizza un package plastico miniaturizzato con emissione frontale. Le note dimensionali chiave includono: tutte le dimensioni sono in millimetri, con una tolleranza generale di ±0,25 mm salvo diversa indicazione. La resina sotto la flangia può sporgere al massimo di 1,5 mm. La spaziatura dei terminali è misurata nel punto in cui i terminali escono dal corpo del package. Il package è chiaro e trasparente, il che è vantaggioso per applicazioni in cui l'emettitore potrebbe essere visibile o dove la posizione esatta del chip deve essere identificata per l'allineamento ottico. Il design frontale significa che l'emissione luminosa principale avviene dalla superficie superiore del package.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

La specifica di saldatura principale fornita riguarda la temperatura di saldatura dei terminali. I terminali possono resistere a una temperatura di 260°C per 5 secondi quando misurati a 1,6 mm (0,063 pollici) dal corpo del package. Questo è un parametro critico per i processi di saldatura a onda o saldatura manuale. Per la saldatura a rifusione, possono generalmente essere utilizzati i profili di rifusione standard a infrarossi (IR) o a convezione per componenti in package plastico, ma la temperatura massima del corpo del package non dovrebbe superare per un periodo prolungato il massimo della temperatura di stoccaggio di 100°C. È consigliabile evitare stress meccanici sui terminali durante e dopo il montaggio. Le condizioni di stoccaggio adeguate prevedono di conservare i componenti in un ambiente asciutto e sicuro da scariche elettrostatiche, entro l'intervallo di temperatura di stoccaggio specificato (-55°C a +100°C), per prevenire l'assorbimento di umidità o altri tipi di degrado.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

Il formato di imballaggio specifico (ad es., nastro e bobina, sfuso) non è dettagliato nel contenuto fornito. Il numero di parte è chiaramente identificato come LTE-1650. La scheda tecnica stessa è referenziata dal Numero di Specifica: DS-50-95-0017, Revisione B. Il codice di binning (A, B, C, D) sarebbe una parte critica delle informazioni per l'ordine per garantire che venga fornito il grado di prestazione corretto. I progettisti devono specificare il bin richiesto quando ordinano per garantire le caratteristiche di intensità radiante per la loro applicazione.

8. Raccomandazioni per l'Applicazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

Il LTE-1650 è ben adatto a una varietà di applicazioni. La sua elevata capacità di corrente impulsiva lo rende ideale per trasmettitori a infrarossi per telecomandi, dove vengono utilizzati brevi burst ad alta potenza per comunicare segnali. L'ampio angolo di visione è vantaggioso nel sensing di prossimità e nel rilevamento di oggetti, dove l'allineamento esatto tra emettitore e rivelatore potrebbe non essere perfettamente controllato. Può essere utilizzato nell'automazione industriale per conteggio, smistamento o sensing di posizione. Altri usi potenziali includono la trasmissione dati su brevi distanze, interruzioni di fascio per sistemi di sicurezza e interruttori touchless.

8.2 Considerazioni di Progettazione

Quando si progetta con il LTE-1650, devono essere considerati diversi fattori. Il circuito di pilotaggio deve limitare la corrente continua a 60mA o meno, rispettando la curva di derating a temperature ambiente più elevate. Per il funzionamento impulsivo, assicurarsi che la larghezza dell'impulso e il duty cycle non causino il superamento della dissipazione di potenza media di 100mW. La bassa tensione diretta consente di pilotarlo direttamente da logica a bassa tensione (ad es., sistemi a 3,3V o 5V) con una semplice resistenza di limitazione della corrente in serie. La scelta del bin (da A a D) influenzerà direttamente l'intensità del segnale ricevuto dal rivelatore; un bin più alto fornisce maggiore intensità, il che può migliorare il rapporto segnale/rumore o consentire distanze operative più lunghe. Il package trasparente non filtra la luce, quindi potrebbero essere necessari filtri ottici esterni se è richiesto il blocco di lunghezze d'onda specifiche. In genere non è necessario un dissipatore di calore per questo package in condizioni operative normali, ma il layout della scheda dovrebbe consentire una certa dissipazione del calore attraverso i terminali.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Rispetto agli emettitori IR standard, i principali vantaggi differenzianti del LTE-1650 sono la combinazione dielevata capacità di corrente(1A di impulso, 60mA continua) ebassa tensione diretta(1,6V tipica). Molti emettitori IR sacrificano una caratteristica per l'altra. Questa combinazione lo rende più efficiente e più facile da pilotare da alimentatori comuni. Ilvasto angolo di visione di 60 gradiè un altro significativo vantaggio rispetto agli emettitori ad angolo più stretto, riducendo i requisiti di precisione di allineamento durante l'assemblaggio e l'uso del prodotto finale. Ilpackage trasparente chiaronon offre alcun filtraggio intrinseco della lunghezza d'onda, il che può essere un vantaggio o uno svantaggio a seconda dell'applicazione; fornisce l'output spettrale completo del chip, mentre i package colorati potrebbero assorbire parte dell'IR desiderato o della luce rossa visibile che alcuni chip emettono.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

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

R: Sì, ma devi usare una resistenza di limitazione della corrente. Calcola il valore della resistenza usando R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F. Ad esempio, con V_{alimentazione}=5V, V_F=1,6V, e una I_Fdesiderata di 20mA, R = (5 - 1,6) / 0,02 = 170 Ohm. Usa il valore standard successivo, ad es., 180 Ohm.

D: Qual è la differenza tra l'Incidenza Radiante in Apertura (E_e) e l'Intensità Radiante (I_E)?

R: L'Intensità Radiante (I_E, mW/sr) misura la potenza ottica emessa per unità di angolo solido (steradiante), descrivendo quanto è focalizzato il fascio. L'Incidenza Radiante in Apertura (E_e, mW/cm²) è la densità di potenza incidente su una superficie (come un rivelatore) a una distanza specificata, che dipende sia dall'intensità che dalla distanza/geometria. I_Eè una proprietà della sorgente; E_eè ciò che vede un rivelatore.

D: In che modo la temperatura influisce sulle prestazioni?

R: Come mostrato nelle curve, l'aumento della temperatura ambiente riduce la massima corrente diretta continua ammissibile (Fig. 2) e tipicamente diminuisce l'output radiante per una data corrente (Fig. 4). La tensione diretta ha anche un coefficiente di temperatura negativo (diminuisce con l'aumentare della temperatura), che dovrebbe essere considerato nei progetti di pilotaggio a corrente costante.

D: Perché il dispositivo è suddiviso in bin?

R: Le variazioni di produzione causano lievi differenze nell'efficienza di emissione luminosa tra singoli LED. Il binning li ordina in gruppi di prestazione (A, B, C, D) in modo che i progettisti possano scegliere un livello di prestazione coerente per il loro circuito, garantendo un comportamento prevedibile del sistema.

11. Studio di Caso di Applicazione Pratica

Caso: Sensore Semplice di Rilevamento Oggetti.Un uso comune è in un sistema di rilevamento a infrarossi modulato per evitare interferenze della luce ambientale. Il LTE-1650 è pilotato da un'onda quadra a 38kHz (una frequenza comune per i ricevitori IR) attraverso un interruttore a transistor, consentendo una corrente impulsiva fino al valore nominale di 1A per una trasmissione del segnale forte. È abbinato a un corrispondente fotodetettore IR sintonizzato a 38kHz. Il vasto angolo di visione di 60 gradi del LTE-1650 consente di posizionare emettitore e rivelatore fianco a fianco su un PCB, con i loro campi visivi che si sovrappongono davanti al sensore. Quando un oggetto entra in questa zona di sovrapposizione, riflette la luce IR modulata dall'emettitore al rivelatore. L'elettronica del sistema rileva quindi questo segnale riflesso. Per questa modalità di sensing riflessivo, verrebbero scelti LED dei bin C o D per garantire che un segnale sufficiente ritorni al rivelatore. La bassa tensione diretta consente a tutto il circuito, incluso il driver del LED, di essere alimentato da un'unica linea a 3,3V o 5V.

12. Principio Operativo

Il LTE-1650 è un diodo a emissione luminosa (LED) a semiconduttore. Il suo funzionamento si basa sull'elettroluminescenza in una giunzione p-n di un semiconduttore. Quando viene applicata una tensione diretta, gli elettroni dalla regione di tipo n e le lacune dalla regione di tipo p vengono iniettati nella regione di giunzione. Quando questi portatori di carica si ricombinano, rilasciano energia. In questo dispositivo specifico, il materiale semiconduttore (tipicamente basato su arseniuro di gallio e alluminio, AlGaAs) è progettato in modo che questa energia venga rilasciata principalmente come fotoni di luce infrarossa con una lunghezza d'onda di picco intorno ai 940 nm. Il package epossidico trasparente incapsula il chip semiconduttore, fornisce protezione meccanica e funge da lente che modella la luce emessa nel pattern di angolo di visione specificato di 60 gradi.

13. Tendenze Tecnologiche e Contesto

Gli emettitori a infrarossi come il LTE-1650 rappresentano una tecnologia matura e affidabile. Le tendenze attuali in questo campo si concentrano sull'aumento dell'efficienza (più luce emessa per unità di potenza elettrica in ingresso), sull'abilitazione di velocità di modulazione più elevate per una trasmissione dati più veloce e sull'ulteriore miniaturizzazione dei package. C'è anche una tendenza verso l'integrazione dell'emettitore con un circuito di pilotaggio o addirittura con un rivelatore in un unico modulo per semplificare la progettazione del sistema. La lunghezza d'onda di 940nm rimane molto popolare perché offre un buon equilibrio tra la sensibilità dei rivelatori al silicio (che ha un picco intorno a 900-1000nm) e la bassa assorbimento nell'atmosfera. Mentre nuovi materiali possono offrire opzioni di lunghezza d'onda leggermente diverse o efficienze più elevate, i principi fondamentali e le aree applicative per dispositivi come il LTE-1650 rimangono stabili e ampiamente applicabili nell'elettronica di consumo, nei controlli industriali e nei sistemi automobilistici.