Техническая документация на инфракрасный излучающий светодиод LTE-306 - Боковой корпус - Пиковая длина волны 940 нм - Прямое напряжение 1.6 В - Угол обзора 30 градусов

1. Обзор продукта

LTE-306 — это миниатюрный инфракрасный (ИК) излучатель бокового свечения, предназначенный для использования в оптоэлектронных системах обнаружения и детектирования. Его основная функция — излучение инфракрасного света с пиковой длиной волны 940 нанометров (нм). Этот компонент конструктивно и спектрально согласован с соответствующими фотotransисторами серии LTR-306, что обеспечивает оптимальную работу пар "приемник-излучатель" в таких приложениях, как обнаружение объектов, определение положения и передача данных. Основные преимущества компонента — невысокая стоимость, компактный пластиковый корпус, а также наличие предварительно отобранных бинов для обеспечения стабильной выходной мощности излучения.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Предельно допустимые режимы эксплуатации

Предельные параметры устройства определены при температуре окружающей среды (T_A) 25°C. Ключевые параметры включают постоянный прямой ток (I_F) 50 мА и импульсный прямой ток 1 А (300 импульсов в секунду, длительность импульса 10 мкс). Максимальная рассеиваемая мощность составляет 75 мВт. Максимальное обратное напряжение — 5 В, что означает, что на светодиод не должно подаваться обратное смещение, превышающее это значение. Диапазон рабочих температур составляет от -40°C до +85°C, диапазон температур хранения — от -55°C до +100°C. Температура пайки выводов указана как 260°C в течение 5 секунд при измерении на расстоянии 1,6 мм от корпуса.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Все характеристики измерены при T_A=25°C. Основные оптические параметры — это Облученность в апертуре (E_e) и Сила излучения (I_E), оба параметра измеряются при прямом токе 20 мА. Эти параметры сгруппированы в бины (от A до H), предоставляя диапазон минимальных и типичных/максимальных значений для выбора в зависимости от потребностей приложения. Например, Бин A предлагает E_eот 0,088 до 0,168 мВт/см² и I_Eот 0,662 до 1,263 мВт/ср, в то время как Бин H предлагает более высокую выходную мощность. Пиковая длина волны излучения (λ_Пик) составляет обычно 940 нм с полушириной спектра (Δλ) 50 нм. Прямое напряжение (V_F) типично равно 1,6 В при 20 мА. Обратный ток (I_R) составляет максимум 100 мкА при обратном напряжении 5 В. Угол обзора (2θ_1/2) составляет 30 градусов.

3. Объяснение системы бинирования

В продукте используется система бинирования по силе излучения. Устройства тестируются и сортируются на группы (Бины от A до H) на основе измеренной Силы излучения (I_E) и Облученности в апертуре (E_e) при стандартном токе накачки 20 мА. Это позволяет разработчикам выбирать компоненты с гарантированным минимальным уровнем светового потока, обеспечивая стабильность работы системы, что особенно важно в приложениях, где критичен порог обнаружения или сила сигнала. Бины предоставляют градуированную шкалу выходной мощности.

4. Анализ характеристических кривых

В технической документации приведены несколько типичных характеристических кривых. Рисунок 1 показывает Спектральное распределение, иллюстрирующее выходное излучение с центром около 940 нм. Рисунок 2 изображает зависимость Прямого тока от Температуры окружающей среды, важную для понимания снижения номинальных характеристик. Рисунок 3 — это кривая Прямой ток в зависимости от Прямого напряжения (I-V), показывающая характеристики включения диода. Рисунок 4 показывает, как Относительная сила излучения изменяется в зависимости от Температуры окружающей среды, указывая на снижение выходной мощности при повышении температуры. Рисунок 5 отображает зависимость Относительной силы излучения от Прямого тока, показывая нелинейную связь между током накачки и световым выходом. Рисунок 6 — это Диаграмма направленности, полярная диаграмма, визуализирующая угол обзора 30 градусов и пространственное распределение излучаемого инфракрасного света.

5. Механическая информация и данные о корпусе

Устройство использует миниатюрный пластиковый корпус бокового свечения. Габаритные размеры приведены на чертеже (упоминаются в тексте, но не детализированы полностью). Ключевые примечания указывают, что все размеры указаны в миллиметрах, с общим допуском ±0,25 мм, если не указано иное. Расстояние между выводами измеряется в точке их выхода из корпуса. Боковая ориентация свечения означает, что основное направление излучения перпендикулярно оси выводов, что является ключевым отличием от светодиодов с верхним излучением.

6. Рекомендации по пайке и сборке

Основная рекомендация касается пайки выводов: температура в точке на расстоянии 1,6 мм (0,063 дюйма) от корпуса не должна превышать 260°C в течение 5 секунд. Это критически важно для предотвращения повреждения внутреннего полупроводникового кристалла и пластикового корпуса. Для современной сборки это подразумевает тщательный контроль параметров волновой пайки или использование селективных методов пайки. Ручная пайка должна выполняться быстро с помощью паяльника с контролем температуры.

7. Рекомендации по применению

7.1 Типичные сценарии применения

LTE-306 идеально подходит для приложений, требующих излучения невидимого света для детектирования. Типичные области применения включают обнаружение и подсчет объектов (например, в торговых автоматах, принтерах), определение положения (например, детектирование края бумаги), щелевые датчики и бесконтактные выключатели. Его спектральное согласование с фотotransистором LTR-306 делает его идеальным для создания компактных оптопар или отражательных датчиков объектов.

7.2 Соображения при проектировании

Разработчики должны учитывать несколько факторов: Во-первых, всегда используйте токоограничивающий резистор, включенный последовательно со светодиодом, при питании от источника напряжения, чтобы не превысить максимальный постоянный прямой ток (50 мА). Во-вторых, выберите подходящий бин интенсивности (A-H) на основе требуемой дистанции обнаружения и чувствительности парного детектора. В-третьих, учитывайте угол обзора 30 градусов при юстировке излучателя и детектора в системе; смещение снизит силу сигнала. В-четвертых, учитывайте влияние температуры окружающей среды на мощность излучения (как показано на Рисунке 4), особенно в жестких условиях эксплуатации. В-пятых, убедитесь, что обратное напряжение на светодиоде никогда не превышает 5 В, что в некоторых конфигурациях схем может потребовать установки защитной цепи.

8. Техническое сравнение

Ключевыми отличительными преимуществами этого компонента являются его боковой корпус и предварительное бинирование по интенсивности. По сравнению со стандартными ИК-светодиодами с верхним излучением, форм-фактор бокового свечения позволяет более гибко размещать компоненты на печатной плате и может способствовать созданию более тонких продуктов. Наличие нескольких бинов интенсивности обеспечивает уровень градации производительности, не всегда доступный в недорогих ИК-излучателях, давая разработчикам возможность тонкой настройки работы системы и потенциального снижения затрат за счет отсутствия избыточных требований. Явное механическое и спектральное согласование с конкретной серией фотotransисторов упрощает проектирование надежных оптических пар.

9. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Какова цель системы бинирования?

О: Бинирование (A-H) гарантирует минимальный уровень силы излучения. Это обеспечивает стабильность производства. Вы можете выбрать бин с более низкой интенсивностью для менее требовательных приложений или короткой дистанции, или более высокий бин для большей дальности или более надежного обнаружения.

В: Могу ли я питать этот светодиод от источника 3,3 В?

О: Да, но вы должны использовать последовательный резистор. При типичном V_F1,6 В при 20 мА, номинал резистора будет (3,3 В - 1,6 В) / 0,02 А = 85 Ом. Всегда рассчитывайте резистор исходя из желаемого тока и фактического напряжения питания.

В: Почему важен угол обзора?

О: Угол обзора 30 градусов определяет конус, в пределах которого излучается большая часть света. В парной сенсорной системе и излучатель, и детектор имеют углы обзора. Их перекрытие определяет эффективную зону обнаружения. Более узкий угол может обеспечить более точное детектирование.

В: Как температура влияет на производительность?

О: При повышении температуры окружающей среды сила излучения обычно снижается (см. Рисунок 4). Прямое напряжение при заданном токе также немного снижается. В критически важных приложениях может потребоваться температурная компенсация в цепи управления или приема.

10. Практический пример использования

Пример: Проектирование датчика наличия бумаги в принтере.ИК-излучатель LTE-306 и фотotransистор LTR-306 устанавливаются по разные стороны пути движения бумаги, образуя проходной датчик. Когда бумага отсутствует, свет от излучателя достигает детектора. Когда бумага присутствует, она блокирует свет. Боковой корпус позволяет монтировать оба компонента плашмя на основной печатной плате, с совмещением их оптических осей через зазор. Разработчик выбирает излучатели Бина D, чтобы обеспечить достаточную силу сигнала, достигающую детектора, с учетом возможного загрязнения (пыли) в течение срока службы продукта. Микроконтроллер отслеживает выход фотotransистора для определения наличия бумаги.

11. Принцип работы

Инфракрасный излучающий светодиод — это полупроводниковый диод. При прямом смещении (положительное напряжение подается на анод относительно катода) электроны и дырки рекомбинируют в активной области полупроводникового материала (обычно на основе арсенида галлия). Этот процесс рекомбинации высвобождает энергию в виде фотонов (частиц света). Конкретный состав материала и структура полупроводника определяют длину волны излучаемого света. Для LTE-306 это приводит к излучению фотонов преимущественно в инфракрасном спектре около 940 нм, которые невидимы для человеческого глаза, но обнаруживаются кремниевыми фотодетекторами.

12. Технологические тренды

Тренд в области таких дискретных оптоэлектронных компонентов направлен на дальнейшую миниатюризацию, повышение эффективности (больше светового выхода на единицу входной электрической мощности) и увеличение степени интеграции. Хотя дискретные пары "излучатель-детектор" остаются распространенными, наблюдается переход к интегрированным модулям, которые включают светодиод, фотодетектор, а иногда и схемы обработки сигнала в одном корпусе. Это упрощает проектирование и повышает надежность. Кроме того, ведутся разработки по достижению более точной и стабильной длины волны излучения и более жесткого контроля угла обзора для специализированных сенсорных приложений. Спрос на малопотребляющие компоненты для устройств Интернета вещей с батарейным питанием также стимулирует улучшение эффективности.