Fiche technique de composant LED infrarouge - Longueur d'onde pic 940nm - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document fournit les spécifications techniques d'un composant diode électroluminescente infrarouge (LED IR). L'application principale de ces composants concerne les systèmes nécessitant des sources lumineuses non visibles, tels que les télécommandes, les capteurs de proximité, l'éclairage pour vision nocturne et la transmission de données optiques. L'avantage principal de ce composant spécifique est son émission à une longueur d'onde pic de 940nm, idéale pour les applications où une émission de lumière visible minimale est souhaitée, car elle est largement invisible à l'œil humain. Le marché cible inclut l'électronique grand public, l'automatisation industrielle, les systèmes de sécurité et les applications automobiles.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Le contenu fourni spécifie un paramètre photométrique clé : la longueur d'onde pic (λp). Il s'agit d'une spécification critique pour les LED IR.

2.1 Caractéristiques photométriques

Longueur d'onde pic (λp) :940 nanomètres (nm). Ce paramètre définit la longueur d'onde à laquelle la LED émet sa puissance optique maximale. Une longueur d'onde de 940nm se situe dans le spectre du proche infrarouge. Cette longueur d'onde est couramment utilisée car les photodiodes au silicium, qui sont les récepteurs typiques dans les systèmes IR, ont une sensibilité élevée autour de cette plage. De plus, la lumière à 940nm est moins perceptible sous forme d'une faible lueur rouge par rapport aux longueurs d'onde IR plus courtes comme 850nm, ce qui la rend préférable pour un éclairage discret.

Analyse :Le choix de 940nm indique que ce composant est optimisé pour l'efficacité dans les systèmes de détection utilisant des capteurs au silicium standard et pour les applications nécessitant une faible pollution lumineuse visible. L'intensité rayonnante et l'angle de vision, spécifications complémentaires courantes, ne sont pas fournies mais sont cruciales pour calculer la portée effective et la zone de couverture dans une conception.

2.2 Paramètres électriques

Bien que les valeurs spécifiques de tension directe (Vf), de courant direct (If) et de tension inverse (Vr) ne soient pas listées dans l'extrait, celles-ci sont fondamentales pour toute LED. Les concepteurs doivent consulter la fiche technique complète pour les valeurs maximales absolues et les conditions de fonctionnement typiques afin d'assurer un fonctionnement fiable et une longue durée de vie. Dépasser le courant direct maximal est une cause principale de défaillance des LED due à une génération excessive de chaleur.

2.3 Caractéristiques thermiques

La gestion thermique est primordiale pour les performances et la durée de vie des LED. Les paramètres clés incluent la résistance thermique de la jonction à l'air ambiant (RθJA) et la température maximale de jonction (Tj max). Un dissipateur thermique efficace via le boîtier de la LED et la carte de circuit imprimé (PCB) est nécessaire pour maintenir Tj dans des limites sûres, en particulier lors d'un fonctionnement à des courants élevés ou à des températures ambiantes élevées.

3. Explication du système de classement (binning)

La fabrication des LED implique des variations naturelles. Un système de classement (binning) catégorise les composants en fonction de paramètres clés pour assurer l'uniformité au sein d'un lot de production.

3.1 Classement par longueur d'onde

Pour une LED IR, la longueur d'onde pic est le principal paramètre de classement. Les composants peuvent être triés dans des classes avec une tolérance étroite autour de la valeur nominale de 940nm (par exemple, de 935nm à 945nm). Cela garantit que toutes les LED d'un système ont des caractéristiques d'émission presque identiques, ce qui est critique pour la performance des filtres optiques et le réglage du capteur dans le récepteur.

3.2 Classement par tension directe

Les LED sont également classées par tension directe (Vf) à un courant de test spécifié. Le regroupement de LED avec des valeurs Vf similaires aide à concevoir les circuits de commande, en particulier lorsque plusieurs LED sont connectées en série, pour assurer une distribution de courant et une luminosité uniformes.

4. Analyse des courbes de performance

Les données graphiques sont essentielles pour comprendre le comportement du composant dans diverses conditions.

4.1 Courbe Courant vs. Tension (I-V)

La courbe I-V montre la relation entre la tension directe et le courant traversant la LED. Elle est non linéaire. La tension de "genou" est le point approximatif où la LED commence à conduire de manière significative et à émettre de la lumière. La pente de la courbe dans la région de fonctionnement aide à déterminer la résistance dynamique de la LED.

4.2 Caractéristiques en fonction de la température

Les performances des LED dépendent de la température. Typiquement, la tension directe (Vf) diminue lorsque la température de jonction augmente. Inversement, l'intensité lumineuse ou la puissance rayonnante diminue également avec l'augmentation de la température. Les graphiques montrant l'intensité relative en fonction de la température de jonction et la tension directe en fonction de la température sont critiques pour concevoir des circuits qui compensent les effets thermiques.

3.3 Distribution spectrale

Un graphique de distribution spectrale trace la puissance rayonnante en fonction de la longueur d'onde. Pour une LED 940nm, ce graphique montrerait un pic dominant à ou près de 940nm avec une certaine largeur de bande spectrale (par exemple, la largeur à mi-hauteur - FWHM). Une FWHM plus étroite indique une source lumineuse plus monochromatique, ce qui peut être important pour les applications utilisant des filtres optiques.

5. Informations mécaniques et de conditionnement

L'extrait mentionne des types de conditionnement mais pas le boîtier spécifique de la LED (par exemple, 5mm, 3mm, composant monté en surface comme 0805 ou 1206). Une fiche technique complète inclurait un dessin mécanique détaillé.

5.1 Dessin coté

Un diagramme coté est requis, montrant la longueur, la largeur, la hauteur, l'espacement des broches (pour les composants traversants) ou les dimensions des pastilles (pour CMS). Les tolérances pour toutes les dimensions doivent être spécifiées.

5.2 Conception du motif de pastilles (pour CMS)

Pour les boîtiers montés en surface, un motif de pastilles recommandé pour la carte de circuit imprimé (empreinte) est fourni. Cela inclut la taille, la forme et l'espacement des pastilles de cuivre pour assurer un soudage correct et une stabilité mécanique.

5.3 Identification de la polarité

La méthode pour identifier l'anode et la cathode doit être clairement indiquée. Pour les LED traversantes, la cathode est généralement la broche la plus courte ou la broche à côté d'un méplat sur la lentille. Pour les LED CMS, un marquage tel qu'un point, une encoche ou un coin ombré sur le boîtier désigne la cathode.

6. Recommandations de soudage et d'assemblage

6.1 Profil de soudage par refusion

Pour les composants CMS, un profil de refusion détaillé est nécessaire. Cela inclut la température et le temps de préchauffage, le temps de maintien, la température de pic, le temps au-dessus du liquidus (TAL) et la vitesse de refroidissement. Le respect de ce profil prévient le choc thermique et assure des joints de soudure fiables.

6.2 Précautions

Les précautions générales incluent : éviter les contraintes mécaniques sur la lentille de la LED, utiliser une protection contre les décharges électrostatiques (ESD) pendant la manipulation (car les LED y sont sensibles) et s'assurer qu'il n'y a pas de contamination sur la surface optique. Pour les composants traversants, le pliage des broches doit être effectué à une distance suffisante du corps du boîtier.

6.3 Conditions de stockage

Les LED doivent être stockées dans un environnement frais et sec, généralement dans une plage de température et d'humidité spécifiée. Elles sont souvent fournies dans un emballage sensible à l'humidité avec un dessiccant, et peuvent nécessiter un séchage avant utilisation si l'emballage a été ouvert pendant une période prolongée.

7. Informations de conditionnement et de commande

L'extrait PDF liste explicitement les éléments de conditionnement, ce qui est une partie clé du contenu fourni.

7.1 Spécification du conditionnement

La hiérarchie de conditionnement est définie comme suit :

• Sac antistatique :Le conteneur principal, conçu pour protéger les composants des décharges électrostatiques (ESD) et de l'humidité.
• Carton intérieur :Une boîte ou un plateau qui contient plusieurs sacs antistatiques ou bobines de composants.
• Carton extérieur :Le carton d'expédition principal contenant plusieurs cartons intérieurs.

7.2 Quantité par emballage

La quantité spécifique de composants LED par sac antistatique, par carton intérieur et par carton extérieur doit être spécifiée. Les quantités courantes sont des multiples de 1000, 2000 ou 5000 pièces pour les composants CMS sur bobines, ou des comptes spécifiques pour le conditionnement en vrac.

7.3 Informations d'étiquetage

Chaque niveau de conditionnement doit avoir une étiquette indiquant la référence, la quantité, le code date, le numéro de lot et le niveau de sensibilité ESD/humidité (MSL).

7.4 Règles de dénomination des modèles

La référence complète code généralement les attributs clés. Par exemple, un numéro de modèle peut indiquer la taille du boîtier, la longueur d'onde pic, l'angle de vision et la classe de flux. Un code comme "IR940-45D" pourrait impliquer une LED IR, 940nm, angle de vision de 45 degrés, et une classe d'intensité rayonnante spécifique 'D'.

8. Recommandations d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

Cette LED IR 940nm est adaptée pour :

• Télécommandes infrarouges :Pour téléviseurs, systèmes audio et décodeurs.
• Capteurs de proximité et de présence :Dans les smartphones, appareils électroménagers et robinets automatiques.
• Éclairage pour vision nocturne :Couplé avec des caméras sensibles à l'IR dans les systèmes de sécurité et de surveillance.
• Interrupteurs et codeurs optiques :Pour détecter la position ou la rotation.
• Transmission de données :Dans les appareils conformes à IrDA pour la communication sans fil à courte portée.

8.2 Considérations de conception

Circuit de commande :Une source de courant constant est recommandée plutôt qu'une source de tension avec une résistance série pour une sortie stable, en particulier sur les variations de température. Le pilote doit être dimensionné pour le courant direct de la LED.
Conception optique :Le matériau de la lentille ou du couvercle entre la LED et la cible doit être transparent à la lumière de 940nm. De nombreux plastiques conviennent, mais certains types de verre ou de matériaux teintés peuvent atténuer le signal.
Dissipation thermique :Assurez une surface de cuivre sur la PCB ou un dissipateur thermique externe adéquat en cas de fonctionnement à des courants continus élevés.
Adaptation du récepteur :Le photodétecteur (par exemple, phototransistor, photodiode) doit avoir une sensibilité pic autour de 940nm. Un filtre optique adapté au spectre de la LED peut améliorer le rapport signal/bruit en bloquant la lumière ambiante.

9. Comparaison technique

Comparée à d'autres LED IR, un composant 940nm offre des avantages et des compromis spécifiques.

vs. LED IR 850nm :Les LED 850nm fournissent souvent une puissance rayonnante légèrement supérieure pour la même entrée électrique en raison d'une meilleure efficacité des matériaux à cette longueur d'onde. Cependant, les 850nm émettent une faible lueur rouge qui peut être visible dans l'obscurité, ce qui peut être indésirable pour les applications discrètes. Les 940nm sont pratiquement invisibles, ce qui les rend supérieures pour un éclairage discret.

vs. LED visibles :Le principal différenciateur est la longueur d'onde. Les LED IR permettent des fonctionnalités invisibles pour les utilisateurs, permettant des fonctionnalités comme le fonctionnement automatique (capteurs) ou le contrôle (télécommandes) sans émettre de lumière gênante.

10. Questions fréquemment posées (FAQ)

Q : Pourquoi la longueur d'onde pic de 940nm est-elle importante ?
R : Elle correspond à la plage de haute sensibilité des photodétecteurs au silicium courants tout en minimisant l'émission de lumière visible, ce qui la rend idéale pour les applications de capteurs et d'éclairage discret.

Q : Comment commander cette LED ?
R : Utilisez un circuit de commande à courant constant. Une implémentation simple est une source de tension avec une résistance limitant le courant, calculée en utilisant la tension directe typique (Vf) de la LED et le courant direct souhaité (If) de la fiche technique complète : R = (Vsource - Vf) / If.

Q : Puis-je voir la lumière de cette LED ?
R : La longueur d'onde de 940nm est en dehors du spectre visible pour la plupart des humains. Certaines personnes pourraient percevoir une lueur rouge très profonde dans des conditions extrêmement sombres, mais elle est largement invisible. Cependant, un appareil photo de smartphone peut généralement la voir clairement, car les capteurs d'appareil photo sont sensibles au proche infrarouge.

Q : Quel est le but du sac antistatique ?
R : Il protège la LED des décharges électrostatiques (ESD), qui peuvent endommager la jonction semi-conductrice même si la décharge n'est pas ressentie par une personne.

11. Cas d'utilisation pratiques

Étude de cas 1 : Distributeur de savon automatique.Une LED IR 940nm est couplée à un phototransistor pour créer un capteur de proximité. La LED émet constamment un faisceau invisible. Lorsqu'une main interrompt le faisceau, le changement de lumière détectée déclenche le moteur de la pompe. La longueur d'onde de 940nm assure que le fonctionnement est fluide et sans aucune indication lumineuse visible.

Étude de cas 2 : Télécommande TV longue portée.Un réseau de LED IR 940nm est utilisé dans une télécommande universelle. La haute intensité rayonnante (assurée par un classement et un courant de commande appropriés) permet au signal d'atteindre le capteur de la TV sous de grands angles et à des distances plus longues. L'absence de lumière visible évite toute distraction dans un home cinéma sombre.

12. Introduction au principe de fonctionnement

Une diode électroluminescente infrarouge (LED IR) est une diode à jonction p-n semi-conductrice. Lorsqu'elle est polarisée en direct, les électrons de la région n se recombinent avec les trous de la région p dans la région active. Ce processus de recombinaison libère de l'énergie sous forme de photons (lumière). La longueur d'onde spécifique des photons émis est déterminée par l'énergie de la bande interdite des matériaux semi-conducteurs utilisés dans la construction de la LED (typiquement l'arséniure d'aluminium-gallium - AlGaAs pour 940nm). Une bande interdite plus grande entraîne une longueur d'onde plus courte (lumière plus bleue), et une bande interdite plus petite entraîne une longueur d'onde plus longue (lumière plus rouge ou infrarouge). La sortie à 940nm est le résultat direct de l'ingénierie de la composition semi-conductrice pour atteindre cette énergie de bande interdite spécifique.

13. Tendances de développement

Le domaine des LED IR est motivé par les demandes de plus grande efficacité, de boîtiers plus petits et d'une plus grande intégration.

Efficacité accrue :La recherche se concentre sur l'amélioration de l'efficacité quantique interne (le pourcentage de recombinaisons électron-trou qui produisent des photons) et de l'efficacité d'extraction de la lumière (faire sortir les photons générés du matériau semi-conducteur). Cela conduit à une puissance rayonnante plus élevée pour la même entrée électrique, permettant une durée de vie de batterie plus longue dans les appareils portables.

Miniaturisation :La tendance vers des appareils électroniques grand public plus petits stimule le développement de LED IR dans des boîtiers montés en surface de plus en plus petits (par exemple, tailles métriques 0402, 0201) tout en maintenant ou en améliorant les performances.

Solutions intégrées :Il y a une tendance à combiner la LED IR, le photodétecteur et la logique de contrôle en un seul module ou puce. Cela simplifie la conception pour les utilisateurs finaux, réduit l'encombrement sur la PCB et améliore la fiabilité du système en garantissant des caractéristiques optiques adaptées.

Nouvelles longueurs d'onde :Bien que les 850nm et 940nm dominent, d'autres longueurs d'onde sont en développement pour des applications spécialisées, telles que la spectroscopie, la détection de gaz et les communications optiques utilisant des fibres optiques en plastique.