Fiche technique SIR204C - Diode électroluminescente infrarouge 3mm - Diamètre 3.0mm - Tension directe 1.3V - Longueur d'onde 875nm - Puissance dissipée 150mW - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Le SIR204C est une diode émettrice infrarouge de haute intensité logée dans un boîtier plastique transparent incolore de 3mm (T-1). Il est conçu pour des applications nécessitant une émission infrarouge fiable avec une bonne correspondance spectrale avec les photodétecteurs à base de silicium. Le dispositif utilise une puce GaAlAs pour produire une lumière à une longueur d'onde de crête de 875nm, ce qui le rend idéal pour divers systèmes de détection et de transmission.

1.1 Avantages principaux et marché cible

Cette DEL offre plusieurs avantages clés, notamment une haute fiabilité, une faible tension directe et un facteur de forme compact avec un espacement standard des broches de 2.54mm. Elle est spectralement adaptée aux phototransistors, photodiodes et modules récepteurs infrarouges courants. Le produit est conforme aux normes RoHS, REACH de l'UE et sans halogène (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm). Ses marchés cibles principaux incluent l'électronique grand public, l'automatisation industrielle et les équipements de sécurité nécessitant une signalisation ou une détection infrarouge.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Les sections suivantes fournissent une analyse détaillée des spécifications électriques, optiques et thermiques du dispositif.

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, Rapport cyclique ≤ 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)
• Puissance dissipée (P_d):150 mW (à une température ambiante de 25°C ou inférieure)

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Ces paramètres sont mesurés à une température ambiante (T_a) de 25°C et définissent les performances typiques du dispositif.

• Intensité rayonnante (I_e):4.0 mW/sr (Min) à 6.4 mW/sr (Typ) à I_F=20mA. En conditions pulsées (I_F=100mA, 1% de rapport cyclique), elle peut atteindre 30 mW/sr, et jusqu'à 300 mW/sr à I_F=1A.
• Longueur d'onde de crête (λ_p):875 nm (Typique) à I_F=20mA.
• Largeur de bande spectrale (Δλ):80 nm (Typique) à I_F=20mA.
• Tension directe (V_F):1.3V (Typ) à 1.6V (Max) à I_F=20mA. Cette valeur augmente en fonctionnement pulsé à courant plus élevé.
• Courant inverse (I_R):Maximum de 10 μA à V_R=5V.
• Angle de vision (2θ_1/2):30 degrés (Typique) à I_F=20mA.

Note : Les incertitudes de mesure sont de ±0.1V pour V_F, ±10% pour I_e, et ±1.0nm pour λ_p.

3. Analyse des courbes de performance

La fiche technique comprend plusieurs courbes caractéristiques qui illustrent le comportement du dispositif dans différentes conditions.

3.1 Courant direct vs Température ambiante

Cette courbe montre la relation entre le courant direct continu maximal autorisé et la température ambiante de fonctionnement. Lorsque la température augmente, le courant maximal autorisé diminue linéairement pour éviter de dépasser la limite de dissipation de puissance et assurer une fiabilité à long terme.

3.2 Distribution spectrale

Le graphique de sortie spectrale confirme l'émission de crête à 875nm avec une largeur de bande typique de 80nm. Cette large bande passante assure une bonne compatibilité avec les détecteurs au silicium, qui ont une sensibilité spectrale large dans la région du proche infrarouge.

3.3 Longueur d'onde d'émission de crête vs Température ambiante

La longueur d'onde de crête présente un léger décalage avec la température, une caractéristique commune des DEL à semi-conducteurs. Les concepteurs doivent tenir compte de ce décalage dans les applications critiques en longueur d'onde, en particulier sur toute la plage de température de fonctionnement de -40°C à +85°C.

3.4 Courant direct vs Tension directe

Cette courbe IV démontre la relation exponentielle entre le courant et la tension. La tension directe typique est faible (1.3V à 20mA), contribuant à un fonctionnement économe en énergie. La courbe est essentielle pour concevoir un circuit de limitation de courant approprié.

3.5 Intensité rayonnante vs Courant direct

L'intensité rayonnante augmente avec le courant direct mais présente une relation sous-linéaire à des courants plus élevés en raison d'effets thermiques et d'efficacité. Le graphique aide à déterminer le courant d'attaque optimal pour une intensité de sortie requise.

3.6 Intensité rayonnante relative vs Déplacement angulaire

Ce diagramme polaire définit le modèle d'émission spatiale, caractérisé par un demi-angle de 30 degrés. L'intensité est la plus élevée à 0° (sur l'axe) et diminue selon une fonction de type cosinus, ce qui est important pour la conception du système optique afin d'assurer un alignement correct et une force de signal adéquate.

4. Informations mécaniques et d'emballage

4.1 Dimensions du boîtier

Le SIR204C utilise un boîtier rond standard T-1 (3mm). Les dimensions clés incluent un diamètre de corps de 3.0mm, un espacement typique des broches de 2.54mm et une longueur totale. Toutes les tolérances dimensionnelles sont de ±0.25mm sauf indication contraire. La lentille est incolore, permettant à tout le spectre infrarouge de passer sans absorption significative.

4.2 Identification de la polarité

La DEL présente un côté plat sur le bord de la lentille plastique, qui indique généralement la broche cathode (négative). La broche la plus longue est généralement l'anode (positive). La polarité correcte doit être respectée lors de l'assemblage du circuit pour éviter les dommages par polarisation inverse.

5. Recommandations de soudure et d'assemblage

La soudure manuelle ou à la vague peut être utilisée. La température de soudure maximale absolue est de 260°C, et le temps de soudure ne doit pas dépasser 5 secondes. Il est recommandé de maintenir le corps de la DEL à au moins 1.5mm au-dessus de la surface de la carte PCB pendant la soudure à la vague pour minimiser la contrainte thermique sur le boîtier époxy. Le dispositif doit être stocké dans un environnement sec et antistatique à des températures comprises entre -40°C et +100°C.

6. Informations sur l'emballage et la commande

6.1 Spécification de la quantité d'emballage

Les DEL sont généralement emballées en sachets et en boîtes : 200-1000 pièces par sachet, 5 sachets par boîte et 10 boîtes par carton.

6.2 Spécification du format d'étiquette

Les étiquettes de produit incluent des identifiants clés : Numéro de production du client (CPN), Numéro de production (P/N), Quantité d'emballage (QTY), Catégories (CAT), Longueur d'onde de crête (HUE), Référence (REF) et Numéro de lot (LOT No).

7. Suggestions d'application

7.1 Scénarios d'application typiques

• Systèmes de transmission en air libre :Télécommandes, liaisons de données à courte portée.
• Interrupteurs optoélectroniques :Détection d'objets, détection de position, capteurs à fente.
• Détecteurs de fumée :Utilisés dans les chambres de détection de fumée par obscuration.
• Systèmes infrarouges généraux :Éclairage de vision nocturne, systèmes de sécurité.
• Lecteurs de disquettes :Utilisation historique pour la détection de la piste zéro.

7.2 Considérations de conception

• Limitation de courant :Utilisez toujours une résistance en série ou un pilote à courant constant pour limiter I_Fà la valeur souhaitée, typiquement entre 20mA et 100mA pour un fonctionnement continu.
• Gestion thermique :Bien que la dissipation de puissance soit faible, assurez une surface de cuivre PCB adéquate ou un dissipateur thermique si vous fonctionnez près des valeurs maximales ou à des températures ambiantes élevées.
• Conception optique :Prenez en compte l'angle de vision de 30 degrés lors de la conception des lentilles, réflecteurs ou ouvertures pour collecter ou collimater efficacement la lumière émise.
• Protection contre la tension inverse :La faible tension inverse nominale (5V) rend le dispositif sensible aux dommages causés par les décharges électrostatiques ou une polarité incorrecte. Envisagez d'ajouter une diode de protection en parallèle dans les circuits où des transitoires de tension inverse sont possibles.

8. Comparaison et différenciation techniques

Le SIR204C se différencie par sa combinaison d'un boîtier standard de 3mm, d'une intensité rayonnante relativement élevée (jusqu'à 6.4 mW/sr à 20mA) et d'une faible tension directe. Comparé à certaines anciennes DEL infrarouges, il offre une meilleure fiabilité et une conformité aux réglementations environnementales modernes (RoHS, sans halogène). Sa correspondance spectrale avec les détecteurs au silicium est un avantage clé par rapport aux DEL avec différentes longueurs d'onde de crête, maximisant la sensibilité du système.

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

9.1 Quelle est la différence entre le courant direct continu et le courant direct de crête ?

Le courant direct continu (100mA) est le courant continu maximal qui peut être appliqué indéfiniment sans risque de dommage. Le courant direct de crête (1A) est un courant beaucoup plus élevé qui ne peut être appliqué que pour des impulsions très courtes (≤100μs) avec un rapport cyclique très faible (≤1%). Cela permet de brèves salves de lumière de haute intensité pour la détection à longue distance ou la synchronisation.

9.2 Comment la température ambiante affecte-t-elle les performances ?

Comme le montrent les courbes caractéristiques, l'augmentation de la température réduit le courant continu maximal autorisé et peut provoquer un léger décalage de la longueur d'onde de crête. L'intensité rayonnante peut également diminuer à des températures plus élevées. Les conceptions destinées à fonctionner aux extrêmes de la plage de -40°C à +85°C doivent déclasser les courants de fonctionnement en conséquence.

9.3 Un dissipateur thermique est-il nécessaire ?

Pour la plupart des applications fonctionnant à un courant continu de 50mA ou moins, un dissipateur thermique dédié n'est pas nécessaire si la carte PCB offre une certaine surface de cuivre pour la diffusion de la chaleur. Pour un fonctionnement à 100mA de courant continu, en particulier à des températures ambiantes élevées, une conception thermique minutieuse est recommandée pour maintenir la température de jonction dans des limites sûres.

10. Cas pratique de conception et d'utilisation

Cas : Capteur de proximité d'objet

Dans un interrupteur optoélectronique typique, le SIR204C est associé à un phototransistor. La DEL est alimentée par un courant de 20-50mA, souvent modulé à une fréquence spécifique (par exemple, 38kHz) pour rejeter les interférences de la lumière ambiante. La lumière infrarouge émise se réfléchit sur un objet proche et est détectée par le phototransistor. L'angle de vision de 30 degrés de la DEL offre un bon équilibre entre la portée de détection et le champ de vision. La faible tension directe permet d'alimenter efficacement le capteur à partir d'une alimentation logique de 3.3V ou 5V avec une simple résistance de limitation de courant. Les concepteurs doivent assurer l'alignement mécanique de la DEL et du détecteur et peuvent utiliser une barrière pour éviter la diaphonie optique directe.

11. Principe de fonctionnement

Une diode électroluminescente infrarouge (DEL IR) est une diode à jonction p-n semi-conductrice. Lorsqu'elle est polarisée en direct, les électrons de la région n et les trous de la région p sont injectés dans la région active. Lorsque ces porteurs de charge se recombinent, de l'énergie est libérée sous forme de photons. La longueur d'onde (couleur) de la lumière émise est déterminée par l'énergie de la bande interdite du matériau semi-conducteur (Arséniure de Gallium Aluminium - GaAlAs dans ce cas), qui est conçue pour produire des photons dans le spectre du proche infrarouge autour de 875nm. Cette longueur d'onde est invisible à l'œil humain mais est efficacement détectée par les capteurs à base de silicium.

12. Tendances et évolutions de l'industrie

La tendance des DEL infrarouges continue vers une efficacité plus élevée (plus de sortie rayonnante par watt électrique), des densités de puissance plus élevées pour des applications à plus longue portée comme le LiDAR et la surveillance, et des tailles de boîtier plus petites pour l'intégration dans des appareils grand public compacts. L'accent est également mis sur l'amélioration de la vitesse de modulation pour la communication de données à haute vitesse (par exemple, IrDA, Li-Fi). Les boîtiers multi-longueurs d'onde et à double émetteur deviennent plus courants pour les applications de détection avancées. La conformité environnementale (RoHS, REACH, sans halogène) est désormais une exigence standard dans toute l'industrie. Le SIR204C représente une technologie fiable et mature bien adaptée aux applications à grand volume et sensibles au coût nécessitant des performances éprouvées.