Fiche technique de la LED infrarouge SIR383C 5mm - Boîtier 5mm - Tension directe 1,6V - Longueur d'onde 875nm - Puissance 150mW - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Le SIR383C est une diode électroluminescente infrarouge (IR) haute intensité de 5mm. Elle est moulée dans un boîtier plastique transparent et est conçue pour émettre de la lumière à une longueur d'onde pic de 875 nanomètres (nm). Ce dispositif est spectralement adapté aux phototransistors, photodiodes et modules récepteurs infrarouges au silicium courants, ce qui en fait une source idéale pour diverses applications de détection et de transmission IR.

Les principaux avantages de ce composant incluent sa haute fiabilité, sa forte intensité rayonnante de sortie et sa faible tension directe requise. Il est fabriqué à partir de matériaux sans plomb (Pb-Free) et est conforme aux réglementations environnementales pertinentes, notamment RoHS, REACH de l'UE et les normes sans halogène (Br < 900ppm, Cl < 900ppm, Br+Cl < 1500ppm). L'espacement standard des broches de 2,54mm facilite l'intégration dans les cartes de circuits imprimés (PCB) standard.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents peuvent survenir sur le dispositif. 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
• Température de soudure (T_sol): 260°C (pendant ≤ 5 secondes)
• Puissance dissipée (P_d): 150 mW (à une température ambiante libre de 25°C ou moins)

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

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

• Intensité rayonnante (I_e): Typiquement 20 mW/sr à I_F= 20mA. En conditions pulsées (I_F= 100mA, Impulsion ≤ 100μs, Rapport cyclique ≤ 1%), elle peut atteindre 95 mW/sr, et jusqu'à 950 mW/sr à I_F= 1A avec les mêmes contraintes d'impulsion.
• Longueur d'onde pic (λ_p): 875 nm (à I_F= 20mA)
• Largeur de bande spectrale (Δλ): 80 nm (à I_F= 20mA)
• Tension directe (V_F): 1,3 V (Typique), 1,6 V (Maximum) à I_F= 20mA
• Courant inverse (I_R): 10 μA (Maximum) à V_R= 5V
• Angle de vision (2θ_1/2): 20 degrés (à I_F= 20mA)

Note : Les incertitudes de mesure sont de ±0,1V pour V_F, ±10% pour I_e, et ±1,0nm pour λ_p.

3. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fournit plusieurs courbes caractéristiques essentielles pour les ingénieurs de conception.

3.1 Courant direct en fonction de la température ambiante

Cette courbe de déclassement montre comment le courant direct continu maximal autorisé diminue lorsque la température ambiante augmente au-dessus de 25°C. Une gestion thermique appropriée nécessite de consulter ce graphique pour éviter la surchauffe et garantir la fiabilité à long terme.

3.2 Distribution spectrale

Le graphique illustre la puissance rayonnante relative sur le spectre des longueurs d'onde, centré autour du pic de 875nm. La largeur de bande de 80nm indique la plage de longueurs d'onde émises, ce qui est important pour l'adaptation avec la courbe de sensibilité du capteur récepteur.

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

Cette courbe démontre le décalage de la longueur d'onde pic (λ_p) avec les changements de température ambiante. Comprendre cette dérive thermique est critique pour les applications nécessitant un alignement précis de la longueur d'onde.

3.4 Courant direct en fonction de la tension directe (Courbe I-V)

La courbe I-V est fondamentale pour la conception de circuits, montrant la relation non linéaire entre le courant traversant la LED et la tension à ses bornes. Elle aide à sélectionner les résistances de limitation de courant et les exigences d'alimentation appropriées.

3.5 Intensité rayonnante en fonction du courant direct

Ce graphique montre la sortie optique (intensité rayonnante) en fonction du courant d'attaque. Elle est typiquement sous-linéaire à des courants plus élevés en raison des effets thermiques et d'efficacité, soulignant l'importance de piloter la LED dans sa plage optimale.

3.6 Intensité rayonnante relative en fonction du déplacement angulaire

Ce diagramme polaire définit le modèle d'émission spatial ou l'angle de vision de la LED. L'angle de vision de 20 degrés indique un faisceau relativement focalisé, ce qui convient aux applications IR directionnelles.

4. Informations mécaniques et de conditionnement

4.1 Dimensions du boîtier

Le SIR383C est logé dans un boîtier LED rond standard de 5mm. Les dimensions clés incluent un diamètre de corps de 5,0mm, un espacement typique des broches de 2,54mm et une longueur totale. La cathode est généralement identifiée par un côté plat sur le bord de la lentille LED et/ou une broche plus courte. Toutes les dimensions ont une tolérance de ±0,25mm sauf indication contraire. Les ingénieurs doivent se référer au dessin mécanique détaillé dans la fiche technique pour le placement exact et la conception de l'empreinte.

5. Recommandations de soudure et d'assemblage

Une manipulation appropriée est cruciale pour maintenir l'intégrité et les performances du dispositif.

5.1 Formage des broches

• La courbure doit se produire à au moins 3mm de la base de l'ampoule en époxy.
• Formez les broches avant la soudure et évitez de stresser le boîtier.
• Coupez les broches à température ambiante, pas lorsqu'elles sont chaudes.
• Assurez-vous que les trous du PCB sont parfaitement alignés avec les broches de la LED pour éviter les contraintes de montage.

5.2 Stockage

• Stockez à ≤ 30°C et ≤ 70% d'Humidité Relative (HR). La durée de conservation est de 3 mois dans ces conditions.
• Pour un stockage plus long (jusqu'à 1 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.

5.3 Soudure

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

• Soudure manuelle: Température de la pointe du fer ≤ 300°C (pour un fer de 30W max), temps de soudure ≤ 3 secondes.
• Soudure à la vague/par immersion: Préchauffage ≤ 100°C (max 60 sec), bain de soudure ≤ 260°C pendant ≤ 5 secondes.
• Évitez les contraintes sur les broches pendant et immédiatement après la soudure lorsque le dispositif est chaud.
• Ne réalisez pas la soudure par immersion/manuelle plus d'une fois.
• Laissez la LED refroidir progressivement à température ambiante, en la protégeant des chocs ou vibrations pendant le refroidissement.

5.4 Nettoyage

• Si nécessaire, nettoyez uniquement avec de l'alcool isopropylique à température ambiante pendant ≤ 1 minute. Séchez à l'air.
• Évitez le nettoyage par ultrasons. Si absolument nécessaire, qualifiez au préalable les paramètres du processus pour garantir l'absence de dommage.

5.5 Gestion thermique

La gestion thermique doit être prise en compte lors de la phase de conception de l'application. Le courant de fonctionnement doit être déclassé selon la courbe Courant direct en fonction de la température ambiante pour éviter une température de jonction excessive, ce qui peut dégrader les performances et la durée de vie.

6. Conditionnement et informations de commande

6.1 Spécification de l'étiquette

L'étiquette du produit comprend des informations telles que le Numéro de pièce client (CPN), le Numéro de produit (P/N), la Quantité par emballage (QTY) et divers rangs de performance (CAT pour l'intensité, HUE pour la longueur d'onde, REF pour la tension), ainsi que le Numéro de lot et les codes de date.

6.2 Quantité par emballage

L'emballage standard est de 500 pièces par sachet, avec 5 sachets par boîte intérieure. Un carton standard contient 10 boîtes intérieures, soit un total de 5000 pièces.

7. Suggestions d'application

7.1 Scénarios d'application typiques

• Télécommandes infrarouges: Sa haute intensité rayonnante, surtout en fonctionnement pulsé, la rend adaptée aux télécommandes longue portée ou haute puissance.
• Détecteurs de fumée: Utilisée dans les détecteurs de fumée photodélectriques où un faisceau IR est diffusé par les particules de fumée vers un récepteur.
• Systèmes à infrarouge: Transmission IR à usage général pour liaisons de données, capteurs de proximité, compteurs d'objets et automatisation industrielle.

7.2 Considérations de conception

• Pilotage du courant: Utilisez une source de courant constant ou une résistance de limitation de courant en série avec la LED. Reportez-vous aux courbes I-V et de déclassement.
• Pulsation pour une sortie plus élevée: Pour les applications nécessitant une intensité instantanée très élevée (ex. : transmission longue portée), utilisez les spécifications de pilotage pulsé (I_FPjusqu'à 1A avec des limites strictes de rapport cyclique).
• Adaptation spectrale: Assurez-vous que le récepteur (phototransistor, photodiode ou module IR) a une sensibilité pic autour de 875nm pour une force de signal optimale.
• Conception optique: L'angle de vision de 20 degrés peut nécessiter des lentilles ou des réflecteurs pour obtenir le modèle de faisceau souhaité.
• Implantation PCB: Suivez précisément les dimensions mécaniques et respectez la règle de distance minimale de 3mm entre la soudure et le corps.

8. Comparaison et différenciation technique

Comparé aux LED IR 5mm génériques, le SIR383C offre une combinaison équilibrée de caractéristiques :

• Haute intensité: Son intensité rayonnante typique de 20 mW/sr à 20mA est compétitive pour les boîtiers 5mm standard.
• Longueur d'onde précise: Le pic de 875nm est une norme courante, garantissant une large compatibilité avec les récepteurs.
• Spécifications robustes: Des valeurs nominales de fonctionnement pulsé clairement définies (jusqu'à 1A) offrent une flexibilité de conception pour les applications à fortes impulsions.
• Conformité complète: La conformité RoHS, REACH et sans halogène prépare les conceptions pour les marchés mondiaux.
• Notes d'application détaillées: La fiche technique fournit des conseils approfondis sur la manipulation, la soudure et le stockage, ce qui est crucial pour le rendement de fabrication et la fiabilité du produit.

9. Questions fréquemment posées (FAQ)

9.1 Quelle est la différence entre les valeurs nominales de courant direct continu et pulsé ?

Le Courant direct continu (100mA) est le courant continu maximal que la LED peut supporter indéfiniment sans dommage, compte tenu des limites thermiques. Le Courant direct de crête (1A) est un courant beaucoup plus élevé autorisé uniquement pour des impulsions très courtes (≤100μs) avec un faible rapport cyclique (≤1%). Cela permet des salves lumineuses brèves et de haute intensité sans surchauffer la puce de la LED.

9.2 Comment identifier la cathode (broche négative) ?

La cathode est généralement indiquée par deux caractéristiques : 1) Un côté plat sur le bord de la lentille LED ronde, et 2) La broche de cathode est généralement plus courte que la broche d'anode. Vérifiez toujours la polarité avant la soudure pour éviter une polarisation inverse.

9.3 Puis-je piloter cette LED directement depuis une broche de microcontrôleur 3,3V ou 5V ?

Non, vous ne devriez pas la connecter directement. La tension directe de la LED est d'environ 1,3-1,6V. La connecter directement à une source de tension plus élevée sans résistance de limitation de courant provoquera un courant excessif, risquant de détruire instantanément la LED. Utilisez toujours une résistance en série calculée comme R = (V_alimentation- V_F) / I_F.

9.4 Pourquoi la condition de stockage est-elle limitée à 3 mois ?

Le boîtier plastique peut absorber l'humidité de l'air. Lors de processus ultérieurs à haute température comme la soudure, cette humidité piégée peut se dilater rapidement, provoquant un délaminage interne ou une fissuration (effet "pop-corn"). La limite de 3 mois suppose des conditions d'atelier standard. Pour un stockage plus long, la méthode du sachet sec (azote avec desséchant) est prescrite pour empêcher l'absorption d'humidité.

10. Cas pratique de conception

Scénario : Conception d'un émetteur de télécommande IR longue portée.

Objectif: Atteindre une portée de plus de 30 mètres dans un environnement typique de salon.

Étapes de conception:

1. Sélection de la méthode de pilotage: Pour maximiser la portée, nous avons besoin d'une puissance optique instantanée élevée. Par conséquent, nous utiliserons un pilotage pulsé au I_FPnominal maximal de 1A.
2. Paramètres d'impulsion: Réglez la largeur d'impulsion à 100μs et le rapport cyclique à 1% (ex. : 100μs ON, 9900μs OFF). Cela garantit de rester dans les Valeurs maximales absolues.
3. Conception du circuit: Un simple interrupteur à transistor (ex. : NPN ou MOSFET canal N) contrôlé par une broche GPIO d'un microcontrôleur peut être utilisé. Une petite résistance de base/grille limite le courant de commande. Une résistance en série peut encore être nécessaire entre l'alimentation et la LED pour définir le courant d'impulsion exact de 1A, en tenant compte de la tension de saturation du transistor.
4. Alimentation: La tension d'alimentation doit être suffisamment élevée pour surmonter V_F(≈1,5V à fort courant) plus la chute de tension aux bornes du transistor et de toute résistance en série. Une alimentation 5V est typiquement suffisante.
5. Modulation: Les impulsions IR doivent être modulées à une fréquence porteuse (ex. : 38kHz) compatible avec le récepteur cible. Cela se fait en activant et désactivant les impulsions de 1A au rythme de 38kHz dans l'enveloppe de 100μs.
6. Considération thermique: Bien que le rapport cyclique soit très faible, vérifiez que la puissance moyenne (P_moy= V_F* I_{F_moy}) est dans la limite nominale de 150mW. Avec des impulsions de 1A à 1% de rapport cyclique, I_{F_moy}= 10mA. P_moy≈ 1,5V * 0,01A = 15mW, ce qui est bien dans les limites.

Cette approche exploite la capacité pulsée de la LED pour atteindre une portée significativement plus élevée qu'un pilotage continu à 20mA ne le permettrait.

11. Introduction au principe de fonctionnement

Une diode électroluminescente infrarouge (LED IR) est une diode à jonction p-n semi-conductrice qui émet de la lumière infrarouge non visible lorsqu'elle est polarisée électriquement dans le sens direct. Les électrons se recombinent avec les trous à l'intérieur du dispositif, libérant de l'énergie sous forme de photons. La longueur d'onde spécifique de la lumière émise (ex. : 875nm) est déterminée par la largeur de bande interdite du matériau semi-conducteur utilisé, qui dans ce cas est l'Arséniure de Gallium-Aluminium (GaAlAs). La lentille en époxy transparente ne filtre pas la lumière IR, permettant une efficacité de transmission élevée. L'intensité rayonnante est une mesure de la puissance optique émise par unité d'angle solide, indiquant à quel point le faisceau émis est focalisé et puissant.

12. Tendances d'évolution

Le domaine des LED infrarouges continue d'évoluer. Les tendances générales observables dans l'industrie incluent :

• Efficacité accrue: Développement de nouveaux matériaux semi-conducteurs et structures de puces (ex. : flip-chip, couche mince) pour atteindre une intensité rayonnante et une efficacité énergétique (puissance optique sortie / puissance électrique entrée) plus élevées à partir de boîtiers de même taille ou plus petits.
• Miniaturisation: Demande d'empreintes de boîtiers plus petites (ex. : CMS 0402, 0603) pour permettre des dispositifs électroniques plus compacts, notamment dans l'électronique grand public et les wearables.
• Fiabilité améliorée: Améliorations des matériaux et processus de conditionnement pour résister à des températures de soudure plus élevées (compatibles avec les exigences sans plomb), des conditions environnementales plus sévères et des durées de vie opérationnelle plus longues.
• Solutions intégrées: Croissance des modules émetteur-capteur combinés et des circuits intégrés spécifiques à l'application (ASIC) qui incluent des pilotes, modulateurs et logique, simplifiant la conception système pour les utilisateurs finaux.
• Diversification des longueurs d'onde: Disponibilité de LED IR à différentes longueurs d'onde pic (ex. : 850nm, 940nm, 1050nm) pour s'adapter à différentes applications, comme éviter les interférences avec la lumière ambiante (940nm est moins visible) ou correspondre à des sensibilités spécifiques de capteurs.