Fiche technique LED infrarouge 1W série Céramique 3535 - Dimensions 3,5x3,5x0,9mm - Tension 1,5V - Puissance 1W - Infrarouge 850nm

1. Vue d'ensemble du produit

La série Céramique 3535 est une LED montée en surface haute puissance conçue pour les applications nécessitant un éclairage infrarouge robuste et fiable. Ce dispositif de 1W utilise un substrat en céramique, offrant une gestion thermique supérieure et une stabilité à long terme par rapport aux boîtiers plastiques traditionnels. La longueur d'onde d'émission principale est de 850nm, ce qui la rend adaptée à un large éventail d'applications de détection, de vision industrielle et de sécurité.

Les avantages principaux de cette série incluent son excellente capacité de dissipation thermique grâce à la construction en céramique, un angle de vision large de 120 degrés pour une couverture étendue, et un encombrement compact de 3,5mm x 3,5mm facilitant les implantations PCB à haute densité. Les marchés cibles sont l'automatisation industrielle, les systèmes de surveillance, les capteurs biométriques et toute application exigeant une lumière infrarouge intense et constante.

2. Paramètres techniques et interprétation objective

2.1 Caractéristiques absolues maximales

Les paramètres suivants définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Le fonctionnement dans ces conditions n'est pas garanti.

• Courant direct (IF) :500 mA (CC)
• Courant d'impulsion direct (IFP) :700 mA (Largeur d'impulsion ≤10ms, Cycle de service ≤1/10)
• Dissipation de puissance (PD) :1000 mW
• Température de fonctionnement (Topr) :-40°C à +100°C
• Température de stockage (Tstg) :-40°C à +100°C
• Température de jonction (Tj) :125°C
• Température de soudage (Tsld) :Soudage par refusion à 230°C ou 260°C pendant un maximum de 10 secondes.

2.2 Caractéristiques électro-optiques (Typiques @ Ta=25°C)

Ces paramètres représentent la performance typique dans les conditions de test spécifiées.

• Tension directe (VF) :1,5 V (Typique), 2,0 V (Maximum) à IF=350mA. La faible tension directe contribue à une efficacité système plus élevée.
• Tension inverse (VR) :5 V. Dépasser cette tension en polarisation inverse peut provoquer une défaillance immédiate.
• Longueur d'onde de crête (λd) :850 nm. C'est la longueur d'onde à laquelle l'intensité rayonnante est la plus élevée.
• Courant inverse (IR) :50 μA (Maximum) à VR=5V.
• Angle de vision (2θ1/2) :120 degrés. Cet angle large fournit un motif d'éclairage étendu et uniforme.

2.3 Caractéristiques thermiques

Le boîtier céramique est la caractéristique thermique clé. Les matériaux céramiques ont une conductivité thermique élevée, ce qui transfère efficacement la chaleur de la jonction de la puce LED vers le PCB et l'environnement ambiant. Cela impacte directement la durée de vie du dispositif et le maintien du flux lumineux. Une conception thermique appropriée sur le PCB d'application, incluant une surface de cuivre adéquate et un éventuel dissipateur thermique, est cruciale pour maintenir la température de jonction en dessous du maximum de 125°C, en particulier lors du fonctionnement au courant de commande nominal de 350mA.

3. Explication du système de classement

Le produit est classé en catégories pour assurer l'uniformité au sein d'un lot de production. Les concepteurs doivent spécifier les catégories pour garantir une correspondance des performances dans leurs applications.

3.1 Classement par tension directe

Les LED sont triées en fonction de leur tension directe (VF) au courant de test.

• Code A :VF = 1,4V à 1,6V
• Code B :VF = 1,6V à 1,8V
• Code C :VF = 1,8V à 2,0V

Note : La tolérance de mesure est de ±0,08V.Sélectionner une catégorie de tension serrée peut simplifier la conception du circuit de régulation de courant.

3.2 Classement par longueur d'onde de crête

Pour ce modèle spécifique (T1901PIA), la longueur d'onde est classée comme suit :

• Code I2 :λd = 845nm à 865nm. Cette plage étroite de 20nm est adaptée aux applications sensibles à des longueurs d'onde infrarouges spécifiques, comme certains types de vision nocturne ou capteurs optiques.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fournit des données graphiques essentielles pour la conception des circuits et thermique.

4.1 Courbe Intensité directe vs. Tension directe (Courbe I-V)

Cette courbe montre la relation exponentielle entre le courant et la tension. Le VF typique de 1,5V à 350mA est un point clé. Les concepteurs utilisent cette courbe pour sélectionner des résistances de limitation de courant appropriées ou pour concevoir des pilotes à courant constant. La courbe se déplace avec la température ; la tension diminue lorsque la température de jonction augmente pour un courant donné.

4.2 Puissance rayonnante relative vs. Température de jonction

Ce graphique illustre la dégradation thermique de la sortie de la LED. Les LED infrarouges présentent généralement une baisse d'efficacité moindre avec la température par rapport aux LED visibles, mais la puissance de sortie diminue tout de même lorsque la température de jonction augmente. Cela doit être pris en compte dans la gestion thermique pour garantir des performances constantes sur la durée de vie du produit et dans différentes températures de fonctionnement.

4.3 Courbe de distribution spectrale

La courbe confirme la longueur d'onde de crête dominante de 850nm et montre la largeur de bande spectrale. La bande passante étroite est typique des émetteurs infrarouges de haute qualité. Comprendre le spectre est vital pour l'appariement avec des photodétecteurs ou des capteurs d'appareil photo compatibles ayant une sensibilité spectrale spécifique.

5. Informations mécaniques et de conditionnement

5.1 Dimensions du boîtier et dessin de contour

Le dispositif a un corps céramique carré mesurant 3,5mm x 3,5mm. La hauteur totale est d'environ 0,9mm. Des dessins dimensionnels détaillés avec tolérances (par ex., ±0,10mm pour les dimensions .X, ±0,05mm pour les dimensions .XX) sont fournis pour une implantation PCB précise.

5.2 Empattement recommandé et conception du pochoir

Un modèle de pastille est suggéré pour assurer un soudage fiable et un transfert thermique optimal. L'empattement inclut généralement deux pastilles anode/cathode et une pastille thermique centrale. La conception du pochoir (masque de pâte à souder) est également spécifiée, recommandant souvent une ouverture réduite pour la grande pastille thermique afin d'éviter les ponts de soudure et un volume excessif de pâte. Suivre ces recommandations est crucial pour obtenir une soudure fiable et maximiser la dissipation thermique de la pastille thermique vers le PCB.

5.3 Identification de la polarité

La cathode est généralement marquée sur le dessus du boîtier, souvent par une teinte verte ou une encoche/coin coupé sur la lentille. L'empreinte PCB doit inclure un marqueur de polarité correspondant à cette caractéristique pour éviter un placement incorrect.

6. Guide de soudage et d'assemblage

6.1 Paramètres de soudage par refusion

La LED est compatible avec les processus standards de refusion infrarouge ou à convection. La température de pic maximale est de 260°C, avec un temps au-dessus du liquidus (par ex., 217°C) ne dépassant pas 10 secondes. Un profil de refusion recommandé doit être suivi pour éviter un choc thermique. Le boîtier céramique est généralement plus résistant à l'absorption d'humidité que les boîtiers plastiques, mais les précautions de manipulation standard pour les dispositifs sensibles à l'humidité (MSD) peuvent toujours s'appliquer selon les matériaux spécifiques utilisés.

6.2 Précautions de manipulation et de stockage

Stockez les LED dans un environnement sec et anti-statique. Évitez les contraintes mécaniques sur la lentille. Utilisez des précautions ESD pendant la manipulation. Ne nettoyez pas avec des nettoyeurs à ultrasons après soudage, car cela pourrait endommager la structure interne.

7. Conditionnement et informations de commande

7.1 Conditionnement en bande et bobine

Le produit est fourni sur bande porteuse gaufrée enroulée sur bobine, adaptée aux machines d'assemblage automatiques pick-and-place. Les dimensions de la bande (taille de poche, pas) sont standardisées. Les quantités par bobine sont typiquement de plusieurs milliers de pièces.

7.2 Système de numérotation des modèles

Le numéro de pièce (par ex., T1901PIA) encode les attributs clés :

• T :Identifiant de série.
• 19 :Code de boîtier pour Céramique 3535.
• P :Code de nombre de puces pour une seule puce haute puissance.
• I :Code couleur pour Infrarouge (IR).
• A :Code interne ou code de classement.
• Des suffixes supplémentaires peuvent indiquer le classement de tension, de longueur d'onde, etc.

D'autres codes définis dans le système incluent la couleur (R, G, B, Y, W, etc.), le nombre de puces (S, P, 2, 3) et le type de lentille (00 pour aucune, 01 pour lentille).

8. Suggestions d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

• Surveillance & Sécurité :Éclairage pour caméras de vidéosurveillance avec filtres IR-cut, fournissant une vision nocturne invisible.
• Vision industrielle :Lumière structurée, amélioration du contraste ou détection de défauts dans les systèmes d'inspection automatisés.
• Capteurs biométriques :Reconnaissance de l'iris, reconnaissance faciale ou scanners d'empreintes digitales.
• Détection de proximité & Gestes :Utilisé dans l'électronique grand public et les applications automobiles.
• Commutateurs & Encodeurs optiques :Fournissant la source lumineuse pour la détection par interruption.

8.2 Considérations de conception

• Circuit de pilotage :Utilisez un pilote à courant constant pour une sortie stable. La faible VF permet un fonctionnement à partir d'alimentations basse tension. Envisagez d'utiliser un régulateur à découpage pour un fonctionnement à haute efficacité à pleine puissance.
• Gestion thermique :C'est primordial. Connectez la pastille thermique à une grande surface de cuivre sur le PCB avec plusieurs vias thermiques vers les couches internes ou un dissipateur thermique côté inférieur. Une simulation thermique est recommandée pour les applications haute puissance ou à température ambiante élevée.
• Conception optique :Le faisceau de 120 degrés peut nécessiter des optiques secondaires (lentilles, diffuseurs) pour façonner la lumière pour des applications spécifiques. La surface du boîtier céramique peut ne pas être idéale pour un couplage optique direct ; une lentille primaire est souvent incorporée.

9. Comparaison et différenciation technique

Comparée aux LED 3535 plastiques standards, cette version céramique offre des avantages significatifs :

• Performance thermique supérieure :Résistance thermique plus faible de la jonction à la carte, conduisant à une température de jonction de fonctionnement plus basse, un potentiel de courant de commande maximal plus élevé et une durée de vie significativement plus longue à haute puissance.
• Fiabilité améliorée :La céramique est inerte et ne se dégrade pas ou ne jaunit pas sous une exposition à haute température ou aux UV, contrairement à certains plastiques. Elle est également plus résistante à la fissuration mécanique.
• Sortie optique stable :Une meilleure gestion thermique se traduit par une longueur d'onde et une puissance rayonnante plus stables dans le temps et sur les cycles de température.
• Le compromis est typiquement un coût unitaire légèrement plus élevé par rapport aux boîtiers plastiques.

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

10.1 Quelle est la différence entre le courant direct (IF) et le courant d'impulsion (IFP) ?

IF (500mA)est le courant continu maximum que la LED peut supporter en continu.IFP (700mA)est le courant maximum autorisé en impulsions courtes (largeur ≤10ms, cycle de service ≤10%). L'impulsion permet une sortie rayonnante instantanée plus élevée, utile dans les applications stroboscopiques ou de détection pulsée, mais la puissance moyenne ne doit pas dépasser la limite de 1W.

10.2 Comment sélectionner le bon classement de tension ?

Si votre conception utilise une simple résistance série pour limiter le courant, une catégorie VF plus serrée (par ex., tout Code B) garantit un courant plus uniforme et donc une luminosité constante sur toutes les LED d'un réseau. Pour les conceptions utilisant des pilotes à courant constant actifs, la catégorie de tension est moins critique, car le pilote ajustera la tension pour maintenir le courant défini.

10.3 Puis-je piloter cette LED sans dissipateur thermique ?

À la puissance nominale complète de 350mA/1W, un chemin thermique approprié est obligatoire. Le boîtier céramique aide, mais il doit être connecté au système de gestion thermique du PCB. Pour des courants de commande plus faibles (par ex., 100-200mA) ou un fonctionnement en impulsions, les exigences sont moins strictes, mais une analyse thermique est toujours recommandée.

11. Étude de cas d'application pratique

Scénario : Lecteur de codes-barres industriel haute vitesse.Un lecteur doit lire des codes sur des colis en mouvement rapide. Le système utilise un réseau de LED infrarouges 850nm pulsées pour éclairer la cible. La LED Céramique 3535 est choisie pour sa capacité à gérer des courants d'impulsion élevés (jusqu'à 700mA) pour des flashs lumineux et de courte durée, capturant des images nettes sans flou de mouvement. La stabilité thermique du boîtier céramique garantit une amplitude d'impulsion et une longueur d'onde constantes sur de longues périodes de fonctionnement dans un environnement d'usine chaud. Le faisceau large de 120 degrés permet à moins de LED de couvrir le champ de balayage. Le PCB est conçu avec des couches de cuivre épaisses et des vias thermiques sous la pastille thermique de chaque LED pour dissiper la chaleur moyenne générée pendant le fonctionnement en impulsions.

12. Introduction au principe de fonctionnement

Une diode électroluminescente infrarouge (LED IR) fonctionne sur le même principe d'électroluminescence qu'une LED visible. Lorsqu'une tension directe est appliquée à travers la jonction p-n, les électrons et les trous se recombinent dans la région active, libérant de l'énergie sous forme de photons. La longueur d'onde (couleur) de la lumière émise est déterminée par l'énergie de la bande interdite du matériau semi-conducteur utilisé. Pour une émission à 850nm, des matériaux comme l'Arséniure de Gallium-Aluminium (AlGaAs) sont couramment utilisés. Le boîtier céramique sert principalement de logement mécaniquement robuste et thermiquement conducteur pour la puce semi-conductrice, les fils de liaison et l'optique primaire (si présente).

13. Tendances et évolutions technologiques

La tendance pour les LED infrarouges haute puissance va vers une efficacité énergétique plus élevée (plus de lumière émise par watt électrique entrant) et une densité de puissance accrue. Cela favorise l'adoption de technologies de puces avancées (flip-chip, couche mince) et de matériaux de conditionnement comme les céramiques et les substrats à âme métallique pour une gestion thermique optimale. Il y a également un accent sur l'amélioration de la fiabilité et de la durée de vie dans des conditions difficiles (haute température, forte humidité). De plus, l'intégration des pilotes et des capteurs avec la LED dans des modules intelligents est une tendance croissante, simplifiant la conception du système pour les utilisateurs finaux. La demande de bandes de longueur d'onde spécifiques et étroites pour les applications de détection continue de stimuler les avancées dans la croissance des matériaux épitaxiés et l'ingénierie des dispositifs.