Fiche technique de la diode électroluminescente infrarouge SIR234 3mm - Diamètre 3.0mm - Tension directe 1.6V - Longueur d'onde 875nm - Puissance dissipée 150mW - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

La SIR234 est une diode émettrice infrarouge de haute intensité, logée dans un boîtier plastique transparent bleu de 3mm (T-1). Elle est conçue pour des applications nécessitant une émission infrarouge fiable avec une bonne correspondance spectrale aux photodétecteurs au silicium, phototransistors et modules récepteurs infrarouges. Le dispositif présente une faible tension directe et est fabriqué à partir de matériaux sans plomb, conformes à la directive RoHS, sans halogène, et respecte également la réglementation européenne REACH.

1.1 Avantages principaux

• Haute fiabilité et longue durée de vie opérationnelle.
• Facteur de forme compact avec un espacement standard des broches de 2.54mm pour une intégration facile sur circuit imprimé.
• Faible tension directe, contribuant à un fonctionnement économe en énergie.
• Excellente correspondance spectrale avec les photodétecteurs au silicium courants, optimisant la réception du signal.
• Construction respectueuse de l'environnement (sans plomb, sans halogène, conforme RoHS, REACH).

1.2 Marché cible & Applications

Cette DEL infrarouge convient à une variété de systèmes optoélectroniques. Les applications principales incluent les systèmes de transmission en espace libre pour télécommandes, les commutateurs optoélectroniques pour la détection et le comptage d'objets, les détecteurs de fumée, divers systèmes de détection infrarouge, et l'intégration dans des périphériques de stockage hérités comme les lecteurs de disquettes.

2. Analyse approfondie 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, 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 +85°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

Mesurées à une température ambiante (T_a) de 25°C, ces paramètres définissent les performances du dispositif dans des conditions de fonctionnement normales.

• Intensité rayonnante (E_e):
  • À I_F= 20mA : Typique 9.3 mW/sr (Minimum 5.6 mW/sr).
  • À I_F= 100mA (pulsé) : Typique 35 mW/sr.
  • À I_F= 1A (pulsé) : Typique 350 mW/sr.
• 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):
  • À I_F= 20mA : 1.3V (Min), 1.6V (Typ).
  • À I_F= 100mA (pulsé) : 1.4V (Typ), 1.8V (Max).
  • À I_F= 1A (pulsé) : 2.6V (Typ), 4.0V (Max).
• Courant inverse (I_R): ≤ 10 μA à V_R= 5V.
• Angle de vision (2θ_1/2): 30 degrés (typique).

3. Explication du système de classement (Binning)

La SIR234 est disponible en différentes classes de performance ou "bins" basées sur son intensité rayonnante. Cela permet aux concepteurs de sélectionner un dispositif répondant aux exigences de sortie spécifiques de leur application.

Condition de mesure : I_F= 20mA, T_a= 25°C.

4. Analyse des courbes de performance

4.1 Courant direct vs Température ambiante

La courbe de déclassement montre comment le courant direct continu maximal autorisé diminue lorsque la température ambiante augmente au-dessus de 25°C, afin d'éviter de dépasser la limite de puissance dissipée.

4.2 Distribution spectrale

Le graphique de sortie spectrale confirme l'émission de crête à 875nm avec une largeur de bande typique de 80nm, garantissant la compatibilité avec les photodétecteurs au silicium dont la sensibilité maximale se situe dans la région du proche infrarouge.

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

Cette courbe illustre la relation non linéaire entre le courant et la tension. La faible V_Ftypique de 1.6V à 20mA indique un fonctionnement efficace, mais la tension augmente significativement sous des courants pulsés élevés (par ex., 1A).

4.4 Intensité rayonnante relative vs Déplacement angulaire

Ce tracé définit le modèle d'émission spatiale, montrant le demi-angle de 30 degrés où l'intensité chute à 50% de sa valeur de crête. Ceci est crucial pour la conception du couplage et de l'alignement optiques.

4.5 Dépendance en température de la longueur d'onde et de l'intensité

Les courbes démontrent que la longueur d'onde de crête se décale légèrement, et que l'intensité rayonnante diminue typiquement lorsque la température de jonction augmente, ce qui est important pour la gestion thermique dans les applications de précision.

5. Informations mécaniques & sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

La SIR234 utilise un boîtier rond standard T-1 (diamètre 3mm). Les dimensions clés incluent un diamètre de corps de 3.0mm, un espacement typique des broches de 2.54mm (0.1 pouce), et une longueur totale. Toutes les tolérances dimensionnelles sont de ±0.25mm sauf indication contraire. La cathode est généralement identifiée par un méplat sur le bord du boîtier et/ou une broche plus courte.

6. Recommandations de soudure & d'assemblage

• Soudure manuelle: Utiliser un fer à souder à température contrôlée. Limiter le temps de soudure par broche à un maximum de 3 secondes à une température ne dépassant pas 350°C.
• Soudure à la vague/Reflow: Le dispositif peut supporter une température de soudure de crête de 260°C pendant un maximum de 5 secondes, conformément aux valeurs maximales absolues.
• Nettoyage: Utiliser des solvants appropriés compatibles avec la résine époxy plastique transparente bleue.
• Conditions de stockage: Stocker dans un environnement sec et antistatique, dans la plage de température spécifiée de -40°C à +85°C. Éviter toute exposition à une humidité excessive.

7. Emballage & Informations de commande

7.1 Spécification d'emballage

Les unités sont généralement emballées en sachets : 200 à 1000 pièces par sachet. Cinq sachets sont emballés dans une boîte, et dix boîtes sont emballées dans un carton principal.

7.2 Informations sur l'étiquette

L'étiquette du produit inclut les identifiants clés : Numéro de pièce client (CPN), Numéro de pièce fabricant (P/N), Quantité d'emballage (QTY), Classe de performance (CAT), Longueur d'onde de crête (HUE), et Numéro de lot (LOT No).

8. Suggestions de conception d'application

8.1 Circuits d'application typiques

Pour un fonctionnement continu, une simple résistance série limitant le courant est nécessaire. La valeur de la résistance est calculée comme R = (V_alimentation- V_F) / I_F. Pour un fonctionnement pulsé afin d'atteindre une intensité de crête plus élevée, s'assurer que le circuit de commande peut fournir l'impulsion de courant nécessaire dans les limites de largeur et de rapport cyclique spécifiées (≤100μs, ≤1%).

8.2 Considérations de conception

• Alimentation en courant: Ne jamais dépasser les valeurs maximales absolues de courant continu ou pulsé. Utiliser une source de courant stable ou une résistance série bien calculée pour un fonctionnement fiable.
• Dissipation thermique: Bien que le boîtier soit petit, pour un fonctionnement continu à des courants élevés ou dans des températures ambiantes élevées, envisager des techniques de conception de circuit imprimé (pastilles de décharge thermique, zones de cuivre) pour aider à la dissipation thermique et maintenir les performances.
• Conception optique: L'angle de vision de 30 degrés et la longueur d'onde de 875nm doivent être adaptés au champ de vision et à la sensibilité spectrale du capteur récepteur (photodiode, phototransistor ou circuit intégré récepteur IR) pour un rapport signal/bruit optimal.
• Protection contre la polarité inverseUne tension inverse dépassant 5V peut endommager la DEL. Intégrer une protection si la polarité de l'alimentation peut être inversée.

9. Comparaison & Différenciation technique

La SIR234 se différencie par la combinaison d'un boîtier standard 3mm, d'une intensité rayonnante relativement élevée (jusqu'à 24 mW/sr dans le bin P), et d'une faible tension directe. Comparée à certaines DEL IR plus anciennes ou génériques, ses spécifications garanties pour le fonctionnement pulsé (crête de 1A) et sa conformité explicite aux normes environnementales modernes (RoHS, sans halogène, REACH) la rendent adaptée aux exigences de conception contemporaines.

10. Questions fréquemment posées (FAQ)

10.1 Quel est l'intérêt du boîtier transparent bleu ?

Le plastique bleu agit comme un filtre passe-bas pour les courtes longueurs d'onde, bloquant la lumière visible extérieure (qui pourrait causer du bruit dans le détecteur) tout en laissant passer efficacement la lumière infrarouge à 875nm émise par la puce. Il fournit également une protection mécanique et environnementale.

10.2 Puis-je piloter cette DEL directement depuis une broche de microcontrôleur 5V ?

Non. Une broche GPIO de microcontrôleur ne peut généralement pas fournir 20mA en continu sans risque, et certainement pas des impulsions de 100mA ou 1A. Vous devez utiliser un circuit de commande externe, tel qu'un transistor (BJT ou MOSFET) commandé par la broche du MCU, pour commuter le courant plus élevé requis par la DEL.

10.3 Comment sélectionner le bon bin (L, M, N, P) ?

Choisissez en fonction de l'intensité rayonnante requise pour le bilan de liaison de votre application (distance, sensibilité du détecteur). Pour des distances plus longues ou des détecteurs moins sensibles, un bin supérieur (N ou P) est préférable. Pour les applications à courte portée, un bin inférieur (L ou M) peut être suffisant et plus économique.

10.4 Pourquoi la tension directe est-elle plus élevée à une impulsion de 1A qu'à 20mA ?

Cela est dû à la résistance série interne de la puce semi-conductrice et des fils de liaison. Lorsque le courant augmente, la chute de tension aux bornes de cette résistance (V = I * R) augmente significativement, conduisant à une tension directe totale plus élevée.

11. Exemple pratique d'utilisation

Scénario : Détection d'objet dans un distributeur automatique.Une DEL SIR234 et un phototransistor correspondant sont placés de part et d'autre d'une goulotte de produit. La DEL est alimentée par un courant continu de 20mA (bin M sélectionné pour une sortie constante). Lorsqu'aucun objet n'est présent, le phototransistor reçoit le faisceau IR et conduit. Lorsqu'un produit tombe dans la goulotte, il interrompt le faisceau, provoquant un changement d'état de la sortie du phototransistor. Ce signal est envoyé au contrôleur de la machine pour confirmer la distribution du produit. Le faisceau de 30 degrés assure une détection fiable même avec un léger désalignement mécanique au fil du temps.

12. Principe de fonctionnement

Une diode électroluminescente infrarouge (DEL IR) est une diode à jonction p-n semi-conductrice. Lorsqu'elle est polarisée en direct (tension positive appliquée à l'anode par rapport à la cathode), 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 dispositif spécifique, fabriqué à partir d'Arséniure de Gallium-Aluminium (GaAlAs), cette énergie est libérée principalement sous forme de photons de lumière infrarouge avec une longueur d'onde de crête de 875 nanomètres, invisible à l'œil humain mais détectable par les capteurs au silicium.

13. Tendances de l'industrie

La tendance pour les émetteurs infrarouges de détection va vers une efficacité plus élevée, une consommation d'énergie plus faible et une intégration accrue. Cela inclut des dispositifs avec pilotes intégrés, une sortie modulée pour l'immunité au bruit, et des boîtiers CMS (montage en surface) pour l'assemblage automatisé. Bien que les composants traversants comme le boîtier T-1 3mm restent essentiels pour le prototypage, les réparations et certaines applications industrielles, les nouvelles conceptions privilégient de plus en plus les variantes CMS pour leur empreinte réduite et leur adéquation à la fabrication en grande série. L'accent mis sur la conformité environnementale (RoHS, sans halogène) est désormais une exigence standard dans toute l'industrie électronique.