Émetteur LED Infrarouge 5mm Boîtier Transparent - Dimensions 5.0mm Dia x 8.6mm H - Tension Directe 1.6-2.0V - Longueur d'Onde Pic 850nm - Intensité Rayonnante 30-45mW/sr - Fiche Technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document détaille les spécifications d'une diode électroluminescente infrarouge (IRED) discrète conçue pour une large gamme d'applications optoélectroniques. Le composant est conçu pour délivrer une puissance rayonnante élevée avec une caractéristique de tension directe basse, le rendant adapté aux conceptions sensibles à la consommation. Son émission principale se situe dans le spectre du proche infrarouge, centrée sur une longueur d'onde pic de 850 nanomètres.

Les avantages principaux de ce composant incluent sa capacité à fonctionner à fort courant, ce qui se traduit directement par une puissance optique de sortie élevée. Il est conditionné dans un format standard de 5mm avec une lentille transparente, offrant un large angle de vision pour l'éclairage ou la réception sur une grande surface. Cela en fait un choix polyvalent pour les systèmes nécessitant une signalisation infrarouge fiable.

Le marché cible et les scénarios d'application typiques englobent l'électronique grand public, les contrôles industriels et les systèmes de sécurité. Les utilisations courantes incluent les télécommandes infrarouges pour téléviseurs et équipements audio, les liaisons de données sans fil à courte portée, les capteurs de détection d'intrusion dans les alarmes et les codeurs optiques. Ses paramètres de performance sont optimisés pour un fonctionnement en impulsions, standard dans les protocoles de télécommande et de transmission de données.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Faire fonctionner le composant au-delà de ces limites peut causer des dommages permanents. Le courant direct continu maximal est de 80 mA, avec un courant direct crête de 1 A autorisé en conditions pulsées (300 pps, largeur d'impulsion de 10μs). La dissipation de puissance maximale est de 200 mW, ce qui dicte la conception thermique de l'application. Le composant peut supporter une tension inverse jusqu'à 5V, bien qu'il ne soit pas conçu pour fonctionner dans ce régime. Les plages de température de fonctionnement et de stockage sont respectivement de -40°C à +85°C et de -55°C à +100°C, garantissant une fiabilité dans des environnements difficiles. La soudure des broches doit être effectuée à 260°C pendant un maximum de 5 secondes, avec la pointe du fer positionnée à au moins 1,6mm du corps en époxy.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Les paramètres de performance clés sont mesurés dans des conditions de test standard avec un courant direct (I_F) de 50 mA et une température ambiante (T_A) de 25°C.

• Intensité Rayonnante (I_E):La puissance optique de sortie par angle solide, allant d'un minimum de 30 mW/sr à une valeur typique de 45 mW/sr. C'est une mesure directe de la luminosité de la LED dans sa direction principale.
• Longueur d'Onde d'Émission Pic (λ_P):La longueur d'onde nominale est de 850 nm, la plaçant dans la région du proche infrarouge, idéale pour les photodétecteurs au silicium et moins visible à l'œil nu que les longueurs d'onde plus courtes.
• Demi-largeur de Raie Spectrale (Δλ):Approximativement 50 nm. Ceci définit la largeur de bande spectrale, indiquant la plage de longueurs d'onde émises autour du pic.
• Tension Directe (V_F):Typiquement 1,6V, avec un maximum de 2,0V à I_F=50mA. La faible V_Fest une caractéristique clé pour les dispositifs à haute efficacité et alimentés par batterie.
• Courant Inverse (I_R):Maximum de 100 μA à V_R=5V. Ce paramètre est uniquement à des fins de test ; le composant n'est pas destiné à fonctionner en polarisation inverse.
• Temps de Montée/Descente (T_r/T_f):30 nanosecondes. Cette vitesse de commutation rapide permet un fonctionnement pulsé haute fréquence pour la transmission de données.
• Angle de Vision (2θ_1/2):30 degrés. C'est l'angle total auquel l'intensité rayonnante chute à la moitié de sa valeur pic, définissant l'étalement du faisceau.

3. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fournit plusieurs courbes caractéristiques cruciales pour la conception de circuit et la prédiction des performances.

3.1 Courant direct vs. Tension directe (Courbe I-V)

Cette courbe montre la relation entre le courant traversant la LED et la tension à ses bornes. Elle est non linéaire, typique d'une diode. La courbe permet aux concepteurs de déterminer la tension d'alimentation nécessaire pour un courant de fonctionnement souhaité et de calculer la dissipation de puissance (V_F* I_F). La faible tension de seuil est évidente avec la V_Ftypique de 1,6V.

3.2 Intensité rayonnante relative vs. Courant direct

Ce graphique démontre comment la puissance optique de sortie évolue avec le courant d'entrée. Généralement, l'intensité rayonnante augmente linéairement avec le courant dans la plage de fonctionnement normale. Cette linéarité est importante pour les applications de modulation analogique. Les concepteurs peuvent l'utiliser pour sélectionner un courant de commande approprié afin d'atteindre un niveau de luminosité spécifique.

3.3 Intensité rayonnante relative vs. Température ambiante

Cette courbe est essentielle pour comprendre les effets thermiques. L'intensité rayonnante d'une LED diminue lorsque la température de jonction augmente. Ce graphique quantifie cette dérive, montrant la puissance de sortie relative à sa valeur à 25°C sur toute la plage de température de fonctionnement. Pour un fonctionnement fiable, la gestion thermique doit être prise en compte pour maintenir la stabilité de la sortie, en particulier dans les applications à fort courant ou à température ambiante élevée.

3.4 Distribution spectrale

Le tracé spectral illustre l'intensité de la lumière émise à différentes longueurs d'onde. Il confirme le pic à 850 nm et la demi-largeur d'environ 50 nm. Cette information est vitale lors de l'appariement de la LED avec un photodétecteur, car la sensibilité du détecteur varie avec la longueur d'onde.

3.5 Diagramme de directivité

Ce diagramme polaire représente visuellement l'angle de vision. Le diagramme montre la distribution d'intensité, confirmant le demi-angle de 30 degrés. Il aide à concevoir des systèmes optiques pour des zones de couverture spécifiques, comme s'assurer qu'un récepteur se trouve dans le faisceau de la LED.

4. Informations mécaniques et de conditionnement

4.1 Dimensions de contour

Le composant est conforme à un boîtier LED rond standard de 5mm. Les dimensions clés incluent un diamètre de corps de 5,0mm et une hauteur typique de 8,6mm du bas de la collerette au sommet de la lentille. L'espacement des broches, mesuré là où elles sortent du boîtier, est le standard de 2,54mm (0,1 pouce). Les tolérances sont typiquement de ±0,25mm sauf indication contraire. Une protubérance maximale de résine de 1,5mm sous la collerette est autorisée. L'anode (broche positive) est généralement identifiée par la broche la plus longue.

5. Directives de soudure et d'assemblage

5.1 Conditions de stockage

Les composants doivent être stockés dans un environnement inférieur à 30°C et 70% d'humidité relative. Une fois l'emballage scellé d'origine ouvert, les composants doivent être utilisés dans les 3 mois dans un environnement contrôlé à <25°C et <60% HR pour éviter l'oxydation des broches, ce qui peut affecter la soudabilité.

5.2 Nettoyage

Si un nettoyage est nécessaire, seuls des solvants à base d'alcool comme l'alcool isopropylique doivent être utilisés. Des produits chimiques agressifs peuvent endommager la lentille en époxy.

5.3 Formage des broches

Si les broches doivent être pliées, cela doit être fait avant la soudure et à température ambiante normale. Le pli doit être effectué à un point situé à au moins 3mm de la base de la lentille LED. La base du cadre de broches ne doit pas être utilisée comme point d'appui pendant le pliage pour éviter les contraintes sur la fixation interne de la puce.

5.4 Procédé de soudure

Soudure manuelle (Fer):Température maximale de 350°C pendant pas plus de 3 secondes par broche. La pointe du fer doit être à au moins 2mm de la base de la lentille en époxy.
Soudure à la vague:Le profil recommandé comprend une préchauffe jusqu'à 100°C pendant 60 secondes max, suivie d'une vague de soudure à 260°C max pendant 5 secondes. La position d'immersion doit être à au moins 2mm de la base de la lentille.
Avertissement critique:Il faut éviter d'immerger la lentille dans la soudure. Une température ou un temps excessif peut provoquer une déformation de la lentille ou une défaillance catastrophique. Le soudage par refusion infrarouge (IR) n'est PAS adapté à ce type de boîtier traversant.

6. Conditionnement et informations de commande

Les composants sont conditionnés dans des sacs anti-statiques. La configuration d'emballage standard est de 1000 pièces par sac. Huit sacs sont emballés dans un carton intérieur, et huit cartons intérieurs constituent un carton d'expédition extérieur, soit un total de 64 000 pièces par carton extérieur.

7. Recommandations de conception d'application

7.1 Conception du circuit de commande

Les LED sont des dispositifs à commande de courant. Pour garantir une luminosité uniforme et éviter l'accaparement de courant, il est fortement recommandé d'utiliser une résistance de limitation de courant en série pour chaque LED, même lorsque plusieurs LED sont connectées en parallèle à une source de tension. Le modèle de circuit simple (A) avec une résistance en série avec chaque LED est l'approche correcte. Le modèle alternatif (B), connectant plusieurs LED directement en parallèle sans résistances individuelles, est déconseillé car de légères variations de la tension directe (V_F) de chaque LED entraîneront des différences significatives dans le partage du courant et, par conséquent, dans la luminosité.

La valeur de la résistance série (R_s) peut être calculée en utilisant la loi d'Ohm: R_s= (V_alimentation- V_F) / I_F, où I_Fest le courant de fonctionnement souhaité (par ex., 50mA) et V_Fest la tension directe typique de la fiche technique (par ex., 1,6V).

7.2 Protection contre les décharges électrostatiques (ESD)

Ce composant est sensible aux décharges électrostatiques. Des contrôles ESD appropriés doivent être mis en œuvre pendant la manipulation et l'assemblage:

• Le personnel doit porter des bracelets de mise à la terre ou des gants anti-statiques.
• Tous les postes de travail, outils et équipements doivent être correctement mis à la terre.
• Utiliser des ioniseurs pour neutraliser la charge statique qui peut s'accumuler sur la lentille en plastique.
• Stocker et transporter les composants dans un emballage conducteur ou anti-statique.

7.3 Champ d'application et fiabilité

Ce produit est destiné à être utilisé dans des équipements électroniques commerciaux et industriels standard, y compris l'automatisation de bureau, les communications et les appareils ménagers. Pour les applications nécessitant une fiabilité exceptionnelle où une défaillance pourrait mettre en danger la vie ou la santé (par ex., aviation, dispositifs médicaux de maintien des fonctions vitales, systèmes de sécurité des transports), une consultation et une qualification spécifiques sont nécessaires avant l'intégration dans la conception.

8. Comparaison et différenciation technique

Cette IRED 850nm se différencie par sa combinaison depuissance de sortie élevée(30-45 mW/sr) et defaible tension directe(1,6V typ.). Comparée aux LED visibles standard ou aux IRED de plus faible puissance, cela permet un éclairage plus brillant ou une portée plus longue dans les dispositifs alimentés par batterie. L'angle de vision de 30 degrés offre un bon équilibre entre intensité focalisée et zone de couverture. La vitesse de commutation rapide de 30ns la rend adaptée à la fois aux télécommandes simples marche/arrêt et aux protocoles de transmission de données à plus haute vitesse, contrairement aux dispositifs plus lents limités à la commutation de base.

9. Questions fréquemment posées (FAQ)

Q: Puis-je commander cette LED directement depuis une broche de microcontrôleur 3,3V ou 5V?
R: Non. Vous devez toujours utiliser une résistance de limitation de courant en série. Une broche de microcontrôleur a une capacité de source/puits de courant limitée et manque de régulation de courant précise. Connecter la LED directement dépasserait probablement le courant maximal de la broche, endommageant le microcontrôleur, et pourrait suralimenter la LED.

Q: Pourquoi la valeur du courant inverse est-elle uniquement pour les tests, et non pour le fonctionnement?
R: La LED est une diode optimisée pour la conduction directe. Appliquer une tension inverse, même dans la limite maximale de 5V, ne la fait pas fonctionner utilement. Le courant inverse spécifié est un paramètre de fuite utilisé pour les tests de qualité, pas un paramètre de conception pour le fonctionnement du circuit.

Q: Comment calculer la résistance requise pour une alimentation 5V à 50mA?
R: En utilisant la V_Ftypique de 1,6V: R = (5V - 1,6V) / 0,05A = 68 Ohms. La valeur standard la plus proche est 68Ω. La puissance nominale de la résistance doit être au moins P = I²R = (0,05)²* 68 = 0,17W, donc une résistance de 1/4W est suffisante.

Q: Quel est l'intérêt du boîtier transparent si la lumière est invisible?
R: L'époxy transparent est très transparent à la lumière infrarouge de 850nm, minimisant les pertes optiques au sein du boîtier lui-même. Une lentille colorée absorberait une partie de la sortie IR, réduisant l'efficacité. Le boîtier transparent permet une intensité rayonnante maximale.

10. Étude de cas de conception et d'utilisation

Scénario: Conception d'un émetteur de télécommande infrarouge simple.
L'objectif est de transmettre des commandes codées depuis une unité portative vers un récepteur jusqu'à 10 mètres de distance dans un salon typique.

Sélection du composant:Cette IRED 850nm est un excellent choix en raison de sa puissance de sortie élevée (pour une bonne portée), de son fonctionnement à basse tension (compatible avec de petites piles comme 2 piles AA fournissant 3V), et de sa vitesse de commutation rapide (capable de gérer la fréquence porteuse de 38kHz couramment utilisée dans les télécommandes).

Conception du circuit:Le circuit émetteur principal implique un microcontrôleur générant le code modulé. La broche du microcontrôleur commande un transistor (par ex., un NPN simple comme le 2N3904) en configuration interrupteur. L'IRED et sa résistance de limitation de courant sont placées dans le circuit collecteur du transistor. Le transistor agit comme un interrupteur haute vitesse, permettant au microcontrôleur d'impulser la LED avec le courant élevé requis (par ex., impulsions de 100mA) sans charger directement la broche du MCU. La valeur de la résistance série est calculée en fonction de la tension de la batterie (3V), de la V_F de la LED (~1,6V), et du courant pulsé souhaité.

Considérations:Le large angle de vision de 30 degrés de la LED garantit que la télécommande n'a pas besoin d'être pointée précisément vers le récepteur. Les précautions ESD sont critiques pendant l'assemblage de l'unité portative. Les directives de stockage garantissent que les LED restent soudables pendant le processus de production.

11. Principe de fonctionnement

Une diode électroluminescente infrarouge (IRED) est un dispositif à jonction p-n semi-conductrice. Lorsqu'une tension directe est appliquée, les électrons de la région de type n et les trous de la région de type p sont injectés dans la région de jonction. Lorsque ces porteurs de charge se recombinent, de l'énergie est libérée sous forme de photons (lumière). La longueur d'onde spécifique de la lumière émise (850 nm dans ce cas) est déterminée par l'énergie de la bande interdite du matériau semi-conducteur, ici basé sur des composés d'Arséniure de Gallium (GaAs) ou d'Arséniure d'Aluminium Gallium (AlGaAs). Le boîtier en époxy "transparent" encapsule la puce semi-conductrice, fournit une protection mécanique et agit comme une lentille pour façonner le faisceau de sortie.

12. Tendances technologiques

Les composants infrarouges discrets continuent d'évoluer. Les tendances incluent le développement de dispositifs avec une densité de puissance et une efficacité encore plus élevées pour des applications à plus longue portée comme le LiDAR et la détection par temps de vol. Il y a également une poussée vers la miniaturisation en boîtiers CMS (composants montés en surface) pour l'assemblage automatisé et des facteurs de forme plus petits. De plus, des composants avec des tolérances de longueur d'onde plus strictement contrôlées et des largeurs de bande spectrales plus étroites sont développés pour des applications spécialisées de détection et de communication optique afin de réduire les interférences et d'améliorer les rapports signal/bruit. Le principe fondamental de l'électroluminescence dans les jonctions semi-conductrices reste constant, mais la science des matériaux et la technologie de conditionnement conduisent à des améliorations de performance.