Техническая спецификация ИК-излучателя LTE-3220L-032A - Длина волны 850 нм - Угол излучения 30° - Мощность 150 мВт

1. Обзор продукта

LTE-3220L-032A — это дискретный инфракрасный излучающий компонент, предназначенный для широкого спектра оптоэлектронных применений. Он входит в обширную продуктовую линейку, включающую компоненты для систем дистанционного управления, беспроводной инфракрасной передачи данных, охранной сигнализации и аналогичных применений. Устройство изготовлено по полупроводниковой технологии для излучения света в инфракрасном спектре.

1.1 Ключевые преимущества и целевой рынок

Основные преимущества данного компонента включают соответствие экологическим нормам, высокую скорость работы и узкий угол излучения, что обеспечивает направленную инфракрасную сигнализацию. Он подходит для импульсного режима работы, что делает его идеальным для цифровых протоколов связи. Целевой рынок охватывает производителей бытовой электроники, промышленной автоматики, интеграторов систем безопасности и разработчиков беспроводных каналов передачи данных, где требуется надежная передача невидимого света.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Предельные эксплуатационные параметры

Эти параметры определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Максимальная рассеиваемая мощность составляет 150 мВт. Он может выдерживать пиковый прямой ток 1 А в импульсном режиме (300 импульсов в секунду, длительность импульса 10 мкс), в то время как максимальный постоянный прямой ток составляет 100 мА. Устройство выдерживает обратное напряжение до 5 В. Рабочий температурный диапазон составляет от -40°C до +85°C, а хранение возможно в среде от -55°C до +100°C. Выводы можно паять при температуре 260°C в течение 5 секунд при условии, что точка пайки находится на расстоянии не менее 4,0 мм от корпуса компонента.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Эти параметры указаны при температуре окружающей среды (TA) 25°C. Ключевые показатели производительности:

• Сила излучения (Ie):Это измерение оптической мощности, излучаемой на единицу телесного угла. Обычно составляет 24 мВт/ср при прямом токе (IF) 20 мА и 60 мВт/ср при IF=50 мА.
• Пиковая длина волны излучения (λПик):Длина волны, на которой устройство излучает максимальную оптическую мощность, обычно 850 нанометров (нм).
• Полуширина спектральной линии (Δλ):Ширина полосы излучаемого света, обычно 50 нм, что указывает на разброс длин волн вокруг пика.
• Прямое напряжение (Vf):Падение напряжения на устройстве при протекании тока, обычно 2,0 вольта при IF=50 мА.
• Обратный ток (IR):Небольшой ток утечки при приложении обратного напряжения, максимум 100 мкА при VR=5 В.
• Угол излучения (2θ1/2):Угловой разброс, в пределах которого сила излучения составляет не менее половины своего максимального значения. Данное устройство имеет относительно узкий угол излучения 30 градусов.

3. Анализ характеристических кривых

В спецификации приведены несколько графиков, иллюстрирующих поведение устройства в различных условиях.

3.1 Спектральное распределение

Рисунок 1 показывает относительную силу излучения в зависимости от длины волны. Кривая центрирована около 850 нм с характерной формой, определяемой шириной запрещенной зоны полупроводникового материала и другими физическими свойствами. Полуширина видна как ширина кривой на половине ее максимальной высоты.

3.2 Прямой ток в зависимости от температуры окружающей среды

Рисунок 2 показывает, как максимально допустимый прямой ток уменьшается с ростом температуры окружающей среды. Эта кривая снижения номинальных значений критически важна для теплового управления при проектировании приложения, чтобы не допустить превышения максимальной температуры перехода.

3.3 Прямой ток в зависимости от прямого напряжения

Рисунок 3 представляет собой вольт-амперную характеристику (ВАХ). На ней показана экспоненциальная зависимость, типичная для полупроводникового диода. Кривая помогает при проектировании схемы управления, особенно для определения необходимого напряжения для желаемого рабочего тока.

3.4 Относительная сила излучения в зависимости от температуры окружающей среды и прямого тока

Рисунки 4 и 5 показывают, как оптическая выходная мощность изменяется с температурой и током накачки. Рисунок 4 указывает, что выходная мощность обычно снижается с повышением температуры. Рисунок 5 показывает, что выходная мощность увеличивается с током накачки, но не обязательно строго линейно, особенно при высоких токах, где эффективность может падать.

3.5 Диаграмма направленности излучения

Рисунок 6 представляет собой полярную диаграмму, иллюстрирующую пространственное распределение излучаемого инфракрасного света. Четко показан узкий угол излучения 30 градусов, при этом интенсивность резко падает за пределами этого конуса. Эта диаграмма важна для совмещения излучателя с детектором в системе.

4. Механическая информация и данные о корпусе

4.1 Габаритные размеры

Компонент имеет стандартную форму корпуса. Ключевые размерные примечания включают: все размеры указаны в миллиметрах, общий допуск составляет ±0,25 мм, если не указано иное. Смола под фланцем может выступать максимум на 1,5 мм. Расстояние между выводами измеряется в точке выхода выводов из корпуса.

4.2 Определение полярности

Хотя в предоставленном тексте это явно не детализировано, инфракрасные излучатели являются диодами и, следовательно, имеют полярность (анод и катод). Более длинный вывод, как правило, является анодом. На габаритном чертеже в спецификации это обычно указывается, и правильная полярность должна соблюдаться при сборке схемы.

5. Упаковка для автоматизированной сборки

Устройство поставляется на рельефной несущей ленте для использования с автоматическими монтажными установками. В разделе 6 приведены подробные спецификации ленты и катушки, включая:

• Ширина ленты (W3): от 17,5 до 19,0 мм
• Шаг карманов для компонентов (P): от 12,5 до 12,9 мм
• Глубина/высота полости для компонента (H): от 10,5 до 11,5 мм от базовой бумаги ленты
• Шаг выводов внутри кармана (F): от 2,3 до 3,0 мм

6. Рекомендации по пайке и сборке

Ключевая рекомендация касается температуры пайки выводов: 260°C не более 5 секунд, с условием, что точка пайки должна находиться на расстоянии не менее 4,0 мм от пластикового корпуса компонента. Это необходимо для предотвращения термического повреждения эпоксидного корпуса. Для пайки оплавлением применим стандартный профиль инфракрасной или конвекционной пайки с пиковой температурой, не превышающей 260°C. Компоненты должны храниться в сухой среде при комнатной температуре в соответствии с диапазоном температур хранения.

7. Рекомендации по применению

7.1 Типичные сценарии применения

LTE-3220L-032A хорошо подходит для:

• Инфракрасные пульты дистанционного управления:Для телевизоров, аудиосистем и другой бытовой техники.
• Каналы передачи данных ближнего действия:Для беспроводной связи между устройствами, такими как смартфоны, компьютеры или промышленные датчики, где использование кабелей нецелесообразно.
• Датчики приближения и обнаружения объектов:В системах безопасности, автоматических дверях или промышленных счетных системах, часто в паре с фотодетектором.
• Оптические переключатели и энкодеры:Где прерывание или отражение ИК-луча указывает на положение или движение.

7.2 Вопросы проектирования

• Схема управления:Токоограничивающий резистор обязателен при питании от источника напряжения для установки желаемого прямого тока (IF). Схема должна учитывать предельные параметры для постоянного и импульсного тока.
• Тепловое управление:Обеспечьте адекватный теплоотвод или площадь медной обкладки на печатной плате при работе вблизи предельных параметров или при повышенной температуре окружающей среды, используя кривую снижения номинальных значений в качестве ориентира.
• Оптическое выравнивание:Узкий угол излучения 30 градусов требует точного механического совмещения излучателя и принимающего детектора для оптимальной силы сигнала.
• Защита от фоновой засветки:В средах с сильным фоновым ИК-излучением (например, солнечный свет) для надежной работы необходимы модуляция излучаемого сигнала (импульсная) и соответствующая демодуляция на приемнике.

8. Техническое сравнение и дифференциация

По сравнению с ИК-излучателями с более широким углом, угол излучения LTE-3220L-032A в 30 градусов обеспечивает более высокую интенсивность в более сфокусированном луче. Это позволяет увеличить возможную дальность передачи или снизить требуемый ток накачки для заданной дальности, повышая энергоэффективность. Его длина волны 850 нм является распространенным стандартом, обеспечивая хорошую совместимость с кремниевыми фотодетекторами, которые имеют высокую чувствительность в этой области. Возможность импульсной работы делает его универсальным для цифровых протоколов связи.

9. Часто задаваемые вопросы на основе технических параметров

В: В чем разница между силой излучения (мВт/ср) и общей выходной мощностью (мВт)?

О: Сила излучения — это мощность на единицу телесного угла, описывающая, насколько сконцентрирован луч. Общая мощность потребовала бы интегрирования интенсивности по всей диаграмме направленности излучения. Для устройства с узким углом высокая сила излучения может быть достигнута даже при умеренной общей мощности.

В: Могу ли я питать этот светодиод напрямую от источника 5 В?

О: Нет. Типичное прямое напряжение составляет 2,0 В при 50 мА. Прямое подключение к 5 В вызовет чрезмерный ток и разрушит устройство. Вы должны использовать последовательный резистор (или драйвер постоянного тока), чтобы ограничить ток до желаемого значения (например, 20 мА или 50 мА).

В: Почему пиковая длина волны 850 нм, если это инфракрасное устройство?

О: 850 нм находится в ближнем инфракрасном спектре, сразу за видимым красным светом. Это популярный выбор, потому что кремниевые фотодетекторы очень чувствительны на этой длине волны, и она менее подвержена помехам от видимого света по сравнению с более длинными ИК-волнами.

В: Как интерпретировать параметр "300 и/с, импульс 10 мкс" для пикового тока?

О: Это означает, что устройство может выдерживать короткие импульсы высокого тока. Пиковый ток 1 А допустим только если длительность импульса составляет 10 микросекунд или менее, а частота повторения импульсов — 300 импульсов в секунду или ниже. Это позволяет использовать яркие вспышки в системах связи.

10. Пример практического применения

Проектирование простого датчика приближения:LTE-3220L-032A может использоваться в качестве передатчика в отражающем датчике объекта. Он работает в паре с фототранзистором, расположенным рядом. Излучатель управляется импульсным током (например, импульсами 50 мА). Когда объект приближается, он отражает часть инфракрасного света обратно на фототранзистор. Схема, подключенная к фототранзистору, обнаруживает это увеличение тока. Импульсный режим работы помогает отличить сигнал от фонового света. Узкий угол излучения излучателя помогает определить более точную зону обнаружения.

11. Введение в принцип работы

Устройство работает по принципу электролюминесценции в полупроводниковом p-n переходе. При приложении прямого напряжения электроны и дырки инжектируются в область перехода, где они рекомбинируют. В данной конкретной материальной системе энергия, выделяемая при рекомбинации, излучается в виде фотонов с длиной волны, соответствующей ширине запрещенной зоны полупроводника, которая спроектирована приблизительно равной 850 нм (инфракрасный диапазон). Прозрачный эпоксидный корпус позволяет этому свету эффективно выходить.

12. Отраслевые тренды и разработки

Тренд в области инфракрасных компонентов продолжается в сторону повышения эффективности (больше светового выхода на ватт электрической мощности), увеличения скорости для более быстрой передачи данных и уменьшения размеров корпусов для интеграции в компактные устройства. Также ведутся разработки в конкретных диапазонах длин волн для таких применений, как газовый анализ или оптическая связь. Переход на бессвинцовое производство, соответствующее директиве RoHS, как в случае с этим компонентом, является стандартным отраслевым требованием, обусловленным экологическими нормами. Интеграция излучателей с драйверами или детекторами в многокристальные модули — еще одна область развития.