Fiche technique de l'émetteur infrarouge LTE-S9511TS-R - Longueur d'onde 940nm - Angle de vision 18° - Tension directe 1,6V - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTE-S9511TS-R est un émetteur infrarouge discret conçu pour les applications nécessitant des sources de lumière infrarouge fiables et efficaces. Il utilise la technologie à l'Arséniure de Gallium (GaAs) pour émettre une lumière à une longueur d'onde pic de 940nm, idéale pour minimiser les interférences de lumière visible. Le dispositif est doté d'un boîtier à vue latérale avec une lentille transparente, offrant un angle de vision à demi-intensité focalisé de 18 degrés. Cela le rend adapté aux applications nécessitant une signalisation infrarouge directionnelle. Le produit est conforme aux normes RoHS et produit vert, est conditionné pour les processus d'assemblage automatisés et est compatible avec le soudage par refusion infrarouge.

1.1 Caractéristiques principales et marché cible

Les caractéristiques principales de cet émetteur IR incluent son intensité rayonnante élevée, son boîtier compact standard EIA et son aptitude à l'assemblage automatisé sur PCB. Ses avantages clés sont sa longueur d'onde spécifique de 940nm, couramment utilisée dans les télécommandes d'électronique grand public en raison de sa faible visibilité et de sa bonne réponse avec les photodétecteurs au silicium, ainsi que sa configuration latérale qui permet une émission horizontale sur un PCB. Les marchés cibles sont principalement l'électronique grand public, l'automatisation industrielle et les systèmes de sécurité. Les applications clés sont en tant qu'émetteur infrarouge dans les unités de télécommande et en tant que composant capteur monté sur PCB dans divers systèmes de détection et de transmission de données.

2. Analyse des paramètres techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. La dissipation de puissance maximale est de 140 mW à une température ambiante (TA) de 25°C. Il peut supporter un courant direct crête de 1 Ampère en conditions pulsées (300 impulsions par seconde, largeur d'impulsion 10μs), tandis que le courant direct continu maximal est de 70 mA. Le dispositif peut supporter une tension inverse allant jusqu'à 5 Volts. La plage de température de fonctionnement est de -40°C à +85°C, et la plage de température de stockage est de -55°C à +100°C. La température maximale de soudage par refusion infrarouge est de 260°C pendant 10 secondes.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ce sont les paramètres de performance typiques mesurés à TA=25°C. L'intensité rayonnante (I_E) est de 24 mW/sr (typique) à un courant direct (I_F) de 20mA, avec une tolérance de test de ±15%. La longueur d'onde d'émission pic (λ_Pic) est de 940nm. La largeur de bande spectrale (Δλ), représentant l'étalement des longueurs d'onde émises, est de 50nm. La tension directe (V_F) est typiquement de 1,3V, avec un maximum de 1,6V à I_F=20mA. Le courant inverse (I_R) est au maximum de 10 μA à une tension inverse (V_R) de 5V. L'angle de vision (2θ_1/2), où l'intensité chute à la moitié de sa valeur sur l'axe, est de 18 degrés.

3. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fournit plusieurs courbes caractéristiques cruciales pour les ingénieurs de conception. La courbe de Distribution Spectrale (Fig.1) montre l'intensité rayonnante relative en fonction des longueurs d'onde, centrée sur 940nm. La courbe Courant Direct vs Température Ambiante (Fig.2) illustre comment le courant direct maximal autorisé diminue avec l'augmentation de la température ambiante, ce qui est critique pour la gestion thermique. La courbe Courant Direct vs Tension Directe (Fig.3) montre la caractéristique IV de la diode. La courbe Intensité Rayonnante Relative vs Température Ambiante (Fig.4) démontre comment la sortie optique diminue avec la hausse de température. La courbe Intensité Rayonnante Relative vs Courant Direct (Fig.5) montre la relation non linéaire entre le courant de commande et la sortie lumineuse. Enfin, le Diagramme de Rayonnement (Fig.6) est un tracé polaire représentant visuellement l'angle de vision de 18 degrés.

4. Informations mécaniques et de conditionnement

4.1 Dessin de contour et dimensions du boîtier

Le dispositif est conforme à un boîtier standard EIA. Le dessin de contour fournit les dimensions critiques pour la conception de l'empreinte PCB et l'intégration mécanique. Toutes les dimensions sont fournies en millimètres avec une tolérance générale de ±0,15mm sauf indication contraire. L'orientation latérale est clairement indiquée.

4.2 Schéma des pastilles de soudure

Un schéma de pastilles de soudure recommandé est fourni pour assurer la formation de joints de soudure fiables pendant le soudage par refusion ou à la vague. Les dimensions sont optimisées pour le boîtier et aident à prévenir l'effet "tombstoning" ou une mauvaise mouillabilité. Une épaisseur de pochoir métallique de 0,12mm (5 mils) est recommandée pour l'application de la pâte à souder.

4.3 Conditionnement en bande et bobine

Le composant est fourni en bande porteuse de 8mm sur des bobines de 7 pouces de diamètre, compatibles avec les équipements standards de placement automatique. Chaque bobine contient 1500 pièces. Les spécifications de conditionnement, y compris les dimensions des alvéoles, la largeur de bande et la taille du moyeu de bobine, suivent les normes ANSI/EIA 481-1-A-1994. La bande est scellée avec une bande de couverture pour protéger les composants de l'humidité et de la contamination.

5. Guide d'assemblage et de manipulation

5.1 Processus de soudage

Le dispositif est compatible avec les processus de soudage par refusion infrarouge, en particulier pour les alliages de soudure sans plomb (Pb-free). Un profil de refusion détaillé est suggéré, en insistant sur une température de pic ne dépassant pas 260°C pendant un maximum de 10 secondes. Le profil inclut des étapes de préchauffage pour minimiser le choc thermique. Pour le soudage manuel, une température de fer à souder inférieure à 300°C pendant un maximum de 3 secondes par broche est recommandée. Les directives soulignent que le profil final doit être caractérisé pour la conception PCB spécifique, les composants et la pâte à souder utilisés.

5.2 Stockage et sensibilité à l'humidité

Le composant a un Niveau de Sensibilité à l'Humidité (MSL) de 3. Tant que le sac étanche à l'humidité d'origine avec dessicant n'est pas ouvert, il doit être stocké à ≤30°C et ≤90% HR et utilisé dans l'année. Une fois le sac ouvert, les composants doivent être stockés à ≤30°C et ≤60% HR. S'ils sont exposés aux conditions ambiantes pendant plus d'une semaine (168 heures), un séchage à 60°C pendant au moins 20 heures est requis avant le soudage pour éviter les fissures de type "popcorn" pendant la refusion.

5.3 Nettoyage et méthode de commande

Si un nettoyage est nécessaire après soudage, seuls des solvants à base d'alcool comme l'alcool isopropylique doivent être utilisés. Le document souligne que les LED sont des dispositifs commandés en courant. Pour assurer une luminosité uniforme lors de la commande de plusieurs LED en parallèle, une résistance de limitation de courant individuelle doit être placée en série avec chaque LED. Cela compense les légères variations de tension directe (V_F) entre les différents dispositifs.

6. Notes d'application et considérations de conception

6.1 Scénarios d'application typiques

L'application principale est en tant qu'émetteur infrarouge dans les télécommandes grand public pour téléviseurs, systèmes audio et décodeurs. Sa longueur d'onde de 940nm est quasi invisible à l'œil nu, réduisant la pollution lumineuse perçue. Elle est également adaptée aux liaisons de transmission de données infrarouges à courte portée, aux capteurs de systèmes de sécurité (ex. : détecteurs de rupture de faisceau) et à l'automatisation industrielle où une signalisation sans contact est nécessaire. Le boîtier latéral est avantageux lorsque le faisceau IR doit être émis parallèlement à la surface du PCB, comme dans les applications de détection sur bord ou dans les appareils fins.

6.2 Considérations de conception

Les concepteurs doivent considérer les points suivants :Gestion thermique :La dégradation du courant direct maximal avec l'augmentation de la température ambiante (Fig.2) doit être respectée pour garantir la longévité.Commande en courant :Une source de courant constant ou une source de tension avec une résistance en série est obligatoire. Une commande par simple source de tension entraînera un emballement thermique et une défaillance.Alignement optique :L'angle de vision étroit de 18° nécessite un alignement précis avec le photodétecteur récepteur ou le chemin de transmission prévu.Conception du PCB :Suivez les dimensions recommandées des pastilles de soudure pour assurer une stabilité mécanique et une fiabilité des joints de soudure correctes.

6.3 Comparaison et sélection

Comparé aux LED IR rondes standard de 5mm ou 3mm, ce boîtier SMT latéral économise de l'espace vertical. Comparé aux émetteurs à angle plus large, son faisceau étroit fournit une intensité plus élevée sur l'axe, ce qui est bénéfique pour une portée plus longue ou une consommation d'énergie réduite. La longueur d'onde de 940nm, par rapport à la plus courante 850nm, offre moins de lueur rouge visible, ce qui est souhaitable dans les applications grand public. Les concepteurs doivent sélectionner ce composant lorsque la conception nécessite une source IR à montage en surface, à émission latérale avec un faisceau focalisé pour la télécommande ou la détection de proximité.

7. Questions fréquemment posées (FAQ)

Q : Quelle est la différence entre la longueur d'onde pic (λ_Pic) et la longueur d'onde dominante (λ_d) ?

R : La longueur d'onde pic est la longueur d'onde à laquelle la puissance optique émise est maximale (940nm pour ce dispositif). La longueur d'onde dominante est dérivée de la perception des couleurs et est moins pertinente pour les dispositifs IR monochromatiques ; elle est plus critique pour les LED visibles.

Q : Puis-je commander cette LED directement depuis une broche de microcontrôleur ?

R : Non. Une broche de microcontrôleur ne peut généralement pas fournir 20mA de manière sûre et constante. Vous devez utiliser un interrupteur à transistor (ex. : NPN ou MOSFET) commandé par le microcontrôleur pour gérer le courant de la LED, et toujours inclure une résistance de limitation de courant en série.

Q : Pourquoi la condition de stockage est-elle si stricte après ouverture du sac ?

R : Le conditionnement plastique absorbe l'humidité. Pendant le processus de soudage par refusion à haute température, cette humidité piégée peut se vaporiser rapidement, provoquant un délaminage interne ou un effet "popcorn", qui fissure le composant et le détruit. Le processus de séchage élimine cette humidité absorbée.

Q : Comment calculer la valeur de la résistance série ?

R : Utilisez la loi d'Ohm : R = (V_alimentation- V_F) / I_F. Par exemple, avec une alimentation de 5V, un V_Ftypique de 1,3V, et un I_Fsouhaité de 20mA : R = (5 - 1,3) / 0,02 = 185 Ohms. Utilisez la valeur standard suivante (ex. : 180 ou 200 Ohms) et assurez-vous que la puissance nominale de la résistance est suffisante (P = I²* R).

8. Principes techniques et tendances

8.1 Principe de fonctionnement

Une Diode Émettrice Infrarouge (IRED) fonctionne sur le principe de l'électroluminescence dans une jonction p-n semi-conductrice. Lorsqu'une tension directe est appliquée, les électrons de la région n et les trous de la région p sont injectés dans la région de jonction. Lorsque ces porteurs de charge se recombinent, ils libèrent de l'énergie sous forme de photons. La longueur d'onde de ces photons est déterminée par l'énergie de la bande interdite du matériau semi-conducteur. L'Arséniure de Gallium (GaAs) a une bande interdite qui correspond au rayonnement infrarouge, spécifiquement autour de 940nm dans ce dispositif. Le boîtier latéral intègre une lentille en époxy moulée qui façonne la lumière émise selon l'angle de vision spécifié.

8.2 Tendances de l'industrie

La tendance pour les composants IR discrets va vers une efficacité plus élevée (plus de sortie rayonnante par unité d'entrée électrique), des tailles de boîtier plus petites pour permettre la miniaturisation des appareils finaux, et une compatibilité accrue avec les protocoles de transmission de données à haute vitesse pour des applications comme IrDA. Il y a également un accent sur l'amélioration de la fiabilité et de la cohérence pour les marchés automobile et industriel. L'intégration de l'émetteur avec un circuit de commande ou un photodétecteur dans un module unique est une autre tendance courante, simplifiant la conception pour les utilisateurs finaux. Le passage à des matériaux et processus sans plomb et conformes RoHS, comme observé dans ce composant, est une norme industrielle universelle.