Fiche technique LED infrarouge IR323 5mm - Boîtier 5.0mm - Longueur d'onde 940nm - Tension directe 1.5V - Dissipation 150mW - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document fournit les spécifications techniques complètes d'une diode électroluminescente (LED) infrarouge 5mm de haute intensité. Le composant est encapsulé dans un boîtier plastique bleu transparent et est conçu pour émettre de la lumière à une longueur d'onde pic de 940 nanomètres (nm), le situant clairement dans le spectre du proche infrarouge. Cette longueur d'onde est choisie stratégiquement pour des performances optimales dans les applications de détection et de télécommande, car elle correspond bien à la sensibilité spectrale des phototransistors, photodiodes et modules récepteurs infrarouges au silicium courants. Les principaux objectifs de conception de ce composant sont une haute fiabilité, un fort rayonnement optique et une faible tension de fonctionnement directe, le rendant adapté à une variété de systèmes électroniques basés sur l'infrarouge.

1.1 Caractéristiques et avantages principaux

La LED offre plusieurs avantages clés qui contribuent à ses performances et à sa facilité d'intégration :

• Haute intensité rayonnante :Délivre une intensité rayonnante typique de 6,4 mW/sr pour un courant de commande standard de 20mA, assurant une transmission de signal puissante.
• Faible tension directe :Présente une tension directe typique (Vf) de 1,2V à 20mA, contribuant à une consommation électrique réduite du système global.
• Boîtier standardisé :Utilise un boîtier radial à broches 5mm courant avec un espacement de broches de 2,54mm (0,1 pouce), compatible avec les conceptions de CI standard et les plaques d'essai.
• Conformité environnementale :Le produit est fabriqué sans plomb, conforme aux réglementations européennes RoHS et REACH, et répond aux normes sans halogène (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm).
• Angle de vision défini :Offre un angle de vision à mi-intensité typique (2θ1/2) de 30 degrés, fournissant un faisceau focalisé adapté aux applications directionnelles.

2. Analyse des paramètres techniques

Cette section fournit une interprétation détaillée et objective des limites et caractéristiques électriques, optiques et thermiques du composant.

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents au composant peuvent survenir. Le fonctionnement à ou sous ces limites n'est pas garanti.

• Courant direct continu (I_F) :100 mA. Le courant continu maximal pouvant traverser la LED indéfiniment à une température ambiante de 25°C.
• Courant direct de crête (I_FP) :1,0 A. Ce courant d'impulsion élevé n'est autorisé que sous des conditions strictes : largeur d'impulsion ≤ 100μs et rapport cyclique ≤ 1%. Ceci est utile pour des signalisations brèves et de haute intensité.
• Tension inverse (V_R) :5 V. La tension maximale pouvant être appliquée dans le sens de polarisation inverse. Dépasser cette valeur peut provoquer un claquage de la jonction.
• Dissipation de puissance (P_d) :150 mW à ou en dessous de 25°C en air libre. C'est la puissance maximale que le boîtier peut dissiper sous forme de chaleur. Cette valeur se dégrade avec l'augmentation de la température ambiante.
• Plages de température :Fonctionnement (T_opr) : -40°C à +85°C ; Stockage (T_stg) : -40°C à +100°C.
• Température de soudure (T_sol) :260°C maximum pour une durée n'excédant pas 5 secondes, définissant la fenêtre de processus pour la soudure à la vague ou manuelle.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Ces paramètres, mesurés à Ta=25°C, définissent les performances typiques du composant dans des conditions normales de fonctionnement.

• Intensité rayonnante (I_e) :La mesure principale de la puissance optique de sortie. Minimum 4,0 mW/sr, Typique 6,4 mW/sr à I_F=20mA. Au courant continu maximal de 100mA, l'intensité typique s'élève à 30 mW/sr.
• Longueur d'onde pic (λ_p) :940 nm (typique). C'est la longueur d'onde à laquelle la puissance optique émise est maximale.
• Largeur de bande spectrale (Δλ) :45 nm (typique). Ceci définit la plage de longueurs d'onde émises, généralement mesurée à la moitié de la puissance pic (Largeur à mi-hauteur - FWHM).
• Tension directe (V_F) :1,2V (typique), 1,5V (maximum) à 20mA. Augmente à 1,4V (typique), 1,8V (maximum) à 100mA en raison de la résistance série de la diode.
• Courant inverse (I_R) :Maximum 10 μA lorsqu'une polarisation inverse de 5V est appliquée.
• Angle de vision (2θ_1/2) :30 degrés (typique). L'étalement angulaire entre les points où l'intensité rayonnante est la moitié de la valeur à 0 degrés (sur l'axe).

3. Explication du système de classement (Binning)

Les composants sont triés (classés) en fonction de leur intensité rayonnante mesurée dans la condition de test standard I_F= 20mA. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des pièces avec des niveaux de sortie minimum et maximum garantis pour une performance système cohérente.

Par exemple, une pièce marquée de la classe "L" est garantie d'avoir une intensité rayonnante comprise entre 5,6 et 8,9 mW/sr. Des lettres de classe plus élevées (par ex., P) correspondent à des composants de sortie plus élevée. La fiche technique n'indique pas de classement pour d'autres paramètres comme la tension directe ou la longueur d'onde pic pour ce produit spécifique, suggérant un contrôle de fabrication serré sur ces caractéristiques.

4. Analyse des courbes de performance

Les courbes caractéristiques fournies offrent des informations précieuses sur le comportement du composant dans différentes conditions.

4.1 Courant direct vs. Température ambiante

Ce graphique montre la dégradation du courant direct continu maximal autorisé lorsque la température ambiante augmente. À 25°C, les 100mA complets sont autorisés. Lorsque la température augmente, le courant maximal doit être réduit pour éviter de dépasser la limite de dissipation de puissance de 150mW et pour assurer une fiabilité à long terme. Cette courbe est cruciale pour concevoir des systèmes fonctionnant dans des environnements à température élevée.

4.2 Intensité rayonnante vs. Courant direct

Ce tracé illustre la relation entre le courant de commande (I_F) et la puissance optique de sortie (I_e). L'intensité rayonnante augmente de manière super-linéaire avec le courant à des niveaux inférieurs et tend à devenir plus linéaire à des courants plus élevés, bien qu'elle finisse par saturer. La courbe confirme les valeurs typiques indiquées dans le tableau (par ex., ~6,4 mW/sr à 20mA, ~30 mW/sr à 100mA).

4.3 Distribution spectrale

Le graphique spectral trace l'intensité rayonnante relative en fonction de la longueur d'onde. Il confirme visuellement la longueur d'onde pic (λ_p) de 940nm et la largeur de bande spectrale (Δλ) d'environ 45nm aux points FWHM. La courbe est caractéristique d'un système de matériau semi-conducteur GaAlAs (Arséniure de Gallium Aluminium).

4.4 Intensité rayonnante relative vs. Déplacement angulaire

Ce diagramme polaire représente le diagramme de rayonnement de la LED. Il montre comment l'intensité diminue lorsque l'angle par rapport à l'axe central (0°) augmente. L'angle où l'intensité tombe à 50% de sa valeur sur l'axe définit l'angle de vision à mi-intensité, montré ici comme étant d'environ 30 degrés, résultant en un faisceau modérément focalisé.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

Le composant utilise un boîtier radial à broches 5mm standard. Le dessin dimensionnel spécifie les mesures clés : diamètre total (5,0mm typique), diamètre des fils de connexion, distance entre la base de la lentille et la courbure des broches, et l'espacement des broches (2,54mm). Le dessin inclut une note indiquant que les tolérances sont de ±0,25mm sauf indication contraire. La broche la plus longue indique généralement la connexion anode (positive).

6. Guide de soudure et d'assemblage

Une manipulation appropriée est essentielle pour maintenir l'intégrité et les performances du composant.

6.1 Formage des broches

• La courbure doit se produire à un point situé à au moins 3mm de la base de la lentille en époxy pour éviter les contraintes sur le joint d'étanchéité.
• Le formage doit être effectué avant toute opération de soudure.
• La coupe des broches doit être effectuée à température ambiante pour éviter les chocs thermiques.
• Les trous du CI doivent être parfaitement alignés avec les broches de la LED pour éviter les contraintes de montage.

6.2 Stockage

• Les conditions de stockage recommandées sont ≤30°C et ≤70% d'Humidité Relative (HR) jusqu'à 3 mois après l'expédition.
• Pour un stockage plus long (jusqu'à un an), utilisez un conteneur scellé avec une atmosphère d'azote et un desséchant.
• Évitez les changements rapides de température dans des environnements humides pour empêcher la condensation.

6.3 Processus de soudure

Règle critique :Maintenez une distance minimale de 3mm entre le joint de soudure et le bulbe en époxy.

• Soudure manuelle :Température de la pointe du fer ≤300°C (pour un fer max 30W), temps de soudure ≤3 secondes par broche.
• Soudure à la vague/par immersion :Préchauffage ≤100°C pendant ≤60 secondes. Température du bain de soudure ≤260°C pour un temps d'immersion ≤5 secondes.
• Évitez les contraintes sur les broches pendant les phases à haute température.
• La soudure par immersion ou manuelle ne doit pas être effectuée plus d'une fois.
• Laissez la LED refroidir progressivement à température ambiante après la soudure ; évitez la trempe rapide.

6.4 Nettoyage

• Si nécessaire, nettoyez uniquement avec de l'alcool isopropylique à température ambiante pendant pas plus d'une minute.
• N'utilisez pas le nettoyage par ultrasons sauf en cas d'absolue nécessité et seulement après des tests de pré-qualification approfondis, car il peut causer des dommages mécaniques.

7. Emballage et informations de commande

7.1 Spécification de l'étiquette

L'étiquette sur l'emballage contient plusieurs codes : Numéro de produit client (CPN), Numéro de produit fabricant (P/N), Quantité d'emballage (QTY), et les classes de performance pour l'Intensité lumineuse (CAT), la Longueur d'onde dominante (HUE) et la Tension directe (REF). Elle inclut également le Numéro de lot et un code de date (Mois).

7.2 Spécification d'emballage

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

8. Suggestions d'application et considérations de conception

8.1 Scénarios d'application typiques

• Télécommandes infrarouges :Pour téléviseurs, systèmes audio et autres appareils électroniques grand public. La longueur d'onde de 940nm est idéale car elle est invisible à l'œil humain mais efficacement détectée par les récepteurs au silicium.
• Capteurs de proximité et de détection d'objet :Utilisés dans les robinets automatiques, les sèche-mains, les systèmes de sécurité et les équipements de comptage industriels. Une LED IR couplée à un photodétecteur peut détecter l'interruption ou la réflexion de son faisceau.
• Interrupteurs et codeurs optiques :Pour détecter le mouvement ou la position dans les imprimantes, les commandes de moteur et les codeurs rotatifs.
• Éclairage de vision nocturne :Fournissant un éclairage discret pour les caméras de sécurité équipées de capteurs sensibles à l'IR.
• Transmission de données :Dans les liaisons optiques de données à courte portée et en ligne de visée (par ex., systèmes hérités IrDA).

8.2 Considérations de conception

• Limitation de courant :Utilisez toujours une résistance de limitation de courant en série lorsque vous alimentez la LED depuis une source de tension. Calculez la valeur de la résistance en utilisant R = (V_alim- V_F) / I_F. Ne connectez pas directement à une source de tension.
• Gestion thermique :Lorsque vous fonctionnez près du courant maximal ou à des températures ambiantes élevées, tenez compte de la courbe de déclassement. Assurez une ventilation ou un dissipateur thermique adéquat si nécessaire, en particulier pour les réseaux densément peuplés.
• Conception optique :L'angle de vision de 30 degrés fournit un faisceau focalisé. Pour une couverture plus large, utilisez plusieurs LED ou des optiques secondaires comme des diffuseurs. Pour une portée plus longue, des lentilles peuvent être utilisées pour collimater davantage le faisceau.
• Immunité au bruit électrique :Dans les applications de détection, modulez le signal IR (par ex., avec une porteuse de 38kHz) pour le distinguer de la lumière infrarouge ambiante (soleil, ampoules à incandescence). Cela améliore grandement le rapport signal sur bruit.
• Adéquation du récepteur :Assurez-vous que le photodétecteur ou le module récepteur sélectionné (par ex., un récepteur intégré 38kHz) est spectralement sensible autour de 940nm pour des performances optimales.

9. Comparaison et différenciation technique

Bien que de nombreuses LED IR 5mm existent, la combinaison des paramètres de ce composant offre des avantages spécifiques :

• vs. LED IR à longueur d'onde plus élevée (par ex., 850nm) :L'émission à 940nm est moins visible sous forme de faible lueur rouge, la rendant plus adaptée aux applications discrètes. Cependant, les photodétecteurs au silicium sont légèrement moins sensibles à 940nm qu'à 850nm, ce qui est compensé par la haute intensité rayonnante de cette LED.
• vs. LED IR de luminosité standard :La disponibilité de classes de sortie plus élevées (par ex., Classe N, P) permet des conceptions nécessitant une portée plus longue ou des courants de commande plus faibles pour la même puissance de signal, améliorant l'efficacité énergétique.
• vs. LED IR CMS (montage en surface) :Le boîtier traversant est plus facile pour le prototypage, l'usage des amateurs et les applications où la robustesse mécanique de la connexion est prioritaire par rapport à l'espace sur la carte.
• Différenciateurs clés :La structure de classement clairement définie et relativement serrée pour l'intensité, combinée à une conformité environnementale complète (RoHS, REACH, Sans Halogène), rend ce composant adapté aux produits électroniques modernes et réglementés.

10. Questions fréquemment posées (Basées sur les paramètres techniques)

10.1 Quelle est la différence entre "intensité rayonnante" et "intensité lumineuse" ?

L'intensité rayonnante (mesurée en mW/sr) est la puissance optique émise par angle solide, pertinente pour toutes les longueurs d'onde. L'intensité lumineuse (mesurée en candela, mcd) pondère la puissance optique par la sensibilité de l'œil humain (courbe photopique). Comme l'œil humain est presque insensible à la lumière infrarouge de 940nm, l'intensité lumineuse est essentiellement nulle pour cette LED. L'intensité rayonnante est la métrique correcte pour les composants IR utilisés avec des capteurs électroniques.

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

Oui, mais seulement si la température ambiante (Ta) est à ou en dessous de 25°C, selon les Valeurs Maximales Absolues. Si la température ambiante est plus élevée, vous devez vous référer à la courbe de déclassement "Courant direct vs. Température ambiante" pour trouver le nouveau courant continu maximal autorisé. Par exemple, à 85°C, le courant continu maximal sera nettement inférieur à 100mA.

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

La valeur de 1A est pour des impulsions très courtes (≤100μs) avec un faible rapport cyclique (≤1%). Pendant une telle impulsion brève, la jonction semi-conductrice n'a pas le temps de chauffer significativement. La valeur de 100mA en continu est limitée par la capacité de dissipation thermique en régime permanent du boîtier. Le courant d'impulsion élevé permet des applications comme la signalisation à longue portée par salves brèves.

10.4 Comment identifier l'anode et la cathode ?

Dans un boîtier LED radial standard, la broche la plus longue est typiquement l'anode (positive). De plus, en regardant la LED par le bas, la broche du côté présentant un méplat sur le bord de la lentille plastique est généralement la cathode (négative). Vérifiez toujours avec un multimètre en mode test de diode en cas de doute.

11. Exemples pratiques de conception et d'utilisation

11.1 Circuit simple de capteur de proximité

Un capteur réfléchissant basique peut être construit en plaçant cette LED IR et un phototransistor côte à côte, pointant dans la même direction. La LED est commandée par une broche de microcontrôleur via une résistance de 20-30Ω (pour ~50mA depuis une alimentation 3,3V : R = (3,3V - 1,2V)/0,05A ≈ 42Ω). Le collecteur du phototransistor est connecté à l'alimentation via une résistance de rappel (par ex., 10kΩ), et l'émetteur est mis à la masse. Le nœud collecteur est connecté à une entrée ADC ou numérique du microcontrôleur. Lorsqu'un objet s'approche, il réfléchit la lumière IR sur le phototransistor, provoquant une chute de sa tension de collecteur, qui est détectée par le microcontrôleur.

11.2 Commande d'un module récepteur IR

Pour les applications de télécommande, associez cette LED à un module récepteur IR 3 broches (par ex., accordé sur 38kHz). La LED est connectée en série avec une résistance de limitation de courant et un transistor NPN. La base du transistor est commandée par un signal modulé provenant d'un microcontrôleur, qui encode la commande de télécommande en utilisant un protocole comme NEC ou RC5. La fréquence porteuse de 38kHz se situe dans la bande passante du temps de montée/descente de la LED. Le module récepteur démodule ce signal et sort un flux de données numérique propre vers le microcontrôleur.

12. 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 de la région de type n et les trous de la région de type p sont injectés à travers la jonction. Lorsque ces porteurs de charge se recombinent dans la région active de la jonction, ils libèrent de l'énergie. Dans ce composant spécifique, le matériau semi-conducteur est l'Arséniure de Gallium Aluminium (GaAlAs). La largeur de bande interdite de ce matériau détermine la longueur d'onde des photons émis. Pour le GaAlAs réglé pour émettre à 940nm, l'énergie de recombinaison correspond à des photons dans la partie proche infrarouge du spectre électromagnétique. Le boîtier en époxy bleu transparent agit comme une lentille, façonnant la lumière émise selon l'angle de vision spécifié, et est transparent à la longueur d'onde infrarouge.

13. Tendances technologiques

Bien que les composants traversants comme cette LED 5mm restent populaires pour le prototypage, l'éducation et certaines applications industrielles, la tendance générale de l'industrie va vers les boîtiers CMS (Composants Montés en Surface) (par ex., 0805, 1206, ou boîtiers à l'échelle de la puce). Les CMS offrent une taille plus petite, une meilleure adéquation à l'assemblage automatisé par pick-and-place, et souvent des performances thermiques améliorées grâce à une connexion de plot thermique plus large au CI. Pour les LED infrarouges spécifiquement, les tendances incluent le développement de composants avec une efficacité énergétique plus élevée (plus de lumière émise par watt électrique d'entrée), des tolérances de longueur d'onde plus serrées pour des applications de détection spécifiques (comme la détection de gaz), et l'intégration de pilotes ou de capteurs dans des modules multi-puces. La physique fondamentale et la science des matériaux derrière les émetteurs IR semi-conducteurs GaAlAs et similaires de type III-V continuent d'être affinées pour la performance et le coût.