Fiche technique LED infrarouge 3mm 850nm HIR204C - Boîtier T-1 - Tension directe 1,45V - Puissance 150mW - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications d'une diode électroluminescente (DEL) infrarouge 3mm (T-1) de haute intensité. Le dispositif est conçu pour émettre de la lumière à une longueur d'onde pic de 850 nanomètres (nm), ce qui le rend adapté à une variété d'applications de détection et de transmission infrarouge. Ses principaux avantages incluent une haute fiabilité, une sortie rayonnante significative et une faible exigence en tension directe.

La LED est construite à partir d'un matériau de puce en Arseniure de Gallium-Aluminium (GaAlAs) et est logée dans un boîtier plastique transparent. Cette sortie spectrale est intentionnellement adaptée pour être compatible avec les récepteurs infrarouges courants tels que les phototransistors, les photodiodes et les modules récepteurs intégrés. Le produit est conforme aux directives RoHS (Restriction des Substances Dangereuses).

1.1 Applications cibles

Le dispositif est conçu pour les systèmes nécessitant une signalisation infrarouge robuste. Les principaux domaines d'application incluent :

• Systèmes de transmission de données optiques en espace libre.
• Unités de télécommande infrarouge, en particulier celles exigeant une puissance de sortie plus élevée.
• Systèmes de détection de fumée et d'alarme incendie utilisant des principes de détection optique.
• Systèmes d'application à base infrarouge à usage général pour l'industrie ou la consommation.

2. Analyse des paramètres techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Le fonctionnement dans ces conditions n'est pas garanti.

• Courant direct continu (I_F): 100 mA
• Courant direct de crête (I_FP): 1,0 A (Largeur d'impulsion ≤ 100μs, Cycle de service ≤ 1%)
• Tension inverse (V_R): 5 V
• Température de fonctionnement (T_opr): -40°C à +85°C
• Température de stockage (T_stg): -40°C à +100°C
• Température de soudure (T_sol): 260°C (pendant ≤ 5 secondes)
• Dissipation de puissance (P_d): 150 mW (à une température ambiante de 25°C ou inférieure)

2.2 Caractéristiques électro-optiques (T_a= 25°C)

Ces paramètres définissent la performance typique du dispositif dans des conditions de test spécifiées.

• Intensité rayonnante (I_e):
  • Typique : 17,6 mW/sr à I_F= 20 mA.
  • Typique : 90 mW/sr à I_F= 100 mA (pulsé).
  • Typique : 900 mW/sr à I_F= 1 A (pulsé).
• Longueur d'onde pic (λ_p): Typique 850 nm à I_F= 20 mA.
• Largeur de bande spectrale (Δλ): Typique 45 nm à I_F= 20 mA.
• Tension directe (V_F):
  • Typique : 1,45 V, Maximum : 1,65 V à I_F= 20 mA.
  • Typique : 1,80 V, Maximum : 2,40 V à I_F= 100 mA (pulsé).
  • Typique : 4,10 V, Maximum : 5,25 V à I_F= 1 A (pulsé).
• Courant inverse (I_R): Maximum 10 μA à V_R= 5 V.
• Angle de vision (2θ_1/2): Typique 25 degrés à I_F= 20 mA.

Note : Les incertitudes de mesure sont spécifiées pour la tension directe (±0,1V), l'intensité rayonnante (±10%) et la longueur d'onde dominante (±1,0nm).

3. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fournit plusieurs courbes caractéristiques qui illustrent le comportement du dispositif dans des conditions variables. Celles-ci sont essentielles pour les ingénieurs de conception afin de prédire les performances dans des applications réelles.

3.1 Courant direct vs Température ambiante

Cette courbe montre la déclassement du courant direct maximal autorisé lorsque la température ambiante augmente. La capacité de dissipation de puissance du dispositif diminue avec l'augmentation de la température, ce qui doit être pris en compte dans la conception thermique pour éviter la surchauffe.

3.2 Distribution spectrale

Le graphique de sortie spectrale confirme l'émission pic à 850nm avec une bande passante définie. Ceci est essentiel pour assurer la compatibilité avec la sensibilité spectrale du récepteur prévu (par exemple, un photodétecteur au silicium, qui est le plus sensible autour de 800-900nm).

3.3 Intensité rayonnante vs Courant direct

Ce tracé démontre la relation entre le courant d'attaque et la sortie optique. Il montre typiquement une augmentation sous-linéaire, ce qui signifie que l'efficacité peut chuter à des courants très élevés. Les concepteurs utilisent ceci pour sélectionner un point de fonctionnement qui équilibre la puissance de sortie avec l'efficacité et la longévité du dispositif.

3.4 Intensité rayonnante relative vs Déplacement angulaire

Ce diagramme polaire définit le modèle d'émission spatial (angle de vision). Le demi-angle typique de 25 degrés indique un faisceau modérément focalisé, ce qui est utile pour diriger l'énergie infrarouge vers une cible ou un capteur spécifique.

3.5 Longueur d'onde d'émission pic vs Température ambiante

Les LED infrarouges présentent un décalage de la longueur d'onde pic avec la température, typiquement autour de 0,2-0,3 nm/°C. Cette courbe quantifie ce décalage pour le HIR204C, ce qui est important pour les applications où la correspondance précise de longueur d'onde est critique.

3.6 Courant direct vs Tension directe (Courbe I-V)

La caractéristique électrique fondamentale d'une diode. Cette courbe est utilisée pour déterminer la chute de tension aux bornes de la LED à un courant de fonctionnement donné, ce qui est nécessaire pour concevoir le circuit d'attaque (par exemple, sélectionner une résistance de limitation de courant ou concevoir un pilote à courant constant).

4. Informations mécaniques et de boîtier

4.1 Dimensions du boîtier (T-1, 3mm)

Le dispositif est conforme aux dimensions standard du boîtier radial à broches T-1 (3mm). Les spécifications mécaniques clés incluent :

• Le diamètre total du boîtier est d'environ 3,0mm.
• L'espacement standard des broches (entre centres) est de 2,54mm (0,1 pouce).
• Un dessin coté détaillé est fourni dans la fiche technique, spécifiant les longueurs, diamètres et calibres des fils de connexion avec une tolérance générale de ±0,25mm sauf indication contraire.

4.2 Identification de la polarité

La LED présente un côté plat sur la lentille ou une broche plus courte pour indiquer la borne cathode (négative). La polarité correcte doit être respectée lors de l'assemblage du circuit.

5. Recommandations de soudure et d'assemblage

Une manipulation appropriée est cruciale pour maintenir la fiabilité et les performances du dispositif.

5.1 Formage des broches

• La flexion doit se produire à au moins 3mm de la base de la lentille en époxy pour éviter les contraintes sur la puce interne et les liaisons par fils.
• Former les broches avant la soudure.
• Évitez d'appliquer une contrainte sur le boîtier. Les trous du PCB doivent être parfaitement alignés avec les broches de la LED pour éviter les contraintes de montage.
• Couper les broches à température ambiante.

5.2 Conditions de stockage

• Stockage recommandé : ≤ 30°C et ≤ 70% d'Humidité Relative (HR).
• La durée de conservation après expédition est de 3 mois dans ces conditions.
• Pour un stockage plus long (jusqu'à 1 an), utilisez un conteneur scellé avec une atmosphère d'azote et un dessiccant.
• Évitez les changements rapides de température dans des environnements humides pour prévenir la condensation.

5.3 Recommandations de soudure

Maintenir une distance minimale de 3mm entre le joint de soudure et l'ampoule en époxy.

• Soudure manuelle: Température de la pointe du fer ≤ 300°C (max 30W), temps de soudure ≤ 3 secondes.
• Soudure à la vague/par immersion: Préchauffage ≤ 100°C (max 60 sec), bain de soudure ≤ 260°C, temps d'immersion ≤ 5 secondes.
• Évitez les contraintes sur les broches pendant les opérations à haute température.
• Ne pas effectuer de soudure par immersion/manuelle plus d'une fois.
• Laisser le dispositif refroidir progressivement à température ambiante après la soudure, en le protégeant des chocs ou vibrations pendant le refroidissement.

5.4 Nettoyage

• Si nécessaire, nettoyer uniquement avec de l'alcool isopropylique à température ambiante pendant ≤ 1 minute. Sécher à l'air.
• Le nettoyage par ultrasons n'est pas recommandé. S'il est inévitable, son impact potentiel doit être soigneusement évalué.

6. Informations sur l'emballage et la commande

6.1 Matériaux & Spécifications d'emballage

Les dispositifs sont emballés à l'aide de matériaux résistants à l'humidité pour prévenir les dommages pendant le stockage et le transport. La hiérarchie d'emballage est :

1. Les dispositifs sont placés dans des sacs anti-statiques.
2. Les sacs sont placés dans des cartons intérieurs.
3. Les cartons intérieurs sont emballés dans des cartons d'expédition principaux.

6.2 Quantités d'emballage

• Minimum 200 à 1000 pièces par sac anti-statique.
• 5 sacs par boîte intérieure.
• 10 boîtes par carton d'expédition principal.

6.3 Explication des étiquettes

Les étiquettes sur l'emballage contiennent des identifiants clés :

• CPN: Numéro de production du client
• P/N: Numéro de production (Numéro de pièce)
• QTY: Quantité d'emballage
• CAT: Rangs (bacs de performance)
• HUE: Longueur d'onde dominante
• REF: Référence
• LOT No: Numéro de lot pour la traçabilité

7. Considérations de conception d'application

7.1 Conception du circuit d'attaque

En raison de la caractéristique exponentielle I-V de la diode, un pilote à courant constant ou une résistance de limitation de courant est obligatoire. La valeur de la résistance (R_limit) peut être calculée en utilisant la loi d'Ohm : R_limit= (V_supply- V_F) / I_F. Utilisez toujours la V_Fmaximale de la fiche technique pour un I_Fdonné pour garantir un courant suffisant dans toutes les conditions. Pour un fonctionnement pulsé (par exemple, télécommandes), assurez-vous que le pilote peut fournir le courant de crête élevé (jusqu'à 1A) avec le cycle de service correct.

7.2 Gestion thermique

Bien que le boîtier puisse dissiper 150mW à 25°C, cette valeur se dégrade avec la température ambiante. Dans des espaces clos ou à des températures ambiantes élevées, assurez-vous que la dissipation de puissance réelle (I_F* V_F) reste en dessous de la limite déclassée. Une surface de cuivre PCB adéquate ou d'autres dissipateurs thermiques peuvent être nécessaires pour un fonctionnement continu à courant élevé.

7.3 Conception optique

L'angle de vision de 25 degrés offre un équilibre entre la concentration du faisceau et la couverture. Pour les applications à plus longue portée, des optiques secondaires (lentilles) peuvent être utilisées pour collimater le faisceau. Pour une couverture de grande surface, un diffuseur peut être nécessaire. Assurez-vous que le champ de vision et la sensibilité spectrale du récepteur sont alignés avec la sortie de la LED.

8. Comparaison et différenciation technique

Les principaux points de différenciation du HIR204C dans sa catégorie (LED IR 3mm) sont sa combinaison dehaute intensité rayonnante(jusqu'à 900 mW/sr pulsé) et detension directe relativement basse(typique 1,45V à 20mA). Cela le rend efficace, réduisant la consommation d'énergie et la génération de chaleur pour une sortie lumineuse donnée par rapport aux dispositifs avec une V_Fplus élevée. La longueur d'onde de 850nm est un standard pour les récepteurs à base de silicium, offrant un bon équilibre entre la sensibilité du récepteur et l'invisibilité relative. Sa construction robuste et son matériau de boîtier transparent contribuent à sa haute fiabilité déclarée.

9. Questions fréquemment posées (FAQ)

9.1 Quelle est la différence entre les valeurs nominales de courant continu et pulsé ?

La valeur nominale de courant continu (100mA) est le courant continu maximal que la LED peut supporter indéfiniment sans risque de dommage. La valeur nominale de courant pulsé (1A) est beaucoup plus élevée mais ne peut être appliquée que pour des impulsions très courtes (≤100μs) avec un cycle de service très faible (≤1%). Cela permet de brèves salves de luminosité très élevée, courantes dans les signaux de télécommande, sans surchauffer le dispositif.

9.2 Pourquoi la tension directe est-elle plus élevée à 1A qu'à 20mA ?

Cela est dû à la résistance série inhérente au sein de la puce LED et du boîtier. Lorsque le courant augmente, la chute de tension aux bornes de cette résistance interne (V = I * R) augmente, conduisant à une tension directe totale plus élevée. La fiche technique fournit ces données afin que les pilotes puissent être conçus pour fournir la tension nécessaire au courant de fonctionnement cible.

9.3 Cette LED peut-elle être utilisée pour la transmission de données ?

Oui, sa capacité de commutation rapide (impliquée par son utilisation dans les télécommandes) la rend adaptée à la transmission de données modulées dans les systèmes en espace libre. Le débit de données réalisable dépendra de la capacité du circuit d'attaque à commuter le courant rapidement et de la bande passante du récepteur.

10. Exemple pratique d'utilisation

10.1 Conception d'un simple balise IR

Objectif: Créer une balise IR allumée en continu pour la détection de proximité avec une portée de quelques mètres.

Étapes de conception:

1. Choisir le point de fonctionnement: Sélectionner I_F= 50mA pour un équilibre entre une bonne sortie et une puissance modérée. À partir de la courbe I-V, estimer V_F≈ 1,6V.
2. Calculer le pilote: En utilisant une alimentation 5V et une résistance série : R = (5V - 1,6V) / 0,05A = 68Ω. Puissance dans la résistance : P = I²R = (0,05)² * 68 = 0,17W. Utiliser une résistance de 68Ω, 0,25W.
3. Vérification thermique: Dissipation de puissance de la LED : P_LED= V_F* I_F= 1,6V * 0,05A = 80mW. Ceci est bien en dessous de la valeur nominale de 150mW à 25°C. Si la température ambiante devrait être de 50°C, consultez la courbe de déclassement pour vous assurer que 80mW est toujours sûr.
4. Montage: Placer sur le PCB avec les trous alignés sur les broches. Souder, en gardant les joints >3mm du corps de la lentille.
5. Appariement: Utiliser un phototransistor ou un module récepteur sensible à la lumière de 850nm, placé dans le cône de faisceau de 25 degrés de la LED.

11. Principe de fonctionnement

Une LED infrarouge est une diode à jonction p-n semi-conductrice. Lorsqu'une tension directe est appliquée, les électrons de la région de type n et les trous de la région de type p sont injectés dans la région de jonction. Lorsque ces porteurs de charge se recombinent, ils libèrent de l'énergie sous forme de photons (lumière). Le matériau semi-conducteur spécifique utilisé (GaAlAs dans ce cas) détermine l'énergie de la bande interdite, qui définit directement la longueur d'onde des photons émis - dans ce cas, dans la région du proche infrarouge autour de 850nm. Le boîtier en époxy transparent agit comme une lentille, façonnant le faisceau de sortie, et protège la puce semi-conductrice délicate.

12. Tendances technologiques

Le développement des LED infrarouges continue de se concentrer sur plusieurs domaines clés :Augmentation de l'efficacité(plus de puissance optique par watt électrique d'entrée),Densité de puissance plus élevée(boîtiers plus petits capables de gérer plus de courant), etFiabilité amélioréedans des conditions environnementales difficiles. Des travaux sont également en cours pour développer des dispositifs à d'autres longueurs d'onde spécifiques (par exemple, 940nm pour une furtivité améliorée, ou des longueurs d'onde spécifiques pour la détection de gaz). L'intégration avec les circuits d'attaque et les récepteurs dans des modules compacts est une autre tendance significative, simplifiant la conception du système pour les utilisateurs finaux. Le HIR204C représente une technologie mature et fiable bien adaptée à ses applications prévues.