Техническая документация на ИК-излучатель и детектор LTLE-32F0L-032A - Корпус T-1 3/4 - Длина волны 850 нм - Прямое напряжение 1.95 В - Рассеиваемая мощность 180 мВт

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны характеристики дискретного компонента — инфракрасного (ИК) излучателя и детектора. Устройство предназначено для применений, требующих излучения и детектирования инфракрасного света, с пиковой длиной волны 850 нанометров (нм). Оно размещено в популярном круглом корпусе диаметром T-1 3/4 с прозрачной герметизацией, что делает его пригодным для различных оптоэлектронных систем.

1.1 Ключевые преимущества и целевой рынок

Компонент предлагает несколько ключевых преимуществ, включая высокоскоростную работу, низкое энергопотребление и высокий КПД. Он соответствует экологическим стандартам, не содержит свинца (Pb-free) и соответствует директиве RoHS. Основные области применения включают использование в качестве ИК-излучателя на 850 нм, интеграцию в системы ночного видения для камер, а также различные сенсорные приложения, где инфракрасный свет используется для определения приближения, передачи данных или обнаружения объектов.

2. Подробный анализ технических параметров

В следующих разделах представлена детальная, объективная интерпретация ключевых параметров устройства.

2.1 Предельно допустимые режимы эксплуатации

Эти параметры определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Они указаны при температуре окружающей среды (TA) 25°C.

• Рассеиваемая мощность (Pd):180 мВт. Это максимальное количество мощности, которое устройство может рассеять в виде тепла, не превышая своих тепловых пределов.
• Пиковый прямой ток (IFP):1 А. Это максимально допустимый ток в импульсном режиме (300 импульсов в секунду, длительность импульса 10 мкс). Превышение этого значения может привести к катастрофическому отказу.
• Постоянный прямой ток (IF):100 мА. Максимальный постоянный ток, который можно прикладывать непрерывно.
• Обратное напряжение (VR):5 В. Приложение обратного напряжения выше этого значения может привести к пробою полупроводникового перехода.
• Диапазон рабочих температур:от -40°C до +85°C. Диапазон температуры окружающей среды, в котором гарантируется работа устройства в соответствии с его спецификациями.
• Диапазон температур хранения:от -55°C до +100°C.
• Температура пайки выводов:320°C в течение 3 секунд, измеренная на расстоянии 4,0 мм от корпуса компонента.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Это типичные параметры производительности, измеренные при определенных условиях испытаний при TA=25°C.

• Сила излучения (I_E):28 мВт/ср (тип.). Измеряет оптическую мощность, излучаемую на единицу телесного угла (стерадиан), при прямом токе (I_F) 50 мА. Это ключевой показатель яркости излучателя.
• Пиковая длина волны излучения (λ_пик):850 нм. Длина волны, на которой излучатель выдает максимальную оптическую мощность. Это ближний инфракрасный спектр, невидимый для человеческого глаза, но обнаруживаемый кремниевыми фотодиодами и многими сенсорами камер.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):50 нм. Указывает на спектральную ширину полосы; диапазон длин волн, в котором излучается значительная оптическая мощность. Значение 50 нм типично для стандартных ИК-излучателей на основе GaAs/AlGaAs.
• Прямое напряжение (V_F):1,6 В (мин.), 1,95 В (тип.), макс. не указано при I_F=50 мА. Это падение напряжения на устройстве при протекании тока. Это критически важно для проектирования схемы драйвера с ограничением тока.
• Обратный ток (I_R):100 мкА (макс.) при V_R=5 В. Небольшой ток утечки, протекающий при обратном смещении устройства.
• Угол обзора (2θ_1/2):60 градусов. Это полный угол, при котором сила излучения падает до половины своего максимального значения (на оси). Определяет расходимость пучка излучаемого света.

3. Анализ характеристических кривых

В спецификации представлены несколько характеристических кривых, иллюстрирующих поведение устройства в различных условиях.

3.1 Спектральное распределение

Рисунок 1 показывает относительную силу излучения в зависимости от длины волны. Кривая центрирована на 850 нм с указанной полушириной 50 нм, что подтверждает спектральные характеристики. Эта информация жизненно важна для обеспечения совместимости со спектральной чувствительностью целевого детектора (например, кремниевого фотодиода или ИК-фильтра камеры).

3.2 Зависимость прямого тока от прямого напряжения (Вольт-амперная характеристика)

Рисунок 3 изображает зависимость между прямым током и прямым напряжением. Эта кривая по своей природе экспоненциальна, что типично для диода. Она показывает, что прямое напряжение увеличивается с ростом тока. Конструкторы используют эту кривую для выбора подходящего токоограничивающего резистора, чтобы достичь желаемой рабочей точки (например, 50 мА для указанной силы излучения), не превышая предельно допустимых режимов.

3.3 Температурная зависимость

Рисунки 2 и 4 иллюстрируют влияние температуры окружающей среды на производительность устройства.

• Прямой ток в зависимости от температуры окружающей среды (Рис. 2):Вероятно, показывает, как прямое напряжение при фиксированном токе уменьшается с ростом температуры (отрицательный температурный коэффициент), что является общей чертой светодиодов.
• Относительная сила излучения в зависимости от температуры окружающей среды (Рис. 4):Демонстрирует, что оптическая выходная мощность излучателя уменьшается с ростом температуры окружающей среды. Это снижение номинальных характеристик критически важно для приложений, работающих в условиях высоких температур; ток накачки, возможно, потребуется увеличить (в пределах допустимого), чтобы поддерживать постоянный световой поток, или может потребоваться тепловое управление.

3.4 Относительная сила излучения в зависимости от прямого тока

Рисунок 5 показывает, как оптическая выходная мощность увеличивается с ростом тока накачки. Эта зависимость, как правило, линейна в определенном диапазоне, но в конечном итоге насыщается при очень высоких токах из-за тепловых ограничений и снижения эффективности. Работа вблизи типичной точки 50 мА обеспечивает хорошую эффективность и долговечность.

3.5 Диаграмма направленности излучения

Рисунок 6 представляет собой полярную диаграмму, показывающую угловое распределение интенсивности излучаемого света, визуально представляя угол обзора в 60 градусов. Интенсивность максимальна вдоль центральной оси (0°) и уменьшается к краям.

4. Механическая и упаковочная информация

4.1 Габаритные размеры

Устройство использует стандартный круглый корпус T-1 3/4 (5 мм). Ключевые примечания по размерам включают: все размеры в мм (дюймах), допуск ±0,25 мм, если не указано иное, максимальный выступ смолы под фланцем 0,5 мм, и расстояние между выводами, измеренное в точке выхода из корпуса. Точный механический чертеж предоставляет критически важную информацию для проектирования посадочного места на печатной плате, обеспечивая правильную установку и выравнивание.

4.2 Размеры упаковки в ленте и на катушке

Для автоматизированной сборки компоненты поставляются на эмбоссированной несущей ленте. Раздел 6 предоставляет подробную таблицу размеров ленты, включая диаметр ведущего отверстия (D: 3,8-4,2 мм), шаг компонентов (P: 12,5-12,9 мм), размеры кармана (P1, P2, H) и ширину ленты (W3: 17,5-19,0 мм). Клейкая лента (ширина W1: 12,5-13,5 мм) герметизирует компоненты в карманах. Эти спецификации необходимы для программирования автоматов установки компонентов и проектирования систем подачи.

5. Рекомендации по пайке и сборке

Правильное обращение имеет решающее значение для надежности.

5.1 Хранение

Компоненты должны храниться при температуре ≤30°C и относительной влажности ≤70%. Если они извлечены из оригинального влагозащитного пакета, их следует использовать в течение трех месяцев. Для более длительного хранения вне пакета используйте герметичный контейнер с осушителем или азотный эксикатор, чтобы предотвратить поглощение влаги, которое может вызвать \"эффект попкорна\" во время пайки.

5.2 Очистка

Если очистка необходима, используйте спиртосодержащие растворители, такие как изопропиловый спирт. Агрессивные химикаты могут повредить эпоксидную линзу.

5.3 Формовка выводов

Изгибайте выводы в точке не менее чем в 3 мм от основания линзы. Не используйте корпус в качестве точки опоры. Формовка должна производиться при комнатной температуре и до пайки. Используйте минимальное усилие при вставке в печатную плату, чтобы избежать механических напряжений.

5.4 Параметры пайки

Соблюдайте минимальный зазор 3 мм от основания линзы до точки пайки. Никогда не погружайте линзу в припой.

• Паяльник:Макс. 350°C, макс. 3 секунды (только один раз).
• Волновая пайка:Предварительный нагрев ≤100°C в течение ≤60 сек, волна припоя ≤320°C в течение ≤3 сек. Положение погружения должно быть не ниже 2 мм от основания линзы.
• Важное примечание:Чрезмерная температура или время могут деформировать линзу или разрушить устройство. Инфракрасная (ИК) пайка оплавлением НЕ подходит для этого компонента с выводами.

6. Применение и конструктивные соображения

6.1 Проектирование схемы управления

Это устройство, управляемое током. Чтобы обеспечить равномерную яркость при параллельном включении нескольких излучателей, токоограничивающий резистор должен быть включен последовательно скаждым отдельным светодиодом(Схема А). Простое параллельное соединение светодиодов с одним общим резистором (Схема Б) не рекомендуется из-за разброса прямого напряжения (V_F) каждого устройства, что приведет к неравномерному распределению тока и, следовательно, неравномерной яркости.

6.2 Защита от электростатического разряда (ЭСР)

Компонент чувствителен к ЭСР и скачкам напряжения. Профилактические меры обязательны:

• Используйте заземленные браслеты и антистатические перчатки.
• Убедитесь, что все оборудование, рабочие места и стеллажи для хранения правильно заземлены.
• Используйте ионизаторы для нейтрализации статического заряда, который может накапливаться на пластиковой линзе.

6.3 Область применения и надежность

Устройство предназначено для обычного электронного оборудования (офисного, коммуникационного, бытового). Для применений, где отказ может угрожать жизни или здоровью (авиация, медицина, системы безопасности), перед использованием требуется специальная консультация и квалификация, поскольку стандартные данные по надежности могут быть недостаточными для таких критических применений.

7. Техническое сравнение и тренды

7.1 Отличительные особенности

Длина волны 850 нм обеспечивает баланс между хорошей чувствительностью кремниевых детекторов и меньшим поглощением во многих материалах по сравнению с более длинными ИК-волнами. Корпус T-1 3/4 является отраслевым стандартом, что обеспечивает широкую совместимость с панелями и разводкой печатных плат. Прозрачная линза (в отличие от тонированной) максимизирует световой поток для функции излучателя.

7.2 Принцип работы

Как ИК-излучатель (IRED): При прямом смещении выше порогового напряжения электроны и дырки рекомбинируют в активной области полупроводника (вероятно, GaAs/AlGaAs), высвобождая энергию в виде фотонов на характерной длине волны 850 нм. Прозрачная эпоксидная линза формирует и направляет этот световой поток.

Как детектор (Фотодиод): Когда фотоны с достаточной энергией попадают на полупроводниковый переход, они генерируют электрон-дырочные пары, создавая фототок при обратном смещении устройства. Этот ток пропорционален интенсивности падающего света.

7.3 Тенденции проектирования

Отрасль продолжает стремиться к повышению эффективности (больше светового потока на ватт), улучшению скорости для передачи данных и повышению надежности. Корпуса для поверхностного монтажа (SMD) становятся все более распространенными для автоматизированной сборки, хотя выводные корпуса, подобные этому, остаются жизненно важными для прототипирования, мощных приложений или сценариев, требующих надежного механического крепления.

8. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Могу ли я управлять этим светодиодом напрямую с вывода микроконтроллера на 5 В или 3,3 В?

О: Нет. Вы должны использовать последовательный токоограничивающий резистор. Например, чтобы получить 50 мА от источника питания 5 В при типичном V_F1,95 В: R = (5 В - 1,95 В) / 0,05 А = 61 Ом. Подошел бы резистор на 62 Ома. Всегда проверяйте фактическое V_Fи мощность резистора.

В: В чем разница между \"Силой излучения\" (мВт/ср) и \"Углом обзора\"?

О: Сила излучения измеряет концентрацию оптической мощности в заданном направлении (на стерадиан). Угол обзора описывает угловое рассеяние этого пучка. Устройство с высокой силой излучения, но узким углом обзора создает очень сфокусированное, интенсивное пятно. Данное устройство имеет умеренный угол обзора 60°, обеспечивая хороший баланс между концентрацией пучка и зоной покрытия.

В: Почему важна влажность при хранении?

О: Эпоксидная упаковка может поглощать влагу. Во время высокотемпературного процесса пайки эта захваченная влага может быстро испаряться, создавая внутреннее давление, которое может привести к растрескиванию корпуса или расслоению внутренних соединений — отказ, известный как \"эффект попкорна\".

В: Могу ли я использовать это для высокоскоростной передачи данных, как в ИК-пультах дистанционного управления?

О: Хотя оно указано как \"высокоскоростное\", его пригодность зависит от требуемой скорости передачи данных. Параметр пикового тока для импульсов 10 мкс предполагает, что оно может работать с умеренно быстрыми импульсами. Для очень высокоскоростной связи (например, IrDA) более подходящими были бы компоненты, специально охарактеризованные для более быстрых времен нарастания/спада.