Fiche technique de la LED infrarouge 5mm HIR7393C - Diamètre 5,0mm - Tension directe 1,45V - Longueur d'onde 850nm - Puissance dissipée 150mW - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Ce composant est une diode électroluminescente infrarouge (IRED) de haute intensité, logée dans un boîtier standard T-1 3/4 (5,0mm de diamètre) avec une lentille en plastique transparente. Elle est conçue pour émettre une lumière à une longueur d'onde pic de 850nm, ce qui la rend spectralement adaptée aux phototransistors, photodiodes et modules récepteurs infrarouges au silicium courants, assurant un fonctionnement fiable dans les systèmes de détection et de communication.

1.1 Caractéristiques clés et avantages principaux

• Intensité rayonnante élevée :Délivre une intensité rayonnante typique de 15 mW/sr à un courant direct de 20mA, permettant une transmission de signal puissante.
• Faible tension directe :Présente une tension directe typique (V_F) de 1,45V à 20mA, contribuant à une consommation électrique réduite dans les circuits.
• Haute fiabilité :Construite avec des matériaux et des procédés robustes adaptés aux applications industrielles.
• Sans plomb & conforme RoHS :Fabriquée pour répondre aux réglementations environnementales.
• Espacement standard des broches :Espacement des broches de 2,54mm (0,1 pouce) pour une compatibilité avec les cartes de prototypage et les CI standards.

1.2 Marché cible et applications

Cette LED infrarouge cible principalement les concepteurs et ingénieurs travaillant sur des systèmes électroniques nécessitant des sources lumineuses non visibles. Son application principale est dansles systèmes appliqués infrarouges, ce qui comprend notamment :

• Détection d'objets et capteurs de proximité
• Transmission de données infrarouge (ex. : télécommandes, communication courte portée)
• Codeurs optiques et capteurs de position
• Systèmes de barrière et capteurs de sécurité
• Automatisation industrielle et éclairage pour vision par ordinateur

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs 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
• Puissance dissipée (P_d) :150 mW (à une température ambiante libre de 25°C ou moins)
• Température de soudure (T_sol) :260°C pendant ≤5 secondes

2.2 Caractéristiques électro-optiques (Ta=25°C)

Ce sont les paramètres de performance typiques dans les conditions de test spécifiées.

• Intensité rayonnante (I_e) :Min. 7,8, Typ. 15 mW/sr @ I_F=20mA. Peut atteindre ~50 mW/sr @ I_F=100mA en conditions pulsées.
• Longueur d'onde pic (λ_p) :850 nm (Typique) @ I_F=20mA. Celle-ci est proche de la sensibilité pic des détecteurs au silicium.
• Largeur de bande spectrale (Δλ) :45 nm (Typique) @ I_F=20mA. Définit la largeur spectrale à mi-intensité maximale.
• Tension directe (V_F) :Typ. 1,45V, Max. 1,65V @ I_F=20mA. Typ. 1,80V, Max. 2,40V @ I_F=100mA (pulsé).
• Courant inverse (I_R) :Max. 10 μA @ V_R=5V.
• Angle de vision (2θ_1/2) :45 degrés (Typique) @ I_F=20mA. C'est l'angle total à mi-intensité.

2.3 Caractéristiques thermiques

La puissance dissipée nominale de 150mW est spécifiée à une température ambiante de 25°C ou moins. Lorsque la température ambiante augmente, la puissance dissipée maximale autorisée diminue. Les concepteurs doivent se référer à la courbe de déclassement (implicite dans la fiche technique) pour s'assurer que la température de jonction ne dépasse pas les limites de sécurité, ce qui est crucial pour la fiabilité à long terme. La plage de température de fonctionnement de -40°C à +85°C la rend adaptée aux environnements sévères.

3. Explication du système de classement (Binning)

Le HIR7393C est disponible en différentes classes de performance, ou "bins", basées sur l'intensité rayonnante mesurée à I_F= 20mA. Cela permet de sélectionner un composant répondant à des exigences de luminosité spécifiques.

Classement par intensité rayonnante (Unité : mW/sr) :

• Bin M :Min 7,8, Max 12,5
• Bin N :Min 11,0, Max 17,6
• Bin P :Min 15,0, Max 24,0
• Bin Q :Min 21,0, Max 34,0

La sélection d'un bin supérieur (ex. : Q) garantit une intensité rayonnante minimale plus élevée, ce qui peut être important pour maximiser le rapport signal/bruit dans les applications de détection ou augmenter la portée de la transmission IR.

4. Analyse des courbes de performance

4.1 Courant direct en fonction de la température ambiante

La courbe de déclassement montre la relation entre le courant direct continu maximal autorisé et la température ambiante. Lorsque la température augmente, le courant maximal doit être réduit pour éviter la surchauffe et garantir que la température de jonction reste dans des limites sûres. Cette courbe est essentielle pour concevoir des circuits fiables, en particulier dans les environnements à haute température.

4.2 Distribution spectrale

La courbe de distribution spectrale trace l'intensité rayonnante relative en fonction de la longueur d'onde. Elle confirme l'émission pic à 850nm et la largeur de bande spectrale d'environ 45nm. La courbe est relativement symétrique et centrée sur 850nm, ce qui est idéal pour une correspondance avec les détecteurs au silicium dont la sensibilité pic se situe autour de 800-900nm.

4.3 Intensité rayonnante en fonction du courant direct

Cette courbe démontre que l'intensité rayonnante augmente avec le courant direct, mais la relation n'est pas parfaitement linéaire, en particulier à des courants plus élevés en raison de l'échauffement et de la baisse d'efficacité. Le fonctionnement en mode pulsé (comme spécifié pour le test à 100mA) permet une intensité de crête plus élevée sans l'accumulation thermique associée au fonctionnement continu.

4.4 Intensité rayonnante relative en fonction du déplacement angulaire

Ce diagramme polaire illustre le profil d'émission spatiale de la LED. L'angle de vision de 45 degrés (largeur totale à mi-hauteur) indique un faisceau modérément large. L'intensité est maximale à 0 degré (sur l'axe) et diminue progressivement vers les bords. Ce profil est important pour concevoir des systèmes optiques afin d'assurer une couverture ou une focalisation adéquate.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

Le composant utilise un boîtier rond standard T-1 3/4 (diamètre 5,0mm). Les dimensions clés incluent :

• Diamètre total : 5,0mm.
• Espacement des broches : 2,54mm (standard).
• Diamètre des broches : Typiquement 0,45mm.
• Hauteur du boîtier : Environ 8,6mm du plan d'assise au sommet du dôme.
• Tolérances : ±0,25mm sauf indication contraire sur le dessin de dimension détaillé.

Le dessin mécanique exact doit être consulté pour le placement critique et la conception de l'empreinte sur une carte de circuit imprimé.

5.2 Identification de la polarité

La LED présente un méplat ou une encoche sur le bord de la lentille en plastique, qui indique généralement le côté cathode (négatif). La broche cathode est également généralement la plus courte, bien que cela puisse être modifié lors de l'assemblage. Vérifiez toujours la polarité avant la soudure pour éviter les dommages par polarisation inverse.

6. Recommandations de soudure et d'assemblage

6.1 Formage des broches

• Pliez les broches à un point situé à au moins 3mm de la base de l'ampoule en époxy.
• Effectuez le formage des brochesavant soldering.
• Évitez d'appliquer une contrainte au boîtier de la LED pendant le pliage.
• Coupez les broches à température ambiante.
• Assurez-vous que les trous de la carte de circuit imprimé sont parfaitement alignés avec les broches de la LED pour éviter les contraintes de montage.

6.2 Stockage

• Stockage recommandé : ≤30°C et ≤70% d'Humidité Relative (HR).
• Durée de conservation dans ces conditions : 3 mois à partir de l'expédition.
• Pour un stockage plus long (jusqu'à 1 an) : Utilisez un conteneur scellé avec une atmosphère d'azote et un absorbeur d'humidité.
• Évitez les transitions rapides de température dans des environnements humides pour prévenir la condensation.

6.3 Procédé de soudure

Règle générale :Maintenez une distance minimale de 3mm entre le joint de soudure et l'ampoule en époxy.

Soudure manuelle :

• Température de la pointe du fer : Max 300°C (pour un fer de max 30W).
• Temps de soudure par broche : Max 3 secondes.

Soudure par immersion/à la vague :

• Température de préchauffage : Max 100°C (pendant max 60 secondes).
• Température du bain de soudure : Max 260°C.
• Temps d'immersion dans la soudure : Max 5 secondes.

Notes critiques :

• Évitez les contraintes sur les broches pendant les phases à haute température.
• Ne procédez pas à une soudure par immersion/manuelle plus d'une fois.
• Protégez la LED des chocs/vibrations mécaniques jusqu'à ce qu'elle refroidisse à température ambiante après la soudure.
• Évitez les processus de refroidissement rapide.
• Utilisez la température la plus basse possible permettant d'obtenir un joint de soudure fiable.

6.4 Nettoyage

• Si nécessaire, nettoyez uniquement avec de l'alcool isopropylique à température ambiante pendant ≤1 minute.
• Séchez à température ambiante avant utilisation.
• Évitez le nettoyage par ultrasonssauf si absolument nécessaire et préalablement qualifié, car il peut causer des dommages mécaniques.

6.5 Gestion thermique

La gestion thermique doit être prise en compte lors de la phase de conception du circuit. Le courant doit être correctement déclassé en fonction de la température ambiante, comme indiqué sur la courbe de déclassement. Une surface de cuivre adéquate sur la carte de circuit imprimé (dégagement thermique) autour des broches de la LED peut aider à dissiper la chaleur. Pour un fonctionnement à courant élevé ou en mode pulsé à rapport cyclique élevé, des mesures de refroidissement supplémentaires peuvent être nécessaires.

7. Conditionnement et informations de commande

7.1 Spécification du conditionnement

• Emballage primaire :500 pièces par sachet anti-statique.
• Carton intérieur :5 sachets (2500 pièces) par carton intérieur.
• Carton maître/extérieur :10 cartons intérieurs (25 000 pièces) par carton extérieur.

7.2 Informations sur l'étiquette

L'étiquette du produit contient plusieurs identifiants clés :

• CPN :Numéro de produit du client.
• P/N :Numéro de produit du fabricant (ex. : HIR7393C).
• QTQ :Quantité conditionnée dans le sachet.
• CAT :Classe d'intensité lumineuse (Code bin, ex. : M, N, P, Q).
• HUE :Classe de longueur d'onde dominante.
• REF :Classe de tension directe.
• LOT No :Numéro de lot de fabrication pour la traçabilité.

8. Suggestions d'application et considérations de conception

8.1 Circuits d'application typiques

Le circuit le plus courant est une simple connexion en série avec une résistance de limitation de courant. La valeur de la résistance est calculée à l'aide de la loi d'Ohm : R = (V_alim- V_F) / I_F. Par exemple, avec une alimentation de 5V, V_F=1,45V, et un I_Fsouhaité =20mA : R = (5 - 1,45) / 0,02 = 177,5Ω. Une résistance standard de 180Ω serait appropriée. Pour un fonctionnement pulsé pour une intensité plus élevée, un transistor ou un interrupteur MOSFET commandé par un microcontrôleur est typique.

8.2 Considérations de conception

• Pilotage du courant :Pilotez toujours les LED avec un courant constant ou une source de tension à courant limité pour éviter l'emballement thermique.
• Protection contre la tension inverse :La tension inverse maximale n'est que de 5V. Dans les circuits où une polarisation inverse est possible (ex. : couplage AC, charges inductives), incluez une diode de protection en parallèle avec la LED (cathode vers anode).
• Conception optique :Prenez en compte l'angle de vision de 45 degrés lors de la conception des lentilles, réflecteurs ou ouvertures pour votre système. La lentille transparente est adaptée à une utilisation avec des éléments optiques externes.
• Adaptation du détecteur :Assurez-vous que le photodétecteur apparié (phototransistor, photodiode, CI récepteur) est sensible dans la région des 850nm pour des performances optimales.

9. Comparaison et différenciation technique

Comparée aux LED visibles standards ou à d'autres LED infrarouges, le HIR7393C offre des avantages spécifiques :

• vs. LED visibles :Émet dans le spectre du proche infrarouge, invisible à l'œil nu, ce qui la rend idéale pour la détection discrète et la communication.
• vs. LED IR 940nm :La lumière à 850nm est plus facilement détectée par les détecteurs au silicium standards (plus sensibles autour de 800-900nm) et est souvent visible sous forme d'une faible lueur rouge avec certains appareils photo numériques, facilitant l'alignement lors du prototypage.
• vs. LED IR de faible puissance :Ses bins d'intensité rayonnante plus élevés (P, Q) fournissent une sortie plus forte, permettant une portée plus longue ou une meilleure intégrité du signal dans des environnements bruyants.
• vs. Boîtiers non standards :Le boîtier T-1 3/4 est omniprésent, ce qui le rend facile à sourcer, à prototyper et à remplacer.

10. Questions fréquemment posées (FAQ)

Q1 : Puis-je piloter cette LED directement depuis une broche de microcontrôleur ?

R : Cela dépend de la capacité de fourniture de courant de la broche du microcontrôleur. De nombreuses broches de MCU peuvent fournir 20mA, mais c'est souvent à la limite supérieure. Il est généralement plus sûr et recommandé d'utiliser un simple transistor (ex. : NPN comme le 2N3904) comme interrupteur pour piloter la LED, commandé par la broche du MCU.

Q2 : Pourquoi le courant pulsé maximal (1A) est-il si supérieur au courant continu (100mA) ?

R : La génération de chaleur est proportionnelle au carré du courant (I²R). Une impulsion très courte (≤100μs) avec un faible rapport cyclique (≤1%) ne laisse pas assez de temps pour qu'une chaleur significative s'accumule dans la puce de la LED, évitant ainsi les dommages thermiques. Un fonctionnement continu à courant élevé provoquerait une surchauffe.

Q3 : Que signifie "spectralement adapté" ?

R : Cela signifie que la longueur d'onde d'émission pic de cette LED (850nm) correspond bien à la sensibilité spectrale pic des photodétecteurs au silicium courants. Cette correspondance maximise le signal électrique généré dans le détecteur pour une quantité donnée de lumière IR, améliorant l'efficacité du système et le rapport signal/bruit.

Q4 : Comment choisir le bon bin (M, N, P, Q) ?

R : Choisissez en fonction des exigences de sensibilité de votre système. Si vous avez besoin d'une sortie élevée et constante (ex. : pour une portée plus longue ou à travers des matériaux atténuants), spécifiez le Bin P ou Q. Pour les applications sensibles au coût où la luminosité minimale est moins critique, les Bins M ou N peuvent suffire. Consultez le tableau de classement pour les valeurs min/max exactes.

11. Exemples pratiques de conception et d'utilisation

11.1 Détecteur de proximité d'objet simple

Une application classique est un capteur d'objet réfléchissant. Le HIR7393C est placé à côté d'un phototransistor. La LED éclaire la zone devant le capteur. Lorsqu'un objet s'approche, il réfléchit la lumière IR vers le phototransistor, provoquant une augmentation de son courant de collecteur. Ce changement peut être détecté par un comparateur ou l'ADC d'un microcontrôleur pour déclencher une action. Le faisceau de 45 degrés de la LED offre un bon équilibre entre la taille du spot et l'intensité pour une telle détection.

11.2 Liaison de données infrarouge

Pour une simple transmission de données série (comme une télécommande TV), la LED peut être pulsée à un courant élevé (ex. : impulsions de 100mA) selon un signal numérique modulé (ex. : porteuse 38kHz). La haute intensité rayonnante en mode pulsé permet une portée raisonnable. Un module récepteur IR adapté (avec démodulateur intégré) accordé sur la même fréquence serait utilisé côté réception.

12. Principe de fonctionnement

Une Diode Électroluminescente Infrarouge (IRED) est une diode à jonction p-n semi-conductrice. Lorsqu'elle est polarisée en direct, 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. Dans une IRED en Arseniure de Gallium-Aluminium (GaAlAs), cette énergie est libérée principalement sous forme de photons dans le spectre infrarouge (environ 850nm dans ce cas). Le boîtier en époxy transparent agit comme une lentille, façonnant la lumière émise en un profil de faisceau caractéristique. L'efficacité de ce processus d'électroluminescence détermine l'intensité rayonnante pour un courant de pilotage donné.

13. Tendances technologiques

Bien que le boîtier T-1 3/4 fondamental et la technologie 850nm soient matures, les tendances des LED IR incluent :

• Efficacité plus élevée :Les améliorations continues en science des matériaux visent à produire plus de puissance optique (intensité rayonnante) par unité de puissance électrique d'entrée, réduisant la génération de chaleur et la consommation d'énergie.
• Spectres plus étroits :Certaines applications, comme la détection de gaz ou la communication à haute vitesse, bénéficient de LED avec des longueurs d'onde d'émission très spécifiques et étroites.
• Dispositifs intégrés :Les tendances incluent la combinaison de la LED IR et du photodétecteur dans un seul boîtier (style optocoupleur) ou avec le circuit de pilotage pour une intégration système plus simple.
• Miniaturisation :Bien que le 5mm reste populaire, les boîtiers pour montage en surface (SMD) sont de plus en plus courants pour l'assemblage automatisé et les conceptions compactes.
• Sécurité oculaire :Accent accru sur la garantie que les émissions IR, en particulier des dispositifs haute puissance, sont conformes aux normes internationales de sécurité oculaire (IEC 62471).

Le HIR7393C représente un composant fiable et bien compris qui continue de servir de brique de base fondamentale dans un large éventail de systèmes électroniques de détection et de contrôle.