Fiche technique FR - Diode électroluminescente infrarouge à sommet plat HIR25-21C/L423/TR8 - Hauteur 0,8mm - Dimensions 2,0x1,25x0,8mm - Tension 1,35V - Puissance 100mW - Lentille transparente

1. Vue d'ensemble du produit

La HIR25-21C/L423/TR8 est une diode électroluminescente infrarouge miniature à montage en surface (SMD). Elle est logée dans un boîtier compact à deux extrémités avec un profil exceptionnellement bas de 0,8 mm, la rendant adaptée aux applications où l'espace est limité. Le dispositif est moulé dans un plastique transparent avec une lentille à sommet plat, qui procure un diagramme de rayonnement spécifique. Son matériau semi-conducteur principal est l'arséniure de gallium-aluminium (GaAlAs), conçu pour un appariement spectral optimal avec les photodiodes et phototransistors au silicium, garantissant une haute efficacité dans les systèmes de détection.

Le produit est conçu avec une caractéristique de faible tension directe, contribuant à l'efficacité énergétique globale du système. Il est entièrement conforme aux normes environnementales et de sécurité modernes, notamment sans plomb (Pb-free), conforme au règlement REACH de l'UE et répondant aux exigences sans halogènes (Br<900 ppm, Cl<900 ppm, Br+Cl<1500 ppm). Le dispositif est fourni sur bande de 8 mm montée sur des bobines de 7 pouces de diamètre, facilitant les processus d'assemblage automatisés.

2. Interprétation approfondie des paramètres techniques

2.1 Caractéristiques maximales absolues

Les limites opérationnelles du dispositif sont définies dans des conditions de température ambiante (Ta) de 25°C. Le dépassement de ces valeurs peut causer des dommages permanents. La tension inverse (V_R) est spécifiée à 5V. Le courant direct (I_F) a une valeur maximale de 100mA. La dissipation de puissance (P_D) est évaluée à 100mW. La plage de température de fonctionnement est de -40°C à +85°C, tandis que la plage de température de stockage s'étend de -40°C à +100°C. La température de soudage doit être gérée avec soin, avec un pic à 260°C pendant 10 secondes conformément au profil de refusion sans plomb.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Les principaux paramètres de performance sont généralement mesurés à I_F=20mA et Ta=25°C. La tension directe (V_F) est typiquement de 1,35V. L'intensité rayonnante (I_e) est spécifiée avec une valeur minimale, définissant la puissance optique de sortie. La longueur d'onde d'émission de crête (λ_p) est centrée dans le spectre infrarouge, typiquement autour de 940nm, ce qui s'aligne parfaitement avec la sensibilité maximale des récepteurs courants au silicium. La largeur de bande spectrale (demi-largeur) est également définie, indiquant la plage de longueurs d'onde émises. L'angle de vision est déterminé par la conception de la lentille à sommet plat, fournissant un diagramme de rayonnement spécifique adapté aux applications ciblées.

3. Explication du système de classement (binning)

La référence HIR25-21C/L423/TR8 intègre une structure de classement pour garantir une performance constante. Bien que la fiche technique fournisse un guide général de sélection indiquant le matériau de puce GaAlAs et une lentille transparente, les classes spécifiques pour des paramètres comme la longueur d'onde de crête (HUE) et l'intensité rayonnante (CAT) sont gérées lors de la production. Les clients reçoivent des composants dans des plages de tolérance spécifiées pour ces paramètres clés, garantissant ainsi que le dispositif fonctionnera comme requis dans leur circuit et application spécifiques. Les codes 'L423' et 'TR8' dans la référence correspondent respectivement à des classes de performance spécifiques et aux spécifications d'emballage en bande et bobine.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique comprend plusieurs courbes caractéristiques qui fournissent un aperçu plus approfondi du comportement du dispositif au-delà des données tabulaires.

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

Cette courbe illustre la relation entre le courant traversant la DEL et la tension à ses bornes. Elle montre typiquement une relation exponentielle, avec une tension de "coude" définie. La caractéristique de faible tension directe de cette DEL est visuellement confirmée ici, montrant qu'elle commence à conduire significativement à une tension plus basse par rapport à certaines alternatives, ce qui est bénéfique pour les conceptions de circuits basse tension.

4.2 Intensité rayonnante en fonction du courant direct

Ce graphique montre la sortie optique (intensité rayonnante) en fonction du courant d'attaque. Il démontre typiquement une relation linéaire dans la plage de courant de fonctionnement recommandée, confirmant que la sortie lumineuse est directement proportionnelle au courant. Cette linéarité est cruciale pour les applications nécessitant des signaux modulés, comme dans la transmission de données infrarouges.

4.3 Intensité rayonnante en fonction de la température ambiante

Cette courbe représente comment la puissance optique de sortie diminue lorsque la température ambiante augmente. Comme toutes les DEL, l'efficacité de cet émetteur infrarouge diminue avec la hausse de la température. Comprendre cette déclassement est essentiel pour concevoir des systèmes fonctionnant de manière fiable sur toute la plage de température, en particulier dans les environnements à haute température. Une gestion thermique adéquate peut être nécessaire dans les applications haute puissance ou haute température pour maintenir une sortie constante.

4.4 Distribution spectrale

Un graphique de distribution spectrale montre la puissance rayonnante relative émise à différentes longueurs d'onde. Il affichera un pic net à la longueur d'onde nominale (par exemple, 940nm) avec une forme caractéristique et une demi-largeur. Cette visualisation confirme le bon appariement spectral avec les photodétecteurs au silicium, dont la courbe de responsivité atteint un pic dans la même région du proche infrarouge.

5. Informations mécaniques et d'emballage

5.1 Dimensions du boîtier

La DEL a un encombrement très compact. Les dimensions du boîtier sont de 2,0 mm de longueur, 1,25 mm de largeur et 0,8 mm de hauteur (valeurs nominales). Des dessins mécaniques détaillés fournissent toutes les dimensions critiques, y compris l'espacement des broches, la position des pastilles et la géométrie de la lentille. Les tolérances pour la plupart des dimensions sont de ±0,1 mm sauf indication contraire. L'anode et la cathode sont clairement marquées sur le boîtier pour une identification correcte de la polarité lors de l'assemblage.

5.2 Configuration recommandée des pastilles (pads)

Un motif de pastilles (empreinte) suggéré pour la conception de PCB est fourni. Cela inclut des recommandations de taille et d'espacement des pastilles pour assurer un soudage fiable et une stabilité mécanique. La fiche technique note explicitement qu'il s'agit d'une référence uniquement, et les concepteurs doivent modifier les dimensions des pastilles en fonction de leurs capacités spécifiques de fabrication de PCB et des exigences de l'application, telles que les considérations de contrainte thermique ou mécanique.

5.3 Dimensions du conditionnement en bande porteuse

Le dispositif est fourni dans une bande porteuse embossée pour l'assemblage automatisé pick-and-place. La largeur de la bande est de 8 mm. Des dimensions détaillées pour la cavité de poche qui contient la DEL, l'espacement entre les poches (pas) et le positionnement des trous d'entraînement sont fournies. Chaque bobine contient 2000 pièces (PCS).

6. Recommandations de soudage et d'assemblage

6.1 Sensibilité à l'humidité et stockage

Les DEL sont conditionnées dans un sac étanche à l'humidité avec un dessiccant. Le sac ne doit pas être ouvert avant que les composants ne soient prêts à être utilisés. Après ouverture, les DEL doivent être stockées à 30°C ou moins et à 60% d'humidité relative ou moins. Elles doivent être utilisées dans les 168 heures (7 jours) suivant l'ouverture du sac. Si le temps de stockage est dépassé ou si le dessiccant indique une absorption d'humidité, un traitement de séchage à 60 ± 5°C pendant 24 heures est requis avant utilisation pour éviter l'effet "pop-corn" pendant le soudage par refusion.

6.2 Profil de soudage par refusion

Un profil de température de soudage par refusion sans plomb est recommandé. Les paramètres clés incluent une étape de préchauffage, une montée en température progressive, une température de pic ne dépassant pas 260°C et un temps au-dessus du liquidus (typiquement 217°C) de 30 à 60 secondes. La température de pic doit être maintenue pendant un maximum de 10 secondes. Le soudage par refusion ne doit pas être effectué plus de deux fois sur le même dispositif pour éviter les dommages thermiques au boîtier plastique et à la puce semi-conductrice.

6.3 Soudage manuel et retouche

Si un soudage manuel est nécessaire, une extrême prudence est de mise. La température de la pointe du fer à souder doit être inférieure à 350°C, et le temps de contact par borne doit être limité à 3 secondes ou moins. Un fer à souder de faible puissance (25W ou moins) est recommandé. Un intervalle de refroidissement d'au moins 2 secondes doit être respecté entre le soudage des deux bornes. La réparation après soudage est fortement déconseillée. Si elle est inévitable, un fer à souder double tête spécialisé doit être utilisé pour chauffer simultanément les deux bornes, évitant ainsi la contrainte thermique de soulever une pastille pendant que l'autre est encore soudée. Le risque de dommage pendant la retouche est élevé et doit être évalué au préalable.

7. Informations sur l'emballage et la commande

L'emballage standard est de 2000 pièces par bobine de 7 pouces sur bande porteuse de 8 mm de large. La référence HIR25-21C/L423/TR8 encapsule la série du produit, les classes de performance spécifiques et le type d'emballage. Les étiquettes sur la bobine incluront la Référence (P/N), le Numéro de lot (LOT No), la Quantité (QTY), la Longueur d'onde de crête (HUE), le Rang (CAT) et le Niveau de sensibilité à l'humidité (MSL-X).

8. Suggestions d'application

8.1 Circuits d'application typiques

Capteur infrarouge monté sur PCB :La DEL est utilisée comme source lumineuse dans les capteurs de proximité, la détection d'objets et les robots suiveurs de ligne. Elle est souvent associée à un phototransistor ou une photodiode. Une résistance de limitation de courant est absolument obligatoire en série avec la DEL pour éviter les dommages par surintensité, car la tension directe de la DEL a un coefficient de température négatif et n'est pas un limiteur de courant fiable.

Télécommande infrarouge :Pour les télécommandes nécessitant une puissance élevée, cette DEL peut fournir une intensité rayonnante suffisante pour une portée plus longue ou à travers des obstacles. Elle est typiquement pilotée avec des courants pulsés supérieurs au courant continu nominal (par exemple, des impulsions de 100mA) pour obtenir des éclats lumineux pour la transmission de données.

Scanners et systèmes infrarouges appliqués :Utilisée dans les scanners de codes-barres, les systèmes de reconnaissance gestuelle et les codeurs optiques.

8.2 Considérations de conception

Pilotage du courant :Toujours utiliser une résistance série ou un pilote à courant constant. La valeur de la résistance est calculée comme R = (V_alimentation- V_F) / I_F.

Gestion thermique :Bien que le boîtier soit petit, un fonctionnement continu à des courants élevés dans des températures ambiantes élevées peut entraîner une surchauffe et réduire la durée de vie. Assurez-vous d'une surface de cuivre de PCB adéquate ou de vias thermiques si nécessaire.

Alignement optique :La lentille à sommet plat procure un diagramme de faisceau spécifique. Pour un couplage optimal avec un récepteur, considérez le placement relatif et toute lentille ou ouverture nécessaire.

Protection contre les décharges électrostatiques (ESD) :Bien que non explicitement indiqué comme sensible dans cette fiche technique, manipuler tous les dispositifs semi-conducteurs avec des précautions ESD est une bonne pratique.

9. Comparaison et différenciation techniques

Les principaux facteurs de différenciation de la HIR25-21C/L423/TR8 sont sonprofil ultra-bas de 0,8 mm, qui est plus fin que de nombreuses DEL SMD standard, et salentille transparente à sommet plat. Comparée aux lentilles bombées, le sommet plat peut offrir un diagramme de rayonnement plus focalisé ou de forme différente, ce qui peut être bénéfique dans des applications de détection spécifiques où la lumière doit être dirigée d'une manière particulière. La faible tension directe contribue à l'efficacité énergétique. L'utilisation du matériau GaAlAs et un classement précis garantissent un appariement excellent et constant avec les détecteurs au silicium, ce qui peut améliorer le rapport signal/bruit dans les systèmes de capteurs par rapport aux DEL ayant des spectres plus larges ou non appariés.

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

Q : Pourquoi une résistance série est-elle obligatoire ?

R : La courbe I-V d'une DEL est exponentielle. Une petite augmentation de la tension au-delà du point de coude provoque une augmentation très importante, potentiellement destructrice, du courant. Une résistance fournit une relation linéaire entre la tension d'alimentation et le courant, stabilisant le point de fonctionnement.

Q : Puis-je piloter cette DEL avec des impulsions supérieures à 100mA ?

R : Peut-être, mais uniquement dans des conditions pulsées spécifiques (faible rapport cyclique, courte largeur d'impulsion) comme défini par les courbes de déclassement, qui ne sont pas fournies dans cet extrait. Dépasser la caractéristique maximale absolue dans n'importe quelle condition risque d'endommager immédiatement le composant.

Q : Que signifie "appariement spectral avec un photodétecteur au Si" ?

R : Cela signifie que la longueur d'onde de crête et la largeur spectrale de la lumière émise par la DEL s'alignent étroitement avec la région de sensibilité maximale d'une photodiode ou d'un phototransistor standard au silicium. Cela maximise le signal électrique généré par le détecteur pour une puissance optique donnée, améliorant l'efficacité et la portée du système.

Q : À quel point la durée de vie de 7 jours après ouverture du sac est-elle critique ?

R : Très critique si les dispositifs doivent subir un soudage par refusion. L'humidité absorbée peut se vaporiser pendant le processus de refusion à haute température, provoquant un délaminage interne ou une fissuration (effet "pop-corn"). Si la durée de vie est dépassée, un séchage est requis.

11. Exemples pratiques d'utilisation

Cas 1 : Interrupteur de détection d'objet sans contact.La DEL est montée d'un côté d'un espace, et un phototransistor est monté en face. Un objet passant à travers l'espace interrompt le faisceau infrarouge, provoquant un changement de la sortie du phototransistor. Le faible profil permet à ce capteur d'être intégré dans des appareils très fins. La longueur d'onde constante assure un déclenchement fiable malgré les variations de température.

Cas 2 : Télécommande de télévision améliorée.Un concepteur a besoin d'une télécommande qui fonctionne sous des angles plus larges ou à travers de légers obstacles. L'utilisation de cette DEL avec un pilotage à courant pulsé plus élevé peut fournir une intensité rayonnante supérieure à celle d'une DEL IR standard, améliorant ainsi les performances. La lentille plate peut également aider à disperser la lumière légèrement différemment pour une couverture plus large.

Cas 3 : Codeur optique miniature.Dans un petit codeur rotatif, la DEL et le détecteur sont placés de part et d'autre d'un disque codé. Le boîtier mince de 0,8 mm est crucial pour s'adapter à l'assemblage mécanique serré du codeur. Le bon appariement spectral assure un signal numérique propre provenant du détecteur lorsque le disque tourne.

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 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, de l'énergie est libérée. Dans le matériau GaAlAs utilisé ici, cette énergie correspond à un photon dans le spectre infrarouge (typiquement autour de 940 nm de longueur d'onde). La composition spécifique des atomes de gallium, d'aluminium et d'arsenic détermine l'énergie de la bande interdite et donc la longueur d'onde de la lumière émise. Le boîtier en époxy transparent encapsule la puce, fournit une protection mécanique, et la surface plane supérieure agit comme une lentille primaire pour façonner le diagramme de rayonnement de la lumière émise.

13. Tendances et évolutions technologiques

La tendance des DEL infrarouges SMD continue vers uneefficacité plus élevée(plus de sortie rayonnante par watt électrique d'entrée), destailles de boîtier plus petitespour des appareils toujours plus compacts, et unefiabilité accruedans des conditions difficiles. Il y a également des développements dans la création de DEL avec des sorties spectrales spécifiques et étroites pour des applications de détection avancées et l'intégration de plusieurs émetteurs (par exemple, différentes longueurs d'onde) dans un seul boîtier. La recherche d'une consommation d'énergie plus faible dans les appareils IoT alimentés par batterie pousse vers une tension directe plus basse et une efficacité plus élevée. De plus, les progrès dans les matériaux d'encapsulation visent à améliorer les performances thermiques et la résistance à l'humidité, pouvant potentiellement assouplir certaines des exigences de manipulation strictes.