Fiche technique LED émettrice infrarouge 850nm CMS - Longueur d'onde pic 850nm - Tension directe 1,4V - Intensité rayonnante 20mW/sr - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications d'un composant émetteur infrarouge discret conçu pour les applications de technologie de montage en surface (CMS). Le dispositif est une diode électroluminescente infrarouge (IRED) de 850nm construite avec un système de matériau AlGaAs, encapsulée dans un boîtier EIA standard avec une lentille en dôme noire pour une distribution de lumière contrôlée. Il est conçu pour offrir des performances fiables dans les environnements d'assemblage automatisé.

La fonction principale de ce composant est de convertir efficacement le courant électrique en lumière infrarouge à une longueur d'onde pic de 850 nanomètres. Cette longueur d'onde est couramment utilisée dans les applications où l'émission de lumière visible est indésirable, ou lorsque la compatibilité avec les photodétecteurs à base de silicium (qui ont une sensibilité élevée autour de 850-940nm) est requise. Le produit est conforme aux directives RoHS et est classé comme produit vert.

1.1 Caractéristiques et applications principales

L'émetteur infrarouge se caractérise par plusieurs caractéristiques clés qui le rendent adapté à la fabrication électronique moderne :

• Compatibilité avec les processus de soudure par refusion infrarouge, essentielle pour l'assemblage de PCB en grande série.
• Conditionné en bande de 8mm sur des bobines de 7 pouces de diamètre pour une utilisation avec des équipements de placement automatique.
• Conception en vue de dessus avec une lentille en dôme noire, offrant un angle de vision typique (2θ1/2) de 20 degrés pour une émission directionnelle.
• La longueur d'onde d'émission pic (λp) est spécifiée à 850nm.

Domaines d'application principaux :Le composant est principalement destiné à être utilisé comme émetteur infrarouge dans les systèmes nécessitant une communication ou une détection par lumière non visible. Les applications typiques incluent, sans s'y limiter, les unités de télécommande pour l'électronique grand public, les liaisons de transmission de données sans fil infrarouge à courte portée, et les systèmes de capteurs infrarouges montés sur PCB tels que les capteurs de proximité ou les interrupteurs optiques.

2. Valeurs maximales absolues

Faire fonctionner le dispositif au-delà de ces limites peut causer des dommages permanents. Toutes les valeurs sont spécifiées à une température ambiante (TA) de 25°C.

• Dissipation de puissance (PD) :100 mW
• Courant direct de crête (IFP) :800 mA (en conditions pulsées : 300 impulsions par seconde, largeur d'impulsion de 10μs)
• Courant direct continu (IF) :60 mA
• Tension inverse (VR) :5 V
• Plage de température de fonctionnement (Topr) :-40°C à +85°C
• Plage de température de stockage (Tstg) :-55°C à +100°C
• Soudure par refusion infrarouge :Une température pic maximale de 260°C pendant 10 secondes est autorisée.

Ces valeurs définissent les limites opérationnelles pour une durée de vie fiable du dispositif. Dépasser le courant direct continu ou la dissipation de puissance générera une chaleur excessive, pouvant entraîner une dégradation accélérée de la jonction semi-conductrice. La tension inverse est cruciale pour protéger la LED contre les décharges électrostatiques (ESD) ou une connexion de polarité incorrecte dans un circuit.

3. Caractéristiques électriques et optiques

Les paramètres suivants sont garantis à une température ambiante de 25°C dans les conditions de test spécifiées. Ces valeurs représentent les performances typiques attendues du dispositif.

• Intensité rayonnante (I_E) :20 mW/sr (Typique) à un courant direct (I_F) de 20mA. La tolérance de test pour cette mesure est de ±15%.
• Longueur d'onde d'émission pic (λ_pic) :850 nm (Typique) à I_F= 20mA.
• Demi-largeur spectrale (Δλ) :50 nm (Typique) à I_F= 20mA. Ceci indique la largeur de bande spectrale où l'intensité rayonnante est au moins la moitié de sa valeur pic.
• Tension directe (V_F) :1,4 V (Typique), avec un maximum de 1,7 V à I_F= 20mA.
• Courant inverse (I_R) :10 μA (Maximum) à une tension inverse (V_R) de 5V.
• Angle de vision (2θ_1/2) :20 degrés (Typique). θ_1/2est défini comme l'angle hors axe où l'intensité rayonnante chute à la moitié de sa valeur sur l'axe optique (0 degré).

La tension directe est un paramètre crucial pour la conception de circuit, car elle détermine la chute de tension aux bornes de la LED et est nécessaire pour calculer la valeur de la résistance de limitation de courant. L'angle de vision de 20 degrés signifie un faisceau relativement étroit, ce qui est bénéfique pour les applications nécessitant un éclairage directionnel sur une zone ou une distance spécifique.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fournit plusieurs courbes caractéristiques qui illustrent le comportement du dispositif dans différentes conditions. Comprendre ces courbes est vital pour une conception de système robuste.

4.1 Distribution spectrale

La courbe de distribution spectrale montre l'intensité rayonnante relative en fonction de la longueur d'onde. Pour cet émetteur de 850nm, la sortie est centrée autour de 850nm avec une demi-largeur typique de 50nm. Cette caractéristique est importante pour adapter l'émetteur à la sensibilité spectrale du photodétecteur récepteur (par exemple, photodiode PIN au silicium ou phototransistor) afin de maximiser le rapport signal/bruit.

4.2 Courant direct vs Température ambiante

Cette courbe de déclassement montre le courant direct continu maximal autorisé diminuant à mesure que la température ambiante augmente. À la température de fonctionnement maximale de +85°C, le courant continu admissible est nettement inférieur à la valeur nominale de 60mA à 25°C. Les concepteurs doivent utiliser cette courbe pour s'assurer que la LED n'est pas suralimentée dans des environnements à haute température.

4.3 Courant direct vs Tension directe (Courbe IV)

La courbe IV représente la relation non linéaire entre la tension directe appliquée et le courant résultant traversant la LED. La tension directe typique de 1,4V à 20mA est indiquée sur cette courbe. La nature exponentielle de la courbe souligne pourquoi les LED doivent être pilotées par une source de courant ou avec une résistance de limitation de courant en série, car un petit changement de tension peut provoquer un grand changement de courant.

4.4 Intensité rayonnante relative vs Courant direct

Cette courbe démontre que la sortie lumineuse (intensité rayonnante) est approximativement proportionnelle au courant direct dans sa plage de fonctionnement normale. Elle n'est pas parfaitement linéaire en raison de l'échauffement et d'autres facteurs d'efficacité, mais elle confirme que le contrôle du courant est la méthode principale pour contrôler la sortie lumineuse.

4.5 Intensité rayonnante relative vs Température ambiante

La puissance de sortie d'une LED diminue lorsque sa température de jonction augmente. Cette courbe quantifie cette relation, montrant l'intensité rayonnante relative diminuant à mesure que la température ambiante augmente, même si le courant d'alimentation est maintenu constant. Ce déclassement thermique doit être pris en compte dans les applications nécessitant une sortie stable sur une large plage de température.

4.6 Diagramme de rayonnement (Diagramme polaire)

Le diagramme polaire représente graphiquement l'angle de vision. L'intensité normalisée est tracée en fonction de l'angle par rapport à l'axe central. Le diagramme pour ce dispositif confirme le demi-angle de 20 degrés, montrant un motif de faisceau le plus fort au centre et diminuant symétriquement.

5. Informations mécaniques et de boîtier

5.1 Dimensions de contour

Le dispositif est conforme à un contour de boîtier CMS standard EIA. Les dimensions clés incluent la taille du corps, l'espacement des broches et la hauteur totale. Toutes les dimensions sont fournies en millimètres avec une tolérance typique de ±0,1mm sauf indication contraire. Le boîtier présente un corps en époxy noir avec une lentille en dôme.

5.2 Schéma de pastilles de soudure recommandé

Un motif de pastilles (empreinte) recommandé pour la conception de PCB est fourni pour assurer la formation fiable des joints de soudure pendant la refusion. Les dimensions sont de 1,8mm de longueur et 1,0mm de largeur pour les zones de pastilles principales, avec un espace de 1,0mm entre elles. Il est conseillé d'utiliser un pochoir métallique pour l'application de la pâte à souder avec une épaisseur de 0,1mm (4 mils) ou 0,12mm (5 mils).

5.3 Dimensions du conditionnement en bande et bobine

Les composants sont fournis en bande porteuse gaufrée sur des bobines de 7 pouces (178mm) de diamètre. La largeur de la bande est de 8mm. Chaque bobine contient 2000 pièces. Le conditionnement est conforme aux spécifications ANSI/EIA 481-1-A-1994. La bande est scellée avec une bande de couverture, et le nombre maximal autorisé de composants manquants consécutifs dans une bobine est de deux.

6. Directives d'assemblage, de manipulation et d'application

6.1 Soudure et profil de refusion

Le dispositif est compatible avec les processus de soudure par refusion infrarouge (IR), qui est la norme pour l'assemblage CMS. Un profil de refusion conforme JEDEC pour la soudure sans plomb (Pb-free) est recommandé. Les paramètres clés de ce profil incluent : une étape de préchauffage à 150-200°C pendant jusqu'à 120 secondes, suivie d'une montée en température jusqu'à un pic maximum de 260°C. Le temps au-dessus de 245°C doit être contrôlé, et le temps total à la température pic de 260°C ne doit pas dépasser 10 secondes. Il est essentiel de suivre les recommandations du fabricant de pâte à souder et d'effectuer une caractérisation au niveau de la carte, car le profil idéal peut varier en fonction de l'assemblage PCB spécifique.

Pour la reprise manuelle avec un fer à souder, la température de la pointe ne doit pas dépasser 300°C, et le temps de contact doit être limité à 3 secondes par joint de soudure.

6.2 Stockage et sensibilité à l'humidité

Lorsque le sac barrière étanche à l'humidité d'origine (avec dessiccant) est scellé, les composants doivent être stockés à 30°C ou moins et à 90% d'humidité relative (HR) ou moins. La durée de conservation dans ces conditions est d'un an. Une fois le sac barrière ouvert, les composants sont exposés à l'humidité ambiante. Pour un stockage prolongé en dehors de l'emballage d'origine (plus d'une semaine), il est fortement recommandé de les stocker dans un conteneur scellé avec dessiccant ou dans un dessiccateur purgé à l'azote. Si les composants ont été exposés aux conditions ambiantes pendant plus d'une semaine, une procédure de cuisson (environ 60°C pendant au moins 20 heures) est requise avant la soudure par refusion pour éliminer l'humidité absorbée et prévenir les dommages de type \"pop-corn\" pendant la refusion.

6.3 Nettoyage

Si un nettoyage post-soudure est nécessaire, seuls des solvants à base d'alcool tels que l'alcool isopropylique (IPA) doivent être utilisés. Les nettoyants chimiques agressifs peuvent endommager la lentille en époxy ou le boîtier.

6.4 Conception du circuit de commande

Une LED est un dispositif commandé en courant. Pour garantir une sortie lumineuse constante et éviter les dommages, elle doit être pilotée par une source de courant contrôlée. La méthode la plus simple et la plus courante est d'utiliser une résistance de limitation de courant en série. La valeur de la résistance (R_série) peut être calculée en utilisant la loi d'Ohm : R_série= (V_alimentation- V_F) / I_F, où V_Fest la tension directe de la LED au courant souhaité I_F. Lorsque plusieurs LED sont connectées en parallèle, il est fortement recommandé d'utiliser une résistance de limitation de courant séparée pour chaque LED (comme montré dans le \"Circuit A\" du document original) pour éviter l'accaparement du courant et assurer une luminosité uniforme, car la tension directe peut varier légèrement d'un dispositif à l'autre.

6.5 Considérations et précautions d'application

Ce produit est conçu pour être utilisé dans des équipements électroniques commerciaux et industriels standard, y compris les équipements de bureau, les dispositifs de communication et les appareils ménagers. Pour les applications nécessitant une fiabilité exceptionnelle où une défaillance pourrait mettre en danger la vie ou la santé (par exemple, l'aviation, les systèmes médicaux, les dispositifs de sécurité critiques), une qualification spécifique et une consultation avec le fabricant du composant sont essentielles avant l'intégration. Les concepteurs doivent toujours faire fonctionner le dispositif dans ses Valeurs Maximales Absolues et conditions de fonctionnement recommandées, en considérant les scénarios environnementaux les plus défavorables pour leur application.