Fiche technique LED infrarouge 5mm 850nm HIR7373C - Taille 5mm - Tension 1,45V - Puissance 150mW - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications d'une diode émettrice infrarouge (IR) 5mm de haute intensité. Le dispositif est conçu pour des applications nécessitant une émission infrarouge fiable, avec une longueur d'onde pic de 850 nanomètres (nm). Il est logé dans un boîtier plastique standard T-1 3/4 (5mm) transparent, permettant une transmission optimale de la lumière infrarouge. Le composant est spectralement adapté aux phototransistors au silicium, photodiodes et modules récepteurs infrarouges courants, ce qui en fait une source idéale pour divers systèmes de détection et de communication IR.

Les principaux avantages de ce produit incluent une haute fiabilité, une sortie rayonnante significative et une caractéristique de faible tension directe, contribuant à un fonctionnement économe en énergie. Il est fabriqué sans plomb (Pb-Free) et conforme aux principales réglementations environnementales, notamment RoHS, REACH de l'UE et les normes sans halogène (Br < 900ppm, Cl < 900ppm, Br+Cl < 1500ppm). Son marché cible principal englobe les concepteurs et ingénieurs travaillant sur des systèmes à base d'infrarouge tels que les capteurs de proximité, la détection d'objets, les télécommandes et l'automatisation industrielle.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Caractéristiques maximales absolues

Le dispositif est conçu pour un courant direct continu (I_F) de 100 mA. Pour un fonctionnement en impulsions, il peut supporter un courant direct de crête (I_FP) allant jusqu'à 1,0 A dans des conditions spécifiques : largeur d'impulsion ≤ 100μs et rapport cyclique ≤ 1%. La tension inverse maximale admissible (V_R) est de 5 V. La plage de température de fonctionnement est spécifiée de -40°C à +85°C, avec une plage de température de stockage de -40°C à +100°C. La dissipation de puissance maximale (P_d) à une température ambiante libre de 25°C ou moins est de 150 mW. La température de soudage nominale est de 260°C pour une durée ne dépassant pas 5 secondes.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Les paramètres de performance clés sont mesurés à une température ambiante (T_a) de 25°C. L'intensité rayonnante (I_e) est la principale métrique de sortie optique. À un courant de test standard de 20 mA, l'intensité rayonnante typique est de 15 mW/sr, avec une valeur minimale de 7,8 mW/sr selon la classe du produit. Au courant continu maximal de 100 mA (en conditions pulsées), l'intensité rayonnante typique augmente à 75 mW/sr.

La longueur d'onde d'émission pic (λ_p) est typiquement de 850 nm, avec une largeur de bande spectrale (Δλ) d'environ 45 nm à mi-intensité. La tension directe (V_F) est typiquement de 1,45 V à 20 mA, avec un maximum de 1,65 V. À 100 mA (pulsé), V_Fvarie de 1,80 V à 2,40 V. Le courant inverse maximal (I_R) est de 10 μA lorsqu'une tension inverse de 5 V est appliquée. L'angle de vision (2θ_1/2), défini comme l'angle total à mi-intensité, est typiquement de 40 degrés.

3. Explication du système de classement

Le produit est trié en différentes classes de performance basées sur l'intensité rayonnante mesurée à I_F= 20 mA. Cela permet une sélection cohérente en production. Le classement est défini comme suit :

• Classe M :Plage d'intensité rayonnante de 7,8 mW/sr (Min) à 12,5 mW/sr (Max).
• Classe N :Plage d'intensité rayonnante de 11,0 mW/sr (Min) à 17,6 mW/sr (Max).
• Classe P :Plage d'intensité rayonnante de 15,0 mW/sr (Min) à 24,0 mW/sr (Max).
• Classe Q :Plage d'intensité rayonnante de 21,0 mW/sr (Min) à 34,0 mW/sr (Max).

Ce système de classement permet aux concepteurs de choisir des composants répondant à des exigences minimales de sortie spécifiques pour leur application, garantissant ainsi les performances du système.

4. Analyse des courbes de performance

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

4.1 Courant direct en fonction de la température ambiante

Cette courbe de déclassement montre le courant direct continu maximal admissible en fonction de la température ambiante. Lorsque la température augmente, le courant maximal autorisé diminue linéairement pour éviter la surchauffe et assurer une fiabilité à long terme. Les concepteurs doivent se référer à cette courbe pour sélectionner des courants de fonctionnement appropriés pour leurs conditions environnementales prévues.

4.2 Distribution spectrale

Le graphique de distribution spectrale trace l'intensité rayonnante relative en fonction de la longueur d'onde. Il confirme le pic à 850 nm et la largeur de bande d'environ 45 nm. Cette courbe est importante pour assurer la compatibilité avec la sensibilité spectrale du récepteur prévu (par exemple, un phototransistor avec une sensibilité pic autour de 850-950 nm).

4.3 Intensité rayonnante en fonction du courant direct

Ce graphique illustre la relation entre le courant de commande et la sortie optique. L'intensité rayonnante augmente de manière super-linéaire avec le courant. Il aide les concepteurs à comprendre le compromis entre le courant de commande, la puissance optique et l'efficacité du dispositif.

4.4 Intensité rayonnante relative en fonction du déplacement angulaire

Ce diagramme polaire représente le diagramme d'émission de la LED. L'intensité est la plus élevée le long de l'axe central (0°) et diminue à mesure que l'angle augmente, définissant l'angle de vision de 40 degrés. Cette information est vitale pour la conception optique, comme la sélection de lentilles et l'alignement dans les applications de détection.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

Le dispositif utilise un boîtier radial à broches standard de 5mm. Le dessin de dimension du boîtier spécifie les mesures physiques, y compris le diamètre de la lentille en époxy (typiquement 5,0mm), l'espacement des broches (2,54mm ou 0,1 pouce, standard pour les composants traversants) et la longueur totale. Le dessin inclut des tolérances, typiquement ±0,25mm pour les dimensions critiques. La broche anode (positive) est généralement identifiée comme la broche la plus longue. Le matériau de la lentille transparente est optimisé pour la transmission infrarouge avec une absorption minimale.

6. Recommandations de soudage et d'assemblage

6.1 Formage des broches

Si les broches doivent être pliées, cela doit être fait à un point situé à au moins 3mm de la base du bulbe en époxy. Le formage doit toujours être effectué avant le soudage et à température ambiante pour éviter de solliciter le boîtier ou d'endommager la puce interne et les fils de liaison. Les trous du PCB doivent être parfaitement alignés avec les broches de la LED pour éviter les contraintes de montage.

6.2 Stockage

Les composants doivent être stockés dans un environnement contrôlé à 30°C ou moins et à une humidité relative de 70% ou moins. La durée de stockage recommandée après expédition est de 3 mois. Pour un stockage plus long (jusqu'à un an), ils doivent être conservés dans un conteneur scellé avec une atmosphère d'azote et un dessiccant. Les changements rapides de température dans des environnements humides doivent être évités pour empêcher la condensation.

6.3 Processus de soudage

Le soudage doit être effectué avec soin pour éviter les dommages thermiques. La soudure doit être à au moins 3mm du bulbe en époxy.

• Soudage manuel :Température maximale de la pointe du fer de 300°C (pour un fer de 30W max), avec un temps de soudage ne dépassant pas 3 secondes par broche.
• Soudage à la vague/par immersion :Température de préchauffage maximale de 100°C pendant jusqu'à 60 secondes. La température du bain de soudure ne doit pas dépasser 260°C, avec le composant immergé pendant un maximum de 5 secondes.

Un profil de température de soudage recommandé est fourni, mettant l'accent sur une montée en température contrôlée, un maintien à la température pic et un refroidissement contrôlé. Un refroidissement rapide n'est pas recommandé. Le soudage par immersion ou manuel ne doit pas être effectué plus d'une fois. Après le soudage, la LED doit être protégée des chocs mécaniques jusqu'à ce qu'elle revienne à température ambiante.

6.4 Nettoyage

Si un nettoyage est nécessaire, utilisez de l'alcool isopropylique à température ambiante pendant pas plus d'une minute, suivi d'un séchage à l'air. Le nettoyage par ultrasons n'est généralement pas recommandé en raison du risque d'endommager la structure interne. Si absolument nécessaire, le processus doit être soigneusement qualifié au préalable.

6.5 Gestion thermique

Bien qu'il s'agisse d'un dispositif de faible puissance, la gestion thermique doit être prise en compte dans la conception de l'application, en particulier lors d'un fonctionnement proche des valeurs maximales. Le courant doit être déclassé selon la courbe Courant direct en fonction de la température ambiante pour maintenir la température de jonction dans des limites sûres et assurer une fiabilité à long terme.

7. Conditionnement et informations de commande

La spécification de conditionnement standard est la suivante : 500 pièces sont emballées dans un sac anti-statique. Cinq de ces sacs sont placés dans un carton intérieur. Dix cartons intérieurs sont ensuite emballés dans un carton maître (extérieur), ce qui donne un total de 25 000 pièces par carton maître.

L'étiquette sur l'emballage contient plusieurs codes : Numéro de produit du client (CPN), Numéro de produit du fabricant (P/N), Quantité d'emballage (QTY), Classe d'intensité lumineuse (CAT), Classe de longueur d'onde dominante (HUE), Classe de tension directe (REF), Numéro de lot (LOT No.) et un code de date (Mois X).

8. Recommandations d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

Cette LED infrarouge est adaptée à un large éventail d'applications, y compris, mais sans s'y limiter : Émetteurs de télécommande infrarouge, capteurs de proximité et de détection d'objets, commutateurs et codeurs optiques industriels, systèmes d'éclairage pour vision nocturne, liaisons de transmission de données optiques et interfaces utilisateur sans contact.

8.2 Considérations de conception

• Limitation de courant :Utilisez toujours une résistance de limitation de courant en série lorsque vous alimentez la LED à partir d'une source de tension. La valeur peut être calculée en utilisant la loi d'Ohm : R = (V_alimentation- V_F) / I_F.
• Adaptation du récepteur :Assurez-vous que le photodétecteur sélectionné (phototransistor, photodiode ou circuit intégré récepteur IR) a une sensibilité pic autour de 850 nm pour des performances optimales.
• Chemin optique :Prenez en compte l'angle de vision et le besoin potentiel de lentilles ou d'ouvertures pour collimater ou focaliser le faisceau IR pour des applications à plus longue portée ou directionnelles.
• Bruit électrique :Dans les applications de détection, la modulation du signal IR (par exemple, avec une fréquence spécifique) et la détection synchrone au niveau du récepteur peuvent grandement améliorer l'immunité aux interférences de la lumière ambiante.

9. Comparaison et différenciation techniques

Comparée aux LED infrarouges génériques, ce dispositif offre une combinaison bien définie de haute intensité rayonnante (jusqu'à 75 mW/sr typ. à 100mA pulsé) et d'une tension directe relativement faible (1,45V typ. à 20mA). La longueur d'onde de 850nm est une norme courante, garantissant une large compatibilité avec les récepteurs à base de silicium. Sa conformité aux normes environnementales strictes (RoHS, REACH, Sans Halogène) le rend adapté aux équipements électroniques modernes nécessitant des certifications écologiques. Le boîtier transparent fournit une sortie cohérente et non filtrée par rapport aux boîtiers teintés qui pourraient atténuer le signal.

10. Questions fréquemment posées (FAQ)

Q : Quelle est la différence entre l'intensité rayonnante (mW/sr) et l'intensité lumineuse (mcd) ?

R : L'intensité rayonnante mesure la puissance optique (en milliwatts) émise par unité d'angle solide (stéradian), pertinente pour toutes les longueurs d'onde. L'intensité lumineuse est pondérée par la sensibilité de l'œil humain (courbe photopique) et est mesurée en candelas ; elle n'est pas applicable pour les sources infrarouges comme cette LED 850nm.

Q : Puis-je alimenter cette LED avec un courant constant de 100 mA en continu ?

R : Les Caractéristiques maximales absolues spécifient 100 mA comme le maximumcontinude courant direct. Cependant, pour un fonctionnement fiable à long terme, il est conseillé de fonctionner en dessous de ce maximum, en particulier à des températures ambiantes plus élevées, en se référant à la courbe de déclassement.

Q : Pourquoi l'angle de vision est-il spécifié à 40 degrés ?

R : L'angle de 40 degrés (2θ_1/2) est la largeur totale aux points où l'intensité rayonnante tombe à la moitié de sa valeur pic sur l'axe central. Il décrit l'étalement du faisceau de la LED.

Q : Une diode de protection ESD est-elle nécessaire pour cette LED ?

R : Bien que la fiche technique ne spécifie pas une haute résistance ESD, il est généralement recommandé de manipuler tous les dispositifs à semi-conducteurs, y compris les LED, avec des précautions ESD. L'incorporation de résistances de limitation de courant en série fournit également une certaine protection inhérente.

11. Exemples pratiques de conception et d'utilisation

Exemple 1 : Capteur de proximité simple.Associez la LED avec un phototransistor placé à une courte distance. Un objet passant entre eux interrompt le faisceau, détecté comme une chute du courant du phototransistor. L'utilisation d'un signal LED modulé (par exemple, une onde carrée de 38 kHz) et d'un récepteur accordé peut rejeter la lumière ambiante.

Exemple 2 : Illuminateur IR pour caméra de vision nocturne.Un réseau de ces LED, alimenté en mode pulsé à ou près du courant de crête de 1A (avec un rapport cyclique approprié), peut fournir un éclairage invisible significatif pour les caméras sensibles à la lumière de 850nm, étendant leur portée effective dans des conditions de faible luminosité.

12. Introduction au principe de fonctionnement

Une diode électroluminescente infrarouge (LED 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 active. Lorsque ces porteurs de charge se recombinent, ils libèrent de l'énergie sous forme de photons. Le matériau semi-conducteur spécifique utilisé (Arséniure de Gallium Aluminium - GaAlAs dans ce cas) détermine l'énergie de la bande interdite et donc la longueur d'onde de la lumière émise, qui est dans le spectre infrarouge (850nm) pour ce dispositif. Le boîtier en époxy transparent agit comme une lentille, façonnant le faisceau de sortie.

13. Tendances technologiques

La tendance dans la technologie des émetteurs infrarouges continue vers une efficacité plus élevée (plus de sortie rayonnante par watt électrique d'entrée), une densité de puissance accrue pour les applications à plus longue portée, et le développement de boîtiers pour composants montés en surface (CMS) pour l'assemblage automatisé et des facteurs de forme plus petits. Il y a également un développement continu dans les sources IR multi-longueurs d'onde et à large spectre pour des applications de détection avancées comme la spectroscopie et la détection de gaz. L'intégration du circuit de commande de la LED et des fonctionnalités de protection sur le composant lui-même est un autre domaine de progrès.