Fiche technique LED IR LTPL-C035RH730 - Boîtier 3.5x3.5mm - 2.0V Typ - 1.96W Max - Longueur d'onde pic 730nm - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

La LTPL-C035RH730 est une diode électroluminescente (LED) infrarouge haute puissance et économe en énergie, conçue pour les applications d'éclairage à l'état solide. Ce composant représente une technologie de source lumineuse avancée qui allie la longue durée de vie opérationnelle et la fiabilité inhérentes aux LED à une puissance rayonnante significative. Elle est conçue pour offrir une flexibilité de conception et des performances adaptées au remplacement des technologies d'éclairage infrarouge conventionnelles dans diverses applications.

1.1 Caractéristiques et avantages clés

La LED intègre plusieurs fonctionnalités qui améliorent son utilité et ses performances dans les conceptions électroniques :

• Compatibilité avec les circuits intégrés :Le composant est conçu pour être directement compatible avec les niveaux d'attaque et la logique des circuits intégrés standards, simplifiant ainsi la conception de l'interface.
• Conformité environnementale :Le composant est conforme à la directive RoHS (Restriction des substances dangereuses) et est fabriqué selon des procédés sans plomb.
• Efficacité opérationnelle :La LED offre des coûts d'exploitation inférieurs par rapport aux sources infrarouges traditionnelles grâce à son rendement de conversion électrique-optique plus élevé.
• Maintenance réduite :La durée de vie étendue et la construction robuste à l'état solide contribuent à réduire significativement les coûts de maintenance et les temps d'arrêt sur le cycle de vie du produit.

2. Analyse approfondie des spécifications techniques

Cette section fournit une analyse objective et détaillée des principaux paramètres techniques de la LED, tels que définis dans les conditions de test standard (Ta=25°C).

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents peuvent survenir sur le composant. Un fonctionnement continu à ou près de ces limites n'est pas conseillé et peut affecter la fiabilité.

• Courant direct continu (If) :700 mA (Maximum)
• Puissance consommée (Po) :1.96 W (Maximum)
• Plage de température de fonctionnement (Topr) :-40°C à +85°C
• Plage de température de stockage (Tstg) :-55°C à +100°C
• Température de jonction (Tj) :110°C (Maximum)

Note importante :Un fonctionnement prolongé de la LED en polarisation inverse peut entraîner des dommages ou une défaillance du composant. Une conception de circuit appropriée doit inclure une protection contre la tension inverse.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Mesurés à un courant d'attaque typique de 350mA et une température ambiante de 25°C, ces paramètres définissent les performances fondamentales de la LED.

• Tension directe (Vf) :
  • Minimum : 1.6 V
  • Typique : 2.0 V
  • Maximum : 2.4 V
• Flux radiant (Φe) :Il s'agit de la puissance optique totale émise, mesurée en milliwatts (mW) à l'aide d'une sphère intégrante.
  • Minimum : 230 mW
  • Typique : 250 mW
  • Maximum : 310 mW
• Longueur d'onde pic (Wp) :La longueur d'onde à laquelle l'intensité spectrale rayonnante est maximale.
  • Minimum : 720 nm
  • Maximum : 740 nm
  • La référence '730' dans le numéro de pièce indique une longueur d'onde pic nominale de 730nm.
• Angle de vision (2θ1/2) :L'angle total pour lequel l'intensité rayonnante est la moitié de l'intensité maximale (généralement mesuré depuis l'axe optique).
  • Typique : 130°

3. Système de classification et codes de bin

Les LED sont triées (binnées) en fonction de paramètres de performance clés pour garantir l'homogénéité au sein d'un lot. Le code de bin est marqué sur chaque sachet d'emballage.

3.1 Classification par tension directe (Vf)

Les LED sont classées en quatre bins de tension (V0 à V3) avec une tolérance de ±0.1V à 350mA.

• V0 :1.6V – 1.8V
• V1 :1.8V – 2.0V
• V2 :2.0V – 2.2V
• V3 :2.2V – 2.4V

3.2 Classification par flux radiant (Φe)

Les LED sont triées en quatre bins de flux radiant (R0 à R3) avec une tolérance de ±10% à 350mA.

• R0 :230 mW – 250 mW
• R1 :250 mW – 270 mW
• R2 :270 mW – 290 mW
• R3 :290 mW – 310 mW

3.3 Classification par longueur d'onde pic (Wp)

Les LED sont classées en quatre bins de longueur d'onde (P7E à P7H) avec une tolérance de ±3nm à 350mA.

• P7E :720 nm – 725 nm
• P7F :725 nm – 730 nm
• P7G :730 nm – 735 nm
• P7H :735 nm – 740 nm

Les demandes pour des bins spéciaux ou limités nécessitent une consultation directe.

4. Analyse des courbes de performance

Les courbes typiques suivantes, mesurées à 25°C sauf indication contraire, donnent un aperçu du comportement de la LED dans différentes conditions.

4.1 Flux radiant relatif en fonction du courant direct

Ce graphique montre comment la puissance optique (flux radiant) augmente avec le courant direct. La relation est typiquement non linéaire, le rendement (flux radiant par unité de courant) diminuant souvent à des courants très élevés en raison de l'augmentation des effets thermiques et des pertes internes. Les concepteurs utilisent cette courbe pour sélectionner un point de fonctionnement optimal qui équilibre la puissance de sortie et l'efficacité.

4.2 Distribution spectrale relative

Ce tracé illustre l'intensité de la lumière émise à différentes longueurs d'onde, centrée autour de la longueur d'onde pic (730nm). Il montre la largeur spectrale ou la bande passante de l'émission. Un spectre plus étroit est typique pour les LED monochromatiques comme ce dispositif infrarouge.

4.3 Diagramme de rayonnement (Caractéristiques)

Ce diagramme polaire représente la distribution spatiale de l'intensité lumineuse autour de la LED, définissant son angle de vision de 130°. Ce diagramme influence la façon dont la lumière est répartie dans une application, par exemple pour un éclairage uniforme ou une détection directionnelle.

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

Cette courbe fondamentale montre la relation entre la tension appliquée aux bornes de la LED et le courant qui en résulte. Elle illustre la caractéristique exponentielle de la diode. La tension directe typique (Vf) est spécifiée pour un courant donné (350mA). Cette courbe est essentielle pour concevoir le circuit de limitation de courant.

4.5 Flux radiant relatif en fonction de la température de jonction

Ce graphique critique montre comment la puissance optique diminue lorsque la température de jonction (Tj) de la LED augmente. Cette dégradation thermique est une caractéristique clé de toutes les LED. Une gestion thermique efficace (dissipateur thermique) est cruciale pour maintenir une puissance lumineuse stable à long terme et pour éviter une dégradation accélérée.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions de contour

La LED est dotée d'un boîtier CMS compact. Les notes dimensionnelles clés incluent :

• Toutes les dimensions sont en millimètres (mm).
• La tolérance générale des dimensions est de ±0.2mm.
• La hauteur de la lentille et la longueur/largeur du substrat en céramique ont une tolérance plus stricte de ±0.1mm.
• Le plot thermique au dos du composant est électriquement isolé (neutre) des plots électriques de l'anode et de la cathode. Cela permet de le connecter directement à un plan de masse du PCB pour la dissipation thermique sans créer de court-circuit électrique.

6. Recommandations de soudage et d'assemblage

6.1 Profil de soudage par refusion

Un profil de soudage par refusion recommandé est fourni. Les paramètres critiques incluent :

• Température de pic :Spécifiée (se référer à la courbe du profil). Toutes les températures se réfèrent à la face supérieure du corps du boîtier.
• Temps au-dessus du liquidus (TAL) :Défini par le profil.
• Vitesses de montée/descente :Des vitesses de chauffage et de refroidissement contrôlées sont spécifiées. Un processus de refroidissement rapide n'est pas recommandé.

Notes importantes :Le profil peut nécessiter des ajustements en fonction des caractéristiques spécifiques de la pâte à souder. La température de soudage la plus basse possible permettant une connexion fiable est toujours souhaitable pour minimiser la contrainte thermique sur la LED. Le composant n'est pas garanti s'il est assemblé par des méthodes de soudage par immersion.

6.2 Configuration recommandée des plots PCB

Un modèle de pastilles (land pattern) est suggéré pour le circuit imprimé afin d'assurer un soudage correct et une stabilité mécanique.

• Méthodes de soudage :Le soudage par refusion ou à la main peut être utilisé.
• Soudage manuel :Maximum 300°C pendant un maximum de 2 secondes, une seule fois.
• Limite de refusion :La LED ne doit pas subir le soudage par refusion plus de trois fois.

6.3 Nettoyage

Si un nettoyage est nécessaire après le soudage, seuls des solvants à base d'alcool comme l'alcool isopropylique (IPA) doivent être utilisés. Des nettoyants chimiques non spécifiés peuvent endommager le matériau du boîtier de la LED et les composants optiques.

7. Fiabilité et tests

Un plan de test de fiabilité complet valide la robustesse de la LED sous diverses contraintes environnementales et opérationnelles. Tous les tests listés ont montré 0 défaillance sur 10 échantillons.

7.1 Résumé des tests de fiabilité

• Durée de vie en fonctionnement à basse/haute température (LTOL/HTOL) :Test de fonctionnement à -10°C, 25°C et 85°C pendant 1000 heures.
• Durée de vie en fonctionnement en ambiance humide et chaude (WHTOL) :60°C / 90% d'humidité relative pendant 500 heures.
• Choc thermique (TMSK) :100 cycles entre -40°C et 125°C.
• Stockage à haute température :1000 heures à 100°C.
• Soudabilité & Résistance à la refusion :Tests de résistance à la chaleur de soudage (260°C pendant 10s) et de mouillabilité de la soudure.

7.2 Critères de défaillance

Après test, les dispositifs sont jugés selon des limites strictes :

• Tension directe (Vf) :Doit rester dans une plage de ±10% de la valeur typique initiale.
• Flux radiant (Φe) :Doit rester dans une plage de ±15% de la valeur typique initiale.

8. Conditionnement et manipulation

8.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Les LED sont fournies sur bande porteuse embossée enroulée en bobine pour l'assemblage automatisé.

• Les emplacements vides de la bande sont scellés avec une bande de couverture.
• Une bobine standard de 7 pouces (178mm) peut contenir un maximum de 500 pièces.
• Un maximum de deux composants manquants consécutifs (emplacements vides) est autorisé par spécification.
• Le conditionnement est conforme aux normes EIA-481-1-B.

9. Notes d'application et considérations de conception

9.1 Méthode d'attaque

Règle de conception critique :Une LED est un dispositif commandé en courant. Sa puissance lumineuse est principalement fonction du courant direct (If), et non de la tension. Pour garantir l'uniformité d'intensité lors de la connexion de plusieurs LED en parallèle dans une application, chaque LED ou chaque branche parallèle doit être pilotée par un mécanisme de limitation de courant dédié (par exemple, une résistance ou, de préférence, un pilote à courant constant). Compter uniquement sur l'appariement naturel des Vf des LED en parallèle peut entraîner un déséquilibre de courant important et une luminosité inégale en raison de la courbe I-V abrupte et des variations de fabrication.

9.2 Gestion thermique

Comme l'indique la courbe Flux radiant vs Température de jonction, les performances sont fortement dépendantes de la température. Pour un fonctionnement fiable et à long terme à des courants d'attaque élevés (par exemple, près de 350mA ou plus), un dissipateur thermique efficace est obligatoire. Cela implique :

• D'utiliser le plot thermique désigné pour évacuer la chaleur de la puce LED.
• De concevoir le PCB avec des vias thermiques adéquats et des zones de cuivre connectées au plot thermique.
• De prendre en compte la circulation d'air globale du système et la température ambiante.

9.3 Scénarios d'application typiques

Avec une longueur d'onde pic de 730nm dans le spectre du proche infrarouge (NIR), cette LED est adaptée à des applications incluant, sans s'y limiter :

• Vision industrielle & Inspection :Éclairage pour caméras sensibles à l'IR dans l'automatisation industrielle.
• Sécurité & Surveillance :Éclairage discret pour systèmes de vidéosurveillance à vision nocturne.
• Capteurs biométriques :Utilisée dans des dispositifs comme les moniteurs de fréquence cardiaque ou les capteurs de proximité.
• Interrupteurs & Encodeurs optiques :Comme source lumineuse dans des capteurs à interruption ou réflexifs.
• Éclairage IR général :Pour des besoins scientifiques, agricoles ou d'éclairage spécialisé.

10. Comparaison technique et positionnement

Cette LED se distingue par la combinaison de ses paramètres :

• Flux radiant élevé :Une puissance de sortie allant jusqu'à 310mW à 350mA la place dans la catégorie moyenne à haute puissance pour les LED IR, adaptée aux applications nécessitant un éclairage IR substantiel.
• Large angle de vision :L'angle de vision de 130° fournit un éclairage large et diffus, idéal pour couvrir de grandes surfaces ou pour des applications où l'alignement exact de la source et du détecteur n'est pas critique.
• Boîtier robuste & Fiabilité :Le boîtier à base de céramique et les tests de fiabilité complets indiquent une aptitude aux environnements industriels et exigeants.
• Longueur d'onde spécifique :La longueur d'onde de 730nm est un choix courant pour les photodétecteurs à base de silicium, qui ont une bonne sensibilité dans cette plage, ce qui en fait un choix pratique au niveau système.

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

11.1 Quelle est la différence entre le Flux radiant et le Flux lumineux ?

Le Flux radiant (Φe, mesuré en Watts) est la puissance optique totale émise sur toutes les longueurs d'onde. Le Flux lumineux (mesuré en Lumens) pondère cette puissance par la sensibilité de l'œil humain. Comme il s'agit d'une LED infrarouge invisible pour l'homme, ses performances sont correctement spécifiées en Flux radiant (mW).

11.2 Puis-je attaquer cette LED au courant maximum de 700mA en continu ?

La valeur maximale absolue de 700mA est une limite de contrainte. Un fonctionnement continu à ce courant entraînerait probablement un dépassement de la température de jonction au-delà de sa limite maximale de 110°C, sauf si un refroidissement exceptionnel est fourni, conduisant à une dégradation rapide. La condition de fonctionnement typique est de 350mA. Toute conception proche de la valeur maximale nécessite une analyse thermique méticuleuse et un dissipateur thermique adapté.

11.3 Comment interpréter les codes de bin lors de la commande ?

Pour une performance cohérente dans un lot, spécifiez les bins requis pour Vf, Φe et Wp. Par exemple, demander V1 (1.8-2.0V), R2 (270-290mW) et P7G (730-735nm) garantit que toutes les LED de votre commande ont des caractéristiques électriques et optiques étroitement regroupées. Si aucun bin n'est spécifié, vous recevrez des LED issues de la distribution de production standard sur tous les bins.

12. Principes de fonctionnement et tendances technologiques

12.1 Principe de fonctionnement de base

Une LED infrarouge est une diode à jonction p-n semi-conductrice. Lorsqu'une tension directe est appliquée, des électrons et des trous sont injectés dans la région de jonction où ils se recombinent. Dans ce système de matériau LED spécifique, une partie significative de cette énergie de recombinaison est libérée sous forme de photons (lumière) dans le spectre infrarouge, avec une longueur d'onde pic déterminée par le gap énergétique des matériaux semi-conducteurs utilisés (généralement à base d'Arséniure de Gallium-Aluminium - AlGaAs).

12.2 Tendances de l'industrie

La tendance de l'éclairage à l'état solide continue de progresser, avec des améliorations pour les LED IR dans :

• Efficacité énergétique (WPE) :Le rapport entre le flux radiant de sortie et la puissance électrique d'entrée, conduisant à une consommation d'énergie plus faible pour la même puissance optique.
• Densité de puissance :Développement de boîtiers capables de supporter des courants d'attaque plus élevés et de dissiper plus de chaleur, permettant des sources plus petites et plus lumineuses.
• Contrôle spectral :Tolérances de longueur d'onde plus serrées et développement de LED à des longueurs d'onde spécifiques pour des applications comme la détection de gaz ou les communications optiques.
• Intégration :Combinaison de plusieurs puces LED, pilotes et optiques en systèmes d'éclairage modulaires ou intelligents.