Техническая спецификация инфракрасного светодиода LTE-3271B - Длина волны 940 нм - Высокий ток и низкое прямое напряжение - Рассеиваемая мощность 150 мВт

1. Обзор продукта

LTE-3271B — это высокопроизводительный инфракрасный (ИК) светоизлучающий диод (СИД), предназначенный для применений, требующих надежного и эффективного инфракрасного освещения. Его основная концепция заключается в обеспечении высокой выходной оптической мощности при сохранении относительно низкого прямого напряжения, что способствует повышению энергоэффективности системы. Устройство спроектировано для работы с высокими импульсными токами, что делает его подходящим для требовательных применений, таких как пульты дистанционного управления, датчики приближения, оптические переключатели и системы промышленной автоматизации, где необходимы короткие, интенсивные вспышки ИК-света. Излучатель работает на пиковой длине волны 940 нм, которая находится в ближнем инфракрасном диапазоне и менее заметна для человеческого глаза по сравнению с более короткими длинами волн, что снижает воспринимаемое световое загрязнение в чувствительных средах.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Предельные эксплуатационные параметры

Эти параметры определяют предельные значения, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Не рекомендуется длительная работа на этих пределах или вблизи них. Ключевые ограничения включают непрерывный прямой ток (I_F) 100 мА и пиковый прямой ток 2 А в импульсном режиме (300 импульсов в секунду, длительность импульса 10 мкс). Максимальная рассеиваемая мощность составляет 150 мВт, что критически важно для управления тепловым режимом. Устройство может работать в диапазоне температур окружающей среды от -40°C до +85°C и храниться при температуре от -55°C до +100°C.

2.2 Электрооптические характеристики

Эти параметры измеряются при стандартных условиях испытаний: температура окружающей среды 25°C и прямой ток 20 мА, если не указано иное. Производительность разделена на различные группы сортировки (от A до E), что является общепринятой практикой для классификации светодиодов по их выходным характеристикам.

• Сила излучения (I_E):Это измерение оптической мощности, излучаемой на единицу телесного угла (стерадиан). Для группы A типичное значение составляет 11,32 мВт/ср, тогда как группа E обеспечивает более высокий типичный выход — 12,37 мВт/ср. Этот параметр имеет решающее значение для определения интенсивности ИК-луча.
• Облученность в апертуре (E_e):Это измерение мощности излучения, падающей на поверхность на единицу площади. Значения варьируются от 0,8 мВт/см² (мин., группа A) до 1,65 мВт/см² (тип., группа E).
• Пиковая длина волны излучения (λ_P):Номинальная пиковая длина волны составляет 940 нм, с полушириной спектра (Δλ) 50 нм, что определяет полосу пропускания излучаемого ИК-света.
• Прямое напряжение (V_F):Падение напряжения на светодиоде при заданном токе. При токе 50 мАV_Fтипично составляет 1,6 В (макс. 1,85 В). При более высоком токе накачки 500 мАV_Fувеличивается до типичных 2,3 В (макс. 2,3 В). Низкое прямое напряжение при умеренных токах является ключевой особенностью, способствующей эффективности системы.
• Угол обзора (2θ_1/2):Определяется как полный угол, при котором сила излучения составляет половину максимальной интенсивности (на оси). Данное устройство имеет широкий угол обзора 50 градусов, обеспечивая широкое, рассеянное освещение, а не узкий луч.

3. Объяснение системы сортировки

LTE-3271B использует систему сортировки, основанную в первую очередь на Силе излучения (I_E) и Облученности в апертуре (E_e). Группы варьируются от A до E, причем группы с более высокой буквой обычно указывают на более высокую выходную оптическую мощность. Например, группа A имеет типичнуюI_E11,32 мВт/ср, а группа E — 12,37 мВт/ср. Это позволяет разработчикам выбирать компоненты, соответствующие конкретным требованиям к яркости для их применения, обеспечивая согласованность в производственных партиях. Важно указывать требуемую группу сортировки при заказе, чтобы гарантировать желаемый уровень производительности.

4. Анализ характеристических кривых

Техническая спецификация включает несколько характеристических графиков, иллюстрирующих поведение устройства в различных условиях.

4.1 Спектральное распределение (Рис. 1)

Эта кривая показывает относительную силу излучения в зависимости от длины волны. Она подтверждает пик излучения на 940 нм и полуширину спектра примерно 50 нм, что указывает на то, что светодиод излучает свет в полосе инфракрасных длин волн с центром на 940 нм.

4.2 Прямой ток в зависимости от прямого напряжения (Рис. 3)

Эта ВАХ является нелинейной, что типично для диодов. Она показывает, как прямое напряжение увеличивается с ростом прямого тока. Кривая необходима для проектирования схемы ограничения тока, чтобы обеспечить стабильную работу без превышения предельных параметров.

4.3 Относительная сила излучения в зависимости от прямого тока (Рис. 5)

Этот график демонстрирует, что световой выход (относительная сила излучения) увеличивается с увеличением тока накачки. Однако зависимость не является идеально линейной, особенно при высоких токах, из-за снижения эффективности и тепловых эффектов.

4.4 Относительная сила излучения в зависимости от температуры окружающей среды (Рис. 4)

Эта кривая иллюстрирует отрицательный температурный коэффициент выходной мощности светодиода. При повышении температуры окружающей среды сила излучения уменьшается. Это тепловое снижение мощности является критическим фактором для применений, работающих в условиях повышенных температур.

4.5 Диаграмма направленности излучения (Рис. 6)

Эта полярная диаграмма визуально представляет пространственное распределение света, подтверждая угол обзора 50 градусов. Интенсивность максимальна при 0 градусов (на оси) и симметрично уменьшается до половинной мощности при ±25 градусах.

5. Механическая информация и информация о корпусе

Устройство использует стандартный корпус для сквозного монтажа. Ключевые размерные примечания включают: все размеры указаны в миллиметрах, с общим допуском ±0,25 мм. Выводы расположены на определенном расстоянии друг от друга при выходе из корпуса. Допускается небольшой выступ смолы под фланцем максимальной высотой 1,5 мм. Физические размеры имеют решающее значение для разводки печатной платы, обеспечивая правильную установку и выравнивание в целевом применении.

6. Рекомендации по пайке и сборке

Предельные эксплуатационные параметры указывают, что выводы можно паять при температуре 260°C в течение 5 секунд, измеренной на расстоянии 1,6 мм от корпуса. Это стандартный параметр для процессов волновой или ручной пайки. Крайне важно соблюдать этот предел, чтобы предотвратить тепловое повреждение внутреннего полупроводникового кристалла и материала эпоксидной линзы. При пайке оплавлением (если применимо для варианта для поверхностного монтажа, хотя данная деталь предназначена для сквозного монтажа) необходим профиль, который не превышает эту температуру в месте соединения выводов. Во время сборки всегда следует соблюдать надлежащие процедуры обращения с ЭСР (электростатическим разрядом).

7. Информация об упаковке и заказе

Устройства упакованы в пакеты. Каждый пакет содержит 1000 штук (шт./пакет). Эти пакеты затем упаковываются во внутренние коробки, по 8 пакетов в каждой внутренней коробке. Наконец, 8 внутренних коробок упаковываются в одну внешнюю коробку. Таким образом, общее количество во внешней транспортной коробке составляет 64 000 штук (1000 шт./пакет * 8 пакетов/коробка * 8 коробок/внешняя = 64 000 шт.). Номер детали — LTE-3271B. Конкретная группа сортировки (A, B, C, D или E) должна быть указана как часть кода заказа для получения желаемого уровня производительности.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

• Инфракрасные пульты дистанционного управления:Высокая способность к импульсному току и длина волны 940 нм делают его идеальным для передачи кодированных сигналов на телевизоры, аудиосистемы и другие приборы.
• Датчики приближения и присутствия:В паре с фотодетектором может использоваться в автоматических кранах, сушилках для рук, системах безопасности и обнаружении объектов.
• Оптические переключатели и энкодеры:Используется для создания прерывающих или отражающих датчиков для подсчета, определения положения и измерения скорости.
• Промышленная автоматизация:Для освещения машинного зрения, сканирования штрих-кодов и систем юстировки в производстве.
• Освещение для ночного видения:Обеспечивает скрытую подсветку для камер видеонаблюдения, оснащенных датчиками, чувствительными к ИК-излучению.

8.2 Соображения по проектированию

• Управление током:Всегда используйте последовательный токоограничивающий резистор или схему драйвера постоянного тока. Его значение должно быть рассчитано на основе напряжения питания, желаемого прямого тока (I_F) и прямого напряжения (V_F) из технической спецификации, учитывая его изменение в зависимости от тока и температуры.
• Тепловой менеджмент:Хотя максимальная рассеиваемая мощность составляет 150 мВт, обеспечение адекватного теплоотвода или воздушного потока важно, особенно при работе на высоких непрерывных токах или при высоких температурах окружающей среды, для поддержания производительности и долговечности.
• Оптическое проектирование:Широкий угол обзора 50 градусов обеспечивает рассеянный свет. Для применений, требующих более сфокусированного луча, могут потребоваться вторичная оптика (линзы).
• Выбор группы сортировки:Выберите соответствующую группу интенсивности, чтобы соответствовать требованиям к оптической мощности вашей приемной схемы, предусматривая запас из-за температурных эффектов и старения.

9. Техническое сравнение и дифференциация

LTE-3271B выделяется на рынке благодаря сочетаниювысокой способности к току(2 А импульсный, 100 мА непрерывный) и характеристикнизкого прямого напряжения. Это сочетание позволяет ему обеспечивать мощные импульсы оптической мощности, одновременно сводя к минимуму потери мощности и тепловыделение в схеме управления по сравнению с излучателями с более высокимV_F. Широкий угол обзора является еще одним ключевым отличием, делая его подходящим для применений, требующих освещения площади, а не точечного луча. Его длина волны 940 нм является стандартом для потребительской электроники, обеспечивая хороший баланс между чувствительностью кремниевого детектора и низкой видимостью.

10. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В: В чем разница между Силой излучения и Облученностью в апертуре?
О: Сила излучения (I_E) измеряет мощность на единицу телесного угла (направленность). Облученность в апертуре (E_e) измеряет мощность на единицу площади на определенном расстоянии/позиции.I_Eболее актуальна для характеристики самого источника, в то время какE_eполезна для расчета облученности на целевой поверхности.

В: Могу ли я управлять этим светодиодом напрямую с выхода логики 5 В?
О: Нет. Вы должны использовать токоограничивающий резистор. Например, при питании 5 В, типичномV_F1,6 В при 20 мА, требуемый резистор будет R = (5 В - 1,6 В) / 0,02 А = 170 Ом. Подойдет стандартный резистор на 180 Ом.

В: Почему выходная мощность уменьшается с температурой?
О: Это связано с несколькими эффектами физики полупроводников, включая увеличение безызлучательной рекомбинации и изменения внутренней квантовой эффективности. Правильное тепловое проектирование необходимо для поддержания стабильной производительности.

В: Что означает система "Сортировки" для моего проекта?
О: Сортировка гарантирует, что вы получите светодиоды с согласованной оптической мощностью. Если ваша схема откалибрована на определенный уровень света, указание группы (например, группы C) гарантирует, что каждый используемый вами светодиод будет иметь выходную мощность в пределах минимального/максимального диапазона для этой группы, уменьшая разброс между отдельными экземплярами в вашем конечном продукте.

11. Практический пример проектирования и использования

Пример: Проектирование дальнодействующего инфракрасного пульта дистанционного управления.Цель — достичь надежной рабочей дистанции 15 метров. Разработчик выбирает LTE-3271B группы E для максимальной силы излучения. Управляющая схема использует микроконтроллер для генерации модулированных импульсов данных. Для достижения высокой мгновенной яркости на большом расстоянии светодиод управляется короткими импульсами высокого тока (например, импульсы 1 А длительностью 10 мкс, в пределах номинала 2 А), а не более низким непрерывным током. Для управления высоким импульсным током используется транзисторный ключ. Широкий угол обзора светодиода помогает компенсировать небольшую неточность наведения между пультом и приемником. Характеристика низкого прямого напряжения помогает экономить срок службы батареи в портативном пульте.

12. Принцип работы

Инфракрасный светодиод — это полупроводниковый p-n переходный диод. 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) разработан таким образом, что эта энергия высвобождается в основном в виде фотонов света в инфракрасном спектре с пиковой длиной волны 940 нанометров. Интенсивность излучаемого света прямо пропорциональна скорости рекомбинации носителей, которая контролируется прямым током, протекающим через диод.

13. Технологические тренды

Общая тенденция в технологии ИК-излучателей направлена на повышение эффективности (больше выходной оптической мощности на ватт электрической мощности), увеличение плотности мощности и повышение надежности. Это обусловлено достижениями в методах эпитаксиального роста, улучшением внутренней квантовой эффективности и лучшим тепловым менеджментом внутри корпуса. Также продолжается разработка многодиапазонных и широкоспектральных ИК-источников для передовых сенсорных применений, таких как спектроскопия и обнаружение газов. Кроме того, интеграция драйверов и управляющей логики непосредственно с кристаллом излучателя (умные светодиоды) является зарождающимся трендом для упрощения проектирования систем. LTE-3271B, с его акцентом на высокий ток и низкое напряжение, соответствует тренду эффективности для приложений с питанием от батарей и энергосберегающих применений.