Fiche technique de la LED infrarouge IR323/H0-A 5mm - Boîtier 5mm - Tension directe 1,2V - Longueur d'onde 940nm - Puissance dissipée 150mW - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

L'IR323/H0-A est une diode émettrice infrarouge de haute intensité logée dans un boîtier plastique bleu de 5,0 mm. Elle est conçue pour les applications nécessitant une émission infrarouge fiable dans le spectre de 940 nm. Le dispositif est spectralement adapté aux phototransistors au silicium courants, aux photodiodes et aux modules récepteurs infrarouges, ce qui en fait un composant polyvalent pour divers systèmes optoélectroniques.

Les principaux avantages incluent une haute fiabilité, une excellente intensité rayonnante et une faible tension directe, ce qui contribue à un fonctionnement économe en énergie. Le produit est conforme aux principales réglementations environnementales, notamment RoHS, REACH de l'UE et les normes sans halogène, garantissant ainsi son adéquation pour la fabrication électronique moderne.

2. Analyse approfondie des spécifications techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Le dispositif est conçu pour fonctionner dans des limites strictes afin d'assurer longévité et fiabilité. Le courant direct continu (IF) est nominalement de 100 mA. Pour un fonctionnement en impulsions, un courant direct de crête (IFP) de 1,0 A est autorisé dans des conditions spécifiques (largeur d'impulsion ≤100μs, rapport cyclique ≤1%). La tension inverse maximale (VR) est de 5 V. La plage de température de fonctionnement (Topr) s'étend de -40°C à +85°C, tandis que le stockage peut se faire entre -40°C et +100°C. La puissance dissipée maximale (Pd) à une température ambiante de 25°C ou moins est de 150 mW. La température de soudure ne doit pas dépasser 260°C pendant une durée de 5 secondes ou moins.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Toutes les caractéristiques sont spécifiées à une température ambiante (Ta) de 25°C. L'intensité rayonnante (Ie) est une métrique de performance primaire. Pour un courant direct (IF) de 20mA, l'intensité rayonnante typique est de 3,5 mW/sr, avec un minimum de 2,0 mW/sr. Dans des conditions d'impulsion (IF=100mA, largeur d'impulsion ≤100μs, rapport cyclique ≤1%), l'intensité typique atteint 15 mW/sr. Au courant de crête de 1A dans les mêmes conditions d'impulsion, l'intensité typique est de 150 mW/sr.

La longueur d'onde d'émission de crête (λp) est typiquement de 940 nm, avec une largeur de bande spectrale (Δλ) de 45 nm. La tension directe (VF) est faible, typiquement de 1,2 V à 20 mA, avec un maximum de 1,5 V. À 100 mA (impulsion), VF est typiquement de 1,3 V (max 1,6 V). À 1 A (impulsion), VF monte à une valeur typique de 2,6 V (max 4,0 V). Le courant inverse (IR) est au maximum de 10 μA à VR=5V. L'angle de vision (2θ1/2) est typiquement de 60 degrés, définissant le cône d'émission.

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 qui correspond précisément à leurs exigences de sensibilité.

• Bin H :Plage d'intensité rayonnante de 2,0 mW/sr (Min) à 3,2 mW/sr (Max).
• Bin J :Plage d'intensité rayonnante de 2,8 mW/sr (Min) à 4,5 mW/sr (Max).
• Bin K :Plage d'intensité rayonnante de 4,0 mW/sr (Min) à 6,4 mW/sr (Max).

Les incertitudes de mesure sont notées : ±0,1 V pour la tension directe, ±10 % pour l'intensité lumineuse et ±1,0 nm pour la longueur d'onde dominante.

4. Analyse des courbes de performance

4.1 Courant direct en fonction de la température ambiante

La courbe de déclassement montre comment le courant direct maximal autorisé diminue lorsque la température ambiante augmente au-dessus de 25°C. Ce graphique est essentiel pour la gestion thermique et pour garantir que la LED fonctionne dans sa zone de fonctionnement sûre (SOA) dans toutes les conditions environnementales.

4.2 Distribution spectrale

Le graphique de sortie spectrale confirme l'émission à bande étroite centrée autour de 940 nm. Cette longueur d'onde est idéale pour la compatibilité avec les détecteurs au silicium, qui ont une sensibilité maximale dans la région du proche infrarouge, et est moins visible pour l'œil humain par rapport aux longueurs d'onde IR plus courtes.

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

Cette courbe illustre le léger décalage de la longueur d'onde de crête avec les changements de température de jonction. Comprendre ce décalage est important pour les applications où un appariement spectral précis est requis sur une large plage de températures.

4.4 Courant direct en fonction de la tension directe

La courbe caractéristique IV est non linéaire, typique des diodes. Elle montre la relation entre la tension directe appliquée et le courant résultant. La courbe est essentielle pour concevoir le circuit d'attaque, qu'il utilise une source de courant constant ou une source de tension limitée par une résistance.

4.5 Intensité rayonnante en fonction du courant direct

Ce graphique démontre la relation super-linéaire entre le courant d'attaque et la sortie optique. L'intensité rayonnante augmente significativement avec le courant, en particulier dans la région des impulsions à fort courant, mettant en évidence la capacité du dispositif pour les applications à impulsions de haute luminosité.

4.6 Intensité rayonnante relative en fonction du déplacement angulaire

Le diagramme polaire visualise l'angle de vision, montrant comment l'intensité émise diminue lorsque l'angle par rapport à l'axe central (0°) augmente. L'angle de vision typique de 60 degrés (où l'intensité tombe à la moitié) est confirmé par cette courbe, ce qui est vital pour concevoir l'alignement optique et la couverture.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dessin des dimensions du boîtier

Le dessin mécanique spécifie les dimensions physiques de la LED. Les mesures clés incluent le diamètre total de 5,0 mm, l'espacement des broches de 2,54 mm (standard pour les composants traversants) et la distance de la base à divers points sur la lentille. Le dessin inclut une vue de dessus et une vue de côté avec les tolérances critiques indiquées (typiquement ±0,25 mm sauf indication contraire). La broche anode (positive) est généralement identifiée comme la broche la plus longue.

6. Guide de soudure et d'assemblage

6.1 Formage des broches

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

6.2 Stockage

Les LED doivent être stockées 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), utilisez un conteneur scellé avec une atmosphère d'azote et un dessiccant. Après ouverture du sac sensible à l'humidité, les composants doivent être utilisés dans les 24 heures.

6.3 Processus de soudure

La soudure doit être effectuée avec le joint de soudure à au moins 3 mm du bulbe en époxy. Les conditions recommandées sont :

• Soudure manuelle :Température de la pointe du fer max 300°C (30W max), temps de soudure max 3 secondes.
• Soudure à la vague/par immersion :Température de préchauffage max 100°C (60 sec max), température du bain de soudure max 260°C pendant 5 secondes max.

Un profil de soudure recommandé est fourni, montrant une montée progressive, un temps défini au-dessus du liquidus et un refroidissement contrôlé. Évitez les cycles thermiques rapides. La soudure par immersion ou manuelle ne doit pas être effectuée plus d'une fois. Protégez la LED des chocs mécaniques lorsqu'elle est chaude.

6.4 Nettoyage

Si un nettoyage est nécessaire, utilisez de l'alcool isopropylique à température ambiante pendant une minute maximum, suivi d'un séchage à l'air. Le nettoyage par ultrasons n'est pas recommandé en raison du risque d'endommager la structure interne.

7. Informations sur l'emballage et la commande

7.1 Spécification de l'étiquette

L'étiquette sur l'emballage contient des informations clés : Numéro de produit client (CPN), Numéro de produit (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 mois (X).

7.2 Spécification de l'emballage

Les LED sont emballées dans des sacs antistatiques. Le flux d'emballage standard est : 200-500 pièces par sac, 5 sacs par carton intérieur et 10 cartons intérieurs par carton maître (extérieur).

8. Suggestions d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

• Systèmes de transmission en air libre :Pour les liaisons de données sans fil à courte portée, les télécommandes ou les capteurs de proximité.
• Commutateurs optoélectroniques & Détection d'objets :Utilisé conjointement avec un photodétecteur pour détecter la présence, la position ou le mouvement d'un objet.
• Lecteurs de disquettes :Historiquement utilisé pour détecter la présence du disque ou la position de la piste.
• Détecteurs de fumée :Employé dans les détecteurs de type obscuration où les particules de fumée diffusent ou bloquent un faisceau IR.
• Systèmes infrarouges généraux :Toute application nécessitant une source fiable de lumière infrarouge à 940 nm.

8.2 Considérations de conception

• Circuit d'attaque :Utilisez une source de courant constant ou une résistance de limitation de courant en série pour définir le courant direct souhaité (IF). Prenez en compte la chute de tension directe (VF) lors du calcul des besoins en alimentation.
• Gestion thermique :Respectez la courbe de déclassement. Pour un fonctionnement continu à des courants élevés ou à des températures ambiantes élevées, envisagez un dissipateur thermique ou un refroidissement par air forcé pour maintenir la température de jonction dans les limites.
• Conception optique :L'angle de vision de 60 degrés définit l'étalement du faisceau. Utilisez des lentilles ou des ouvertures si un profil de faisceau différent est requis. Assurez un alignement correct avec le capteur récepteur.
• Protection électrique :Intégrez une protection contre les pointes de tension inverse et les décharges électrostatiques (ESD), car la tension inverse maximale n'est que de 5 V.

9. Comparaison et différenciation technique

L'IR323/H0-A se différencie par la combinaison d'un boîtier traversant standard de 5 mm, d'une longueur d'onde de 940 nm précisément définie et d'une intensité rayonnante élevée. Par rapport aux LED IR génériques, elle offre des classes de performance garanties, une conformité environnementale complète (RoHS, REACH, Sans Halogène) et des spécifications de fiche technique détaillées et fiables étayées par des courbes de performance typiques. La faible tension directe est un avantage pour les applications alimentées par batterie, réduisant la consommation d'énergie dans le circuit d'attaque.

10. Questions fréquemment posées (FAQ)

Q : Quelle est la différence entre les Bins H, J et K ?

R : Les bins représentent différents niveaux garantis d'intensité rayonnante minimale et maximale à 20 mA. Le Bin K offre la sortie la plus élevée, suivi du J puis du H. Sélectionnez en fonction de la sensibilité requise par votre circuit récepteur.

Q : Puis-je alimenter cette LED directement avec une alimentation 5V ?

R : Non. La tension directe n'est que d'environ 1,2-1,5 V à 20 mA. La connecter directement à 5 V provoquerait un courant excessif, détruisant la LED. Vous devez utiliser une résistance en série pour limiter le courant. Par exemple, avec une alimentation 5V et un IF cible de 20mA, R = (5V - 1,2V) / 0,02A = 190 Ohms (utilisez une résistance standard de 200 Ohms).

Q : Pourquoi le courant de crête (1A) est-il si supérieur au courant continu (100mA) ?

R : Cela est dû aux limitations thermiques. À des courants continus élevés, la chaleur s'accumule dans la jonction du semi-conducteur. En mode impulsion (très courtes impulsions avec un faible rapport cyclique), la jonction n'a pas le temps de surchauffer, permettant des courants instantanés beaucoup plus élevés pendant de brèves périodes.

Q : La couleur bleue du boîtier est-elle significative ?

R : Le plastique bleu est une résine époxy transparente à la lumière infrarouge de 940 nm qu'il émet. La couleur est pour l'identification visuelle et a un effet de filtrage minimal sur la longueur d'onde de sortie.

11. Exemple pratique d'utilisation

Conception d'un capteur de détection d'objet simple :Associez l'IR323/H0-A avec un phototransistor. Placez la LED et le phototransistor face à face de part et d'autre d'un chemin. Lorsqu'un objet interrompt le faisceau infrarouge, le signal du phototransistor chute. La longueur d'onde de 940 nm est invisible, évitant les interférences de la lumière ambiante visible. La haute intensité rayonnante assure un signal fort pour une détection fiable sur une distance de plusieurs centimètres à un mètre, selon l'alignement et l'optique. La faible tension directe permet d'alimenter le capteur depuis une carte microcontrôleur 3,3V avec un simple interrupteur à transistor et une résistance de limitation de courant pour la LED.

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 et les trous de la région p sont injectés dans la région de jonction. Lorsque ces porteurs de charge se recombinent, de l'énergie est libérée sous forme de photons (lumière). Le matériau semi-conducteur spécifique utilisé (Arséniure de Gallium Aluminium - GaAlAs) détermine la largeur de bande interdite, qui à son tour définit la longueur d'onde des photons émis - dans ce cas, environ 940 nm, ce qui est dans le spectre du proche infrarouge. Le boîtier plastique encapsule et protège la puce semi-conductrice tout en servant de lentille primaire pour façonner le faisceau lumineux émis.

13. Tendances technologiques

La technologie des LED infrarouges continue d'évoluer. Les tendances générales incluent l'augmentation de l'intensité rayonnante et de l'efficacité énergétique (plus de lumière émise par watt d'entrée électrique), permettant une portée plus longue ou une consommation d'énergie plus faible. Il y a également une tendance à la miniaturisation avec les boîtiers CMS (composants montés en surface) devenant plus répandus que les types traversants pour l'assemblage automatisé. De plus, l'intégration est une tendance clé, avec des LED combinées à des pilotes, des modulateurs ou même des capteurs dans des modules uniques pour des applications spécifiques comme la détection de gestes ou la mesure de distance par temps de vol (ToF). La science des matériaux sous-jacente se concentre sur l'amélioration de la fiabilité, des performances thermiques et de la stabilité de la longueur d'onde.