Fiche technique de l'émetteur et détecteur infrarouge LTE-R38386AS-ZF - Longueur d'onde 850nm - Courant direct 1A - Tension max 3,6V - Dissipation 3,6W - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document fournit les spécifications techniques complètes d'un composant infrarouge discret conçu pour des applications nécessitant une puissance élevée, une grande vitesse et des angles de vision larges. Le dispositif est un émetteur infrarouge fonctionnant à une longueur d'onde pic de 850 nm, fabriqué en technologie AlGaAs pour des performances à haute vitesse. Il fait partie d'une gamme de produits plus large incluant divers émetteurs et détecteurs infrarouges tels que les IRED GaAs 940nm, les photodiodes PIN et les phototransistors. Le composant est conçu pour être conforme à la directive RoHS et est classé comme Produit Vert.

1.1 Avantages principaux et marché cible

Les principaux avantages de ce composant incluent une source lumineuse LED haute puissance, des performances élevées avec une longue durée de vie opérationnelle, et la capacité à supporter des courants de commande importants. Ces caractéristiques le rendent adapté aux applications infrarouges exigeantes. Les marchés et applications cibles se situent principalement dans l'électronique grand public et industrielle, spécifiquement là où une signalisation infrarouge fiable est requise.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Cette section fournit une interprétation détaillée et objective des principaux paramètres électriques, optiques et thermiques du dispositif, tels que spécifiés dans les conditions de test standard (TA=25°C).

2.1 Valeurs maximales absolues

Le dispositif est conçu pour fonctionner dans des limites strictes afin d'assurer sa fiabilité et d'éviter tout endommagement. La dissipation de puissance maximale est de 3,6 Watts. Il peut supporter un courant direct crête de 5 Ampères en conditions pulsées (300 impulsions par seconde, largeur d'impulsion de 10μs) et un courant continu continu de 1 Ampère. La tension inverse maximale admissible est de 5 Volts. La résistance thermique de la jonction est spécifiée à 9 K/W, ce qui est crucial pour la conception de la gestion thermique. 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. Le composant peut résister à un soudage infrarouge à 260°C pendant un maximum de 10 secondes.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Dans une condition de test de 1A de courant direct (IF), le dispositif présente une intensité rayonnante (IE) avec une valeur typique de 320 mW/sr et un minimum de 200 mW/sr. Le flux rayonnant total (Фe) est typiquement de 1270 mW. La longueur d'onde d'émission pic (λPic) est de 850 nm, avec une demi-largeur de raie spectrale (Δλ) de 50 nm, définissant sa bande passante optique. La tension directe (VF) varie de 2,5V (min) à 3,6V (max), avec une valeur typique de 3,1V à 1A. Le courant inverse (IR) est au maximum de 10 μA sous une tension inverse (VR) de 5V. Les temps de montée et de descente du signal (Tr/Tf) sont typiquement de 30 nanosecondes (mesurés de 10% à 90%). L'angle de vision (2θ1/2) est de 150 degrés, où θ1/2 est l'angle hors axe où l'intensité rayonnante est la moitié de la valeur sur l'axe central.

3. Analyse des courbes de performance

La fiche technique inclut plusieurs courbes caractéristiques typiques essentielles pour la conception des circuits et la prédiction des performances dans différentes conditions.

3.1 Distribution spectrale

La Figure 1 montre l'intensité rayonnante relative en fonction de la longueur d'onde. La courbe est centrée sur 850 nm, confirmant la longueur d'onde d'émission pic, la demi-largeur de 50 nm indiquant l'étalement spectral de la lumière infrarouge émise.

3.2 Courant direct en fonction de la température ambiante

La Figure 2 illustre la relation entre le courant direct admissible et la température ambiante. Cette courbe de déclassement est cruciale pour déterminer le courant de fonctionnement maximal sûr à des températures élevées afin d'éviter de dépasser la limite de température de jonction.

3.3 Courant direct en fonction de la tension directe

La Figure 3 présente la courbe caractéristique IV (Courant-Tension). Elle montre la relation non linéaire, typique des diodes, et est utilisée pour calculer la dissipation de puissance (Vf * If) et concevoir un circuit de limitation de courant approprié.

3.4 Intensité rayonnante relative en fonction de la température ambiante et du courant direct

Les Figures 4 et 5 décrivent comment la puissance optique de sortie (relative à sa valeur à IF=1A) change respectivement avec la température ambiante et le courant direct. Ces graphiques aident les concepteurs à comprendre les variations d'efficacité et la stabilité de la sortie dans différentes conditions de fonctionnement.

3.5 Diagramme de rayonnement

La Figure 6 est un diagramme de rayonnement polaire montrant la distribution spatiale de la lumière infrarouge émise. Le lobe large et lisse confirme l'angle de vision de 150 degrés, ce qui est important pour les applications nécessitant une large couverture ou une tolérance d'alignement.

4. Informations mécaniques et de conditionnement

4.1 Dimensions de contour

Le document fournit un dessin mécanique détaillé du composant. Toutes les dimensions sont spécifiées en millimètres, avec une tolérance standard de ±0,1 mm sauf indication contraire. Le dessin inclut les caractéristiques clés nécessaires à la conception de l'empreinte PCB et à l'intégration mécanique.

4.2 Dimensions recommandées des pastilles de soudure

Un motif de pastilles PCB recommandé (disposition des plots de soudure) est fourni pour assurer une formation correcte des joints de soudure, une stabilité mécanique et des performances thermiques pendant le processus d'assemblage. Il est conseillé de respecter ces dimensions pour une fabrication fiable.

4.3 Identification de la polarité

La cathode est clairement marquée dans le diagramme des dimensions du boîtier. Une orientation correcte de la polarité pendant l'assemblage est essentielle au bon fonctionnement du dispositif.

5. Guide de soudage et d'assemblage

Une manipulation et un assemblage appropriés sont critiques pour maintenir la fiabilité et les performances du dispositif.

5.1 Conditions de stockage

Pour les emballages scellés, le stockage doit être à 30°C ou moins et à 90% d'humidité relative (HR) ou moins, avec une période d'utilisation recommandée d'un an. Pour les emballages ouverts, l'environnement ne doit pas dépasser 30°C ou 60% HR. Les composants retirés de leur emballage d'origine doivent être soudés par refusion dans la semaine. Pour un stockage plus long hors de l'emballage d'origine, un stockage dans un conteneur scellé avec dessiccant ou dans un dessiccateur à azote est recommandé. Les composants stockés hors emballage pendant plus d'une semaine doivent être séchés à environ 60°C pendant au moins 20 heures avant soudage.

5.2 Nettoyage

Si un nettoyage est nécessaire, seuls des solvants à base d'alcool comme l'alcool isopropylique doivent être utilisés.

5.3 Paramètres de soudage

Des conditions de soudage détaillées sont fournies pour les processus de soudage par refusion et à la main. Pour le soudage par refusion : préchauffage à 150–200°C pendant un maximum de 120 secondes, avec une température pic ne dépassant pas 260°C pendant un maximum de 10 secondes (maximum deux cycles de refusion autorisés). Pour l'utilisation d'un fer à souder : une température maximale de 300°C pendant un maximum de 3 secondes par broche. Le document fait référence aux profils standard JEDEC comme base pour la configuration du processus et souligne la nécessité d'une caractérisation spécifique à la carte en raison des variations de conception, des pâtes et des équipements.

6. Conditionnement et informations de commande

6.1 Dimensions du conditionnement en bande et bobine

Le composant est fourni sur des bobines de 7 pouces, avec 600 pièces par bobine. Le conditionnement est conforme aux spécifications ANSI/EIA 481-1-A-1994. Les dimensions détaillées de la bande porteuse et de la bobine sont fournies. Les notes spécifient que les poches de composants vides sont scellées avec un ruban de couverture et qu'un maximum de deux pièces manquantes consécutives est autorisé.

7. Notes d'application et considérations de conception

7.1 Utilisation prévue et précautions

Le dispositif est destiné aux équipements électroniques ordinaires dans les applications de bureau, de communication et domestiques. Une consultation est requise avant utilisation dans des applications où une fiabilité exceptionnelle est nécessaire, en particulier là où une défaillance pourrait mettre en danger la vie ou la santé (par exemple, aviation, systèmes médicaux, dispositifs de sécurité).

7.2 Conception du circuit de commande

Une LED étant un dispositif commandé en courant, une résistance de limitation de courant doit être utilisée en série avec chaque LED lorsque plusieurs dispositifs sont connectés en parallèle. Cette pratique, illustrée comme "Modèle de circuit (A)" dans la fiche technique, est essentielle pour assurer l'uniformité d'intensité entre toutes les LED. Le circuit alternatif sans résistances individuelles ("Modèle de circuit (B)") peut entraîner des variations de luminosité dues à la distribution naturelle de la tension directe (Vf) entre les LED, provoquant un déséquilibre de courant.

7.3 Gestion thermique

Compte tenu de la puissance dissipée nominale de 3,6W et d'une résistance thermique (Rθj) de 9 K/W, une gestion thermique efficace sur le PCB est nécessaire. Les concepteurs doivent s'assurer d'une surface de cuivre ou d'un dissipateur thermique adéquat pour maintenir la température de jonction dans des limites sûres, en particulier lors d'un fonctionnement à des courants élevés ou à des températures ambiantes élevées, comme indiqué par la courbe de déclassement.

8. Comparaison et différenciation technique

Cette IRED AlGaAs 850nm est positionnée pour les applications à haute vitesse. Comparée aux IRED GaAs 940nm standard souvent utilisées dans les télécommandes, la longueur d'onde de 850 nm peut offrir de meilleures performances avec les détecteurs à base de silicium (qui ont une sensibilité plus élevée autour de 800-900 nm) et est couramment utilisée dans les systèmes de transmission de données et de surveillance. La puissance de sortie élevée (320 mW/sr typique) et la vitesse de commutation rapide (30 ns typique) sont des éléments différenciateurs clés pour les applications nécessitant des signaux forts ou des débits de données élevés.

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

Q : Quelle est la différence entre l'intensité rayonnante (mW/sr) et le flux rayonnant total (mW) ?

R : L'intensité rayonnante mesure la puissance optique émise par unité d'angle solide (stéradian) le long de l'axe central, indiquant la concentration du faisceau. Le flux rayonnant total est la puissance optique intégrée émise dans toutes les directions. Le large angle de vision de 150° de ce dispositif signifie que son flux total est significativement plus élevé que ce que son intensité axiale suggérerait pour un émetteur à angle étroit.

Q : Puis-je alimenter cette LED avec une source de tension constante ?

R : Ce n'est pas recommandé. Les LED nécessitent un contrôle du courant. La tension directe (Vf) a une plage (2,5V à 3,6V). Une source de tension constante réglée dans cette plage pourrait entraîner une variation excessive du courant entre les unités, surchargeant potentiellement certaines et provoquant une luminosité incohérente ou des dommages. Utilisez toujours une résistance série ou un pilote à courant constant.

Q : Comment interpréter l'angle de vision de 150 degrés (2θ1/2) ?

R : L'angle de vision est l'angle total où l'intensité est au moins la moitié de l'intensité pic (sur l'axe). Par conséquent, θ1/2 est à 75 degrés de l'axe. La lumière est émise avec une intensité utile dans ce cône très large de 150 degrés.

10. Exemples de cas de conception et d'utilisation

Cas 1 : Capteur de proximité / Détection d'objet :L'émetteur peut être associé à un détecteur phototransistor ou photodiode séparé. Le large angle de vision simplifie l'alignement. Un objet passant entre l'émetteur et le détecteur interrompt le faisceau, déclenchant un signal de détection. La puissance élevée permet des distances de détection plus longues ou un fonctionnement dans des environnements avec un certain bruit IR ambiant.

Cas 2 : Liaison de données infrarouge simple :Le temps de montée/descente rapide de 30 ns permet de le moduler à haute fréquence (dans la gamme des MHz), adapté à la transmission de données sans fil à courte portée. En le commandant avec un courant modulé provenant d'un microcontrôleur ou d'un CI encodeur, et en utilisant un circuit récepteur accordé avec une photodiode, une liaison de communication série basique peut être établie.

Cas 3 : Réseau multi-émetteurs pour éclairage :Pour les applications nécessitant un éclairage de zone dans le spectre infrarouge (par exemple, pour les caméras de surveillance avec vision nocturne), plusieurs unités peuvent être disposées sur un PCB. Le circuit de commande doit inclure des résistances de limitation de courant individuelles pour chaque émetteur (selon le Circuit A) pour assurer une sortie uniforme sur le réseau malgré les variations de Vf.

11. Principe de fonctionnement

Ce dispositif est une Diode Émettrice Infrarouge (IRED). Il fonctionne sur le principe de l'électroluminescence dans une jonction p-n semi-conductrice. Lorsqu'un courant direct est appliqué, les électrons et les trous se recombinent dans la région active (en AlGaAs), libérant de l'énergie sous forme de photons. La composition matérielle spécifique (AlGaAs) et la structure sont conçues pour que la largeur de bande interdite corresponde à une longueur d'onde photonique de 850 nanomètres, qui se situe dans la région du proche infrarouge du spectre électromagnétique, invisible à l'œil humain mais détectable par les capteurs à base de silicium.

12. Tendances et contexte de l'industrie

Les composants infrarouges continuent d'évoluer vers une efficacité plus élevée, une vitesse plus grande et une intégration accrue. Les tendances incluent le développement des VCSEL (Lasers à Émission par la Surface à Cavité Verticale) pour une communication de données plus précise et plus rapide (par exemple, dans le LiDAR et les liaisons de données optiques) et l'intégration d'émetteurs avec des pilotes et de détecteurs avec des amplificateurs en modules uniques. Cependant, les composants discrets comme cette IRED restent vitaux pour leur rapport coût-efficacité, leur flexibilité de conception et leur fiabilité dans une vaste gamme d'applications établies et émergentes, de l'électronique grand public à l'automatisation industrielle et aux capteurs IoT. L'accent mis sur la conformité RoHS et Produit Vert reflète le changement à l'échelle de l'industrie vers une fabrication respectueuse de l'environnement.