Fiche technique LED infrarouge 5mm IR8353-14C - Boîtier 5mm - Tension directe 1,2V-1,8V - Longueur d'onde 940nm - Documentation technique française

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications d'une diode électroluminescente infrarouge (IR) 5mm de haute intensité. Le composant est encapsulé dans un boîtier plastique transparent, le rendant adapté à diverses applications de détection et de transmission infrarouge. Sa sortie spectrale est spécifiquement adaptée pour fonctionner efficacement avec les phototransistors, photodiodes et modules récepteurs infrarouges courants.

1.1 Avantages principaux

• Haute fiabilité :Conçue pour des performances constantes et un fonctionnement à long terme.
• Intensité rayonnante élevée :Délivre une forte puissance infrarouge pour une transmission de signal efficace.
• Faible tension directe :Typiquement 1,2V à 20mA, contribuant à un fonctionnement économe en énergie.
• Conformité environnementale :Le produit est conforme à la directive RoHS, au règlement REACH de l'UE et est sans halogène (Br < 900ppm, Cl < 900ppm, Br+Cl < 1500ppm).

1.2 Applications cibles

Cette LED IR est destinée à être utilisée dans divers systèmes infrarouges, y compris, mais sans s'y limiter, les télécommandes, les capteurs de proximité, la détection d'objets, les interrupteurs optiques et la transmission de données sur de courtes distances.

2. Analyse des paramètres techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Les valeurs suivantes définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents au composant 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
• Dissipation de puissance (P_d) :150 mW (à une température d'air libre de 25°C ou moins)

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Ces paramètres sont mesurés à une température ambiante (T_a) of 25°C and define the typical performance of the device.

• Intensité rayonnante (I_e) :7,8 - 17,6 mW/sr (à I_F=20mA, selon la catégorie). Jusqu'à 50 mW/sr typique à I_F=100mA.
• Longueur d'onde pic (λ_p) :940 nm (à I_F=20mA).
• Largeur de bande spectrale (Δλ) :45 nm (à I_F=20mA).
• Tension directe (V_F) :1,2V (Typ.) / 1,5V (Max.) à 20mA ; 1,4V (Typ.) / 1,8V (Max.) à 100mA.
• Courant inverse (I_R) :10 μA (Max.) à V_R=5V.
• Angle de vision (2θ_1/2) :27° à 43° (à I_F=20mA).

3. Explication du système de classement

L'intensité rayonnante de cette LED est classée en différentes catégories pour garantir une cohérence dans la conception des applications. Le classement est défini pour un courant direct de 20mA.

• Catégorie M :Plage d'intensité rayonnante de 7,80 mW/sr à 12,50 mW/sr.
• Catégorie N :Plage d'intensité rayonnante de 11,0 mW/sr à 17,6 mW/sr.

Cela permet aux concepteurs de sélectionner des LED avec une puissance de sortie minimale garantie pour leurs exigences de sensibilité spécifiques.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique inclut plusieurs courbes caractéristiques essentielles pour la conception de circuit et la gestion thermique.

4.1 Courant direct en fonction de la température ambiante

Cette courbe de déclassement montre le courant direct continu maximal autorisé en fonction de la température ambiante. Lorsque la température augmente, le courant maximal doit être réduit pour éviter de dépasser les limites de dissipation de puissance du composant et garantir une fiabilité à long terme. Les concepteurs doivent utiliser cette courbe pour sélectionner des courants de fonctionnement appropriés à l'environnement thermique de leur application.

4.2 Intensité rayonnante en fonction du courant direct

Ce graphique illustre la relation entre le courant d'alimentation et la puissance optique de sortie (intensité rayonnante). La sortie est généralement linéaire sur une plage mais se sature à des courants très élevés. Il est crucial pour déterminer le courant d'alimentation requis pour obtenir une intensité de signal souhaitée au niveau du récepteur.

4.3 Distribution spectrale

La courbe spectrale confirme l'émission pic à 940nm avec une largeur de bande typique de 45nm. Cette longueur d'onde est idéale car elle se situe en dehors du spectre visible, minimisant les interférences de la lumière visible, et est bien adaptée à la sensibilité des photodétecteurs à base de silicium.

4.4 Intensité rayonnante relative en fonction du déplacement angulaire

Ce diagramme polaire définit l'angle de vision (2θ_1/2), qui est l'angle auquel l'intensité rayonnante chute à la moitié de sa valeur à 0° (sur l'axe). La plage spécifiée de 27° à 43° indique l'étalement du faisceau. Un angle plus étroit fournit une lumière plus focalisée, tandis qu'un angle plus large offre une couverture plus étendue.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

Le composant est logé dans un boîtier LED rond standard de 5mm. Les dimensions clés incluent le diamètre total (5,0mm typique), l'espacement des broches (2,54mm / 0,1 pouce standard) et la distance de la base au dôme de la lentille. Les broches ont typiquement un diamètre de 0,45mm. Toutes les dimensions ont une tolérance de ±0,25mm sauf indication contraire. Un dessin coté détaillé est fourni dans la fiche technique originale pour un placement précis sur le PCB.

5.2 Identification de la polarité

La cathode (broche négative) est généralement identifiée par un méplat sur le bord de la lentille en plastique et/ou par le fait qu'elle est la broche la plus courte. L'anode (broche positive) est plus longue. La polarité correcte doit être respectée lors de l'assemblage du circuit.

6. Recommandations de soudure et d'assemblage

6.1 Formage des broches

• Les pliages doivent être effectués à au moins 3mm de la base du bulbe en époxy.
• Le formage doit être effectué avant la soudure et à température ambiante.
• Évitez de solliciter le boîtier pendant le pliage ou la coupe.
• Les trous du PCB doivent être parfaitement alignés avec les broches de la LED pour éviter les contraintes de montage.

6.2 Conditions de stockage

• Stockage recommandé : ≤30°C et ≤70% d'humidité relative.
• 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 de l'azote et un dessiccant.
• Évitez les changements rapides de température dans des environnements humides pour empêcher la condensation.

6.3 Paramètres de soudure

Soudure manuelle :

• Température de la pointe du fer : 300°C Max. (30W Max.)
• Temps de soudure : 3 secondes Max. par broche.
• Distance minimale entre le joint de soudure et le bulbe en époxy : 3mm.

Soudure à la vague/par immersion :

• Température de préchauffage : 100°C Max. (60 sec Max.)
• Température du bain de soudure : 260°C Max.
• Temps dans le bain : 5 secondes Max.
• Distance minimale entre le joint de soudure et le bulbe en époxy : 3mm.

Notes critiques :

• Évitez toute contrainte sur les broches pendant que la LED est chaude.
• Ne soudez pas (par immersion ou manuellement) plus d'une fois.
• Protégez la LED des chocs/vibrations jusqu'à ce qu'elle refroidisse à température ambiante.
• Utilisez la température de soudure la plus basse possible qui permet d'obtenir un joint fiable.

6.4 Nettoyage

• Si nécessaire, nettoyez uniquement avec de l'alcool isopropylique à température ambiante pendant ≤1 minute.
• N'utilisez pas le nettoyage par ultrasons sauf si pré-qualifié, car il peut causer des dommages.

7. Gestion thermique

Une dissipation thermique efficace est cruciale pour les performances et la durée de vie de la LED. Le courant doit être déclassé selon la courbe "Courant direct en fonction de la température ambiante". La température entourant la LED dans l'application finale doit être contrôlée. Cela peut impliquer d'utiliser une surface de cuivre appropriée sur le PCB pour le dissipateur thermique, d'assurer une ventilation adéquate, ou d'utiliser des dissipateurs thermiques si des courants élevés sont utilisés en continu.

8. Emballage et informations de commande

8.1 Spécifications d'emballage

• Les LED sont emballées dans des sacs anti-statiques.
• Quantité par emballage :200-500 pièces par sac. 5 sacs par carton intérieur. 10 cartons intérieurs par carton maître (extérieur).

8.2 Informations sur l'étiquette

L'étiquette du produit inclut les identifiants clés : Numéro de pièce client (CPN), Numéro de produit (P/N), Quantité emballée (QTY), Classe d'intensité lumineuse (CAT), Classe de longueur d'onde dominante (HUE), Classe de tension directe (REF), Numéro de lot et un code date.

9. Considérations pour la conception d'application

9.1 Alimentation de la LED

Utilisez toujours une résistance de limitation de courant en série. La valeur de la résistance peut être calculée en utilisant la loi d'Ohm : R = (V_alim- V_F) / I_F. Utilisez la V_Fmaximale de la fiche technique pour une conception conservatrice. Pour un fonctionnement en impulsions (ex. : télécommandes), assurez-vous que le courant de crête (I_FP) et les limites du rapport cyclique ne sont pas dépassés pour éviter la surchauffe.

9.2 Conception optique

Prenez en compte l'angle de vision lors de la conception des lentilles ou des réflecteurs pour le système. La longueur d'onde de 940nm est invisible, donc une LED témoin ou un retour d'information du circuit peut être nécessaire pour confirmer le fonctionnement à l'utilisateur. Assurez-vous que le récepteur (phototransistor, CI) est spectralement adapté à 940nm pour une sensibilité optimale.

9.3 Immunité au bruit électrique

Dans des environnements électriquement bruyants, envisagez de protéger la paire LED/récepteur, d'utiliser des signaux IR modulés (ex. : porteuse 38kHz) avec un récepteur de démodulation correspondant, et de mettre en œuvre un filtrage logiciel pour rejeter la lumière ambiante et les pics de bruit.

10. Comparaison et positionnement technique

Cette LED IR 5mm, 940nm offre un équilibre entre performance et coût pour les applications infrarouges générales. Ses principaux points de différenciation sont l'intensité rayonnante relativement élevée (jusqu'à 17,6 mW/sr) pour un boîtier 5mm standard et la faible tension directe, ce qui réduit la consommation d'énergie. Comparée aux anciennes LED 880nm ou 850nm, l'émission à 940nm est moins visible (pas de faible lueur rouge), la rendant plus adaptée aux applications discrètes. Pour les applications nécessitant des angles de faisceau extrêmement étroits ou une puissance plus élevée, d'autres styles de boîtiers (ex. : vue latérale, CMS haute puissance) seraient plus appropriés.

11. Questions fréquemment posées (FAQ)

11.1 Quelle est la différence entre les catégories M et N ?

Les catégories M et N classent la LED en fonction de son intensité rayonnante minimale garantie à 20mA. Les LED de catégorie N ont une puissance de sortie minimale plus élevée (11,0 mW/sr) par rapport à la catégorie M (7,8 mW/sr). Choisissez la catégorie N pour les applications nécessitant une force de signal plus forte ou une portée plus longue.

11.2 Puis-je alimenter cette LED en continu à 100mA ?

Oui, la valeur maximale absolue pour le courant direct continu est de 100mA. Cependant, vous devez vous référer à la courbe de déclassement. À une température ambiante de 25°C, 100mA est permis, mais lorsque la température ambiante augmente, le courant continu maximal autorisé diminue pour maintenir la température de jonction dans des limites sûres. Un dissipateur thermique adéquat est crucial pour un fonctionnement en continu à courant élevé.

11.3 Pourquoi la distance minimale de soudure (3mm) est-elle importante ?

La distance de 3mm empêche une chaleur excessive de remonter le long de la broche et d'endommager la puce semi-conductrice interne ou l'encapsulation en époxy pendant le processus de soudure. Une chaleur excessive peut provoquer des fissures, un délaminage ou une dégradation électrique permanente.

12. Exemple de cas d'utilisation en conception

Scénario : Capteur de proximité d'objet simple.

Conception :Placez la LED IR et un phototransistor côte à côte, orientés dans la même direction. Alimentez la LED avec un courant constant de 20mA (en utilisant une résistance depuis une alimentation 5V : R = (5V - 1,5V) / 0,02A = 175Ω, utilisez la valeur standard 180Ω). Lorsqu'un objet entre dans la portée, la lumière infrarouge se réfléchit sur l'objet et entre dans le phototransistor, provoquant une augmentation de son courant de collecteur. Ce changement de courant peut être converti en tension via une résistance de rappel et envoyé vers un comparateur ou l'ADC d'un microcontrôleur pour détecter la présence de l'objet. La longueur d'onde de 940nm aide à rejeter la lumière ambiante visible. Le choix entre la catégorie M ou N dépend de la distance de détection requise et de la réflectivité de l'objet.

13. Principe de fonctionnement

Une diode électroluminescente infrarouge (LED 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 et les trous se recombinent dans la région active, libérant de l'énergie sous forme de photons. Le matériau semi-conducteur spécifique utilisé (Arséniure de Gallium-Aluminium - GaAlAs dans ce cas) détermine la longueur d'onde de la lumière émise. Pour le GaAlAs, cela résulte en un rayonnement infrarouge centré autour de 940 nanomètres, qui est en dehors du spectre visible. La lentille transparente ne filtre ni ne colore la lumière, permettant une transmission maximale de la sortie infrarouge.

14. Tendances technologiques

Bien que les LED traversantes discrètes 5mm restent populaires pour le prototypage, les projets d'amateurs et certaines applications industrielles, la tendance de l'industrie va fortement vers les boîtiers pour montage en surface (CMS). Les LED IR CMS offrent des avantages comme un encombrement réduit, une meilleure adéquation pour l'assemblage automatisé par pick-and-place, et souvent des performances thermiques améliorées grâce au montage direct sur le PCB. Il y a également un développement continu pour augmenter l'efficacité (plus de puissance rayonnante par watt électrique d'entrée) et la fiabilité des émetteurs IR. Cependant, le principe de fonctionnement fondamental et les paramètres clés comme la longueur d'onde, l'intensité et l'angle de vision restent les critères de sélection critiques pour toute application IR.