Техническая документация на инфракрасный излучатель LTE-3677 - Высокоскоростной, мощный, в прозрачном корпусе

1. Обзор продукта

LTE-3677 — это высокопроизводительный инфракрасный (ИК) излучатель, разработанный для применений, требующих быстрого времени отклика и значительной излучаемой мощности. Его ключевые преимущества заключаются в сочетании высокой скорости и высокой мощности, что делает его подходящим для импульсных систем. Компонент размещен в прозрачном корпусе, что типично для ИК-излучателей для эффективной передачи инфракрасного света. Целевой рынок включает промышленную автоматизацию, пульты дистанционного управления, оптические переключатели, каналы передачи данных и сенсорные системы, где критически важна надежная и быстрая ИК-сигнализация.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Предельно допустимые параметры

Эти параметры определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Максимальный постоянный прямой ток составляет 100 мА, в то время как гораздо более высокий импульсный прямой ток в 1 А допустим в импульсном режиме (300 импульсов в секунду, длительность импульса 10 мкс). Это подчеркивает способность устройства к кратковременным высокоинтенсивным вспышкам света. Рассеиваемая мощность составляет 260 мВт. Диапазон рабочих температур указан от 0°C до +70°C, а хранения — от -20°C до +85°C. Температура пайки выводов не должна превышать 260°C в течение 5 секунд при измерении на расстоянии 1,6 мм от корпуса.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Ключевые параметры измерены при температуре окружающей среды (T_A) 25°C. Сила излучения (I_E) — это основной показатель оптической выходной мощности на единицу телесного угла. Для прямого тока (I_F) 20 мА типичные значения распределены по группам (бинам): BIN D предлагает от 9,62 до 19,85 мВт/ср, а BIN E — 13,23 мВт/ср. Пиковая длина волны излучения (λ_P) находится в диапазоне от 860 нм до 895 нм, с центром около 875 нм, что помещает его в ближний инфракрасный спектр. Полуширина спектральной линии (Δλ) составляет 50 нм, что указывает на ширину полосы излучаемого света. Электрические характеристики включают прямое напряжение (V_F) типично 1,5 В при 50 мА (1,67 В при 100 мА) и обратный ток (I_R) максимум 100 мкА при обратном смещении 5 В. Время нарастания и спада (T_r/T_f) составляет 40 нс, что подтверждает его высокоскоростные возможности. Угол обзора (2θ_1/2) равен 30 градусам.

3. Объяснение системы бинов

В спецификации указана система бинов, в основном для силы излучения и облученности. Упоминаются два бина: BIN D и BIN E. BIN E, по-видимому, представляет собой более узкий или высокопроизводительный поддиапазон в пределах, определенных для BIN D. Для силы излучения при I_F=20 мА BIN D охватывает 9,62-19,85 мВт/ср, тогда как BIN E указан как 13,23 мВт/ср. Это позволяет производителям выбирать компоненты с более стабильными или гарантированными минимальными уровнями производительности в соответствии с требованиями их конкретного применения, обеспечивая единообразие характеристик системы.

4. Анализ характеристических кривых

В спецификации приведены несколько типичных характеристических кривых. Рисунок 1 показывает спектральное распределение, иллюстрирующее форму и ширину излучаемого инфракрасного света с центром около 875 нм. Рисунок 2, "Прямой ток в зависимости от температуры окружающей среды", вероятно, показывает снижение максимально допустимого тока с ростом температуры. Рисунок 3, "Прямой ток в зависимости от прямого напряжения", изображает ВАХ диода. Рисунок 4, "Относительная сила излучения в зависимости от температуры окружающей среды", показывает, как оптическая выходная мощность уменьшается с повышением температуры, что является ключевым фактором для теплового режима. Рисунок 5, "Относительная сила излучения в зависимости от прямого тока", демонстрирует зависимость между током накачки и световым выходом, которая обычно линейна в определенном диапазоне. Рисунок 6 — это диаграмма направленности, полярная диаграмма, показывающая угловое распределение интенсивности излучаемого света, соответствующее углу обзора в 30 градусов.

5. Механическая информация и данные о корпусе

Корпус представляет собой стандартный выводной компонент с прозрачной линзой. Ключевые размерные примечания включают: все размеры указаны в миллиметрах, общий допуск составляет ±0,25 мм, если не указано иное. Максимальный выступ смолы под фланцем составляет 1,5 мм. Расстояние между выводами измеряется в точке их выхода из корпуса. Точные размеры приведены на чертеже (не полностью детализированы в текстовом отрывке), который включает диаметр корпуса, длину выводов и форму линзы.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

Основная рекомендация касается пайки выводов: температура не должна превышать 260°C в течение 5 секунд при измерении на расстоянии 1,6 мм (0,063 дюйма) от корпуса. Это крайне важно для предотвращения теплового повреждения внутреннего полупроводникового кристалла и эпоксидного корпуса. Для волновой или конвекционной пайки (хотя для поверхностного монтажа явно не упоминается, так как это выводной компонент) следует соблюдать стандартные отраслевые профили для аналогичных компонентов, уделяя особое внимание пиковой температуре и времени выше температуры плавления припоя. Также рекомендуется правильное обращение для предотвращения электростатического разряда (ЭСР), хотя это не указано, поскольку полупроводниковые приборы, как правило, чувствительны к ЭСР.

7. Упаковка и информация для заказа

Номер детали — LTE-3677. Спецификация идентифицируется номером: Spec No.: DS-50-99-0015, Revision A. Документ имеет нумерацию страниц (Страница 1 из 3 и т.д.). Конкретные детали упаковки, такие как размер катушки, количество в тубусе или лотке, в данном отрывке не приведены. Заказ обычно включает базовый номер детали LTE-3677 и, возможно, суффикс для обозначения бина (например, LTE-3677-D или LTE-3677-E), если они доступны как отдельные позиции для заказа.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

LTE-3677 идеально подходит для применений, требующих быстрого импульсного инфракрасного света. Это включает: промышленные оптические датчики (например, обнаружение объектов, счет, обнаружение кромки). Инфракрасные каналы передачи данных для связи на короткие расстояния. Пульты дистанционного управления для бытовой электроники. Оптические энкодеры и датчики положения. Дымовые извещатели и другое аналитическое сенсорное оборудование. Системы безопасности, использующие инфракрасные лучи.

8.2 Вопросы проектирования

Схема управления:Используйте токоограничивающий резистор или специализированную схему драйвера светодиода для управления прямым током. Для импульсного режима убедитесь, что драйвер может обеспечить требуемый пиковый ток (до 1 А) с быстрыми фронтами, чтобы использовать время нарастания/спада 40 нс.Тепловой режим:Хотя рассеиваемая мощность составляет 260 мВт, работа при высоких постоянных токах или в условиях повышенной температуры окружающей среды требует внимания к теплоотводу через выводы или разводку платы для поддержания производительности и долговечности.Оптическая конструкция:Угол обзора 30 градусов определяет расходимость луча. Линзы или отражатели могут использоваться для коллимации или фокусировки луча по мере необходимости. Прозрачный корпус подходит для применений, где излучатель виден, но при необходимости может использоваться ИК-фильтр для блокировки видимого света.Сопряжение с детектором:Выберите фотодетектор (фотодиод, фототранзистор) со спектральной чувствительностью, соответствующей пиковой длине волны излучателя 875 нм, для оптимальной эффективности системы.

9. Техническое сравнение

По сравнению со стандартными, более медленными ИК-светодиодами, ключевым отличием LTE-3677 является еговысокая скорость (время нарастания/спада 40 нс), что позволяет осуществлять передачу данных на более высоких скоростях. Еговысокая выходная мощность(высокая сила излучения) обеспечивает более сильный сигнал, увеличивая отношение сигнал/шум и рабочий диапазон. Возможностьимпульсной работыс высоким номинальным пиковым током позволяет управлять им очень яркими короткими вспышками, что эффективно и может увеличить воспринимаемую дальность. Прозрачный корпус является стандартным для таких излучателей. При выборе ИК-излучателя инженеры сравнивают эти параметры — скорость, выходную мощность, длину волны, угол обзора и корпус — с альтернативами, чтобы найти наилучшее соответствие требованиям по полосе пропускания, дальности и физической компоновке.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Могу ли я управлять этим светодиодом постоянным током 150 мА?

О: Нет. Предельно допустимый параметр для постоянного прямого тока составляет 100 мА. Превышение этого параметра грозит необратимым повреждением устройства.

В: В чем разница между BIN D и BIN E?

О: BIN E определяет типичную силу излучения 13,23 мВт/ср при 20 мА, что попадает в более широкий диапазон BIN D (9,62-19,85 мВт/ср). BIN E, вероятно, представляет собой выборку устройств с более стабильными характеристиками около этого типичного значения, тогда как BIN D охватывает весь производственный разброс.

В: Как температура влияет на производительность?

О: Как показано на типичных кривых, сила излучения уменьшается с увеличением температуры окружающей среды. Прямое напряжение также обычно уменьшается с ростом температуры. Рабочий ток должен быть снижен выше 25°C в соответствии с кривой снижения номинальных значений (рис. 2), чтобы оставаться в пределах предела рассеиваемой мощности.

В: Необходим ли последовательный резистор?

О: Да, для большинства простых схем управления. Светодиодом необходимо управлять контролируемым током. Использование непосредственно источника напряжения вызовет чрезмерный ток, что разрушит устройство. Рассчитайте значение резистора на основе напряжения питания, желаемого прямого тока (I_F) и прямого напряжения (V_F) из спецификации.

11. Практический пример использования

Сценарий: Высокоскоростной датчик обнаружения объектов.На сборочной линии используется фотоэлектрический датчик для обнаружения мелких деталей, проходящих на высокой скорости. LTE-3677 используется в качестве источника инфракрасного света, импульсы подаются с частотой 10 кГц и пиковым током 1 А. Напротив установлен согласованный фототранзистор. Когда объект прерывает луч, приемник обнаруживает отсутствие импульсного сигнала. Время отклика LTE-3677 в 40 нс гарантирует, что световые импульсы четкие и хорошо определены, что позволяет электронике датчика надежно различать импульсы даже на высоких скоростях, минимизируя ложные срабатывания и обеспечивая точный подсчет очень быстро движущихся объектов.

12. Принцип работы

Инфракрасный излучатель — это полупроводниковый диод. При приложении прямого напряжения электроны рекомбинируют с дырками в активной области устройства, высвобождая энергию в виде фотонов. Конкретные материалы, используемые в полупроводниковой структуре, определяют длину волны излучаемого света. Для LTE-3677 это приводит к образованию фотонов в ближнем инфракрасном спектре около 875 нм, которые невидимы для человеческого глаза, но могут быть обнаружены кремниевыми фотодиодами и другими ИК-чувствительными датчиками. Прозрачный эпоксидный корпус действует как линза, формируя выходной луч до указанного угла обзора.

13. Технологические тренды

Область оптоэлектроники продолжает развиваться в направлении повышения эффективности, скорости и степени интеграции. Тренды, актуальные для устройств, подобных LTE-3677, включают:Увеличение мощности и эффективности:Новые полупроводниковые материалы и структуры направлены на получение большей оптической мощности на единицу электрической входной мощности, уменьшая тепловыделение.Уменьшение габаритов:Стремление к миниатюризации подталкивает к использованию корпусов для поверхностного монтажа (SMD) с аналогичными или лучшими характеристиками, чем у выводных типов.Повышение скорости:Исследования продолжают повышать скорость модуляции ИК-излучателей для обеспечения более быстрой передачи данных, например, в Li-Fi или высокоскоростных оптических соединениях.Специфичность длины волны:Разработка излучателей с более узкой шириной спектральной линии для применений в газовом анализе и спектроскопии.