Техническая спецификация ИК-излучателя LTE-1650 - Прозрачный корпус - Прямое напряжение 1.6В - Мощность 100мВт

1. Обзор продукта

LTE-1650 представляет собой миниатюрный инфракрасный (ИК) излучатель, предназначенный для применений, требующих высокого импульсного тока и низкого прямого напряжения. Его основная функция — излучение инфракрасного света с пиковой длиной волны 940 нанометров. Устройство заключено в прозрачный пластиковый корпус, что является экономичным решением для различных оптоэлектронных систем. Ключевые преимущества компонента включают способность выдерживать значительные импульсные токи, низковольтную работу, снижающую энергопотребление в схемах управления, и широкий угол обзора, упрощающий оптическую юстировку. Ориентирован на рынки систем дистанционного управления, датчиков приближения, обнаружения объектов и промышленной автоматизации, где требуется надежная ИК-передача сигналов.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Предельные эксплуатационные параметры

Устройство предназначено для работы в строгих пределах для обеспечения надежности и долговечности. Максимальная непрерывная рассеиваемая мощность составляет 100 мВт при температуре окружающей среды (T_A) 25°C. Оно может выдерживать пиковый прямой ток до 1 Ампера в импульсном режиме (300 импульсов в секунду, длительность импульса 10 микросекунд). Максимальный непрерывный прямой ток составляет 60 мА. Обратное напряжение до 5 Вольт не повреждает переход. Рабочий температурный диапазон от -40°C до +85°C, диапазон хранения — от -55°C до +100°C, что указывает на высокую устойчивость к условиям окружающей среды. Выводы можно паять при температуре 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 T_A=25°C. Выходная мощность характеризуется как Облученностью в апертуре (E_e, в мВт/см²), так и Силой излучения (I_E, в мВт/ср), оба параметра измеряются при прямом токе (I_F) 20мА. Эти параметры сортируются по группам (см. Раздел 3). Пиковая длина волны излучения (λ_P) составляет 940 нм (ближний ИК-диапазон), что идеально для многих сенсорных и коммуникационных применений, так как невидимо для человеческого глаза. Полуширина спектральной линии (Δλ) — 50 нм, что определяет спектральную чистоту излучаемого света. Прямое напряжение (V_F) типично 1,6 Вольт при I_F=50мА, максимум 1,8В, что подтверждает низковольтную работу. Обратный ток (I_R) не превышает 100 мкА при обратном напряжении (V_R) 5В. Угол обзора (2θ_1/2) составляет 60 градусов, обеспечивая широкую диаграмму направленности.

3. Объяснение системы сортировки

LTE-1650 использует систему сортировки по производительности, основанную на Силе излучения и Облученности в апертуре. Эта система распределяет компоненты по разным классам производительности (Группы A, B, C, D) для обеспечения однородности в производственной партии. Например, при I_F=20мА, устройства группы A имеют силу излучения от 1,383 до 4,06 мВт/ср, тогда как устройства группы D начинаются с 5,11 мВт/ср. Это позволяет разработчикам выбирать компоненты, соответствующие конкретным требованиям к чувствительности их детектора или необходимой мощности сигнала для применения. В данной спецификации не указана явная сортировка по прямому напряжению или длине волны; длина волны указана как типичное значение 940нм.

4. Анализ характеристических кривых

В спецификации приведены несколько графиков, иллюстрирующих ключевые зависимости. Рисунок 1 показывает Спектральное распределение, отображая относительную силу излучения в зависимости от длины волны. Эта кривая подтверждает пик на 940нм и спектральную ширину 50нм. Рисунок 2 изображает зависимость Прямого тока от Температуры окружающей среды, показывая, как максимально допустимый непрерывный ток уменьшается с ростом температуры для соблюдения лимитов рассеиваемой мощности. Рисунок 3 — кривая Прямого тока от Прямого напряжения (I-V), демонстрирующая экспоненциальную зависимость диода и его низкое V_F. Рисунок 4 показывает, как Относительная сила излучения изменяется с Температурой окружающей среды, обычно уменьшаясь при повышении температуры. Рисунок 5 иллюстрирует изменение Относительной силы излучения с Прямым током, показывая нелинейную зависимость между током управления и световым выходом. Наконец, Рисунок 6 — это Диаграмма направленности, полярная диаграмма, наглядно представляющая угол обзора 60 градусов, показывающая угловое распределение излучаемого инфракрасного света.

5. Механическая информация и данные о корпусе

Устройство использует миниатюрный пластиковый корпус с торцевым излучением. Ключевые размерные примечания: все размеры указаны в миллиметрах, общий допуск ±0,25мм, если не указано иное. Смола под фланцем может выступать максимум на 1,5мм. Расстояние между выводами измеряется в точке их выхода из корпуса. Корпус прозрачный, что полезно в применениях, где излучатель может быть виден или где необходимо определить точное положение кристалла для оптической юстировки. Конструкция с торцевым излучением означает, что основной свет испускается с верхней поверхности корпуса.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

Основная спецификация по пайке касается температуры пайки выводов. Выводы выдерживают температуру 260°C в течение 5 секунд при измерении на расстоянии 1,6 мм (0,063 дюйма) от корпуса. Это критический параметр для процессов волновой или ручной пайки. Для пайки оплавлением, как правило, можно использовать стандартные профили инфракрасного (ИК) или конвекционного оплавления для компонентов в пластиковом корпусе, но максимальная температура корпуса не должна длительно превышать максимальную температуру хранения 100°C. Рекомендуется избегать механических нагрузок на выводы во время и после сборки. Правильные условия хранения предполагают содержание компонентов в сухой, защищенной от статики среде в указанном диапазоне температур хранения (-55°C до +100°C) для предотвращения поглощения влаги или иной деградации.

7. Упаковка и информация для заказа

Конкретный формат упаковки (например, на ленте и в катушке, насыпью) в предоставленном содержании не детализирован. Номер детали четко указан как LTE-1650. На саму спецификацию ссылается номер: Spec No.: DS-50-95-0017, Revision B. Код группы сортировки (A, B, C, D) является критически важной частью информации для заказа, чтобы гарантировать поставку правильного класса производительности. Разработчики должны указывать требуемую группу при заказе, чтобы гарантировать характеристики силы излучения для своего применения.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

LTE-1650 хорошо подходит для различных применений. Его высокая импульсная токовая способность делает его идеальным для передатчиков инфракрасных пультов дистанционного управления, где для передачи сигналов используются короткие мощные импульсы. Широкий угол обзора выгоден в датчиках приближения и обнаружения объектов, где точное выравнивание между излучателем и детектором может быть не идеально контролируемым. Он может использоваться в промышленной автоматизации для подсчета, сортировки или определения положения. Другие потенциальные применения включают передачу данных на короткие расстояния, системы безопасности с прерыванием луча и бесконтактные выключатели.

8.2 Соображения при проектировании

При проектировании с использованием LTE-1650 необходимо учитывать несколько факторов. Схема управления должна ограничивать непрерывный ток до 60мА или ниже, учитывая кривую снижения номинальных значений при повышенных температурах окружающей среды. Для импульсного режима убедитесь, что длительность импульса и скважность не приводят к превышению средней рассеиваемой мощности 100мВт. Низкое прямое напряжение позволяет управлять им непосредственно от низковольтной логики (например, систем 3,3В или 5В) с помощью простого токоограничивающего резистора. Выбор группы (от A до D) напрямую повлияет на мощность сигнала, принимаемого детектором; более высокая группа обеспечивает большую интенсивность, что может улучшить соотношение сигнал/шум или увеличить рабочее расстояние. Прозрачный корпус не фильтрует свет, поэтому внешние оптические фильтры могут потребоваться, если необходимо блокирование определенных длин волн. Радиатор, как правило, не требуется для этого корпуса в нормальных условиях эксплуатации, но разводка платы должна обеспечивать некоторый отвод тепла через выводы.

9. Техническое сравнение и отличия

По сравнению со стандартными ИК-излучателями, ключевыми отличительными преимуществами LTE-1650 являются сочетаниевысокой токовой способности(1А импульсный, 60мА непрерывный) инизкого прямого напряжения(типично 1,6В). Многие ИК-излучатели жертвуют одним ради другого. Это сочетание делает его более эффективным и простым в управлении от распространенных источников питания.Широкий угол обзора 60 градусов— еще одно значительное преимущество перед излучателями с узким углом, снижающее требования к точности юстировки при сборке и использовании конечного продукта.Прозрачный корпусне обеспечивает внутренней фильтрации по длине волны, что может быть как преимуществом, так и недостатком в зависимости от применения; он обеспечивает полный спектральный выход кристалла, тогда как тонированные корпуса могут поглощать часть желаемого ИК-излучения или видимого красного света, который излучают некоторые кристаллы.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

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

О: Да, но необходимо использовать токоограничивающий резистор. Рассчитайте его номинал по формуле R = (V_{питания}- V_F) / I_F. Например, при V_{питания}=5В, V_F=1,6В и желаемом I_F=20мА, R = (5 - 1,6) / 0,02 = 170 Ом. Используйте ближайшее стандартное значение, например, 180 Ом.

В: В чем разница между Облученностью в апертуре (E_e) и Силой излучения (I_E)?

О: Сила излучения (I_E, мВт/ср) измеряет оптическую мощность, излучаемую в единицу телесного угла (стерадиан), описывая, насколько сфокусирован луч. Облученность в апертуре (E_e, мВт/см²) — это плотность мощности, падающая на поверхность (например, детектора) на заданном расстоянии, которая зависит как от силы излучения, так и от расстояния/геометрии. I_E— это свойство источника; E_e— это то, что видит детектор.

В: Как температура влияет на производительность?

О: Как показано на графиках, повышение температуры окружающей среды снижает максимально допустимый непрерывный прямой ток (Рис. 2) и, как правило, уменьшает излучаемую мощность при заданном токе (Рис. 4). Прямое напряжение также имеет отрицательный температурный коэффициент (уменьшается с ростом температуры), что следует учитывать в схемах с постоянным током управления.

В: Почему устройство сортируется по группам?

О: Технологические вариации вызывают небольшие различия в эффективности светового выхода между отдельными светодиодами. Сортировка распределяет их по группам производительности (A, B, C, D), чтобы разработчики могли выбрать стабильный уровень производительности для своей схемы, обеспечивая предсказуемое поведение системы.

11. Практический пример применения

Пример: Простой датчик обнаружения объекта.Распространенное применение — в модулированной инфракрасной системе обнаружения для избежания помех от окружающего света. LTE-1650 управляется меандром 38 кГц (частота, характерная для ИК-приемников) через транзисторный ключ, что позволяет использовать импульсный ток до номинального значения 1А для сильной передачи сигнала. Он работает в паре с соответствующим ИК-фотодетектором, настроенным на 38 кГц. Широкий угол обзора 60 градусов LTE-1650 позволяет разместить излучатель и детектор рядом на печатной плате с перекрывающимися полями зрения перед датчиком. Когда объект попадает в эту зону перекрытия, он отражает модулированный ИК-свет от излучателя на детектор. Электроника системы затем обнаруживает этот отраженный сигнал. Для этого отражательного режима обнаружения следует выбирать светодиоды группы C или D с высоким выходом, чтобы обеспечить достаточный уровень возвращаемого на детектор сигнала. Низкое прямое напряжение позволяет питать всю схему, включая драйвер светодиода, от одной шины 3,3В или 5В.

12. Принцип работы

LTE-1650 — это полупроводниковый светоизлучающий диод (LED). Его работа основана на явлении электролюминесценции в полупроводниковом p-n переходе. При приложении прямого напряжения электроны из n-области и дырки из p-области инжектируются в область перехода. При рекомбинации этих носителей заряда высвобождается энергия. В данном конкретном устройстве полупроводниковый материал (обычно на основе арсенида алюминия-галлия, AlGaAs) сконструирован так, что эта энергия высвобождается в основном в виде фотонов инфракрасного света с пиковой длиной волны около 940 нм. Прозрачный эпоксидный корпус инкапсулирует полупроводниковый кристалл, обеспечивает механическую защиту и действует как линза, формирующая излучаемый свет в заданную диаграмму направленности с углом обзора 60 градусов.

13. Технологические тренды и контекст

Инфракрасные излучатели, подобные LTE-1650, представляют собой зрелую и надежную технологию. Современные тренды в этой области сосредоточены на повышении эффективности (больше светового выхода на единицу электрической мощности), увеличении скорости модуляции для более быстрой передачи данных и дальнейшей миниатюризации корпусов. Также наблюдается тенденция к интеграции излучателя со схемой управления или даже с детектором в единый модуль для упрощения проектирования систем. Длина волны 940 нм остается очень популярной, поскольку обеспечивает хороший баланс между чувствительностью кремниевых детекторов (пик около 900-1000 нм) и низким поглощением в атмосфере. Хотя новые материалы могут предлагать несколько иные варианты длин волн или более высокую эффективность, фундаментальные принципы и области применения устройств типа LTE-1650 остаются стабильными и широко применимыми в потребительской электронике, промышленных системах управления и автомобильной электронике.