Fiche technique de la diode électroluminescente infrarouge IR333C 5mm - Boîtier T-1 5mm - Longueur d'onde de crête 940nm - Tension directe 1,5V - Documentation technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

L'IR333C est une diode électroluminescente infrarouge de haute intensité, logée dans un boîtier plastique transparent standard de 5mm (T-1). Elle est conçue pour émettre de la lumière à une longueur d'onde de crête de 940nm, idéale pour les applications nécessitant des sources lumineuses non visibles. Le dispositif est spectralement adapté aux phototransistors au silicium, photodiodes et modules récepteurs infrarouges courants, garantissant des performances optimales dans les systèmes de transmission de signaux.

Les principaux avantages de ce composant incluent sa haute fiabilité, sa forte intensité rayonnante et sa faible tension directe requise. L'espacement des broches de 2,54mm le rend compatible avec les plaques d'essai et les cartes de circuits imprimés standards. Il est également fabriqué sans plomb et conforme à la directive RoHS, respectant ainsi les normes environnementales modernes.

1.1 Caractéristiques principales et marché cible

Les caractéristiques principales qui définissent l'IR333C sont ses propriétés optiques et électriques adaptées aux applications infrarouges. Sa haute intensité rayonnante, culminant à 940nm, la rend très efficace pour les communications optiques en espace libre. Sa faible tension directe réduit la consommation d'énergie, ce qui est crucial pour les appareils fonctionnant sur batterie.

Les applications cibles sont diverses et incluent :

• Systèmes de transmission en espace libre :Utilisés pour des liaisons de données sans fil à courte portée.
• Unités de télécommande infrarouge :Particulièrement celles nécessitant une puissance élevée pour une portée plus longue ou un fonctionnement à travers des obstacles.
• Détecteurs de fumée :Employés dans les chambres optiques pour détecter les particules de fumée.
• Systèmes appliqués infrarouges généraux :Cela inclut la détection d'objets, la détection de proximité et l'automatisation industrielle.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Une compréhension approfondie des spécifications du dispositif est cruciale pour une conception de circuit fiable et une intégration système.

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Elles ne doivent jamais être dépassées, même momentanément.

• Courant direct continu (I_F) :100 mA. C'est le courant continu maximal qui peut traverser la DEL indéfiniment dans des conditions spécifiées.
• Courant direct de crête (I_FP) :1,0 A. Ce courant élevé n'est autorisé qu'en conditions pulsées (Largeur d'impulsion ≤ 100μs, Cycle de service ≤ 1%). Ceci est utile pour obtenir une sortie rayonnante instantanée très élevée.
• Tension inverse (V_R) :5 V. La tension maximale pouvant être appliquée en sens inverse. La dépasser peut provoquer un claquage de la jonction.
• Dissipation de puissance (P_d) :150 mW à 25°C ou moins. Cette valeur tient compte de la chute de tension directe et du courant. Fonctionner au-delà de cette limite provoquera un échauffement excessif et une dégradation des performances ou une panne.
• Plages de température :Les températures de fonctionnement et de stockage sont spécifiées de -40°C à +85°C, indiquant une aptitude aux environnements industriels et automobiles.
• Température de soudure (T_sol) :260°C pendant un maximum de 5 secondes. Ceci est critique pour les procédés de soudure à la vague ou par refusion pour éviter d'endommager le boîtier.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Ces paramètres sont mesurés dans des conditions de test standard (Ta=25°C) et définissent les performances du dispositif.

• Intensité rayonnante (E_e) :C'est la puissance optique émise par unité d'angle solide (mW/sr). La valeur typique est de 15 mW/sr à I_F=20mA. En conditions pulsées à I_F=100mA, elle monte à 60 mW/sr, et à I_F=1A, elle atteint 450 mW/sr. Cela démontre le gain significatif de sortie lors de l'utilisation d'une commande pulsée.
• Longueur d'onde de crête (λ_p) :940 nm (typique). Celle-ci se situe dans le spectre proche infrarouge, invisible à l'œil humain mais efficacement détectée par les capteurs au silicium.
• Largeur de bande spectrale (Δλ) :45 nm (typique). Ceci définit la plage de longueurs d'onde émises, centrée autour du pic. Une bande passante plus étroite peut être bénéfique pour filtrer le bruit de lumière ambiante.
• Tension directe (V_F) :Typiquement 1,5V à I_F=20mA, avec un maximum de 1,85V à I_F=100mA (pulsé). La faible V_Fest un avantage clé pour la conception de circuits basse tension.
• Courant inverse (I_R) :Maximum 10 μA à V_R=5V. Ce courant de fuite est très faible.
• Angle de vision (2θ_1/2) :20 degrés (typique). Cet angle de faisceau étroit concentre l'intensité rayonnante en un faisceau directionnel, augmentant la portée effective pour des applications comme les télécommandes.

3. Explication du système de classement

L'IR333C est triée en différentes classes selon son intensité rayonnante à un courant de test standard de 20mA. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des composants avec des niveaux de performance minimale garantis pour leur application.

La structure de classement est la suivante :

• Classe M :Intensité rayonnante entre 7,8 mW/sr (Min) et 12,5 mW/sr (Max).
• Classe N :Intensité rayonnante entre 11,0 mW/sr (Min) et 17,6 mW/sr (Max).
• Classe P :Intensité rayonnante entre 15,0 mW/sr (Min) et 24,0 mW/sr (Max).
• Classe Q :Intensité rayonnante entre 21,0 mW/sr (Min) et 34,0 mW/sr (Max).

Pour les applications nécessitant une luminosité constante ou une portée plus longue, il est recommandé de spécifier une classe supérieure (par exemple, P ou Q). L'étiquette du produit inclut un champ \"CAT\" pour indiquer le rang.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fournit plusieurs courbes caractéristiques qui illustrent comment les paramètres évoluent avec les conditions de fonctionnement.

4.1 Courant direct vs Température ambiante (Fig. 1 & 8)

Ces courbes montrent la relation entre le courant direct maximal admissible et la température ambiante. Lorsque la température augmente, le courant continu maximal autorisé diminue linéairement. Ceci est dû à la capacité de dissipation de puissance réduite à des températures plus élevées. Les concepteurs doivent déclasser le courant de fonctionnement en fonction de la température ambiante maximale prévue pour garantir la fiabilité.

4.2 Distribution spectrale (Fig. 2)

Ce graphique trace l'intensité relative en fonction de la longueur d'onde. Il confirme l'émission de crête à 940nm et montre la forme et la largeur (environ 45nm) du spectre d'émission. Ceci est important pour sélectionner des filtres optiques appropriés dans le récepteur.

4.3 Longueur d'onde de crête vs Température (Fig. 3)

La longueur d'onde d'émission de crête a un léger coefficient de température, se déplaçant généralement vers des longueurs d'onde plus longues (décalage vers le rouge) lorsque la température de jonction augmente. Ce décalage est généralement faible pour les DEL infrarouges mais doit être pris en compte dans les applications de détection de précision.

4.4 Courant direct vs Tension directe (Fig. 4)

C'est la courbe I-V standard pour une diode. Elle montre la relation exponentielle. La courbe permet aux concepteurs de déterminer la chute de tension pour un courant de commande donné, ce qui est essentiel pour calculer les valeurs de résistance série ou les exigences du circuit de commande.

4.5 Intensité relative vs Courant direct (Fig. 5)

Cette courbe démontre que la sortie rayonnante est approximativement linéaire avec le courant direct dans la plage de fonctionnement typique. Cependant, à des courants très élevés, l'efficacité peut chuter en raison de l'échauffement et d'autres effets.

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

Ce diagramme polaire définit visuellement l'angle de vision. L'intensité est maximale à 0 degré (sur l'axe) et diminue à mesure que l'angle augmente, atteignant la moitié de sa valeur maximale à environ ±10 degrés (d'où l'angle de vision total de 20 degrés).

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

Le dispositif utilise le boîtier standard industriel 5mm T-1. L'espacement des broches est de 2,54mm (0,1 pouce), ce qui correspond au pas standard pour de nombreuses plaques d'essai et dispositions de PCB. Le boîtier est moulé en plastique transparent, qui est transparent à la lumière infrarouge de 940nm, minimisant les pertes optiques. La cathode est généralement identifiée par un méplat sur le bord de la lentille en plastique et/ou une broche plus courte. Le dessin mécanique détaillé dans la fiche technique fournit toutes les dimensions critiques avec tolérances, essentielles pour la conception de l'empreinte PCB et pour assurer un ajustement correct dans les logements ou les lentilles.

6. Directives de soudure et d'assemblage

Pour éviter les dommages pendant l'assemblage, des conditions de soudure spécifiques doivent être suivies. La valeur maximale absolue pour la température de soudure est de 260°C, et le temps de soudure ne doit pas dépasser 5 secondes. Ceci s'applique à la fois aux procédés de soudure manuelle et à la vague. Pour la soudure par refusion, un profil culminant à 260°C ou moins est requis. Une exposition prolongée à une température élevée peut fissurer le boîtier époxy ou endommager les fils de liaison internes. Il est également recommandé de stocker les composants dans un environnement sec pour éviter l'absorption d'humidité, ce qui peut provoquer un \"effet pop-corn\" pendant la refusion.

7. Informations sur l'emballage et la commande

L'emballage standard pour l'IR333C est le suivant : 500 pièces sont emballées dans un sachet, 5 sachets sont placés dans une boîte, et 10 boîtes constituent un carton. Cela totalise 25 000 pièces par carton. L'étiquette du produit contient plusieurs champs clés pour la traçabilité et l'identification : CPN (Numéro de pièce client), P/N (Numéro de pièce fabricant), QTY (Quantité), CAT (Rang/Classe d'intensité), HUE (Longueur d'onde de crête), REF (Référence) et LOT No (Numéro de lot).

8. Suggestions de conception d'application

8.1 Circuits d'application typiques

Le circuit de commande le plus courant est une simple résistance série. La valeur de la résistance (R_s) est calculée en utilisant la loi d'Ohm : R_s= (V_alim- V_F) / I_F. Par exemple, pour commander la DEL à 20mA à partir d'une alimentation 5V avec une V_Ftypique de 1,5V : R_s= (5V - 1,5V) / 0,02A = 175Ω. Une résistance standard de 180Ω serait appropriée. Pour un fonctionnement pulsé à des courants élevés (par exemple, 1A), un interrupteur à transistor ou MOSFET est nécessaire, souvent commandé par un microcontrôleur.

8.2 Considérations de conception

• Gestion thermique :Bien que le boîtier soit petit, à des courants continus élevés, la dissipation de puissance (P_d= V_F* I_F) peut approcher la limite de 150mW. Assurez une ventilation adéquate ou envisagez d'utiliser une commande pulsée pour réduire la puissance moyenne.
• Conception optique :L'angle de vision de 20 degrés fournit un faisceau concentré. Pour une couverture plus large, une lentille diffuseuse peut être nécessaire. Inversement, pour des applications à très longue portée, une lentille collimatrice secondaire peut être utilisée pour resserrer davantage le faisceau.
• Adaptation du récepteur :Associez toujours l'IR333C à un récepteur (phototransistor, photodiode ou circuit intégré) sensible dans la région des 940nm. L'utilisation d'un filtre optique bloquant la lumière visible peut améliorer considérablement le rapport signal/bruit en lumière ambiante.

9. Comparaison et différenciation techniques

Comparée aux DEL visibles standards ou à d'autres DEL infrarouges, les principaux points de différenciation de l'IR333C sont sa combinaison de capacité de sortie pulsée élevée (450 mW/sr à 1A), de faible tension directe et d'angle de faisceau étroit de 20 degrés. Certains dispositifs concurrents peuvent offrir des angles de vision plus larges pour une couverture plus étendue, mais au détriment de l'intensité sur l'axe. La longueur d'onde de 940nm est l'une des plus courantes et rentables, avec une bonne transmission atmosphérique et de nombreuses options de récepteurs, comparée, par exemple, aux DEL 850nm qui ont une lueur rouge visible.

10. Questions fréquemment posées (FAQ)

Q : Puis-je commander cette DEL directement depuis une broche de microcontrôleur ?

R : Pour un fonctionnement continu à 20mA, vérifiez si la broche GPIO de votre microcontrôleur peut fournir ou absorber autant de courant. Beaucoup ne peuvent gérer que 10-25mA. Il est souvent plus sûr d'utiliser un transistor comme interrupteur.

Q : Pourquoi l'intensité rayonnante est-elle si élevée en conditions pulsées ?

R : La pulsation du courant permet de commander la DEL à des courants bien supérieurs à sa valeur nominale en continu sans surchauffer la jonction. La sortie lumineuse est principalement fonction du courant instantané, donc de courtes impulsions à courant élevé produisent des éclairs très brillants.

Q : Comment identifier la cathode ?

R : Cherchez le méplat sur la lentille plastique ronde. La broche adjacente à ce méplat est la cathode. De plus, la broche de cathode est généralement plus courte que la broche d'anode.

Q : Une DEL infrarouge comme celle-ci est-elle sûre pour les yeux ?

R : Bien qu'invisible, le rayonnement infrarouge peut encore être focalisé par le cristallin de l'œil sur la rétine. Pour les applications haute puissance, surtout avec des lentilles, il est prudent d'éviter la vision directe. La plupart des télécommandes grand public utilisent une puissance moyenne très faible et sont considérées comme sûres pour les yeux.

11. Exemple pratique d'utilisation

Scénario : Télécommande infrarouge longue portée pour un ouvre-portail.

Un concepteur a besoin d'une télécommande avec une portée de 50 mètres en plein jour. Il sélectionne l'IR333C en classe Q pour une intensité maximale. Le circuit utilise un microcontrôleur pour générer un signal porteur à 38kHz, qui est modulé en amplitude avec le code de données. Un transistor NPN est utilisé pour pulser la DEL à 1A avec un cycle de service très faible (par exemple, 1%). Une simple lentille plastique est ajoutée devant la DEL pour légèrement collimater le faisceau. Côté récepteur, un module récepteur IR standard 38kHz avec un filtre 940nm est utilisé. Cette conception tire parti de la sortie pulsée élevée et du faisceau étroit de la DEL pour atteindre la portée requise tout en maintenant une faible consommation moyenne pour une longue durée de vie de la batterie.

12. Introduction au principe de fonctionnement

Une diode électroluminescente infrarouge (DEL 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 à travers la jonction. Lorsque ces porteurs de charge se recombinent, ils libèrent de l'énergie. Dans une DEL IR, le matériau semi-conducteur (GaAlAs pour l'IR333C) est choisi de sorte que cette énergie soit libérée principalement sous forme de photons dans la partie infrarouge du spectre électromagnétique (environ 940nm). Le boîtier époxy transparent agit comme une lentille, façonnant la lumière émise en son motif de faisceau caractéristique.

13. Tendances technologiques

La tendance pour les DEL infrarouges continue vers une efficacité plus élevée (plus de sortie rayonnante par watt électrique d'entrée) et des densités de puissance plus élevées. Cela permet une durée de vie de batterie plus longue et des portées opérationnelles plus longues dans les appareils portables. Il y a également des développements dans les sources IR multi-longueurs d'onde et accordables pour des applications de détection avancées comme l'analyse des gaz et la mesure spectroscopique. L'intégration du circuit de commande de la DEL et même du capteur dans des modules compacts est une autre tendance courante, simplifiant la conception pour les utilisateurs finaux. La motivation sous-jacente pour les normes RoHS et de fabrication verte reste forte dans toute l'industrie.