Scheda Tecnica LED Emettitore IR LTE-306 - Package Laterale - Lunghezza d'Onda di Picco 940nm - Tensione Diretta 1.6V - Angolo di Visione 30° - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTE-306 è un emettitore a infrarossi (IR) laterale in miniatura, progettato per l'uso in sistemi di rilevamento e sensori optoelettronici. La sua funzione principale è emettere luce infrarossa con una lunghezza d'onda di picco di 940 nanometri (nm). Questo dispositivo è progettato per essere meccanicamente e spettralmente abbinato ai corrispondenti fototransistor della serie LTR-306, garantendo prestazioni ottimali nelle coppie emettitore-ricevitore per applicazioni come il rilevamento di oggetti, il sensoriamento di posizione e la trasmissione dati. Il vantaggio principale di questo componente è la sua costruzione a basso costo all'interno di un compatto package plastico, combinata con la disponibilità di lotti pre-selezionati per un'uscita di intensità radiante consistente.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

2.1 Valori Massimi Assoluti

I limiti operativi del dispositivo sono definiti ad una temperatura ambiente (T_A) di 25°C. I valori chiave includono una corrente diretta continua (I_F) di 50 mA e una corrente diretta di picco di 1 A per funzionamento impulsivo (300 impulsi al secondo, larghezza impulso 10 µs). La massima dissipazione di potenza è di 75 mW. La tensione inversa massima è di 5 V, indicando che il LED non deve essere sottoposto a polarizzazione inversa superiore a questo valore. L'intervallo di temperatura di funzionamento è da -40°C a +85°C, e l'intervallo di conservazione è da -55°C a +100°C. La temperatura di saldatura dei terminali è specificata a 260°C per 5 secondi quando misurata a 1.6mm dal corpo del package.

2.2 Caratteristiche Elettriche & Ottiche

Tutte le caratteristiche sono misurate a T_A=25°C. I parametri ottici primari sono l'Incidenza Radiante sull'Apertura (E_e) e l'Intensità Radiante (I_E), entrambi testati a una corrente diretta di 20 mA. Questi parametri sono raggruppati in lotti (da A a H), fornendo una gamma di valori minimi e tipici/massimi per la selezione in base alle esigenze dell'applicazione. Ad esempio, il Lotto A offre E_eda 0.088 a 0.168 mW/cm² e I_Eda 0.662 a 1.263 mW/sr, mentre il Lotto H offre un'uscita maggiore. La lunghezza d'onda di emissione di picco (λ_Picco) è tipicamente 940 nm con una semilarghezza spettrale (Δλ) di 50 nm. La tensione diretta (V_F) è tipicamente 1.6V a 20 mA. La corrente inversa (I_R) è massimo 100 µA a una tensione inversa di 5V. L'angolo di visione (2θ_1/2) è di 30 gradi.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Il prodotto utilizza un sistema di binning basato sull'intensità radiante. I dispositivi vengono testati e suddivisi in gruppi (Lotti da A a H) in base alla loro Intensità Radiante misurata (I_E) e all'Incidenza Radiante sull'Apertura (E_e) a una corrente di pilotaggio standard di 20 mA. Ciò consente ai progettisti di selezionare componenti con livelli minimi garantiti di emissione luminosa, assicurando coerenza nelle prestazioni del sistema, particolarmente importante nelle applicazioni in cui la soglia di rilevamento o l'intensità del segnale sono critiche. I lotti forniscono una scala graduata della potenza di uscita.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fa riferimento a diverse curve caratteristiche tipiche. La Figura 1 mostra la Distribuzione Spettrale, illustrando l'emissione luminosa centrata attorno a 940 nm. La Figura 2 descrive la relazione tra Corrente Diretta e Temperatura Ambiente, importante per comprendere il derating. La Figura 3 è la curva Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (I-V), che mostra le caratteristiche di accensione del diodo. La Figura 4 mostra come l'Intensità Radiante Relativa varia con la Temperatura Ambiente, indicando una diminuzione dell'uscita all'aumentare della temperatura. La Figura 5 traccia l'Intensità Radiante Relativa in funzione della Corrente Diretta, mostrando la relazione non lineare tra corrente di pilotaggio ed emissione luminosa. La Figura 6 è il Diagramma di Radiazione, un grafico polare che visualizza l'angolo di visione di 30 gradi e la distribuzione spaziale della luce infrarossa emessa.

5. Informazioni Meccaniche & sul Package

Il dispositivo utilizza un package plastico laterale in miniatura. Le dimensioni sono fornite in un disegno (citato ma non dettagliato nel testo). Note chiave specificano che tutte le dimensioni sono in millimetri, con una tolleranza generale di ±0.25mm salvo diversa indicazione. L'interasse dei terminali è misurato nel punto in cui i terminali escono dal package. L'orientamento laterale significa che la direzione di emissione primaria è perpendicolare all'asse dei terminali, il che è un differenziatore chiave rispetto ai LED a emissione superiore.

6. Linee Guida per Saldatura & Assemblaggio

La linea guida principale fornita è per la saldatura dei terminali: la temperatura in un punto a 1.6mm (0.063 pollici) dal corpo del package non deve superare i 260°C per una durata di 5 secondi. Questo è fondamentale per prevenire danni al die del semiconduttore interno e al package plastico. Per l'assemblaggio moderno, ciò implica un attento controllo dei parametri di saldatura a onda o l'uso di tecniche di saldatura selettiva. La saldatura manuale deve essere eseguita rapidamente con un saldatore a temperatura controllata.

7. Raccomandazioni per l'Applicazione

7.1 Scenari Applicativi Tipici

Il LTE-306 è ideale per applicazioni che richiedono l'emissione di luce non visibile per il sensoriamento. Usi comuni includono il rilevamento e il conteggio di oggetti (es. in distributori automatici, stampanti), il sensoriamento di posizione (es. rilevamento del bordo carta), sensori a fessura e interruttori di prossimità. Il suo abbinamento spettrale al fototransistor LTR-306 lo rende perfetto per costruire interruttori ottici compatti o sensori riflettenti per oggetti.

7.2 Considerazioni di Progettazione

I progettisti devono considerare diversi fattori: Primo, utilizzare sempre una resistenza limitatrice di corrente in serie con il LED quando si pilota da una sorgente di tensione per evitare di superare la massima corrente diretta continua (50 mA). Secondo, selezionare il lotto di intensità appropriato (A-H) in base alla distanza di rilevamento richiesta e alla sensibilità del rivelatore abbinato. Terzo, tenere conto dell'angolo di visione di 30 gradi quando si allineano emettitore e rivelatore in un sistema; un disallineamento ridurrà l'intensità del segnale. Quarto, considerare gli effetti della temperatura ambiente sull'uscita radiante (come mostrato nella Figura 4), specialmente in ambienti ostili. Quinto, assicurarsi che la tensione inversa ai capi del LED non superi mai i 5V, potenzialmente richiedendo circuiti di protezione in alcune configurazioni.

8. Confronto Tecnico

I principali vantaggi differenzianti di questo componente sono il suo package laterale e l'intensità pre-lottizzata. Rispetto ai LED IR standard a emissione superiore, il fattore di forma laterale consente un layout PCB più flessibile e può abilitare design di prodotto più sottili. La disponibilità di più lotti di intensità fornisce un livello di classificazione delle prestazioni non sempre disponibile negli emettitori IR a basso costo, dando ai progettisti la capacità di ottimizzare le prestazioni del sistema e potenzialmente ridurre i costi evitando sovradimensionamenti. L'esplicito abbinamento meccanico e spettrale a una specifica serie di fototransistor semplifica la progettazione di coppie ottiche affidabili.

9. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Qual è lo scopo del sistema di binning?

R: Il binning (A-H) garantisce un livello minimo di intensità radiante. Ciò assicura coerenza nella produzione. Puoi scegliere un lotto inferiore per applicazioni meno impegnative/a corto raggio o un lotto superiore per un raggio più lungo o un rilevamento più affidabile.

D: Posso pilotare questo LED con un'alimentazione a 3.3V?

R: Sì, ma devi usare una resistenza in serie. Con una V_Ftipica di 1.6V a 20mA, il valore della resistenza sarebbe (3.3V - 1.6V) / 0.02A = 85 Ohm. Calcola sempre la resistenza in base alla corrente desiderata e alla tensione di alimentazione effettiva.

D: Perché l'angolo di visione è importante?

R: L'angolo di visione di 30 gradi definisce il cono all'interno del quale viene emessa la maggior parte della luce. In un sistema di sensori accoppiati, sia l'emettitore che il rivelatore hanno angoli di visione. La loro sovrapposizione definisce la zona di sensoriamento effettiva. Un angolo più stretto può consentire un rilevamento più preciso.

D: In che modo la temperatura influisce sulle prestazioni?

R: All'aumentare della temperatura ambiente, l'intensità radiante tipicamente diminuisce (vedi Figura 4). Anche la tensione diretta diminuisce leggermente per una data corrente. In applicazioni critiche, può essere necessaria una compensazione della temperatura nel circuito di pilotaggio o di ricezione.

10. Caso d'Uso Pratico

Caso: Progettazione di un Sensore di Presenza Carta in una Stampante.Un emettitore IR LTE-306 è accoppiato con un fototransistor LTR-306 attraverso il percorso della carta per formare un sensore trasmissivo. Quando la carta è assente, la luce dall'emettitore raggiunge il rivelatore. Quando la carta è presente, la blocca. Il package laterale consente ad entrambi i componenti di essere montati in piano sul PCB principale, con i loro assi ottici allineati attraverso il varco. Il progettista seleziona emettitori del Lotto D per garantire che una sufficiente intensità del segnale raggiunga il rivelatore dopo una potenziale contaminazione (polvere) durante la vita del prodotto. Un microcontrollore monitora l'uscita del fototransistor per determinare la presenza della carta.

11. Principio Operativo

Un LED emettitore a infrarossi 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). Questo processo di ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni (particelle di luce). La specifica composizione materiale e struttura del semiconduttore determinano la lunghezza d'onda della luce emessa. Per il LTE-306, ciò risulta in fotoni principalmente nello spettro infrarosso attorno a 940 nm, invisibile all'occhio umano ma rilevabile dai fotodiodi al silicio.

12. Tendenze Tecnologiche

La tendenza in tali componenti optoelettronici discreti è verso un'ulteriore miniaturizzazione, una maggiore efficienza (più luce emessa per unità di potenza elettrica in ingresso) e una maggiore integrazione. Sebbene le coppie discrete emettitore-rivelatore rimangano comuni, c'è una tendenza verso moduli integrati che includono il LED, il fotorivelatore e talvolta il circuito di condizionamento del segnale in un unico package. Ciò semplifica la progettazione e migliora l'affidabilità. Inoltre, è in corso lo sviluppo per ottenere un'emissione di lunghezza d'onda più precisa e stabile e un controllo più stretto dell'angolo di visione per applicazioni di sensoriamento specializzate. La domanda di componenti a basso consumo per dispositivi IoT alimentati a batteria guida anche i miglioramenti dell'efficienza.