Fiche technique de l'émetteur infrarouge LTE-C9901 - Longueur d'onde 940nm - Boîtier 5mm - Tension directe 1,4V - Puissance dissipée 100mW - Documentation technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

Le LTE-C9901 est un composant discret émetteur infrarouge conçu pour les applications à montage en surface. Il fait partie d'une large gamme de solutions infrarouges destinées aux applications nécessitant une émission infrarouge fiable et performante. Le dispositif fonctionne à une longueur d'onde pic de 940 nm, idéale pour minimiser les interférences de lumière visible et couramment utilisée dans l'électronique grand public et la détection industrielle.

Les principaux avantages de ce composant incluent sa compatibilité avec les équipements de placement automatisé et les procédés de soudage par refusion infrarouge, le rendant adapté à la fabrication en grande série. Sa conception en vue de dessus avec une lentille transparente offre un diagramme de rayonnement large. Le produit est conforme aux normes RoHS et aux standards des produits verts, garantissant une responsabilité environnementale.

Le marché cible de cet émetteur infrarouge comprend les fabricants de télécommandes pour l'électronique grand public (téléviseurs, systèmes audio, climatiseurs), les systèmes de transmission de données sans fil infrarouge, les alarmes de sécurité et diverses applications de capteurs infrarouges montés sur PCB où une communication ou une détection par lumière non visible est requise.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Caractéristiques photométriques et optiques

Le paramètre optique clé est l'Intensité Rayonnante (I_E), spécifiée avec une valeur typique de 8,0 mW/sr à un courant direct (I_F) de 20 mA, avec un minimum de 5,0 et un maximum de 10,0 mW/sr. Une tolérance de ±15 % s'applique à la mesure de test de I_E. La longueur d'onde d'émission pic (λ_Pic) est de 940 nm, la plaçant dans le spectre du proche infrarouge. La demi-largeur de raie spectrale (Δλ) est de 50 nm, définissant la largeur de bande de la lumière émise. L'angle de vision (2θ_1/2) est de 65 degrés, où θ_1/2est l'angle hors axe auquel l'intensité rayonnante chute à la moitié de sa valeur axiale. Cet angle large est adapté aux applications nécessitant une large couverture.

2.2 Caractéristiques électriques

La tension directe (V_F) est typiquement de 1,4 V à I_F= 20 mA. Le courant inverse (I_R) est spécifié avec un maximum de 10 μA lorsqu'une tension inverse (V_R) de 5 V est appliquée. Ces paramètres sont cruciaux pour la conception du circuit, notamment pour calculer les valeurs des résistances série et assurer une polarisation correcte.

2.3 Cotes absolues maximales et gestion thermique

Le dispositif a une puissance dissipée maximale de 100 mW. Le courant direct continu ne doit pas dépasser 60 mA. Pour un fonctionnement en impulsions, un courant direct crête de 600 mA est autorisé dans des conditions spécifiques (300 impulsions par seconde, largeur d'impulsion de 10 μs). La tension inverse maximale est de 5 V. 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. Dépasser ces cotes peut causer des dommages permanents. Le dispositif peut résister au soudage par refusion infrarouge avec une température pic de 260 °C pendant un maximum de 10 secondes, ce qui est standard pour les procédés d'assemblage sans plomb.

3. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fournit plusieurs courbes caractéristiques typiques essentielles pour les ingénieurs de conception. La courbe Courant Direct vs Tension Directe (I-V) montre la relation exponentielle, cruciale pour déterminer le point de fonctionnement et les effets thermiques. La courbe Intensité Rayonnante Relative vs Courant Direct montre comment la sortie lumineuse augmente avec le courant, aidant à optimiser le courant de commande pour la sortie souhaitée. La courbe Intensité Rayonnante Relative vs Température Ambiante montre la dépendance de la sortie à la température, vitale pour les applications fonctionnant dans des conditions environnementales variables. Le Diagramme de Rayonnement représente graphiquement la distribution spatiale de la lumière infrarouge émise, confirmant l'angle de vision de 65 degrés. Enfin, la courbe de Distribution Spectrale illustre la concentration de la puissance émise autour de la longueur d'onde pic de 940 nm.

4. Informations mécaniques et sur le boîtier

4.1 Dimensions de contour

Le composant est logé dans un boîtier standard EIA. Toutes les dimensions critiques, y compris la taille du corps, l'espacement des broches et la hauteur totale, sont fournies dans le dessin de contour. Les tolérances sont typiquement de ±0,1 mm sauf indication contraire. Le boîtier est conçu pour une émission en vue de dessus.

4.2 Configuration des pastilles de soudure et polarité

Les dimensions recommandées des pastilles de soudure sont fournies pour assurer une soudure fiable et un bon alignement pendant la refusion. L'anode et la cathode sont clairement identifiées dans le diagramme d'empreinte. Respecter ces dimensions de pastille est crucial pour éviter le phénomène de "tombstoning" et assurer une bonne connexion thermique et électrique.

5. Directives de soudage et d'assemblage

5.1 Profil de soudage par refusion

Une suggestion détaillée pour un profil de refusion IR adapté aux procédés sans plomb est incluse. Les paramètres clés incluent une zone de préchauffage (150-200 °C), un temps de préchauffage (max 120 secondes), une température pic (max 260 °C) et un temps au-dessus du liquidus (max 10 secondes). Le profil est basé sur les normes JEDEC pour assurer la fiabilité du composant. Il est souligné que le profil réel doit être caractérisé pour la conception spécifique du PCB, la pâte à souder et le four utilisés.

5.2 Soudage manuel et nettoyage

Si un soudage manuel est nécessaire, la température du fer à souder ne doit pas dépasser 300 °C, et le temps de contact doit être limité à 3 secondes par pastille. Pour le nettoyage, seuls des solvants à base d'alcool comme l'alcool isopropylique sont recommandés.

5.3 Précautions de stockage et de manipulation

Pour un emballage scellé étanche à l'humidité avec dessiccant, le dispositif doit être stocké à ≤30 °C et ≤90 % d'Humidité Relative (HR) et utilisé dans l'année. Une fois l'emballage d'origine ouvert, les conditions de stockage doivent être ≤30 °C et ≤60 % HR. Les composants exposés aux conditions ambiantes pendant plus d'une semaine doivent être séchés (baking) à environ 60 °C pendant au moins 20 heures avant soudage pour éliminer l'humidité absorbée et prévenir l'effet "popcorning" pendant la refusion.

6. Informations sur l'emballage et la commande

Le dispositif est fourni sur bande porteuse de 8 mm enroulée sur bobine de 7 pouces de diamètre, compatible avec les machines automatiques de pick-and-place. Chaque bobine contient 3000 pièces. L'emballage suit les spécifications ANSI/EIA 481-1-A-1994. Les alvéoles vides de composants sont scellées avec un ruban de couverture supérieur. Le nombre maximum autorisé de composants manquants consécutifs dans la bande est de deux.

7. Notes d'application et considérations de conception

7.1 Circuits d'application typiques

Un émetteur infrarouge est un dispositif commandé en courant. Pour assurer une intensité uniforme lors de la commande de plusieurs LED en parallèle, il est fortement recommandé d'utiliser une résistance limitatrice de courant individuelle en série avec chaque LED (Circuit A), plutôt que de partager une seule résistance pour plusieurs LED (Circuit B). Cela compense les légères variations de tension directe (V_F) des émetteurs individuels. La valeur de la résistance série (R_S) peut être calculée à l'aide de la formule : R_S= (V_CC- V_F) / I_F, où V_CCest la tension d'alimentation, V_Fest la tension directe de la LED au courant souhaité I_F.

7.2 Champ d'application et limitations

Ce composant est destiné aux équipements électroniques ordinaires tels que les équipements de bureau, les dispositifs de communication et les appareils ménagers. Il n'est pas conçu ou qualifié pour des applications où une haute fiabilité est critique pour la vie ou la sécurité (par exemple, l'aviation, les dispositifs médicaux de maintien des fonctions vitales, les systèmes de sécurité des transports) sans consultation préalable et qualification spécifique.

8. Comparaison et différenciation techniques

Comparée aux LED visibles standard, la longueur d'onde de 940 nm est invisible à l'œil humain, ce qui la rend idéale pour un fonctionnement discret. L'angle de vision de 65 degrés offre un bon équilibre entre concentration du faisceau et zone de couverture. Le boîtier CMS et la compatibilité avec le soudage par refusion offrent un avantage significatif par rapport aux LED infrarouges traversantes sur les lignes d'assemblage automatisées modernes, réduisant les coûts de fabrication et l'espace sur la carte.

9. Questions fréquemment posées (FAQ)

Q : Quel est l'intérêt de la longueur d'onde de 940 nm ?

R : 940 nm se situe dans le spectre du proche infrarouge. Elle est largement invisible à l'œil humain, réduisant la pollution lumineuse dans l'application. Elle est également bien adaptée à la sensibilité des photodiodes et phototransistors au silicium couramment utilisés comme récepteurs.

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

R : Non. Une broche de microcontrôleur ne peut généralement pas fournir ou absorber suffisamment de courant (60 mA max CC pour cette LED) et manque de marge de tension. Vous devez utiliser un circuit de commande, tel qu'un interrupteur à transistor, avec une résistance limitatrice de courant en série comme décrit dans les notes d'application.

Q : Pourquoi le séchage (baking) est-il nécessaire si l'emballage a été ouvert pendant plus d'une semaine ?

R : Les boîtiers CMS en plastique peuvent absorber l'humidité de l'air. Pendant le processus de soudage par refusion à haute température, cette humidité piégée peut se vaporiser rapidement, provoquant un délaminage interne, des fissures ou l'effet "popcorning", ce qui détruit le composant. Le séchage élimine cette humidité absorbée.

10. Exemples pratiques de conception et d'utilisation

Exemple 1 : Émetteur de télécommande simple.Le LTE-C9901 peut être utilisé comme élément émetteur dans une télécommande IR. Un microcontrôleur génère un signal modulé (par exemple, une porteuse de 38 kHz) qui commute un transistor commandant la LED. La résistance série est calculée sur la base de la tension de la batterie (par exemple, 3 V) et du courant d'impulsion souhaité (par exemple, 50 mA), en utilisant la V_Ftypique de 1,4 V.

Exemple 2 : Capteur de proximité.Associé à un phototransistor, l'émetteur peut créer un capteur d'objet par réflexion. L'émetteur émet de la lumière IR, et un objet à proximité réfléchit une partie de cette lumière vers le phototransistor. La variation de la sortie du phototransistor indique la présence de l'objet. L'angle de vision de 65 degrés de l'émetteur aide à couvrir une zone de détection raisonnable.

11. Principe de fonctionnement

Un émetteur infrarouge est une diode semi-conductrice. Lorsqu'une tension directe est appliquée, les électrons et les trous se recombinent dans la région active (faite de matériaux comme le GaAs ou l'AlGaAs), libérant de l'énergie sous forme de photons. La composition matérielle spécifique (dans ce cas, résultant en un pic à 940 nm) détermine la longueur d'onde (couleur) de la lumière émise. L'intensité rayonnante est directement proportionnelle au courant direct dans la plage de fonctionnement normale.

12. Tendances de l'industrie

La tendance pour les composants infrarouges va vers une efficacité plus élevée (plus de sortie rayonnante par unité d'entrée électrique), des tailles de boîtier plus petites pour des layouts PCB plus denses et une intégration accrue. Cela inclut des dispositifs avec pilotes intégrés, sortie modulée ou des paires émetteur-capteur combinées dans un seul boîtier. Il y a également une poussée continue pour une fiabilité et des performances améliorées sur des plages de température plus larges pour répondre aux demandes des applications automobiles et industrielles. Le passage à une fabrication sans plomb et conforme RoHS, comme le montre ce composant, est une norme universelle dans l'industrie électronique.