Техническая документация LTE-3226 - Инфракрасный излучатель - Корпус 5.0мм - Длина волны 850нм - Прямое напряжение 1.6В - Рассеиваемая мощность 120мВт

1. Обзор продукта

LTE-3226 — это высокопроизводительный инфракрасный (ИК) излучатель, разработанный для применений, требующих быстрого времени отклика и значительной оптической мощности. Его ключевые преимущества включают высокоскоростную работу, высокую выходную излучаемую мощность, пригодность для импульсных схем управления и прозрачный корпус, облегчающий точное оптическое выравнивание. Это устройство ориентировано на рынки, связанные с системами дистанционного управления, оптическими переключателями, промышленными датчиками и каналами передачи данных на короткие расстояния, где надежная инфракрасная сигнализация имеет важное значение.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Предельные параметры

Эти параметры определяют предельные значения, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Не рекомендуется длительная работа на этих пределах или вблизи них.

• Рассеиваемая мощность (P_D):120 мВт. Это максимальная общая мощность, которую устройство может рассеивать в виде тепла при любых условиях эксплуатации при температуре окружающей среды (T_A) 25°C.
• Пиковый прямой ток (I_FP):1 А. Этот высокий ток допустим только при определенных импульсных условиях: длительность импульса 10 мкс и частота повторения импульсов не более 300 импульсов в секунду (имп/с). Этот параметр имеет решающее значение для применений, таких как высокоинтенсивная сигнализация короткой длительности.
• Постоянный прямой ток (I_F):60 мА. Это максимальный постоянный ток, который можно непрерывно подавать на устройство.
• Обратное напряжение (V_R):5 В. Превышение этого напряжения в обратном направлении может вызвать пробой p-n перехода.
• Диапазон рабочих температур и температур хранения:от -40°C до +85°C. Этот широкий диапазон обеспечивает надежность в суровых условиях окружающей среды.
• Температура пайки выводов:260°C в течение 6 секунд, измеренная на расстоянии 1,6 мм от корпуса. Это определяет термостойкость для процессов сборки.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Эти параметры измерены при T_A=25°C и определяют типичные характеристики устройства в указанных условиях испытаний.

• Сила излучения (I_e):Ключевой параметр оптической мощности. Типичные значения составляют 26 мВт/ср при I_F=20мА и 65 мВт/ср при I_F=50мА. Значительный рост с увеличением тока подчеркивает способность устройства к высокомощному выходу.
• Пиковая длина волны излучения (λ_P):850 нм (тип.). Это помещает устройство в ближний инфракрасный спектр, который идеален для кремниевых фотодетекторов и менее заметен для человеческого глаза, чем более короткие волны.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):40 нм (тип.). Это указывает на спектральную ширину полосы излучаемого света.
• Прямое напряжение (V_F):1,6 В (тип.), максимум 2,0 В при I_F=50мА. Это низкое напряжение полезно для проектирования маломощных схем.
• Обратный ток (I_R):100 мкА (макс.) при V_R=5В.
• Угол обзора (2θ_1/2):25 градусов (тип.). Это полный угол, при котором сила излучения падает до половины своего пикового значения, определяя угловое рассеивание луча.

3. Анализ характеристических кривых

В техническом описании представлено несколько графических представлений поведения устройства, которые имеют решающее значение для оптимизации конструкции.

3.1 Спектральное распределение (Рис. 1)

Эта кривая показывает относительную силу излучения в зависимости от длины волны, с пиком около 850 нм и характерной полушириной 40 нм. Она подтверждает, что устройство излучает в заданном инфракрасном диапазоне.

3.2 Зависимость прямого тока от прямого напряжения (Рис. 3)

Эта ВАХ иллюстрирует нелинейную зависимость между током и напряжением. Типичное V_F1,6В при 50мА видно на графике. Конструкторы используют это для расчета значений последовательного резистора и рассеиваемой мощности на светодиоде.

3.3 Зависимость относительной силы излучения от прямого тока (Рис. 5)

Этот график демонстрирует сверхлинейный рост оптической мощности с увеличением тока управления, что оправдывает использование импульсного режима с высоким током (до пикового значения 1А) для достижения очень высокой мгновенной яркости.

3.4 Зависимость относительной силы излучения от температуры окружающей среды (Рис. 4)

Эта кривая показывает отрицательный температурный коэффициент оптической мощности. При повышении температуры окружающей среды сила излучения уменьшается. Это необходимо учитывать в конструкциях, работающих во всем температурном диапазоне, чтобы обеспечить стабильную силу сигнала.

3.5 Диаграмма направленности (Рис. 6)

Эта полярная диаграмма визуально представляет угол обзора 25 градусов, показывая пространственное распределение излучаемого инфракрасного света. Это важно для проектирования линз, отражателей и выравнивания излучателя с детектором.

4. Механическая информация и информация о корпусе

4.1 Габаритные размеры корпуса

LTE-3226 поставляется в стандартном 5,0-миллиметровом корпусе с радиальными выводами и прозрачной линзой. Ключевые размерные примечания включают: все размеры указаны в миллиметрах с общим допуском ±0,25 мм; максимальный выступ смолы под фланцем составляет 1,5 мм; расстояние между выводами измеряется в точке выхода выводов из корпуса.

4.2 Определение полярности

У устройства есть плоская сторона на корпусе, которая обычно указывает на катодный (отрицательный) вывод. Более длинный вывод обычно является анодом (положительным). Всегда проверяйте полярность перед подключением, чтобы предотвратить повреждение от обратного смещения.

5. Рекомендации по пайке и сборке

Соблюдение спецификаций пайки жизненно важно для надежности. Предельный параметр указывает, что выводы могут подвергаться воздействию температуры 260°C в течение 6 секунд при измерении на расстоянии 1,6 мм от корпуса. Это означает, что во время волновой или ручной пайки время воздействия тепла должно быть минимизировано. Для пайки оплавлением рекомендуется профиль с пиковой температурой ниже 260°C, чтобы оставаться в пределах этого лимита. Длительное воздействие высоких температур может ухудшить внутреннюю эпоксидную смолу и полупроводниковые материалы.

6. Рекомендации по применению

6.1 Типичные сценарии применения

• Инфракрасные пульты дистанционного управления:Высокая скорость и мощность делают его подходящим для передачи кодированных импульсов данных.
• Оптические переключатели и датчики:Используется для обнаружения объектов, подсчета и определения положения в паре с фотодетектором.
• Промышленные каналы передачи данных:Для последовательной связи на короткие расстояния, устойчивой к помехам, в условиях электрических шумов.
• Системы безопасности:В качестве невидимого источника подсветки для камер, чувствительных к ИК-излучению.

6.2 Соображения по проектированию

• Ограничение тока:Всегда используйте последовательный резистор или драйвер постоянного тока, чтобы ограничить прямой ток до желаемого уровня (например, 20 мА, 50 мА или импульсный 1 А), никогда не подключайте напрямую к источнику напряжения.
• Управление теплом:Хотя корпус может рассеивать 120 мВт, работа при высоких постоянных токах или в условиях высокой температуры окружающей среды может потребовать учета тепловой обстановки для поддержания производительности и долговечности.
• Оптическое проектирование:Угол обзора 25 градусов и прозрачный корпус позволяют легко сопрягать его с линзами или световодами для формирования луча под конкретные задачи.
• Защита схемы:Рассмотрите возможность добавления защитного диода, включенного параллельно в обратном направлении, если схема подвергает светодиод потенциальному обратному напряжению свыше 5 В.

7. Техническое сравнение и отличия

По сравнению со стандартными маломощными ИК-светодиодами, ключевыми отличительными особенностями LTE-3226 являются еговысокоскоростные возможностиивысокая выходная мощность, особенно в импульсных режимах. Пиковый ток 1 А значительно выше, чем у типичных индикаторных ИК-светодиодов. Прозрачный корпус, в отличие от рассеивающего или тонированного, обеспечивает более направленный и эффективный луч, что выгодно для сфокусированных применений. Его длина волны 850 нм является общепринятым стандартом, обеспечивая широкую совместимость с кремниевыми фотодетекторами и приемниками.

8. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Могу ли я управлять этим светодиодом напрямую с вывода микроконтроллера на 5 В?

О: Нет. Типичный вывод микроконтроллера не может выдавать 50-60 мА непрерывно, и светодиод требует ограничения тока. Вы должны использовать транзисторный ключ (например, BJT или MOSFET), управляемый выводом МК, с последовательным резистором для установки тока светодиода на основе напряжения питания и V_F.

В: В чем разница между Силой излучения (мВт/ср) и Облученностью в апертуре (мВт/см²)?

О: Сила излучения измеряет оптическую мощность на единицу телесного угла (стерадиан), описывая, насколько сконцентрирован луч. Облученность в апертуре измеряет плотность мощности, попадающую на определенную площадь поверхности (см²) на заданном расстоянии. Последний параметр более непосредственно полезен для расчета уровня сигнала на детекторе известной площади.

В: Как угол обзора 25 градусов влияет на мою конструкцию?

О: Он определяет расходимость луча. Для применений на большие расстояния или с узким лучом вам может понадобиться коллимирующая линза. Для более широкого покрытия собственного угла может быть достаточно, или может использоваться рассеиватель.

9. Практический пример проектирования

Сценарий: Проектирование дальнобойного инфракрасного маяка.

Цель: Максимизировать дальность обнаружения для импульсного маяка.

Подход к проектированию:

1. Схема управления:Используйте ключ на MOSFET, управляемый таймером, для импульсного включения светодиода на его максимальном параметре: импульсы 1 А с длительностью 10 мкс и низким коэффициентом заполнения (например, <0,3% при 300 имп/с). Это обеспечивает пиковую оптическую мощность, значительно превышающую режим постоянного тока.

2. Установка тока:Рассчитайте последовательный резистор: R = (V_{питания}- V_F) / I_FP. Для питания 5 В и V_F~1,8В при высоком токе, R = (5 - 1,8) / 1 = 3,2 Ом. Используйте резистор 3,3 Ом с высокой мощностью рассеяния.

3. Оптика:Сопрягите светодиод с небольшой коллимирующей линзой, чтобы уменьшить эффективный угол луча с 25 градусов до, возможно, 5-10 градусов, сконцентрировав излучаемую мощность в более узкий луч для увеличения интенсивности на расстоянии.

4. Проверка теплового режима:Рассчитайте среднюю мощность: P_ср= V_F* I_FP* коэффициент заполнения. При коэффициенте заполнения 0,3% P_ср≈ 1,8В * 1А * 0,003 = 5,4 мВт, что хорошо в пределах лимита рассеивания 120 мВт, гарантируя отсутствие перегрева.

10. Введение в принцип работы

LTE-3226 — это светоизлучающий диод (LED). Его работа основана на явлении электролюминесценции в полупроводниковом p-n переходе. Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее встроенный потенциал перехода (примерно 1,6 В для этого материала), электроны из n-области и дырки из p-области инжектируются в активную область. При рекомбинации этих носителей заряда они высвобождают энергию в виде фотонов (света). Используемые конкретные полупроводниковые материалы (обычно арсенид галлия-алюминия — AlGaAs) определяют длину волны излучаемых фотонов, которая в данном случае находится в инфракрасном диапазоне 850 нм. Прозрачный эпоксидный корпус действует как линза, формируя выходной луч.

11. Технологические тренды

В области инфракрасных излучателей общие тенденции включают:

Повышение эффективности:Разработка материалов и структур для получения большей оптической мощности (люменов или излучаемого потока) на единицу входной электрической мощности (ватт), что снижает тепловыделение и энергопотребление.

Более высокая скорость:Оптимизация для более высоких скоростей модуляции для поддержки более высоких скоростей передачи данных в приложениях оптической связи.

Миниатюризация:Переход к корпусам для поверхностного монтажа (SMD) для автоматизированной сборки и уменьшения размеров, хотя корпуса с радиальными выводами, такие как 5 мм, остаются популярными для прототипирования и некоторых мощных/устаревших применений.

Диверсификация длин волн:Хотя 850 нм и 940 нм являются стандартами, разрабатываются и другие длины волн для конкретных сенсорных применений (например, детектирование газов, биомедицинский мониторинг). LTE-3226, как устройство с длиной волны 850 нм, остается основным компонентом благодаря своей совместимости с кремниевыми детекторами.