Fiche technique de l'émetteur infrarouge LED 940nm Vue latérale - 3.0x2.8x1.9mm - Tension directe 1.2V - Intensité rayonnante 3.0mW/sr - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications d'un composant discret émetteur infrarouge. Le dispositif est conçu pour les applications nécessitant une transmission fiable de signaux infrarouges, avec une longueur d'onde d'émission de crête de 940nm. Sa fonction principale est de convertir un courant électrique en rayonnement infrarouge, ce qui en fait un composant clé dans les systèmes de communication et de détection par lumière non visible.

1.1 Avantages principaux et marché cible

Le composant offre une combinaison de hautes performances et de facilité de fabrication. Les principaux avantages incluent la compatibilité avec les équipements de placement automatique et les processus de soudure par refusion infrarouge, ce qui rationalise l'assemblage en grande série. Le boîtier à vue latérale avec une lentille dôme transparente offre un large angle de vision, adapté aux applications où la direction d'émission est parallèle à la carte PCB de montage. Les marchés cibles principaux incluent l'électronique grand public pour les fonctions de télécommande, les systèmes de transmission de données sans fil à courte portée, et diverses applications de capteurs de sécurité et d'alarme.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Les sections suivantes fournissent une interprétation détaillée et objective des principales spécifications du dispositif, telles que définies dans des 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 au dispositif peuvent survenir. Le fonctionnement sous ou à ces limites n'est pas garanti. Les limites clés incluent une dissipation de puissance de 100mW, un courant direct de crête de 1A en conditions pulsées (300pps, largeur d'impulsion 10µs), et un courant direct continu de 50mA. Le dispositif peut supporter une tension inverse allant jusqu'à 5V, bien qu'il ne soit pas conçu pour fonctionner en inverse. La plage de température de fonctionnement est spécifiée de -40°C à +85°C.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ces paramètres définissent les performances du dispositif dans des conditions de fonctionnement normales. L'intensité rayonnante (I_E) est d'au minimum 3.0 mW/sr lorsqu'elle est pilotée par un courant direct (I_F) de 20mA. La tension directe (V_F) est typiquement de 1.2V, avec un maximum de 1.5V à 20mA. La longueur d'onde d'émission de crête (λ_p) est centrée sur 940nm, ce qui se situe dans le spectre du proche infrarouge et est invisible à l'œil humain. L'angle de vision (2θ_1/2) est de 45 degrés, défini comme l'angle total où l'intensité rayonnante chute à la moitié de sa valeur sur l'axe.

3. Explication du système de classement (Binning)

Le dispositif est classé en différentes catégories (bins) en fonction de sa puissance de sortie rayonnante. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des composants avec une puissance optique cohérente pour leur application. Les codes de bin fournis sont J, K et L. Par exemple, un dispositif du Bin J aura une intensité rayonnante comprise entre 3.0 et 4.5 mW/sr mesurée à 20mA. Le Bin K varie de 4.0 à 6.0 mW/sr, et le Bin L a un minimum de 5.0 mW/sr. Une tolérance de test de ±15% s'applique à chaque bin.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique inclut plusieurs courbes de caractéristiques typiques qui illustrent le comportement du dispositif dans différentes conditions.

4.1 Distribution spectrale

La courbe de distribution spectrale montre l'intensité rayonnante relative en fonction de la longueur d'onde. Elle confirme le pic à 940nm et illustre la largeur de bande spectrale, avec une demi-largeur typique (Δλ) de 50nm. Cette information est cruciale pour apparier l'émetteur avec la sensibilité spectrale d'un photodétecteur correspondant.

4.2 Courant direct vs. Tension directe

Cette courbe IV représente la relation entre le courant direct et la chute de tension directe aux bornes de la diode. Elle est non linéaire, typique d'une diode semi-conductrice. Comprendre cette courbe est essentiel pour concevoir le circuit de pilotage à limitation de courant approprié afin d'assurer un fonctionnement stable et d'éviter l'emballement thermique.

4.3 Dépendance à la température

Des courbes montrant la variation du courant direct et de l'intensité rayonnante relative avec la température ambiante sont fournies. Ces graphiques démontrent que la tension directe a un coefficient de température négatif (diminue avec l'augmentation de la température), tandis que la puissance optique de sortie diminue généralement lorsque la température augmente. C'est une considération critique pour les applications fonctionnant dans des environnements thermiques extrêmes.

4.4 Diagramme de rayonnement

Un diagramme de rayonnement polaire représente visuellement la distribution spatiale de la lumière infrarouge émise. Le boîtier à vue latérale produit un motif de type lambertien, avec l'intensité la plus élevée perpendiculairement à la puce et diminuant vers les bords, définissant ainsi l'angle de vision de 45 degrés.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

5.1 Dimensions de contour

Le composant est un boîtier CMS standard EIA. Les dimensions clés incluent une longueur de corps d'environ 3.0mm, une largeur de 2.8mm et une hauteur de 1.9mm. Des dessins détaillés avec tolérances (±0.1mm sauf indication contraire) sont fournis pour la conception de l'empreinte PCB.

5.2 Configuration des pastilles de soudure

Un motif de pastilles recommandé (conception des plots de soudure) pour le PCB est spécifié. Cela inclut les dimensions des pastilles et leur espacement pour assurer une soudure fiable pendant la refusion. La recommandation inclut l'utilisation d'un pochoir métallique d'une épaisseur de 0.1mm (4 mils) ou 0.12mm (5 mils) pour l'application de la pâte à souder.

5.3 Identification de la polarité

La cathode est généralement marquée sur le boîtier. Il convient de consulter le diagramme de la fiche technique pour identifier la polarité, ce qui est essentiel pour une orientation correcte lors de l'assemblage afin que le dispositif fonctionne correctement.

6. Directives de soudure et d'assemblage

6.1 Paramètres de soudure par refusion

Le dispositif est compatible avec les processus de soudure par refusion infrarouge, spécifiquement pour la soudure sans plomb. Un profil de refusion suggéré est fourni, avec des paramètres clés incluant une zone de préchauffage (150-200°C), une température de pic ne dépassant pas 260°C, et un temps au-dessus de 260°C limité à un maximum de 10 secondes. Le profil doit respecter les normes JEDEC.

6.2 Conditions de stockage

Le composant est sensible à l'humidité, classé Niveau 3. Si le sachet étanche d'origine n'est pas ouvert, il doit être stocké à ≤ 30°C et ≤ 90% d'HR et utilisé dans l'année. Une fois ouvert, les composants doivent être stockés à ≤ 30°C et ≤ 60% d'HR. Pour un stockage prolongé hors de l'emballage d'origine, utilisez un conteneur scellé avec un dessiccant. Les composants exposés plus d'une semaine doivent être séchés (baking) à environ 60°C pendant au moins 20 heures avant la soudure pour éviter l'effet "pop-corn" pendant la refusion.

6.3 Nettoyage

Si un nettoyage est nécessaire après la soudure, seuls des solvants à base d'alcool comme l'alcool isopropylique doivent être utilisés. Des produits chimiques agressifs pourraient endommager le boîtier ou la lentille.

7. Emballage et informations de commande

7.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Les composants sont fournis dans une bande porteuse de 8mm de large sur des bobines d'un diamètre de 13 pouces. Chaque bobine contient 6000 pièces. L'emballage est conforme aux spécifications ANSI/EIA 481-1-A-1994. Le nombre maximum autorisé de composants manquants consécutifs dans la bande est de deux.

8. Suggestions d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

L'application principale est en tant qu'émetteur infrarouge dans les unités de télécommande pour l'électronique grand public (téléviseurs, systèmes audio, climatiseurs). Il convient également pour la transmission de données IR à courte distance (ex : communication de type IrDA), la détection d'intrusion dans les alarmes de sécurité, et la détection d'objets où les interférences de lumière visible doivent être évitées.

8.2 Considérations de conception

Circuit de pilotage :Une LED est un dispositif piloté en courant. Une résistance de limitation de courant en série ou un circuit de pilotage à courant constant est obligatoire pour définir le point de fonctionnement (ex : 20mA) et protéger le dispositif contre les surintensités. La faible tension directe permet de le piloter directement depuis des circuits logiques basse tension (3.3V, 5V) avec une simple résistance.

Gestion thermique :Bien que la dissipation de puissance soit faible, assurer une surface de cuivre PCB adéquate pour la pastille de cathode peut aider à dissiper la chaleur, en particulier dans des conditions de température ambiante élevée ou lors d'un fonctionnement continu, pour maintenir la stabilité de la sortie et la longévité.

Alignement optique :Le facteur de forme à vue latérale est idéal lorsque le signal IR doit être émis parallèlement à la surface du PCB. Une conception mécanique appropriée du boîtier est requise pour fournir un chemin dégagé au faisceau IR.

9. Comparaison et différenciation technique

Comparé aux LED standard, ce dispositif émet dans le spectre infrarouge (940nm), le rendant invisible. Comparé à d'autres émetteurs IR, ses principaux points de différenciation incluent le boîtier à vue latérale pour des orientations de montage spécifiques, un angle de vision relativement large de 45 degrés pour une bonne couverture, et la conformité aux normes RoHS et produit vert. La combinaison du matériau GaAs pour l'émission à 940nm offre un bon équilibre entre efficacité et coût pour les applications courantes de télécommande.

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

Q : Quel est l'intérêt de la valeur nominale de tension inverse de 5V si le dispositif n'est pas conçu pour fonctionner en inverse ?

A : Cette valeur indique la polarisation inverse maximale que la jonction de la diode peut supporter sans claquage lors d'une connexion inverse occasionnelle ou accidentelle dans un circuit. C'est une spécification de robustesse, pas une condition de fonctionnement.

Q : Comment sélectionner le bon code de bin ?

A : Choisissez en fonction de l'intensité rayonnante minimale requise pour le bilan de liaison de votre application (distance, sensibilité du récepteur). Le Bin L offre la sortie garantie la plus élevée. Pour les applications sensibles au coût où une intensité plus faible est acceptable, les Bins J ou K peuvent convenir.

Q : Puis-je piloter ceci directement avec une source de tension ?

A : Non. La tension directe varie avec la température et d'un dispositif à l'autre. Un pilotage avec une tension constante, même la valeur typique de 1.2V, peut entraîner un courant excessif et une défaillance du dispositif en raison de la caractéristique exponentielle I-V de la diode. Utilisez toujours un schéma de limitation de courant.

11. Cas pratique de conception et d'utilisation

Cas : Conception d'un émetteur de télécommande IR simple.

Un cas d'utilisation courant consiste à encoder les appuis sur les boutons en signaux IR modulés. Une broche GPIO d'un microcontrôleur peut être utilisée pour générer une fréquence porteuse (ex : 38kHz) et un motif de modulation. Ce signal pilote un interrupteur à transistor (ex : NPN ou MOSFET canal N) en série avec l'émetteur IR. L'anode de l'émetteur est connectée à la tension d'alimentation (ex : 3V de deux piles AA) via le transistor, et la cathode est connectée à la masse. Une résistance en série avec l'émetteur fixe le courant d'impulsion à, par exemple, 20mA. Le boîtier à vue latérale permet de concevoir la télécommande avec le PCB parallèle à la face avant, avec une fenêtre pour le faisceau IR.

12. Introduction au principe de fonctionnement

Un émetteur infrarouge est une diode à jonction p-n semi-conductrice fabriquée à partir de matériaux comme l'Arséniure de Gallium (GaAs). Lorsqu'une tension de polarisation directe est appliquée, les électrons de la région n et les trous de la région p sont injectés à travers la jonction. Lorsque ces porteurs de charge se recombinent, ils libèrent de l'énergie. Dans une diode électroluminescente, cette énergie est libérée sous forme de photons (lumière). L'énergie de bande interdite spécifique du matériau semi-conducteur (GaAs dans ce cas) détermine la longueur d'onde des photons émis, qui se situe dans la région infrarouge (940nm) pour ce dispositif.

13. Tendances et évolutions de l'industrie

La tendance pour les composants infrarouges discrets continue vers une efficacité plus élevée (plus de puissance rayonnante par watt d'entrée), ce qui permet une durée de vie de batterie plus longue dans les appareils portables. Il y a également une poussée pour la miniaturisation des boîtiers tout en maintenant ou en améliorant les performances optiques. De plus, les composants avec des pilotes ou une logique intégrés pour une conception de système plus simple deviennent plus courants. La technologie sous-jacente pour les émetteurs standard 940nm est mature, mais les améliorations de processus se concentrent sur le rendement, la cohérence (classement plus serré) et la réduction des coûts pour les marchés grand public de grande série.