Fiche technique de la lampe LED infrarouge LTL-E7939Q2K - Boîtier traversant - Longueur d'onde 850nm - Intensité rayonnante 20mW/sr - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document fournit les spécifications techniques complètes d'une diode électroluminescente (LED) infrarouge (IR) haute performance à montage traversant. Le dispositif est conçu pour des applications nécessitant une source fiable et puissante de lumière infrarouge à une longueur d'onde typique de 850 nanomètres. Il est doté d'une lentille transparente et est fabriqué en utilisant la technologie semi-conductrice AlGaAs (Arséniure de Gallium-Aluminium), particulièrement adaptée pour une émission infrarouge efficace. Le produit est conforme aux directives RoHS, indiquant qu'il est exempt de substances dangereuses comme le plomb (Pb). Ses principaux avantages incluent une opération à haute vitesse, une puissance rayonnante de sortie élevée et une compatibilité avec les circuits intégrés standards grâce à ses faibles besoins en courant. Il est destiné à un montage polyvalent sur des cartes de circuits imprimés (PCB) ou des panneaux dans divers secteurs d'équipements électroniques.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Les limites opérationnelles du dispositif sont définies à une température ambiante (Ta) de 25°C. Dépasser ces valeurs peut causer des dommages permanents.

• Dissipation de puissance :120 mW maximum.
• Courant direct de crête :1 A maximum en conditions pulsées (300 impulsions par seconde, largeur d'impulsion de 10 μs).
• Courant direct continu :60 mA maximum pour un fonctionnement continu.
• Tension inverse :5 V maximum. L'application d'une tension inverse plus élevée peut entraîner la rupture de la jonction de la LED.
• Plage de température de fonctionnement :-30°C à +85°C.
• Plage de température de stockage :-40°C à +100°C.
• Température de soudure des broches :260°C pendant un maximum de 5 secondes, mesurée à 2,0 mm du corps de la LED.

2.2 Caractéristiques électriques et optiques

Ces paramètres sont spécifiés à une température ambiante (Ta) de 25°C et représentent la performance typique du dispositif.

• Intensité rayonnante (Ie) :Minimum 20,0 mW/sr lorsqu'elle est alimentée par un courant direct (IF) de 20mA. La valeur réelle doit être considérée avec une tolérance de ±15%. Le code de classification spécifique est marqué sur le sachet d'emballage du produit.
• Angle de vision (2θ1/2) :Typiquement 25 degrés, avec un minimum de 18 degrés. C'est l'angle total auquel l'intensité rayonnante chute à la moitié de sa valeur axiale de crête.
• Longueur d'onde de crête (λP) :Typiquement 850 nm, la plaçant dans le spectre du proche infrarouge.
• Demi-largeur de raie spectrale (Δλ) :Typiquement 40 nm. Ceci définit la largeur de bande spectrale de la lumière émise.
• Tension directe (VF) :Typiquement 1,3V, avec un maximum de 1,65V à IF = 20mA.
• Courant inverse (IR) :Maximum 10 μA lorsqu'une tension inverse (VR) de 5V est appliquée.

3. Analyse des courbes de performance

La fiche technique inclut plusieurs courbes caractéristiques typiques qui fournissent un aperçu plus approfondi du comportement du dispositif dans diverses conditions. Celles-ci sont inestimables pour la conception de circuits et la gestion thermique.

3.1 Spectre

La courbe de distribution spectrale montre l'intensité de la lumière émise à différentes longueurs d'onde, centrée autour du pic de 850nm. La demi-largeur de 40nm indique l'étalement de l'émission.

3.2 Tension directe vs. Courant direct

Cette courbe IV illustre la relation entre la tension aux bornes de la LED et le courant qui la traverse. Elle est non linéaire, typique d'une diode. Les concepteurs l'utilisent pour déterminer la tension d'alimentation nécessaire pour un courant de fonctionnement cible.

3.3 Puissance rayonnante relative vs. Courant continu direct

Cette courbe montre comment la puissance lumineuse de sortie augmente avec l'augmentation du courant d'alimentation continu. Elle aide à sélectionner le point de fonctionnement approprié pour atteindre la luminosité souhaitée tout en gérant la dissipation de puissance.

3.4 Puissance rayonnante relative vs. Courant de crête

Pour un fonctionnement en impulsions, cette courbe démontre la relation entre le courant de crête dans une impulsion et la puissance rayonnante de sortie résultante, ce qui est crucial pour des applications comme la transmission de données infrarouges.

3.5 Puissance rayonnante relative vs. Température

Il s'agit d'une courbe de performance thermique critique. Elle montre comment la puissance lumineuse de sortie diminue lorsque la température ambiante (ou de jonction) augmente. Comprendre cette déclassement est essentiel pour concevoir des systèmes qui maintiennent des performances constantes sur la plage de température spécifiée.

3.6 Directivité

La courbe de directivité ou de diagramme de rayonnement représente visuellement l'angle de vision, montrant comment l'intensité est distribuée spatialement autour de l'axe central de la LED.

4. Informations mécaniques et d'emballage

4.1 Dimensions du boîtier

Le dispositif est un boîtier LED traversant standard. Les notes dimensionnelles clés incluent :

• Toutes les dimensions sont en millimètres (pouces fournis entre parenthèses).
• Une tolérance générale de ±0,25mm (±0,010") s'applique sauf indication contraire.
• La saillie maximale de la résine sous la collerette est de 1,0mm (0,04").
• L'espacement des broches est mesuré au point où les broches émergent du corps du boîtier.

Le dessin dimensionnel spécifique est référencé dans la fiche technique, détaillant le diamètre du corps, la longueur des broches et l'espacement.

4.2 Identification de la polarité

Pour les LED traversantes, la polarité est généralement indiquée par la longueur des broches (la broche la plus longue est habituellement l'anode) ou par un méplat sur le bord de la lentille de la LED. Le dessin mécanique de la fiche technique spécifiera la méthode d'identification exacte.

5. Guide de soudure et d'assemblage

Une manipulation appropriée est cruciale pour assurer la fiabilité et prévenir les dommages.

5.1 Formage des broches

• Le pliage doit être effectué à un point situé à au moins 3mm de la base de la lentille de la LED.
• La base du cadre de broches ne doit pas être utilisée comme point d'appui pendant le pliage.
• Le formage des broches doit être effectué à température ambiante normale etavantle processus de soudure.
• Lors de l'insertion sur le PCB, utilisez la force de clinch minimale nécessaire pour éviter d'imposer un stress mécanique excessif sur le corps de la LED.

5.2 Processus de soudure

• Maintenez un espace libre minimum de 2mm entre la base de la lentille et le point de soudure.
• Évitez d'immerger la lentille dans la soudure.
• N'appliquez pas de contrainte externe sur les broches pendant que la LED est à haute température suite à la soudure.

Conditions de soudure recommandées :

• Fer à souder :Température maximale 350°C, pour un temps maximum de 3 secondes (soudure unique uniquement).
• Soudure à la vague :
  • Préchauffage : Maximum 100°C pendant jusqu'à 60 secondes.
  • Vague de soudure : Maximum 260°C pendant jusqu'à 5 secondes.

Note importante :Une température ou un temps de soudure excessif peut déformer la lentille ou provoquer une défaillance catastrophique de la LED. Le soudage par refusion infrarouge (IR) estnonadapté à ce type de LED traversante.

5.3 Nettoyage

Si un nettoyage est nécessaire, utilisez des solvants à base d'alcool comme l'alcool isopropylique.

5.4 Stockage

Pour une durée de conservation optimale :

• L'environnement de stockage ne doit pas dépasser 30°C et 70% d'humidité relative.
• Les LED retirées de leur emballage protecteur d'origine doivent être utilisées dans les trois mois.
• Pour un stockage prolongé en dehors de l'emballage d'origine, stockez-les dans un conteneur scellé avec un dessiccant ou dans un dessiccateur purgé à l'azote.

6. Méthode d'alimentation et conception de circuit

Les LED sont des dispositifs fonctionnant au courant. Pour assurer une puissance lumineuse constante, surtout lors de l'alimentation de plusieurs LED, une régulation de courant appropriée est essentielle.

• Circuit recommandé (Circuit A) :Incorporez une résistance limitatrice de courant en série avecchaqueLED. C'est la méthode préférée car elle compense les légères variations de la caractéristique de tension directe (Vf) entre les LED individuelles, assurant une luminosité uniforme sur tous les dispositifs d'un réseau.
• Circuit non recommandé (Circuit B) :Il est déconseillé de connecter plusieurs LED directement en parallèle avec une seule résistance limitatrice de courant partagée. En raison des variances naturelles de la courbe I-V de chaque LED, le courant (et donc la luminosité) ne sera pas distribué uniformément, conduisant à ce que certaines LED soient plus lumineuses que d'autres.

7. Protection contre les décharges électrostatiques (ESD)

Ce composant est sensible aux décharges électrostatiques. L'ESD peut causer des dommages immédiats ou latents, se manifestant par un courant de fuite inverse élevé, une tension directe anormalement basse ou une incapacité à s'illuminer à faible courant.

Mesures de prévention :

• Le personnel doit porter des bracelets conducteurs ou des gants antistatiques lors de la manipulation des LED.
• Tous les équipements, postes de travail et machines doivent être correctement mis à la terre.
• Utilisez des ioniseurs pour neutraliser la charge statique qui peut s'accumuler sur la surface de la lentille en plastique en raison du frottement lors de la manipulation.

Vérification des dommages ESD :Vérifiez les LED suspectes en testant leur illumination et en mesurant la tension directe (Vf) à un faible courant de test.

8. Informations sur l'emballage et la commande

8.1 Spécification d'emballage

Le produit est fourni dans un système d'emballage multi-niveaux :

• Unité de base :1 000 pièces par sachet antistatique.
• Carton intérieur :Contient 6 sachets, totalisant 6 000 pièces.
• Carton extérieur :Contient 8 cartons intérieurs, totalisant 48 000 pièces.

8.2 Structure du numéro de pièce

Le numéro de pièce LTL-E7939Q2K encode des attributs clés :

• LTL :Identifiant de la famille de produits.
• E7939 :Modèle/série spécifique du dispositif.
• Q2K :Désigne probablement un tri spécifique pour l'intensité rayonnante et/ou l'angle de vision selon le code de classification marqué sur le sachet (par exemple, intensité dans la plage min de 18-21,5 mW/sr, angle de vision typique de 20-29 degrés).

9. Suggestions d'application et considérations de conception

9.1 Scénarios d'application typiques

Cette LED IR haute puissance 850nm est adaptée à un large éventail d'applications, y compris, mais sans s'y limiter :

• Éclairage infrarouge :Pour caméras de sécurité, systèmes de vision nocturne et vision industrielle dans des conditions de faible luminosité.
• Détection optique :Capteurs de proximité, détection d'objets et robots suiveurs de ligne.
• Transmission de données :Liaisons de données infrarouges (IrDA), télécommandes (où la haute puissance étend la portée) et codeurs optiques.
• Automatisation industrielle :Détection de position, comptage et capteurs à barrière optique.

9.2 Considérations de conception

• Gestion thermique :Bien que le dispositif puisse gérer 120mW, fonctionner à ou près du courant continu maximum (60mA) générera de la chaleur. Assurez une surface de cuivre PCB adéquate ou un dissipateur thermique s'il est utilisé dans des environnements à haute température ambiante pour prévenir la dégradation des performances et prolonger la durée de vie.
• Conception optique :L'angle de vision typique de 25 degrés fournit un faisceau relativement focalisé. Pour une couverture plus large, des optiques secondaires (diffuseurs) peuvent être nécessaires. Pour une portée plus longue, une lentille peut être utilisée pour collimater le faisceau.
• Circuit de commande :Utilisez toujours un pilote à courant constant ou une résistance en série. Calculez la valeur de la résistance en fonction de la tension d'alimentation (Vs), de la tension directe typique de la LED (Vf) et du courant de fonctionnement souhaité (If) : R = (Vs - Vf) / If. Prenez en compte la tolérance de Vf et les variations de la tension d'alimentation.
• Protection ESD dans le circuit :Dans les environnements sujets aux ESD, envisagez d'ajouter des diodes de suppression de tension transitoire (TVS) ou d'autres composants de protection sur les lignes connectées à la LED.

10. Comparaison et différenciation techniques

Comparé aux LED visibles standards ou aux LED IR de faible puissance, ce dispositif offre des avantages distincts :

• Haute intensité rayonnante :Un minimum de 20 mW/sr fournit une force de signal élevée pour la détection et l'éclairage, permettant des distances de fonctionnement plus longues ou des exigences de sensibilité du récepteur plus faibles.
• Capacité haute vitesse :La capacité à gérer un courant de crête de 1A en impulsions courtes (10μs) la rend adaptée aux applications de transmission de données modulées.
• Conformité RoHS :Satisfait aux réglementations environnementales modernes pour une fabrication sans plomb.
• Fiabilité du montage traversant :Le boîtier traversant offre une fixation mécanique robuste et une excellente conduction thermique vers le PCB par rapport à certaines alternatives à montage en surface, ce qui est bénéfique pour un fonctionnement à haute puissance.

11. Questions fréquemment posées (FAQ)

11.1 Quelle est la différence entre l'intensité rayonnante (mW/sr) et l'intensité lumineuse (mcd) ?

L'intensité rayonnante mesure la puissance optique réelle émise par angle solide (stéradian), indépendamment de la sensibilité de l'œil humain. Elle est utilisée pour les dispositifs infrarouges et ultraviolets. L'intensité lumineuse est pondérée par la réponse photopique (adaptée à la lumière du jour) de l'œil humain et est mesurée en candelas (cd) ou millicandelas (mcd). Elle n'a de sens que pour la lumière visible. Cette LED IR est correctement spécifiée en mW/sr.

11.2 Puis-je alimenter cette LED directement depuis une broche de microcontrôleur 3,3V ou 5V ?

No.Les broches de microcontrôleur ont une capacité de source/puits de courant limitée (typiquement 20-50mA max) et ne sont pas conçues pour une commande à courant constant. Connecter la LED directement surchargerait probablement la broche, endommagerait le microcontrôleur et fournirait un courant non contrôlé à la LED. Utilisez toujours un circuit de commande avec une résistance en série ou un circuit intégré pilote LED dédié.

11.3 Pourquoi y a-t-il une tolérance de ±15% sur l'intensité rayonnante ?

C'est une variation normale inhérente aux processus de fabrication des semi-conducteurs. Les LED sont triées (classées) en fonction de l'intensité mesurée. Le "code de classification" spécifique sur le sachet d'emballage indique à quel groupe d'intensité appartiennent les LED, permettant aux concepteurs de sélectionner des pièces aux performances cohérentes pour leur application.

11.4 Un filtre IR est-il nécessaire pour le récepteur ?

Dans de nombreuses applications, oui. L'utilisation d'un filtre passe-bande 850nm sur le récepteur (photodiode ou capteur) peut considérablement améliorer le rapport signal/bruit en bloquant la lumière visible ambiante et d'autres sources IR indésirables (comme la lumière du soleil ou les ampoules à incandescence), rendant le système plus fiable, surtout en conditions de lumière du jour.

12. Exemple d'application pratique

Cas de conception : Capteur de proximité IR simple

Objectif :Détecter un objet à moins de 10cm.

Conception : 1. Circuit émetteur :Alimentez la LED LTL-E7939Q2K avec un courant constant de 20mA. En utilisant une alimentation de 5V et une Vf typique de 1,3V, calculez la résistance série : R = (5V - 1,3V) / 0,020A = 185 Ohms. Utilisez une résistance standard de 180 ou 200 Ohms. 2.Circuit récepteur :Placez un phototransistor au silicium ou une photodiode sensible à la lumière de 850nm à quelques centimètres de la LED, alignés sur le même axe. Utilisez une photodiode polarisée en inverse avec un amplificateur de transimpédance ou un phototransistor dans une configuration de commutation simple. 3.Fonctionnement :La LED émet continuellement de la lumière IR. Lorsqu'un objet entre dans la zone de détection, il réfléchit une partie de cette lumière vers le récepteur. Le signal de sortie du récepteur augmente, ce qui peut être lu par un comparateur ou l'ADC d'un microcontrôleur pour déclencher une action. 4.Considérations :Protégez le récepteur d'une exposition directe à l'émetteur pour éviter la saturation. Utilisez une lumière modulée (impulsions de la LED) et un circuit de détection synchrone dans le récepteur pour rendre le système insensible aux fluctuations de la lumière ambiante.

13. Principe de fonctionnement

Ce dispositif est une diode électroluminescente basée sur une jonction semi-conductrice AlGaAs. Lorsqu'une tension directe dépassant le seuil de la jonction (environ 1,3V) est appliquée, des électrons et des trous sont injectés à travers la jonction. Leur recombinaison libère de l'énergie sous forme de photons (lumière). La composition spécifique du matériau semi-conducteur Arséniure de Gallium-Aluminium (AlGaAs) détermine l'énergie de la bande interdite, qui correspond directement à la longueur d'onde des photons émis — dans ce cas, environ 850nm, qui se situe dans la région du proche infrarouge du spectre électromagnétique, invisible à l'œil humain.

14. Tendances technologiques

La technologie des LED infrarouges continue d'évoluer. Les tendances générales de l'industrie incluent :

• Efficacité accrue :Développement de nouveaux matériaux semi-conducteurs et structures épitaxiales (comme les puits quantiques multiples) pour atteindre une efficacité énergétique plus élevée (plus de lumière émise par watt électrique entrant), réduisant la génération de chaleur et la consommation d'énergie.
• Densité de puissance plus élevée :Les progrès dans l'emballage et la gestion thermique permettent à des dispositifs plus petits de gérer des courants d'alimentation plus élevés, permettant des systèmes d'éclairage IR plus compacts et puissants.
• Diversification des longueurs d'onde :Bien que 850nm et 940nm soient courants, il y a un développement pour des applications spécifiques, comme 810nm pour la thérapie médicale ou des longueurs d'onde spécifiques optimisées pour des sensibilités de capteur particulières.
• Intégration :Tendance à intégrer le circuit de commande de la LED, les composants de protection et parfois même le capteur dans des modules plus compacts ou des solutions système-en-boîtier (SiP) pour simplifier la conception de l'utilisateur final.

Ces tendances visent à fournir des solutions plus fiables, efficaces et spécifiques aux applications pour les marchés en croissance de la vision industrielle, de la détection biométrique, du LiDAR et de la communication optique.