Fiche technique de la LED infrarouge 5mm HIR333C/H0 - Boîtier 5.0mm - Longueur d'onde 850nm - Tension directe 1.65V - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications d'une diode électroluminescente infrarouge (IR) traversante de 5.0mm (T-1 3/4). Le dispositif est conçu pour émettre de la lumière à une longueur d'onde pic de 850nm, le rendant adapté à diverses applications de détection et de transmission infrarouge. Il est logé dans un boîtier plastique transparent à l'eau, permettant un rendement rayonnant élevé.

1.1 Avantages principaux

Les principaux avantages de ce composant incluent sa haute fiabilité et son intensité rayonnante élevée. Il présente une tension directe faible, ce qui contribue à l'efficacité énergétique dans les conceptions de circuits. Le dispositif est fabriqué à partir de matériaux sans plomb et est conforme aux principales réglementations environnementales et de sécurité, notamment RoHS, REACH de l'UE et les normes sans halogène (Br < 900ppm, Cl < 900ppm, Br+Cl < 1500ppm).

1.2 Marché cible et applications

Cette LED infrarouge est spectralement adaptée aux phototransistors au silicium, photodiodes et modules récepteurs infrarouges courants. Ses applications typiques incluent :

• Systèmes de transmission en espace libre pour la communication de données.
• Unités de télécommande infrarouge nécessitant une puissance de sortie plus élevée.
• Systèmes de détection de fumée.
• Systèmes appliqués infrarouges généraux pour la détection et la télémétrie.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Les sections suivantes fournissent une analyse détaillée des caractéristiques 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. Elles ne sont pas destinées à un fonctionnement continu.

• Courant direct continu (IF) :100 mA
• Courant direct de crête (IFP) :1.0 A (Largeur d'impulsion ≤100μs, Rapport cyclique ≤1%)
• Tension inverse (VR) :5 V
• Température de fonctionnement (Topr) :-40°C à +85°C
• Température de stockage (Tstg) :-40°C à +85°C
• Température de soudure (Tsol) :260°C pendant ≤5 secondes
• Dissipation de puissance (Pd) à 25°C :150 mW

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Ces paramètres sont mesurés à une température ambiante (Ta) de 25°C et définissent la performance typique du dispositif dans des conditions spécifiées.

• Intensité rayonnante (Ie) :La valeur typique minimale est de 7.8 mW/sr à un courant direct (IF) de 20mA. En conditions pulsées (IF=100mA, Largeur d'impulsion ≤100μs, Rapport cyclique ≤1%), l'intensité rayonnante typique est de 80 mW/sr. Au courant de crête de 1A dans les mêmes conditions pulsées, elle atteint 800 mW/sr.
• Longueur d'onde pic (λp) :850 nm (typique) à IF=20mA.
• Largeur de bande spectrale (Δλ) :45 nm (typique) à IF=20mA, indiquant la largeur spectrale à mi-hauteur de l'intensité maximale.
• Tension directe (VF) :Varie de 1.45V (typique) à un maximum de 1.65V à IF=20mA. Elle augmente avec un courant plus élevé, atteignant un maximum de 2.40V à 100mA et 5.25V à 1A en fonctionnement pulsé.
• Courant inverse (IR) :Maximum de 10 μA à VR=5V.
• Angle de vision (2θ1/2) :30 degrés (typique) à IF=20mA, définissant l'étalement angulaire où l'intensité rayonnante est au moins la moitié de sa valeur pic.

2.3 Caractéristiques thermiques

La performance du dispositif dépend de la température. La dissipation de puissance maximale est de 150 mW en air libre à 25°C. Les concepteurs doivent considérer une déclassement de cette valeur lors d'un fonctionnement à des températures ambiantes plus élevées pour garantir une fiabilité à long terme et éviter l'emballement thermique.

3. Explication du système de classement (Binning)

Le produit est disponible en différentes classes de performance, ou "bins", basées sur l'intensité rayonnante mesurée à IF=20mA. Cela permet aux concepteurs de sélectionner un composant correspondant précisément aux exigences de sensibilité de leur application.

La structure de classement pour l'intensité rayonnante est la suivante :

• Bin M :7.8 - 12.5 mW/sr
• Bin N :11.0 - 17.6 mW/sr
• Bin P :15.0 - 24.0 mW/sr
• Bin Q :21.0 - 34.0 mW/sr
• Bin R :30.0 - 48.0 mW/sr

La fiche technique indique également que le dispositif est disponible avec des classements pour la Longueur d'onde dominante (HUE) et la Tension directe (REF), bien que les codes de bin spécifiques pour ces paramètres ne soient pas détaillés dans l'extrait fourni.

4. Analyse des courbes de performance

Les données graphiques fournissent une compréhension plus approfondie du comportement du dispositif dans des conditions variables.

4.1 Courant direct en fonction de la température ambiante

Cette courbe montre le déclassement du courant direct maximal autorisé lorsque la température ambiante augmente au-dessus de 25°C. Pour maintenir la fiabilité, le courant de fonctionnement doit être réduit à des températures plus élevées.

4.2 Distribution spectrale

Le graphique illustre la puissance rayonnante relative sur le spectre des longueurs d'onde, centré autour du pic de 850nm. La largeur de bande de 45nm indique la plage de longueurs d'onde émises.

4.3 Longueur d'onde d'émission pic en fonction de la température ambiante

Cette relation montre comment la longueur d'onde pic (λp) se déplace avec les changements de température de jonction. Typiquement, la longueur d'onde augmente légèrement avec la température, ce qui est un facteur critique dans les applications nécessitant un appariement spectral précis avec un détecteur.

4.4 Courant direct en fonction de la tension directe (Courbe IV)

Cette courbe fondamentale représente la relation exponentielle entre la tension appliquée aux bornes de la diode et le courant qui en résulte. Elle est essentielle pour concevoir le circuit de limitation de courant (par exemple, sélectionner une résistance série).

4.5 Intensité rayonnante en fonction du courant direct

Ce tracé démontre que l'intensité rayonnante augmente de manière super-linéaire avec le courant direct. Cependant, un fonctionnement à des courants très élevés (surtout en continu) entraîne une augmentation de la génération de chaleur et une perte d'efficacité potentielle, rendant le fonctionnement pulsé préférable pour les exigences de haute intensité.

4.6 Intensité rayonnante relative en fonction du déplacement angulaire

Ce diagramme polaire représente visuellement l'angle de vision (2θ1/2 = 30°). Il montre comment l'intensité diminue lorsque l'angle d'observation s'éloigne de l'axe central (0°), ce qui est crucial pour concevoir des systèmes optiques et aligner les émetteurs avec les détecteurs.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

Le dispositif est conforme au boîtier radial à broches standard T-1 3/4 (5mm). Les dimensions clés incluent un diamètre total d'environ 5.0mm et un espacement standard des broches de 2.54mm (0.1 pouce), compatible avec les cartes perforées standard. Le dessin dimensionnel spécifie des tolérances de ±0.25mm sauf indication contraire. La forme exacte du dôme de la lentille et la longueur des broches sont définies dans le dessin détaillé du boîtier.

5.2 Identification de la polarité

La cathode est généralement identifiée par un méplat sur le bord de la lentille en plastique ou par la broche la plus courte. La polarité correcte doit être respectée lors de l'assemblage du circuit pour éviter les dommages par polarisation inverse.

6. Guide de soudure et d'assemblage

Une manipulation appropriée est cruciale pour éviter les dommages mécaniques et thermiques.

6.1 Formage des broches

• La courbure doit se produire à au moins 3mm de la base du bulbe en époxy.
• Former les broches avant la soudure.
• Éviter d'appliquer une contrainte sur le boîtier pendant le pliage.
• Couper les broches à température ambiante.
• S'assurer que les trous du PCB sont parfaitement alignés avec les broches de la LED pour éviter les contraintes de montage.

6.2 Conditions de stockage

• Stocker à ≤30°C et ≤70% d'Humidité Relative (HR).
• La durée de stockage maximale dans l'emballage d'origine est de 3 mois.
• Pour un stockage plus long (jusqu'à 1 an), utiliser un conteneur scellé avec une atmosphère d'azote et un dessiccant.
• Éviter 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 (pour un fer de 30W max), temps de soudure ≤3 secondes par broche. Maintenir une distance minimale de 3mm entre le joint de soudure et le bulbe en époxy.

Soudure à la vague/par immersion :Température de préchauffage ≤100°C pendant ≤60 secondes. Température du bain de soudure ≤260°C pendant ≤5 secondes. Respecter la règle de distance de 3mm.

Règles générales :Ne pas appliquer de contrainte sur les broches à haute température. Éviter de souder le même dispositif plus d'une fois. Protéger le dispositif des chocs/vibrations pendant le refroidissement à température ambiante. Ne pas utiliser de processus de refroidissement rapide. Suivre le profil de soudure recommandé pour la soudure à la vague.

6.4 Nettoyage

La fiche technique mentionne que le nettoyage ne doit être effectué que si nécessaire, bien que les recommandations d'agents de nettoyage spécifiques ou les paramètres de nettoyage par ultrasons ne soient pas détaillés dans l'extrait fourni. La pratique standard est d'utiliser des nettoyants doux, non agressifs, compatibles avec la résine époxy.

7. Informations sur l'emballage et la commande

7.1 Spécification de l'emballage

Le dispositif est emballé dans des sacs anti-statiques pour la protection contre les décharges électrostatiques (ESD). Le flux d'emballage standard est :

1. 500 pièces par sac anti-statique.

2. 5 sacs (2 500 pièces) par carton intérieur.

3. 10 cartons intérieurs (25 000 pièces) par carton extérieur principal.

7.2 Spécification du format d'étiquette

Les étiquettes produit incluent des informations clés pour la traçabilité et l'identification :

- CPN (Numéro de pièce du client)

- P/N (Numéro de pièce du fabricant : HIR333C/H0)

- QTY (Quantité d'emballage)

- CAT (Classe d'intensité lumineuse/rayonnante, par ex. M, N, P, Q, R)

- HUE (Classe de longueur d'onde dominante)

- REF (Classe de tension directe)

- LOT No. (Numéro de lot pour la traçabilité)

- Code date

8. Considérations de conception pour l'application

8.1 Circuits d'application typiques

Le circuit de commande le plus courant est une simple résistance série pour limiter le courant direct. 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 LED (utiliser la valeur max pour la fiabilité), et If est le courant direct souhaité. Pour un fonctionnement pulsé (par ex., dans les télécommandes), un interrupteur à transistor est généralement utilisé pour délivrer des courants de crête élevés (jusqu'à 1A) tout en maintenant un faible rapport cyclique pour maintenir la puissance moyenne dans les limites.

8.2 Notes sur la conception optique

L'angle de vision de 30 degrés offre un bon équilibre entre concentration du faisceau et couverture. Pour des applications à plus longue portée ou à faisceau plus étroit, des optiques secondaires (lentilles) peuvent être nécessaires. La lentille transparente à l'eau est optimale pour la transmission à 850nm. S'assurer que le récepteur (phototransistor, photodiode ou circuit intégré) est spectralement sensible dans la région des 850nm pour une efficacité maximale du système.

8.3 Gestion thermique

Bien que le boîtier puisse dissiper 150mW à 25°C, un dissipateur thermique efficace via les broches ou une disposition de carte soignée est nécessaire pour un fonctionnement continu à des courants élevés ou à des températures ambiantes élevées. L'utilisation du mode de commande pulsé réduit significativement la dissipation de puissance moyenne et la contrainte thermique.

9. Comparaison et différenciation technique

Comparé aux LED visibles standard ou à d'autres LED IR, les principaux points de différenciation de ce dispositif sont sa combinaison dehaute intensité rayonnante(jusqu'à 48 mW/sr dans le Bin R),faible tension directe(typiquement 1.45V), etconformité environnementale complète(RoHS, REACH, Sans Halogène). L'utilisation du matériau de puce GaAlAs est standard pour une émission efficace à 850nm. Le boîtier 5mm offre un facteur de forme traversant robuste adapté à un large éventail d'applications industrielles et grand public où les dispositifs montés en surface peuvent ne pas être idéaux.

10. Questions fréquemment posées (FAQ)

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

R : La Valeur Maximale Absolue pour le courant direct continu est de 100mA. Cependant, un fonctionnement continu à ce courant maximal générera une chaleur significative (Pd ≈ Vf * If). Pour un fonctionnement fiable à long terme, il est conseillé de déclasser le courant, surtout si la température ambiante est supérieure à 25°C, ou d'utiliser un dissipateur thermique.

Q : Quelle est la différence entre les bins (M, N, P, Q, R) ?

R : Les bins catégorisent l'intensité rayonnante minimale et maximale de la LED lorsqu'elle est alimentée à 20mA. Le Bin M a la sortie la plus faible (7.8-12.5 mW/sr), et le Bin R a la plus élevée (30.0-48.0 mW/sr). Sélectionnez un bin en fonction de la force de signal requise et de la sensibilité de votre circuit récepteur.

Q : Pourquoi la tension directe est-elle plus élevée à 1A qu'à 20mA ?

R : 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, conduisant à une tension directe totale plus élevée.

Q : Comment atteindre l'intensité rayonnante de 800 mW/sr ?

R : Cette intensité est spécifiée en conditions pulsées : un courant direct de 1A, avec une largeur d'impulsion de 100 microsecondes ou moins, et un rapport cyclique de 1% ou moins. Cela minimise l'échauffement tout en permettant une sortie optique instantanée très élevée.

11. Études de cas de conception et d'utilisation

Étude de cas 1 : Télécommande infrarouge longue portée

Un concepteur a besoin d'une télécommande avec une portée de plus de 30 mètres. Il sélectionne le HIR333C/H0 dans le Bin R pour une sortie maximale. Le circuit utilise un microcontrôleur pour générer des impulsions de données modulées. La LED est commandée par des impulsions de 1A (largeur 100μs, rapport cyclique 1%) via un interrupteur à transistor NPN. La haute intensité de crête assure qu'un signal fort atteint le récepteur distant, tandis que le faible rapport cyclique maintient la consommation de la batterie et l'échauffement du dispositif au minimum.

Étude de cas 2 : Capteur de proximité en environnement industriel

Une machine automatisée nécessite un capteur de proximité robuste. Une LED IR et un phototransistor sont placés face à face de part et d'autre d'un chemin de convoyeur. La LED est alimentée par un courant constant de 50mA (déclassé par rapport au max de 100mA pour la fiabilité). La longueur d'onde de 850nm est moins sensible aux interférences de la lumière ambiante visible que les LED rouges visibles. Le faisceau de 30 degrés fournit une couverture suffisante sans étalement excessif. Le capteur détecte lorsqu'un objet interrompt le faisceau.

12. 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 se recombinent avec les trous de la région p dans la région active de la puce. Ce processus de recombinaison libère de l'énergie sous forme de photons (lumière). Le matériau spécifique utilisé dans la région active de la puce (dans ce cas, l'Arséniure de Gallium-Aluminium - GaAlAs) détermine la longueur d'onde des photons émis. Pour le GaAlAs, cela résulte en une lumière infrarouge avec une longueur d'onde pic autour de 850nm, invisible à l'œil humain mais facilement détectable par les photodétecteurs à base de silicium.

13. Tendances technologiques

La tendance pour les LED infrarouges continue vers une efficacité plus élevée (plus de sortie rayonnante par watt électrique d'entrée), ce qui permet soit une consommation d'énergie plus faible, soit une sortie plus élevée à partir du même boîtier. Il y a également une poussée vers des capacités de modulation à plus haute vitesse pour les applications de communication de données comme IrDA et les réseaux optiques sans fil. L'emballage évolue pour inclure des dispositifs montés en surface (CMS) avec une performance thermique améliorée pour les applications haute puissance, bien que les boîtiers traversants comme le 5mm restent populaires pour leur robustesse mécanique et leur facilité de prototypage. L'intégration avec le circuit de commande et les photodétecteurs dans des modules uniques est une autre tendance courante pour simplifier la conception du système.