Fiche technique de la LED infrarouge subminiature ronde 1,6mm HIR26-21C/L289/TR8 - Taille 1,6mm - Longueur d'onde 850nm - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

La HIR26-21C/L289/TR8 est une diode émettrice infrarouge subminiature à montage en surface (CMS). Elle est conçue pour les applications nécessitant une source infrarouge compacte et fiable, compatible avec les processus d'assemblage automatisés modernes. Le composant présente un boîtier rond de 1,6mm avec un encapsulant plastique transparent et une lentille supérieure sphérique, optimisant ainsi son rendement optique.

Son avantage principal réside dans son adéquation spectrale avec les photodétecteurs au silicium (photodiodes et phototransistors), ce qui la rend très efficace pour les systèmes de détection. Le composant est fabriqué à partir d'un matériau de puce GaAlAs (Arséniure de Gallium-Aluminium), qui est la norme pour les émetteurs infrarouges hautes performances dans cette gamme de longueurs d'onde.

Le marché cible comprend les concepteurs et fabricants d'électronique grand public, de capteurs industriels et d'équipements d'automatisation où l'espace est limité et où une signalisation ou une détection infrarouge fiable est requise.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents peuvent survenir sur le composant. Un fonctionnement en dehors de ces limites n'est pas recommandé.

• Courant direct continu (I_F): 65 mA. C'est le courant continu maximal qui peut être appliqué en continu à une température ambiante (T_a) de 25°C.
• Courant direct de crête (I_FP): 1,0 A. Ce courant élevé n'est autorisé qu'en conditions impulsionnelles avec une largeur d'impulsion ≤100μs et un rapport cyclique ≤1%. Ceci est typique pour les applications de télécommande où des salves brèves et de forte puissance sont utilisées.
• Tension inverse (V_R): 5 V. Dépasser cette tension de polarisation inverse peut provoquer un claquage de la jonction.
• Température de fonctionnement (T_opr): -40°C à +85°C. Le composant est conçu pour des gammes de températures industrielles.
• Température de stockage (T_stg): -40°C à +100°C.
• Température de soudage (T_sol): 260°C pendant une durée ne dépassant pas 5 secondes, compatible avec les procédés de refusion sans plomb.
• Dissipation de puissance (P_d): 130 mW à une température d'air libre de 25°C ou moins. Cette valeur nominale prend en compte à la fois la conversion de puissance électrique et la capacité du composant à dissiper la chaleur.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Ces paramètres sont mesurés à T_a=25°C et définissent les performances du composant dans des conditions de fonctionnement typiques.

• Intensité rayonnante (I_e): La puissance optique émise par angle solide (stéradian). À un courant direct de 20mA, la valeur typique est de 17 mW/sr (minimum 10 mW/sr). En conditions impulsionnelles (100mA, ≤100μs, rapport cyclique ≤1%), l'intensité rayonnante typique augmente significativement à 85 mW/sr, mettant en évidence l'avantage du fonctionnement en impulsion pour un pic de sortie.
• Longueur d'onde de crête (λ_p): 850 nm (typique). Celle-ci se situe dans le spectre du proche infrarouge, idéal pour les détecteurs au silicium et moins visible à l'œil nu que des longueurs d'onde plus courtes comme 940nm, tout en offrant une bonne transmission atmosphérique.
• Largeur de bande spectrale (Δλ): 30 nm (typique). Ceci définit la plage de longueurs d'onde émises, centrée autour de la longueur d'onde de crête.
• Tension directe (V_F): À 20mA, la tension directe typique est de 1,40V (plage de 1,20V à 1,70V). Au courant impulsionnel de 100mA, V_Faugmente à une valeur typique de 1,60V (plage de 1,40V à 2,20V). Cette information est cruciale pour la conception du circuit de pilotage et le choix de l'alimentation.
• Courant inverse (I_R): Maximum 10 μA à une tension inverse de 5V, indiquant une bonne qualité de jonction.
• Angle de vision (2θ_1/2): 25 degrés (typique). C'est l'angle total pour lequel l'intensité rayonnante chute à la moitié de sa valeur maximale (sur l'axe). Un angle de 25° fournit un faisceau relativement focalisé, adapté à la détection ou à la signalisation directionnelle.

3. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fournit plusieurs graphiques clés pour comprendre le comportement du composant dans différentes conditions.

3.1 Courant direct en fonction de la température ambiante

Cette courbe montre la déclassement du courant direct continu maximal autorisé lorsque la température ambiante augmente au-dessus de 25°C. Pour éviter la surchauffe, le courant doit être réduit linéairement à mesure que la température s'approche de la limite de fonctionnement maximale de 85°C. Les concepteurs doivent utiliser ce graphique pour garantir un fonctionnement fiable dans l'environnement thermique de leur application.

3.2 Distribution spectrale

Ce graphique trace l'intensité rayonnante relative en fonction de la longueur d'onde, confirmant visuellement le pic à 850nm et la largeur de bande spectrale d'environ 30nm. Il montre que le composant émet une lumière infrarouge relativement pure centrée sur la longueur d'onde spécifiée.

3.3 Courant direct en fonction de la tension directe (Courbe I-V)

Cette courbe caractéristique fondamentale montre la relation exponentielle entre le courant et la tension pour une diode. Elle est essentielle pour déterminer le point de fonctionnement et pour concevoir le circuit de limitation de courant. La courbe se déplace avec la température.

3.4 Intensité rayonnante en fonction du courant direct

Ce graphique illustre la sortie optique en fonction du courant de pilotage. Il montre généralement une relation sous-linéaire, où l'efficacité (intensité rayonnante par mA) peut diminuer à des courants très élevés en raison d'effets thermiques et autres. Le graphique aide à optimiser le courant de pilotage pour le niveau de sortie optique souhaité.

3.5 Intensité rayonnante relative en fonction du déplacement angulaire

Ce diagramme polaire représente visuellement l'angle de vision et le diagramme de rayonnement de la LED. Il montre comment l'intensité diminue lorsque l'angle d'observation s'éloigne de l'axe central (0°), tombant à 50% à environ ±12,5° (confirmant l'angle de vision total de 25°). Ceci est crucial pour la conception du système optique, l'alignement et la compréhension de la zone de couverture de la lumière émise.

4. Informations mécaniques et de conditionnement

4.1 Dimensions du boîtier

Le composant est un boîtier CMS à deux extrémités avec un diamètre de corps de 1,6mm. Des dessins mécaniques détaillés dans la fiche technique fournissent toutes les dimensions critiques, y compris la hauteur totale, l'espacement des broches et la géométrie de la lentille. Toutes les dimensions sont en millimètres avec une tolérance standard de ±0,1mm sauf indication contraire.

4.2 Conception des pastilles et recommandation pour le pochoir

Pour assurer un soudage fiable et éviter des problèmes comme la formation de billes de soudure, une disposition de pastilles et une conception de pochoir suggérées sont fournies. Les recommandations clés incluent :

• Pâte à souder: Sn/Ag3.0/Cu0.5 (un alliage sans plomb courant).
• Épaisseur du pochoir: 0,10mm.
• Le dessin de l'ouverture du pochoir montre un motif conçu pour contrôler le volume de pâte pour les petites pastilles.

Note importante: Les dimensions de pastilles suggérées sont données à titre indicatif uniquement. Le motif de pastilles final sur le PCB doit être modifié en fonction des processus de fabrication spécifiques, des exigences thermiques et des besoins de conception individuels.

4.3 Identification de la polarité

La cathode est généralement indiquée par un marqueur visuel sur le boîtier, tel qu'une encoche, un bord plat ou un marquage vert sur la base. Le dessin de la fiche technique identifie clairement le côté cathode, ce qui est essentiel pour une orientation correcte sur le PCB.

5. Recommandations de soudage et d'assemblage

5.1 Sensibilité à l'humidité et stockage

Le composant est sensible à l'humidité. Des précautions doivent être prises pour éviter l'effet "pop-corn" (fissuration du boîtier due à l'expansion rapide de la vapeur pendant la refusion).

• Ne pas ouvrir le sac anti-humidité avant d'être prêt à l'utilisation.
• Après ouverture, stocker à ≤30°C et ≤60% d'Humidité Relative (HR).
• Utiliser dans les 168 heures (7 jours) suivant l'ouverture du sac.
• Si le temps de stockage est dépassé ou si le dessicant indique une entrée d'humidité, pré-sécher les composants à 60 ±5°C pendant 24 heures avant utilisation.

5.2 Procédé de soudage par refusion

Le composant est compatible avec les procédés de refusion infrarouge et à vapeur. Un profil de température de refusion sans plomb est suggéré dans la fiche technique. Les paramètres clés incluent le préchauffage, le maintien, la température de pic de refusion (ne dépassant pas 260°C pendant ≤5 secondes) et les vitesses de refroidissement. Le soudage par refusion ne doit pas être effectué plus de deux fois pour minimiser la contrainte thermique sur le composant.

5.3 Soudage manuel et retouche

Si un soudage manuel est nécessaire, une extrême prudence est requise :

• Utiliser un fer à souder avec une température de panne <350°C.
• Limiter le temps de contact à ≤3 secondes par borne.Utiliser un fer d'une capacité de 25W ou moins.
• Laisser un intervalle de ≥2 secondes entre le soudage de chaque borne pour éviter l'accumulation de chaleur.
• La réparation après un soudage initial est déconseillée. Si elle est inévitable, utiliser un fer à souder double pour chauffer simultanément les deux bornes lors du retrait afin de prévenir les contraintes mécaniques sur les soudures et la LED elle-même. Toujours vérifier la fonctionnalité du composant après toute retouche.

5.4 Manipulation de la carte de circuit imprimé

Éviter de mettre une contrainte mécanique sur la LED pendant le chauffage (soudage) et ne pas déformer la carte de circuit imprimé après soudage, car cela peut fissurer le composant ou ses soudures.

6. Informations sur le conditionnement et la commande

6.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Le composant est fourni dans une bande porteuse emboutie standard de l'industrie sur des bobines de 7 pouces de diamètre. Un dessin détaillé des dimensions de la bande porteuse (taille de la poche, pas, etc.) est fourni. Chaque bobine contient 1500 pièces.

6.2 Spécification de l'étiquette

L'étiquette de la bobine comprend des informations standard pour la traçabilité et la fabrication :

• CPN (Numéro de pièce client)
• P/N (Numéro de pièce fabricant : HIR26-21C/L289/TR8)
• QTY (Quantité)
• CAT (Classement/Binning)
• HUE (Longueur d'onde de crête)
• REF (Référence)
• LOT No. (Numéro de lot)
• MSL-X (Niveau de sensibilité à l'humidité)
• Made In (Pays de fabrication)

7. Suggestions d'application

7.1 Scénarios d'application typiques

• Capteurs infrarouges montés sur PCB: Détection de proximité, détection d'objet, suivi de ligne en robotique.
• Unités de télécommande infrarouge: Idéal pour les applications nécessitant une puissance de sortie plus élevée que les LED de télécommande standard, permettant potentiellement une portée plus longue ou de meilleures performances dans des environnements lumineux.
• Compteurs de gaz: Souvent utilisés dans les mécanismes de détection optique au sein des compteurs d'utilité.
• Systèmes infrarouges généraux: Tout système embarqué nécessitant une source IR compacte et fiable pour la transmission de données, le codage ou la détection.

7.2 Considérations de conception

• La limitation de courant est obligatoire: Comme indiqué explicitement dans les "Précautions", une résistance de limitation de courant externe (ou un pilote à courant constant) DOIT être utilisée en série avec la LED. La tension directe a une plage, et une légère augmentation de la tension d'alimentation peut provoquer une augmentation importante et destructrice du courant si elle n'est pas correctement limitée.
• Gestion thermique: Considérer la dissipation de puissance (P_d=V_F*I_F) et le déclassement du courant maximal avec la température. Assurer une surface de cuivre PCB adéquate ou d'autres moyens pour évacuer la chaleur, en particulier dans les applications à température ambiante élevée ou à impulsions avec un rapport cyclique élevé.
• Conception optique: L'angle de vision de 25° fournit une directivité. Pour une couverture plus large, des optiques secondaires (diffuseurs) peuvent être nécessaires. Pour une portée plus longue, des lentilles peuvent être utilisées pour collimater le faisceau.
• Circuit de pilotage: Pour un fonctionnement en impulsion à 1A, un interrupteur à transistor ou MOSFET est requis. S'assurer que le pilote peut gérer le courant de crête et les temps de montée/descente rapides requis.

8. Comparaison et différenciation techniques

Comparée aux LED infrarouges traversantes standard de 5mm ou 3mm, la HIR26-21C/L289/TR8 offre des avantages significatifs :

• Taille: Le boîtier CMS de 1,6mm permet la miniaturisation des produits finis et est compatible avec l'assemblage haute vitesse par placement automatique.
• Performance: L'intensité rayonnante typique de 17 mW/sr à 20mA est compétitive, et les 85 mW/sr en conditions impulsionnelles sont une caractéristique clé pour les besoins de sortie élevée.
• Fiabilité: La construction CMS et la compatibilité avec les processus de refusion standard conduisent à des soudures plus robustes et plus constantes par rapport aux composants traversants soudés manuellement.
• Conformité: Le composant est sans plomb, conforme RoHS, conforme REACH et sans halogène (Br <900ppm, Cl <900ppm, Br+Cl <1500ppm), répondant aux réglementations environnementales strictes pour les marchés mondiaux.

9. Questions fréquemment posées (Basées sur les paramètres techniques)

9.1 Puis-je piloter cette LED directement depuis une broche de microcontrôleur 3,3V ou 5V ?

No.La tension directe typique n'est que de 1,4V-1,6V. La connecter directement à une alimentation de 3,3V ou 5V sans résistance de limitation de courant détruira presque certainement la LED en raison d'un courant excessif. Toujours utiliser une résistance en série calculée à l'aide de la loi d'Ohm : R = (V_alim- V_F) / I_F.

9.2 Quelle est la différence entre les valeurs nominales de 20mA en continu et 100mA en impulsion ?

La valeur nominale de 20mA est pour un fonctionnementcontinu. La valeur nominale de 100mA est pour de très courtesimpulsions(≤100μs) avec un faible rapport cyclique (≤1%). Cela permet de piloter la LED beaucoup plus fortement pendant de brefs instants, produisant un éclair beaucoup plus brillant (85 mW/sr contre 17 mW/sr) sans surchauffe, car la puissance moyenne reste faible. C'est parfait pour les télécommandes.

9.3 Comment interpréter l'"Angle de vision" de 25 degrés ?

C'est l'angletotalauquel l'intensité lumineuse est la moitié de sa valeur maximale (sur l'axe). Considérez-le comme la largeur du "faisceau" principal ou du lobe de lumière. La lumière est toujours émise en dehors de cet angle mais à une intensité plus faible. Un angle de 25° est modérément focalisé.

9.4 Pourquoi la sensibilité à l'humidité et le pré-séchage sont-ils importants ?

Les boîtiers plastiques CMS peuvent absorber l'humidité de l'air. Pendant le processus de soudage par refusion à haute température, cette humidité se transforme rapidement en vapeur, créant une pression interne qui peut fissurer le boîtier ou le décoller de la puce (effet "pop-corn"). Suivre les recommandations de stockage et de pré-séchage prévient ce mode de défaillance.

10. Cas pratique de conception et d'utilisation

Scénario : Conception d'un balise infrarouge longue portée

Un concepteur a besoin d'une balise compacte et alimentée par batterie qui peut être détectée par un capteur à 20 mètres de distance dans un environnement intérieur avec un certain bruit IR ambiant.

1. Sélection de la méthode de pilotage: Pour maximiser la portée de détection, le concepteur choisit un fonctionnement en impulsion pour tirer parti de la haute intensité rayonnante impulsionnelle de 85 mW/sr.
2. Conception du circuit: Une broche GPIO d'un microcontrôleur commande un MOSFET à canal N. La LED est connectée en série avec une résistance de limitation de courant entre l'alimentation (par exemple, 3,3V) et le drain du MOSFET. La valeur de la résistance est calculée pour 100mA : R = (3,3V - 1,6V) / 0,1A = 17Ω (utiliser une valeur standard de 18Ω). Le microcontrôleur génère des impulsions de 100μs de largeur avec un rapport cyclique de 1% (par exemple, 100μs allumé, 9900μs éteint).
3. Implantation PCB: La disposition de pastilles suggérée est utilisée comme point de départ. Des dégagements thermiques et un remplissage de cuivre supplémentaires autour des pastilles sont ajoutés pour aider à la dissipation thermique pendant les impulsions à fort courant.
4. Assemblage: Les composants sont placés sur le PCB. La bobine de LED est stockée correctement, et la carte assemblée subit un seul passage de refusion en utilisant le profil sans plomb recommandé.
5. Optique (Optionnel): Pour étendre davantage la portée, une simple lentille de collimation en plastique pourrait être placée sur la LED pour rétrécir le faisceau, concentrant la puissance de sortie dans une zone plus petite à la distance cible.

Ce cas démontre comment les paramètres clés de la fiche technique—intensité rayonnante impulsionnelle, tension directe, valeurs nominales de courant et taille du boîtier—informent directement une conception pratique.

11. Principe de fonctionnement

Une Diode Électroluminescente Infrarouge (DEL IR) fonctionne sur le principe de l'électroluminescence dans une jonction p-n semi-conductrice. Lorsqu'une tension directe est appliquée, les électrons du matériau de type n et les trous du matériau de type p sont injectés à travers la jonction. Lorsque ces porteurs de charge se recombinent, ils libèrent de l'énergie. Dans une diode GaAlAs comme celle-ci, la largeur de bande interdite du matériau semi-conducteur est conçue de sorte que cette énergie libérée corresponde à un photon dans le spectre infrarouge, spécifiquement autour de 850 nanomètres. Le boîtier en époxy transparent sert de lentille, façonnant la lumière émise selon le diagramme de rayonnement spécifié (angle de vision de 25°).

12. Tendances et évolutions de l'industrie

Le marché des LED infrarouges subminiatures continue d'évoluer. Les tendances clés pertinentes pour des composants comme la HIR26-21C/L289/TR8 incluent :

• Intégration accrue: Tendances à combiner l'émetteur IR avec un circuit intégré de pilotage ou même un photodétecteur dans un seul boîtier pour des modules de capteurs plus simples.
• Efficacité plus élevée: La recherche en science des matériaux vise à améliorer l'efficacité énergétique (puissance optique sortie / puissance électrique entrée) des LED IR, conduisant à une consommation d'énergie plus faible ou à une sortie plus élevée pour une même taille de boîtier.
• Nouvelles longueurs d'onde: Bien que 850nm et 940nm dominent, il y a un intérêt croissant pour d'autres longueurs d'onde IR pour des applications spécifiques comme la détection de gaz ou une sécurité oculaire améliorée.
• Conditionnement avancé: Développement du conditionnement à l'échelle de la puce (CSP) et du conditionnement au niveau de la tranche pour réduire davantage la taille et le coût tout en améliorant les performances thermiques.
• Expansion des applications:
  • Biométrie et sécurité: Reconnaissance faciale, scan de l'iris.
  • Automobile: Détection d'occupation dans l'habitacle, systèmes de surveillance du conducteur.
  • Électronique grand public: Détection de proximité pour téléphones/tablettes, reconnaissance de gestes.
  • IoT industriel: Vision industrielle, surveillance d'état.

Des composants comme la HIR26-21C/L289/TR8, avec leur facteur de forme réduit, leurs performances fiables et leur conformité aux normes environnementales, sont bien positionnés pour servir ces marchés en expansion où des sources infrarouges compactes et efficaces sont une exigence fondamentale.