Fiche technique de la LED infrarouge IR333-A 5.0mm - Boîtier T-1 3/4 - Longueur d'onde pic 940nm - Tension directe 1.5V - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

L'IR333-A est une diode électroluminescente infrarouge (IR) haute intensité logée dans un boîtier plastique bleu standard de 5,0 mm (T-1 3/4). Ce dispositif est conçu pour émettre de la lumière à une longueur d'onde pic (λp) de 940 nanomètres, ce qui correspond parfaitement aux photodétecteurs au silicium courants tels que les phototransistors, les photodiodes et les modules récepteurs infrarouges. Sa fonction principale est de servir de source de lumière infrarouge fiable dans divers systèmes de détection et de transmission.

1.1 Avantages clés et marché cible

L'IR333-A offre plusieurs avantages clés qui la rendent adaptée aux applications industrielles et grand public. Elle présente une intensité rayonnante élevée, garantissant une transmission de signal puissante. Elle fonctionne avec une faible tension directe, contribuant à l'efficacité énergétique. Le dispositif est conçu dans le respect de l'environnement, étant sans plomb, conforme au règlement REACH de l'UE et répondant aux normes sans halogène (Br < 900ppm, Cl < 900ppm, Br+Cl < 1500ppm). Son espacement des broches de 2,54 mm le rend compatible avec les plaques d'essai et les cartes de circuits imprimés standard. Les marchés cibles comprennent l'automatisation industrielle, l'électronique grand public, les systèmes de sécurité et les interfaces de communication de données où une signalisation infrarouge fiable est requise.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Cette section fournit une interprétation détaillée et objective des caractéristiques électriques, optiques et thermiques spécifiées dans la fiche technique.

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 normal.

• Courant direct continu (IF) :100 mA. Il s'agit du courant continu maximal qui peut être appliqué en continu sans dégrader les performances ou la durée de vie de la LED.
• Courant direct de crête (IFP) :1,0 A. Ce courant élevé n'est autorisé qu'en conditions pulsées avec une largeur d'impulsion ≤ 100μs et un cycle de service ≤ 1%. Cela permet des éclairs de lumière très brefs et de haute intensité, utiles pour certains protocoles de détection ou de communication.
• Tension inverse (VR) :5 V. La tension maximale qui peut être appliquée en sens inverse aux bornes de la LED. Le dépassement de cette valeur peut provoquer un claquage.
• Température de fonctionnement (Topr) :-40°C à +85°C. La plage de température ambiante dans laquelle le fonctionnement du dispositif est garanti conformément à ses spécifications.
• Température de stockage (Tstg) :-40°C à +100°C. La plage de température pour le stockage du dispositif lorsqu'il n'est pas en fonctionnement.
• Température de soudure (Tsol) :260°C pendant un maximum de 10 secondes. Ceci définit les limites du profil de soudage par refusion pour éviter d'endommager le boîtier.
• Dissipation de puissance (Pd) :150 mW à une température d'air libre de 25°C ou moins. C'est la puissance maximale que le boîtier peut dissiper sous forme de chaleur.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Ces paramètres, mesurés dans une condition de test standard de Ta=25°C, définissent les performances du dispositif dans des conditions de fonctionnement normales.

• Intensité rayonnante (Ie) :Il s'agit de la puissance optique émise par unité d'angle solide (stéradian). Avec un courant d'alimentation standard de 20mA, la valeur typique est de 20 mW/sr, avec un minimum de 7,8 mW/sr et un maximum de 48 mW/sr. En conditions pulsées (100mA, cycle ≤1%), l'intensité typique monte à 85 mW/sr, et au courant pulsé de crête de 1A, elle peut atteindre 750 mW/sr. Cela démontre la capacité du dispositif pour les applications à haute puissance de sortie lorsqu'il est piloté par impulsions.
• Longueur d'onde pic (λp) :940 nm (typique). C'est la longueur d'onde à laquelle la LED émet le plus de puissance optique. Elle est bien adaptée à une utilisation avec des détecteurs au silicium, qui ont une bonne sensibilité dans la région du proche infrarouge.
• Largeur de bande spectrale (Δλ) :45 nm (typique). Cela indique la plage de longueurs d'onde émises, centrée autour du pic. Une bande passante plus étroite peut être bénéfique pour filtrer le bruit de la lumière ambiante.
• Tension directe (VF) :À 20mA, la tension directe typique est de 1,5V (min 1,2V, max non spécifiée pour 20mA dans le tableau, mais implicite par d'autres conditions). Cette tension relativement faible contribue à une consommation d'énergie plus basse. La tension augmente avec le courant, comme le montre la valeur de 1,4V (typ) à 100mA pulsé et 2,6V (typ) à 1A pulsé.
• Courant inverse (IR) :Maximum de 10 μA à VR=5V. C'est le faible courant de fuite qui circule lorsque le dispositif est polarisé en inverse.
• Angle de vision (2θ1/2) :20 degrés (typique). C'est l'angle total pour lequel l'intensité rayonnante chute à la moitié de sa valeur maximale (sur l'axe). Un angle de 20 degrés indique un faisceau modérément focalisé, utile pour les applications de détection directionnelle.

3. Explication du système de classement (binning)

La fiche technique comprend un tableau de classement pour l'Intensité Rayonnante, une pratique courante pour catégoriser les LED en fonction de leurs performances mesurées.

3.1 Classement de l'Intensité Rayonnante

Les LED sont triées en différentes "classes" ou rangs (M, N, P, Q, R) en fonction de leur intensité rayonnante mesurée à IF=20mA. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des composants avec un niveau de performance minimum garanti pour leur application. Par exemple, sélectionner un composant de classe "Q" garantit une intensité rayonnante comprise entre 21,0 et 34,0 mW/sr. Ce système assure la cohérence des séries de production. La fiche technique n'indique pas de classement pour la longueur d'onde pic ou la tension directe pour cette référence spécifique, suggérant un contrôle strict ou une spécification unique pour ces paramètres.

4. Analyse des courbes de performance

Les courbes caractéristiques typiques fournissent des informations précieuses sur le comportement de la LED dans des conditions variables. Bien que les points de données graphiques spécifiques ne soient pas fournis dans le texte, les courbes référencées permettent l'analyse suivante.

4.1 Courant direct vs. Température ambiante (Fig.1)

Cette courbe montre généralement la déclassement du courant direct maximal autorisé lorsque la température ambiante augmente. Pour éviter la surchauffe et assurer la fiabilité, le courant direct continu doit être réduit lors d'un fonctionnement au-dessus de 25°C. La dissipation de puissance maximale absolue de 150mW est le facteur limitant.

4.2 Distribution spectrale (Fig.2)

Ce tracé visualise la puissance optique relative en fonction de la longueur d'onde. Il montrerait une courbe en forme de cloche centrée à 940 nm avec la largeur de bande spectrale de 45 nm. Cela aide à comprendre la pureté de la lumière infrarouge et sa correspondance avec la réponse spectrale du détecteur.

4.3 Longueur d'onde d'émission pic vs. Température (Fig.3)

La longueur d'onde pic d'une LED a un coefficient de température, se déplaçant généralement vers des longueurs d'onde plus longues (décalage vers le rouge) lorsque la température de jonction augmente. Cette courbe quantifie ce décalage pour l'IR333-A, ce qui est important pour les applications nécessitant un appariement précis de la longueur d'onde.

4.4 Courant direct vs. Tension directe (Courbe IV) (Fig.4)

Cette courbe fondamentale montre la relation exponentielle entre la tension appliquée aux bornes de la LED et le courant résultant. Elle est cruciale pour concevoir le circuit de commande de limitation de courant. La courbe montrera la tension de "coude" typique (environ 1,2-1,5V) et comment la tension augmente avec le courant.

4.5 Intensité rayonnante vs. Courant direct (Fig.5)

Cette courbe démontre la relation sous-linéaire entre le courant d'alimentation et la sortie lumineuse. Bien que l'intensité augmente avec le courant, l'efficacité (sortie lumineuse par unité d'entrée électrique) diminue généralement à des courants très élevés en raison de l'augmentation de la génération de chaleur. Les données du tableau (20mA -> 20 mW/sr typ, 100mA pulsé -> 85 mW/sr typ) suggèrent cette relation.

4.6 Intensité rayonnante relative vs. Déplacement angulaire (Fig.6)

Il s'agit du diagramme de rayonnement spatial de la LED. Il trace l'intensité normalisée en fonction de l'angle par rapport à l'axe central. Pour une LED 5mm avec une lentille en dôme, ce diagramme est typiquement Lambertien ou quasi-Lambertien. L'angle de vision spécifié de 20 degrés (2θ1/2) est un point de données clé de cette courbe, définissant la largeur du faisceau.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions du boîtier

L'IR333-A utilise le boîtier standard de l'industrie T-1 3/4 (diamètre 5,0 mm). L'espacement des broches est de 2,54 mm (0,1 pouce), ce qui est le pas standard pour les composants traversants sur les cartes de circuits imprimés. Le matériau du boîtier est du plastique bleu, qui peut agir comme un filtre de lumière visible dans une certaine mesure, aidant à bloquer la lumière visible ambiante d'atteindre la puce et réduisant potentiellement le bruit dans le circuit de détection. La cathode est généralement identifiée par un méplat sur le bord du boîtier et/ou une broche plus courte. Les concepteurs doivent consulter le dessin détaillé du boîtier (impliqué par la section "Dimensions du boîtier") pour les dimensions exactes et les tolérances (±0,25 mm sauf indication contraire).

6. Consignes de soudage et d'assemblage

La valeur maximale absolue pour la température de soudure est de 260°C pendant une durée ne dépassant pas 10 secondes. Il s'agit d'une valeur typique pour les procédés de soudage par refusion sans plomb. Pour le soudage manuel, un fer à souder à température contrôlée doit être utilisé, et le temps de contact doit être minimisé pour éviter les dommages thermiques au boîtier plastique et aux liaisons internes. Les précautions standard contre les décharges électrostatiques (ESD) doivent être observées pendant la manipulation et l'assemblage, car les LED sont des dispositifs semi-conducteurs sensibles. Le stockage doit se faire dans la plage de température spécifiée de -40°C à +100°C dans un environnement sec.

7. Informations sur l'emballage et la commande

La spécification d'emballage standard est la suivante : 200 à 500 pièces sont emballées dans un sachet. Cinq sachets sont ensuite placés dans une boîte. Enfin, dix boîtes sont emballées dans un carton maître. L'étiquette sur l'emballage comprend des informations critiques pour la traçabilité et l'identification : le numéro de production du client (CPN), le numéro de pièce (P/N), la quantité d'emballage (QTY), les rangs (CAT, se référant à la classe d'intensité), la longueur d'onde pic (HUE), un code de référence et le numéro de lot (LOT No) qui inclut un code pour le mois de fabrication.

8. Recommandations d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

• Systèmes de transmission en air libre :Utilisés dans les télécommandes, les liaisons de données à courte portée ou les capteurs de proximité où un signal infrarouge est transmis dans l'air.
• Interrupteurs optoélectroniques & Détection d'objet :Associé à un phototransistor ou une photodiode pour créer un capteur à barrière optique pour le comptage, la détection de position ou les interrupteurs de fin de course.
• Lecteur de disquette :Historiquement utilisé pour détecter la présence d'une pastille de protection en écriture ou d'une disquette en place.
• Détecteurs de fumée :Employés dans les détecteurs de fumée par obscuration, où les particules de fumée diffusent un faisceau de lumière infrarouge entre une LED et un détecteur.
• Systèmes infrarouges appliqués généraux :Tout système embarqué nécessitant une source de lumière IR fiable, modulée ou continue.

8.2 Considérations de conception

• Limitation de courant :Une LED est un dispositif piloté par courant. Une résistance en série ou un circuit de commande à courant constant est obligatoire pour limiter le courant direct à une valeur sûre (par exemple, 20mA pour un fonctionnement continu). La valeur de la résistance peut être calculée en utilisant la loi d'Ohm : R = (Valim - VF) / IF.
• Gestion thermique :Bien que la dissipation de puissance soit faible, un fonctionnement à des températures ambiantes élevées ou près du courant maximal générera de la chaleur. Assurez une ventilation adéquate ou déclassez le courant de fonctionnement comme indiqué sur la courbe de déclassement.
• Alignement optique :Pour une force de signal maximale dans un système émetteur-détecteur appairé, un alignement mécanique précis est crucial, surtout avec un angle de vision de 20 degrés.
• Rejet de la lumière ambiante :Dans les environnements avec un fort IR ambiant (par exemple, la lumière du soleil), moduler le signal de commande de la LED et utiliser un circuit détecteur accordé sur cette fréquence de modulation peut considérablement améliorer le rapport signal/bruit.
• Protection contre la tension inverse :Bien que le dispositif puisse tolérer jusqu'à 5V en inverse, il est recommandé d'éviter la polarisation inverse. Dans les circuits AC ou bipolaires, une diode de protection en parallèle (cathode vers anode) peut être nécessaire.

9. Comparaison et différenciation technique

Comparée aux LED IR 5mm génériques, les principaux points de différenciation de l'IR333-A sont son intensité rayonnante élevée clairement spécifiée (jusqu'à 48 mW/sr min pour la classe R) et sa conformité environnementale complète (RoHS, REACH, sans halogène). Le système de classement détaillé fournit des niveaux de performance garantis, ce qui est essentiel pour la cohérence de conception en production de volume. La longueur d'onde de 940nm est l'une des plus courantes et polyvalentes, offrant un bon équilibre entre la sensibilité du détecteur et une absorption plus faible dans l'atmosphère par rapport aux longueurs d'onde plus longues. Sa faible tension directe peut conduire à une consommation d'énergie légèrement inférieure dans les appareils alimentés par batterie par rapport aux LED avec un Vf plus élevé.

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

1. Q : Puis-je piloter cette LED directement depuis une broche de microcontrôleur 5V ?R : Non. Une broche de microcontrôleur ne peut généralement pas fournir 20mA en toute sécurité, et plus important encore, il n'y a pas de limitation de courant. Vous devez utiliser un transistor comme interrupteur et une résistance en série pour limiter le courant à la valeur souhaitée (par exemple, 20mA). Calculez la résistance comme suit : R = (5V - 1,5V) / 0,02A = 175Ω. Utilisez la valeur standard la plus proche (par exemple, 180Ω).
2. Q : Quelle est la différence entre le fonctionnement continu et pulsé ?R : Le fonctionnement continu (DC) génère une chaleur constante. Le fonctionnement pulsé (avec un faible cycle de service) permet un courant instantané beaucoup plus élevé (jusqu'à 1A) car la LED a le temps de refroidir entre les impulsions, évitant la surcharge thermique. Cela produit une puissance optique de crête beaucoup plus élevée.
3. Q : Comment identifier la cathode ?R : Pour ce boîtier, recherchez un méplat sur le bord plastique de la LED. La broche la plus proche de ce méplat est la cathode. De plus, la broche de cathode est souvent plus courte que la broche d'anode.
4. Q : Un dissipateur thermique est-il requis ?R : Pour un fonctionnement continu à 20mA (environ 30mW de dissipation de puissance), un dissipateur thermique n'est généralement pas requis. Si vous fonctionnez près du courant maximal (100mA DC) ou à des températures ambiantes élevées, tenez compte du déclassement thermique et prévoyez éventuellement un refroidissement au niveau de la carte.
5. Q : Pourquoi le boîtier est-il bleu ?R : Le plastique bleu agit comme un filtre qui bloque une partie de la lumière visible, rendant le boîtier sombre. Cela aide à réduire la quantité de lumière visible ambiante qui peut pénétrer dans le boîtier et atteindre la puce émettrice IR, ce qui pourrait autrement causer des interférences dans le circuit de détection.

11. Exemple pratique d'utilisation

Conception d'un capteur de détection d'objet simple :Une application courante est un capteur à barrière optique. Placez l'IR333-A d'un côté et un phototransistor (par exemple, accordé à 940nm) de l'autre, alignés sur le même axe. Alimentez la LED avec une résistance de 180Ω depuis une alimentation 5V, ce qui donne environ 20mA de courant. Lorsqu'un objet passe entre eux, il interrompt le faisceau infrarouge. La résistance collecteur-émetteur du phototransistor changera considérablement. Ce changement peut être converti en un signal de tension à l'aide d'une résistance de rappel et envoyé vers une entrée de comparateur ou ADC d'un microcontrôleur pour détecter la présence de l'objet. Pour lutter contre la lumière ambiante, vous pourriez pulser la LED à une fréquence spécifique (par exemple, 1kHz) et utiliser un filtre passe-bande ou une détection synchrone dans le circuit récepteur.

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 dans la région de jonction. Lorsque ces porteurs de charge se recombinent, ils libèrent de l'énergie. Dans une LED IR, cette énergie est libérée principalement sous forme de photons (particules de lumière) dans le spectre infrarouge. La longueur d'onde spécifique (940nm dans ce cas) est déterminée par l'énergie de la bande interdite des matériaux semi-conducteurs utilisés (Arséniure de Gallium-Aluminium - GaAlAs, comme indiqué dans le guide de sélection des dispositifs). Le boîtier plastique encapsule la puce, fournit une protection mécanique et intègre une lentille qui façonne la lumière émise selon le diagramme d'angle de vision spécifié.

13. Tendances technologiques

La technologie des LED infrarouges continue d'évoluer. Les tendances générales de l'industrie incluent le développement de dispositifs avec une intensité rayonnante et une efficacité énergétique (puissance optique sortie / puissance électrique entrée) encore plus élevées. Il y a également une poussée vers la miniaturisation, avec les boîtiers pour montage en surface (SMD) devenant plus répandus que les boîtiers traversants comme le T-1 3/4 pour les applications à espace restreint. La demande de bandes de longueur d'onde spécifiques et étroites augmente pour des applications spécialisées comme la détection de gaz ou la surveillance biomédicale. De plus, l'intégration est une tendance clé, avec des paires émetteur-détecteur combinées dans un seul boîtier ou des LED avec pilotes intégrés devenant disponibles pour simplifier la conception des circuits et réduire l'encombrement.