Fiche technique de la diode électroluminescente infrarouge IR204-A - Boîtier 3mm - Longueur d'onde 940nm - Courant 100mA - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

L'IR204-A est une diode électroluminescente infrarouge de haute intensité, logée dans un boîtier plastique bleu standard de 3mm (T-1). Elle est conçue pour émettre une lumière à une longueur d'onde pic de 940nm, ce qui la rend spectralement adaptée aux phototransistors, photodiodes et modules récepteurs infrarouges courants. Ce composant se caractérise par sa haute fiabilité, son intensité rayonnante élevée et sa faible tension directe, le rendant adapté à diverses applications de transmission infrarouge.

1.1 Avantages principaux

• Intensité rayonnante élevée :Délivre une sortie infrarouge puissante pour une transmission de signal fiable.
• Adaptation de longueur d'onde :La longueur d'onde pic de 940nm est optimisée pour la compatibilité avec les récepteurs IR standards.
• Compact et standardisé :Le boîtier 3mm avec un espacement des broches de 2.54mm permet une intégration aisée dans les conceptions de circuits imprimés standards.
• Conformité :Le produit est conforme aux normes RoHS, REACH de l'UE et sans halogène (Br < 900ppm, Cl < 900ppm, Br+Cl < 1500ppm).

1.2 Applications cibles

Cette DEL infrarouge est principalement destinée aux systèmes nécessitant une communication par lumière non visible. Les principaux domaines d'application incluent les unités de télécommande infrarouge à haute puissance, les systèmes de transmission en espace libre, les détecteurs de fumée et autres systèmes généraux de détection ou de communication basés sur l'infrarouge.

2. Paramètres techniques : Interprétation objective approfondie

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents au composant peuvent survenir. Le fonctionnement à ou sous ces limites n'est pas garanti.

• Courant direct continu (IF) :100 mA. Le courant continu maximal pouvant être appliqué en continu.
• Courant direct de crête (IFP) :1.0 A. Ce courant élevé n'est autorisé qu'en conditions pulsées (Largeur d'impulsion ≤ 100μs, Rapport cyclique ≤ 1%).
• Tension inverse (VR) :5 V. Dépasser cette tension en polarisation inverse peut endommager la jonction de la diode.
• Température de fonctionnement & de stockage (Topr/Tstg) :-40°C à +85°C. Le composant est conçu pour des plages de températures industrielles.
• Dissipation de puissance (Pd) :150 mW à 25°C. La puissance maximale que le boîtier peut dissiper sans dépasser ses limites thermiques.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Ces paramètres sont mesurés à une température de jonction standard de 25°C et définissent les performances du composant dans des conditions spécifiées.

• Intensité rayonnante (Ie) :Une métrique de performance clé. À un courant de commande standard de 20mA, l'intensité rayonnante typique est de 5.6 mW/sr. En fonctionnement pulsé à fort courant (100mA, 1A), la sortie augmente significativement à respectivement 38 mW/sr et 350 mW/sr, permettant des applications à longue portée ou à haute luminosité pulsée.
• Longueur d'onde pic (λp) :940 nm (typique). Elle se situe dans le spectre du proche infrarouge, invisible à l'œil humain mais efficacement détectée par les capteurs au silicium.
• Largeur de bande spectrale (Δλ) :Approximativement 45 nm. Cela définit la largeur spectrale de la lumière émise autour de la longueur d'onde pic.
• Tension directe (VF) :Typiquement 1.2V à 20mA, augmentant avec le courant. Cette faible tension contribue à une consommation d'énergie réduite dans les conceptions.
• Angle de vue (2θ1/2) :35 degrés. C'est l'étalement angulaire auquel l'intensité rayonnante chute à la moitié de sa valeur pic, définissant le profil du faisceau.

3. Explication du système de classement (Binning)

La fiche technique inclut une structure de classement par intensité rayonnante. Les DEL sont triées en groupes (K, L, M, N) en fonction de leur sortie mesurée à IF=20mA. Par exemple, la classe 'L' a une intensité minimale de 5.6 mW/sr et une maximale de 8.9 mW/sr. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des composants avec des niveaux de performance minimaux garantis pour un comportement système cohérent. La fiche technique n'indique pas de classement pour la longueur d'onde ou la tension directe pour cette référence spécifique.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fournit plusieurs courbes caractéristiques cruciales pour la conception.

4.1 Courant direct vs. Température ambiante (Fig.1)

Cette courbe montre comment le courant direct continu maximal autorisé se dégrade à mesure que la température ambiante augmente au-dessus de 25°C. Les concepteurs doivent utiliser ce graphique pour s'assurer que le courant de fonctionnement ne dépasse pas la limite de sécurité à la température ambiante maximale de l'application.

4.2 Distribution spectrale (Fig.2)

Illustre la puissance rayonnante relative en fonction de la longueur d'onde, centrée autour du pic de 940nm avec la largeur de bande spécifiée d'environ 45nm.

4.3 Longueur d'onde d'émission pic vs. Température (Fig.3)

Montre le décalage de la longueur d'onde pic avec les changements de température ambiante (et donc de jonction). Ceci est important pour les applications où un appariement spectral précis avec un détecteur est critique.

4.4 Courant direct vs. Tension directe (Courbe IV) (Fig.4)

Représente la relation non linéaire entre le courant et la tension. La courbe est essentielle pour concevoir le circuit de limitation de courant (ex. : calcul de la résistance série).

4.5 Intensité relative vs. Courant direct (Fig.5)

Démontre que la sortie lumineuse n'est pas proportionnelle au courant, surtout aux courants élevés où l'efficacité peut chuter en raison de l'échauffement et d'autres effets.

4.6 Intensité rayonnante relative vs. Déplacement angulaire (Fig.6)

C'est le diagramme de rayonnement spatial, montrant graphiquement l'angle de vue de 35 degrés. Il est vital pour la conception optique afin d'assurer un alignement et une couverture appropriés.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

Le composant utilise un boîtier rond standard T-1 (3mm). Le dessin mécanique détaillé dans la fiche technique fournit toutes les dimensions critiques, y compris le diamètre du corps (3.0mm typique), l'espacement des broches (2.54mm) et le diamètre des broches. Les tolérances sont typiquement de ±0.25mm sauf indication contraire. Le matériau du boîtier est du plastique teinté bleu, qui agit comme un filtre intégré.

5.2 Identification de la polarité

La broche la plus longue est l'anode (+), et la broche la plus courte est la cathode (-). C'est la convention standard pour les DEL. Le côté plat sur le bord du boîtier peut également indiquer le côté cathode.

6. Recommandations de soudage et d'assemblage

• Température de soudage :La température de soudage maximale est de 260°C.
• Durée de soudage :Les broches ne doivent pas être exposées à des températures de soudage supérieures à 260°C pendant plus de 5 secondes.
• Manipulation générale :Les précautions standard contre les décharges électrostatiques (ESD) doivent être observées pendant la manipulation et l'assemblage pour éviter d'endommager la jonction semi-conductrice.
• Conditions de stockage :Le composant doit être stocké dans sa plage de température spécifiée de -40°C à +85°C dans un environnement sec.

7. Emballage et informations de commande

7.1 Spécification d'emballage

Les DEL sont généralement emballées en sachets (200-1000 pièces par sachet). Quatre sachets sont placés dans une boîte, et dix boîtes constituent un carton.

7.2 Informations sur l'étiquette

L'étiquette sur l'emballage inclut des informations clés telles que la Référence (P/N), la quantité (QTY), la classe/bin (CAT), la longueur d'onde pic (HUE), le numéro de lot (LOT No.) et un code de référence. Cette traçabilité est importante pour le contrôle qualité.

8. Suggestions d'application

8.1 Circuits d'application typiques

Dans un circuit de base, la DEL est commandée par une source de tension via une résistance de limitation de courant. La valeur de la résistance (R) est calculée en utilisant la loi d'Ohm : R = (Vcc - Vf) / If, où Vcc est la tension d'alimentation, Vf est la tension directe de la DEL (ex. : 1.2V à 20mA), et If est le courant direct souhaité. Pour un fonctionnement pulsé (ex. : dans les télécommandes), un transistor de commutation est typiquement utilisé pour fournir le courant de crête élevé (jusqu'à 1A) à partir d'un condensateur ou directement de l'alimentation.

8.2 Considérations de conception

• Commande de courant :Commander toujours une DEL avec un courant contrôlé, et non une tension fixe. Utiliser une résistance série ou un pilote à courant constant.
• Gestion thermique :Bien que le boîtier ait une faible résistance thermique, un fonctionnement continu à des courants élevés (approchant 100mA) ou à des températures ambiantes élevées nécessite de prendre en compte la courbe de déclassement pour éviter la surchauffe.
• Alignement optique :L'angle de vue de 35 degrés nécessite un alignement approprié avec le capteur récepteur pour une force de signal optimale. Des lentilles ou des réflecteurs peuvent être utilisés pour modifier le profil du faisceau si nécessaire.
• Bruit de l'alimentation :Dans les applications de détection analogique sensibles, s'assurer que le circuit de commande de la DEL n'introduit pas de bruit électrique qui pourrait interférer avec le faible signal provenant du détecteur.

9. Comparaison et différenciation technique

Les principaux facteurs de différenciation de l'IR204-A sont sa combinaison d'un boîtier standard 3mm, d'une intensité rayonnante pulsée élevée (jusqu'à 350 mW/sr) et d'une longueur d'onde de 940nm précisément définie. Comparée aux DEL IR génériques, elle offre des performances minimales garanties (via le classement) et la conformité aux réglementations environnementales modernes. Son matériau de puce GaAlAs est standard pour une émission infrarouge efficace.

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

10.1 Puis-je commander cette DEL directement depuis une broche de microcontrôleur 5V ou 3.3V ?

Non, pas directement.Une broche de microcontrôleur ne peut généralement pas fournir 20mA en continu (vérifiez la fiche technique de votre MCU), et elle ne peut certainement pas fournir le courant de crête de 1A. Plus important, vous devez utiliser une résistance série pour limiter le courant à la valeur souhaitée (ex. : 20mA). Un transistor (BJT ou MOSFET) est requis pour commuter les courants plus élevés nécessaires à la DEL.

10.2 Pourquoi l'intensité rayonnante est-elle si élevée en conditions pulsées ?

Les valeurs nominales pulsées plus élevées (100mA, 1A) permettent de commander la jonction avec beaucoup plus de courant pendant de très courtes durées. Cela génère plus de lumière sans provoquer une élévation de la température moyenne de jonction à des niveaux destructeurs, car la masse thermique de la puce et du boîtier a le temps de refroidir entre les impulsions. C'est idéal pour la communication en rafale comme les télécommandes.

10.3 Que signifie "spectralement adaptée au phototransistor" ?

Les phototransistors et photodiodes au silicium ont une sensibilité pic dans la région du proche infrarouge, autour de 800-900nm. L'émission à 940nm de l'IR204-A se situe dans cette bande de haute sensibilité, garantissant que le détecteur reçoit un signal fort, ce qui améliore le rapport signal/bruit et la distance de fonctionnement du système.

11. Cas pratique de conception et d'utilisation

Cas : Émetteur de télécommande infrarouge simple.Une utilisation courante est dans une télécommande de TV. Un microcontrôleur génère un code numérique modulé (ex. : porteuse 38kHz). Ce signal commande la base d'un transistor. Le transistor commute le courant collecteur à travers l'IR204-A. Un condensateur près de la DEL peut fournir la brève impulsion de courant élevé (jusqu'à 100mA ou plus) nécessaire pour un signal fort. La DEL est pulsée à la fréquence de 38kHz. La lumière à 940nm est invisible, et la haute intensité pulsée permet au signal d'être réfléchi par les murs et d'être toujours détecté par le récepteur à travers la pièce. La faible tension directe aide à préserver l'énergie de la batterie.

12. Introduction au principe

Une diode électroluminescente infrarouge (DEL IR) est une diode à jonction p-n semi-conductrice. Lorsqu'une tension directe est appliquée, les électrons de la région n et les trous de la région p sont injectés dans la région de jonction. Lorsque ces porteurs de charge se recombinent, ils libèrent de l'énergie. Dans ce composant spécifique, le matériau semi-conducteur (Arséniure de Gallium-Aluminium - GaAlAs) est choisi de sorte que cette énergie soit libérée principalement sous forme de photons de lumière dans le spectre infrarouge (longueur d'onde de 940 nanomètres). Le boîtier plastique bleu agit comme un filtre, bloquant potentiellement une partie de la lumière visible et peut également servir de lentille pour façonner le faisceau de sortie.

13. Tendances de développement

Les tendances de la technologie des DEL infrarouges incluent le développement de composants avec une efficacité énergétique encore plus élevée (plus de lumière émise par watt électrique d'entrée), ce qui permet une autonomie de batterie plus longue ou une portée accrue. Des travaux sont également en cours pour produire des DEL avec des largeurs de bande spectrales plus étroites pour les applications nécessitant un contrôle précis de la longueur d'onde et pour réduire la sensibilité au bruit de lumière ambiante. L'intégration de la DEL avec un circuit intégré de commande ou un photodétecteur dans un module unique est une autre tendance, simplifiant la conception du système. La poussée pour une densité de puissance plus élevée dans des boîtiers plus petits se poursuit, parallèlement à la volonté universelle de l'industrie de se conformer pleinement aux réglementations environnementales et de sécurité.