LED infrarouge CMS 0,8 mm de hauteur à dôme plat - 1,6 V - 875 nm - 110 mW - Fiche technique française

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document fournit les spécifications techniques complètes d'une diode émettrice infrarouge (IR) miniature pour montage en surface. Le composant est conçu pour les applications nécessitant une source compacte et fiable de lumière infrarouge adaptée aux photodétecteurs au silicium.

1.1 Caractéristiques principales et positionnement

Cette LED se caractérise par son profil exceptionnellement bas de 0,8 mm, la rendant adaptée aux conceptions de circuits imprimés à espace restreint. Elle dispose d'une lentille à dôme plat moulée en plastique transparent, qui procure un diagramme de rayonnement spécifique. Le composant est fabriqué à partir d'une puce en GaAlAs (Arséniure de Gallium-Aluminium), optimisée pour l'émission infrarouge. Un avantage clé de sa conception réside dans son spectre de sortie, qui correspond étroitement à la courbe de sensibilité des photodiodes et phototransistors au silicium courants, maximisant ainsi l'efficacité de détection dans les systèmes de capteurs.

1.2 Conformité et spécifications environnementales

Le composant est conforme aux principales directives environnementales et de sécurité. Il est fabriqué sans plomb. Il est également conforme aux exigences sans halogènes, limitant spécifiquement la teneur en Brome (Br) et Chlore (Cl) à moins de 900 ppm individuellement et à un total combiné inférieur à 1500 ppm. Le produit est conçu pour rester dans les paramètres de la directive RoHS (Restriction des Substances Dangereuses).

2. Analyse des paramètres techniques

Cette section détaille les limites absolues et les caractéristiques de fonctionnement standard de la LED infrarouge. Tous les paramètres sont spécifiés à une température ambiante (Ta) de 25°C sauf indication contraire.

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents peuvent survenir sur le composant. Le fonctionnement à ces limites ou au-delà n'est pas garanti.

• Courant direct continu (I_F):65 mA
• Tension inverse (V_R):5 V
• Température de fonctionnement (T_opr):-25°C à +85°C
• Température de stockage (T_stg):-40°C à +85°C
• Température de soudage (T_sol):260°C pendant une durée n'excédant pas 5 secondes.
• Dissipation de puissance (P_d):110 mW (à une température d'air libre de 25°C ou inférieure).

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Ces paramètres définissent la performance typique du composant dans des conditions de test standard (I_F= 20mA, Ta=25°C).

• Intensité rayonnante (I_e):0,2 mW/sr (Minimum), 0,5 mW/sr (Typique). Ceci mesure la puissance optique émise par unité d'angle solide.
• Longueur d'onde de crête (λ_p):875 nm (Typique). C'est la longueur d'onde à laquelle la puissance optique de sortie est la plus forte.
• Largeur de bande spectrale (Δλ):80 nm (Typique). Ceci indique la plage de longueurs d'onde émises, généralement mesurée à la moitié de l'intensité de crête (FWHM).
• Tension directe (V_F):1,3 V (Typique), 1,6 V (Maximum). La chute de tension aux bornes de la LED lorsqu'elle est parcourue par un courant de 20mA.
• Courant inverse (I_R):10 µA (Maximum). Le courant de fuite lorsque 5V sont appliqués en polarisation inverse.
• Angle de vision (2θ_1/2):145° (Typique). L'angle total pour lequel l'intensité rayonnante est la moitié de l'intensité de crête (à 0°). La lentille à dôme plat contribue à cet angle de vision large.

3. Analyse des courbes de performance

La fiche technique inclut plusieurs graphiques illustrant le comportement du composant dans différentes conditions. Ces courbes sont essentielles pour les ingénieurs de conception afin de prédire les performances dans les applications réelles.

3.1 Courant direct en fonction de la température ambiante

Cette courbe montre la dégradation du courant direct maximal autorisé lorsque la température ambiante augmente. Pour éviter les dommages thermiques, le courant direct doit être réduit lors d'un fonctionnement au-dessus de 25°C. La valeur de dissipation de puissance de 110mW est un facteur critique dans ce calcul de dégradation.

3.2 Distribution spectrale

Le graphique représente la puissance optique relative sur le spectre des longueurs d'onde. Il confirme l'émission de crête à environ 875nm et la largeur de bande spectrale d'environ 80nm, mettant en évidence la correspondance avec la sensibilité des détecteurs au silicium (qui culmine autour de 800-900nm).

3.3 Intensité relative en fonction du courant direct

Ce tracé illustre la relation entre le courant d'alimentation et la puissance lumineuse. Il montre généralement une tendance sous-linéaire, où l'augmentation du courant produit des gains décroissants en intensité rayonnante, en particulier lorsque les effets thermiques deviennent significatifs. Ceci éclaire les décisions concernant le courant d'alimentation pour un compromis entre la puissance de sortie souhaitée, l'efficacité et la durée de vie du composant.

3.4 Courant direct en fonction de la tension directe

La courbe IV (Courant-Tension) est fondamentale pour la conception de circuit. Elle montre la relation exponentielle, permettant aux concepteurs de calculer la résistance série nécessaire pour une tension d'alimentation donnée afin d'atteindre le courant d'alimentation cible (par exemple, 20mA). La valeur typique de V_Fde 1,3V est une valeur clé pour ces calculs.

3.5 Intensité rayonnante relative en fonction du déplacement angulaire

Ce diagramme polaire représente visuellement le diagramme de rayonnement ou l'angle de vision. L'angle de vision de 145° est confirmé ici, montrant comment l'intensité diminue lorsque l'angle par rapport à l'axe central (0°) augmente. Ceci est crucial pour aligner la LED avec un détecteur dans les applications de capteurs.

4. Informations mécaniques et de conditionnement

4.1 Dimensions du boîtier

Le composant est logé dans un boîtier pour montage en surface très compact. Les dimensions clés incluent une taille de corps d'environ 1,6mm x 1,2mm avec une hauteur totale de 0,8mm. Les plots d'anode et de cathode sont situés sur le dessous du boîtier. Des dessins mécaniques détaillés dans la fiche technique fournissent toutes les dimensions critiques avec une tolérance standard de ±0,1mm sauf indication contraire. Un motif de pastilles (empreinte) suggéré pour la conception de circuit imprimé est fourni à titre de référence, mais il est conseillé aux concepteurs de le modifier en fonction de leur processus d'assemblage spécifique et de leurs exigences de fiabilité.

4.2 Identification de la polarité

Le boîtier inclut un indicateur de polarité, généralement une encoche ou une marque à une extrémité, pour distinguer l'anode de la cathode. L'orientation correcte est vitale pour le fonctionnement du circuit.

4.3 Conditionnement pour l'assemblage

Les composants sont fournis en bande et en bobine pour être compatibles avec les équipements d'assemblage automatique par pick-and-place. La largeur de la bande est de 8mm, enroulée sur une bobine standard de 7 pouces de diamètre. Chaque bobine contient 3000 pièces. Les dimensions de la bande porteuse sont fournies pour assurer la compatibilité avec les systèmes d'alimentation.

5. Directives de soudage et d'assemblage

Une manipulation appropriée est essentielle pour maintenir la fiabilité et les performances du composant.

5.1 Stockage et sensibilité à l'humidité

Les LED 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. Avant ouverture, stocker à 10-30°C avec ≤90% d'HR. Après ouverture, la "durée de vie hors sac" est de 168 heures (7 jours) lorsqu'elles sont stockées à 10-30°C et ≤60% d'HR. Les pièces non utilisées doivent être remises sous sac avec un dessiccant. Si la durée de vie hors sac ou la durée de conservation est dépassée, un séchage à 60°C ±5°C pendant 96 heures est requis avant utilisation pour éliminer l'humidité absorbée et éviter l'effet "pop-corn" pendant le soudage par refusion.

5.2 Profil de soudage par refusion

Un profil de température de soudage par refusion sans plomb recommandé est fourni. Les paramètres clés incluent une phase de préchauffage, une vitesse de montée en température définie, une température de crête ne dépassant pas 260°C, et un temps au-dessus du liquidus (TAL) adapté à la pâte à souder. Le soudage par refusion ne doit pas être effectué plus de deux fois sur le même composant. Il faut éviter toute contrainte sur le corps de la LED pendant le chauffage et le gauchissement du circuit imprimé après soudage.

5.3 Soudage manuel et retouche

Si un soudage manuel est nécessaire, une extrême prudence est requise. La température de la pointe du fer à souder doit être inférieure à 350°C, appliquée sur chaque borne pendant au maximum 3 secondes. Un fer à faible puissance (≤25W) est recommandé. Un intervalle de refroidissement d'au moins 2 secondes doit être respecté entre le soudage des deux bornes. La retouche est fortement déconseillée après que la LED a été soudée. Si elle est inévitable, un fer à souder à double pointe spécialisé doit être utilisé pour chauffer simultanément les deux bornes et soulever le composant sans appliquer de contrainte mécanique. L'impact de la retouche sur les caractéristiques du composant doit être vérifié au préalable.

6. Notes d'application et considérations de conception

6.1 Principaux scénarios d'application

• Capteurs infrarouges montés sur circuit imprimé :Détection de proximité, détection d'objet, suivi de ligne.
• Unités de télécommande infrarouge :Adapté aux conceptions nécessitant une puissance de sortie plus élevée pour une portée étendue.
• Scanners :Lecteurs de codes-barres, scanners de documents.
• Systèmes infrarouges généraux :Toute application nécessitant une source IR compacte et efficace couplée à un détecteur au silicium.

6.2 Considérations de conception critiques

• Limitation de courant :Une résistance série externe est OBLIGATOIRE. La caractéristique IV exponentielle de la LED signifie qu'une faible augmentation de tension peut provoquer une augmentation importante et destructrice du courant. La valeur de la résistance est calculée en utilisant R = (V_alimentation- V_F) / I_F.
• Gestion thermique :La limite de dissipation de puissance de 110mW doit être respectée. Considérez la surface de cuivre du circuit imprimé (plots thermiques) pour le dissipateur thermique, en particulier lors d'un fonctionnement à des courants plus élevés ou à des températures ambiantes élevées.
• Alignement optique :Le large angle de vision de 145° simplifie l'alignement mais réduit l'intensité en un point spécifique. Pour des faisceaux focalisés, une optique externe peut être requise.
• Protection électrique :La faible tension inverse nominale (5V) signifie qu'il faut veiller à éviter les conditions de polarisation inverse, qui pourraient être causées par des charges inductives ou une disposition incorrecte du circuit imprimé.

6.3 Facteurs de comparaison et de sélection

Lors de la sélection d'une LED IR, les principaux facteurs de différenciation incluent :
Taille/Hauteur du boîtier :Le profil de 0,8 mm de ce composant est un avantage majeur pour les conceptions ultra-minces.
Angle de vision :La lentille à dôme plat et grand angle est idéale pour une couverture large, tandis que les lentilles bombées offrent des faisceaux plus focalisés.
Longueur d'onde :La crête à 875nm est une valeur standard adaptée au silicium. D'autres longueurs d'onde (par exemple, 940nm) offrent une visibilité plus faible mais peuvent avoir une réponse de détecteur légèrement inférieure.
Intensité rayonnante :La sortie typique de 0,5mW/sr convient à de nombreuses applications à moyenne portée. Des composants à sortie plus élevée sont disponibles mais peuvent compromettre la taille ou l'angle de vision.

7. Marquage et informations de commande

L'étiquette de la bobine contient des informations essentielles pour la traçabilité et le contrôle de production. Les champs incluent généralement : Numéro de pièce client (CPN), Numéro de pièce fabricant (P/N), Numéro de lot (LOT No), Quantité (QTY), Longueur d'onde de crête (H.E.), Classe de performance (CAT), Code de référence (REF), Niveau de sensibilité à l'humidité (MSL-X), et Pays de fabrication (Made In). Le numéro de pièce spécifique pour ce composant est SIR19-21C/TR8, où "TR8" indique le conditionnement en bande de 8mm sur bobine.

8. Principes techniques et tendances

8.1 Principe de fonctionnement

Une LED infrarouge est une diode à jonction p-n semi-conductrice. Lorsqu'elle est polarisée en direct, les électrons et les trous se recombinent dans la région active (la puce GaAlAs), libérant de l'énergie sous forme de photons. L'énergie de bande interdite spécifique du matériau GaAlAs détermine la longueur d'onde des photons, produisant une lumière infrarouge autour de 875nm. La lentille en époxy transparent protège la puce et façonne le diagramme de lumière émis.

8.2 Tendances de l'industrie

La tendance dans l'optoélectronique CMS continue vers la miniaturisation, une efficacité plus élevée et une plus grande intégration. La demande pour des empreintes de boîtier encore plus petites et des hauteurs plus basses pour permettre des appareils électroniques grand public plus fins est croissante. Les progrès dans la conception des puces et les matériaux de conditionnement visent à fournir une intensité rayonnante plus élevée à partir de composants plus petits tout en maintenant ou en améliorant la fiabilité. L'intégration avec des pilotes et des capteurs dans des modules multi-puces (MCM) ou des solutions système-en-boîtier (SiP) est également un domaine en croissance, simplifiant la conception et économisant de l'espace sur la carte.