Fiche technique de la LED CMS BR15-22C/L586/R/TR8 - Boîtier 3,2x1,6x1,1mm - Tension 1,3-2,6V - Puissance 100-125mW - Infrarouge 905nm & Rouge 660nm - Document Technique Français

1. Vue d'ensemble du produit

Le BR15-22C/L586/R/TR8 est une diode électroluminescente (DEL) CMS à double émetteur qui intègre à la fois une diode infrarouge (IR) et une diode rouge dans un seul boîtier miniature plat à vue de dessus. Le composant est encapsulé dans une résine plastique transparente, permettant une transmission lumineuse efficace. Une caractéristique clé de sa conception est sa sortie spectrale, spécifiquement adaptée à la sensibilité des photodiodes et phototransistors au silicium, ce qui en fait une source idéale pour les systèmes de détection et de télémétrie optique.

Les principaux avantages de ce composant incluent une faible tension directe, ce qui contribue à une meilleure efficacité énergétique dans les conceptions de circuits. Il est fabriqué sans plomb (Pb-free) et est conforme aux principales réglementations environnementales, notamment RoHS, REACH de l'UE, et les normes sans halogène (Br <900ppm, Cl <900ppm, Br+Cl <1500ppm), garantissant ainsi son adéquation pour une fabrication électronique moderne et respectueuse de l'environnement.

Le marché cible principal et l'application concernent les systèmes à infrarouge, tels que les capteurs de proximité, la détection d'objets, les codeurs et autres interfaces optoélectroniques où une émission lumineuse fiable et adaptée est critique.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents au composant peuvent survenir. Le fonctionnement dans ces conditions n'est pas garanti.

• Courant direct continu (IF) : 50 mA pour les deux puces, IR et Rouge.
• Tension inverse (VR) : 5 V. Le dépassement de cette valeur peut provoquer un claquage de la jonction.
• Température de fonctionnement (Topr) : -40°C à +85°C. Ceci définit la plage de température ambiante pour un fonctionnement fiable.
• Température de stockage (Tstg) : -40°C à +100°C.
• Température de soudure (Tsol) : 260°C pendant un maximum de 5 secondes, critique pour les processus d'assemblage par refusion.
• Dissipation de puissance (Pc) : 100 mW pour l'émetteur IR et 125 mW pour l'émetteur Rouge à une température d'air libre ≤ 25°C. Ce paramètre est crucial pour la conception de la gestion thermique.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Ce sont les paramètres de performance typiques mesurés à Ta=25°C, fournissant le comportement attendu dans des conditions de fonctionnement normales.

• Intensité rayonnante (IE) : Pour l'émetteur IR (BR), la valeur typique est de 0,50 mW/sr à IF=20mA. Pour l'émetteur Rouge, elle est de 1,50 mW/sr au même courant. Cela mesure la puissance optique émise par angle solide.
• Longueur d'onde de crête (λp) : L'émetteur IR culmine à 905 nm, tandis que l'émetteur Rouge culmine à 660 nm. Ceci définit la couleur dominante de la lumière émise.
• Largeur de bande spectrale (Δλ) : Environ 30 nm pour les deux émetteurs, indiquant l'étalement des longueurs d'onde autour du pic.
• Tension directe (VF) : La puce IR a une VF typique de 1,30V (max 1,80V), et la puce Rouge a une VF typique de 1,80V (max 2,60V) à IF=20mA. Une faible VF est une caractéristique clé pour l'efficacité énergétique.
• Courant inverse (IR) : Maximum de 10 µA à VR=5V pour les deux puces, indiquant le courant de fuite à l'état bloqué.
• Angle de vision (2θ1/2) : 140 degrés. Cet angle de vision large est caractéristique du boîtier à vue de dessus sans lentille, fournissant une émission large.

3. Analyse des courbes de performance

3.1 Caractéristiques de l'émetteur infrarouge (905nm)

Les graphiques fournis illustrent la relation entre les paramètres clés pour la puce IR. La courbeIntensité rayonnante en fonction du Courant directmontre une augmentation quasi linéaire de la sortie optique avec le courant jusqu'à la valeur maximale. La courbeCourant direct en fonction de la Tension directedémontre la relation exponentielle IV de la diode, cruciale pour concevoir les circuits de limitation de courant. Le graphique deDistribution spectraleconfirme le pic à 905nm avec la largeur de bande définie. La courbeCourant direct en fonction de la Température ambianteest essentielle pour comprendre les exigences de déclassement ; lorsque la température augmente, le courant continu maximal autorisé diminue pour éviter la surchauffe.

3.2 Caractéristiques de l'émetteur rouge (660nm)

Des courbes similaires sont fournies pour l'émetteur rouge. Notamment, l'intensité rayonnante est plus élevée pour un courant donné par rapport à l'émetteur IR. Le graphique spectral montre un pic net à 660nm dans le spectre rouge visible. Les caractéristiques électriques (courbe IV) suivent la même loi de la diode mais avec une tension directe typique plus élevée.

3.3 Caractéristiques angulaires

Un graphique intituléCourant lumineux relatif en fonction du Déplacement angulaireest référencé. Cette courbe est vitale pour la conception d'applications, montrant comment l'intensité perçue par un détecteur change avec l'angle entre la LED et le détecteur. L'angle de vision de 140 degrés est défini comme l'angle où l'intensité tombe à la moitié de sa valeur sur l'axe.

4. Informations mécaniques et de conditionnement

4.1 Dimensions du boîtier

Le composant est fourni dans un boîtier CMS compact. Les dimensions clés (en mm) incluent une longueur de corps d'environ 3,2, une largeur de 1,6 et une hauteur de 1,1. Des dessins détaillés spécifient la disposition des pastilles, le contour du composant et les tolérances (typiquement ±0,1mm sauf indication contraire), ce qui est critique pour la conception de l'empreinte sur le PCB.

4.2 Identification de la polarité

Le boîtier inclut des marquages ou une conception spécifique de pastille (souvent un coin chanfreiné ou un point) pour indiquer la cathode. La polarité correcte doit être respectée lors de l'assemblage pour éviter les dommages par polarisation inverse.

4.3 Spécifications de la bande porteuse et de la bobine

Le produit est fourni sur bande et bobine pour l'assemblage automatisé. Les dimensions de la bande porteuse sont spécifiées, une bobine standard contenant 2000 pièces. Cette information est nécessaire pour configurer les machines de placement.

5. Recommandations de soudure et d'assemblage

5.1 Stockage et manipulation

Les LED sont sensibles à l'humidité. Les précautions incluent : garder le sachet étanche à l'humidité scellé jusqu'à l'utilisation ; stocker les sachets non ouverts à ≤30°C/90%HR et les utiliser dans l'année ; après ouverture, stocker à ≤30°C/60%HR et utiliser dans les 168 heures (7 jours). Si le temps de stockage est dépassé, un traitement de séchage à 60±5°C pendant au moins 24 heures est requis.

5.2 Soudure par refusion

Un profil de température de soudure sans plomb est recommandé. La soudure par refusion ne doit pas être effectuée plus de deux fois pour éviter les contraintes thermiques. Pendant le chauffage, aucune contrainte mécanique ne doit être appliquée sur le corps de la LED. Le PCB ne doit pas être déformé après soudure.

5.3 Soudure manuelle

Si une soudure manuelle est nécessaire, utiliser un fer à souder avec une température de pointe inférieure à 350°C, appliquer la chaleur sur chaque borne pendant pas plus de 3 secondes, et utiliser un fer d'une capacité de 25W ou moins. Laisser un intervalle de refroidissement de plus de 2 secondes entre la soudure de chaque borne.

5.4 Rework et réparation

La réparation après soudure est déconseillée. Si elle est inévitable, un fer à souder à double tête doit être utilisé pour chauffer simultanément les deux bornes, minimisant ainsi la contrainte thermique sur le boîtier. Le risque d'endommagement des caractéristiques de la LED doit être évalué au préalable.

6. Suggestions d'application et considérations de conception

6.1 Circuits d'application typiques

La règle de conception la plus critique est laprotection contre les surintensités. Une résistance de limitation de courant externe est obligatoire. En raison de la caractéristique IV exponentielle de la diode, une petite augmentation de tension peut provoquer une augmentation importante et destructrice du courant. La valeur de la résistance doit être calculée sur la base de la tension d'alimentation (Vs), du courant direct souhaité (If) et de la tension directe de la LED (Vf) en utilisant la formule : R = (Vs - Vf) / If. Des résistances séparées sont nécessaires si les émetteurs IR et rouge doivent être pilotés indépendamment.

6.2 Gestion thermique

Bien que la dissipation de puissance soit faible, une disposition adéquate du PCB peut aider à la dissipation thermique. Assurez une surface de cuivre suffisante connectée aux pastilles thermiques (le cas échéant) ou aux broches du composant. Respectez les directives de déclassement de puissance impliquées par les valeurs maximales absolues—fonctionner à des températures ambiantes élevées nécessite de réduire le courant direct.

6.3 Conception optique

Utilisez l'angle de vision large de 140 degrés pour les applications nécessitant une couverture étendue. Pour une détection à plus longue portée ou plus directionnelle, des lentilles ou réflecteurs externes peuvent être nécessaires. La lentille transparente convient aux applications où le motif d'émission exact de la puce est souhaité sans filtrage de couleur.

7. Comparaison et différenciation technique

La différenciation principale du BR15-22C/L586/R/TR8 réside dans sacapacité à double longueur d'ondeau sein d'un seul boîtier CMS compact. Cela économise de l'espace sur la carte par rapport à l'utilisation de deux LED séparées. Sonadaptation spectrale aux détecteurs au siliciumest optimisée, améliorant potentiellement le rapport signal/bruit dans les applications de détection. Lafaible tension directe, en particulier pour l'émetteur IR, offre un avantage en efficacité. La conformité aux normes environnementales strictes (RoHS, REACH, Sans Halogène) le rend adapté à un large éventail de marchés mondiaux.

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

Q : Puis-je piloter les LED IR et Rouge simultanément à leur courant maximum de 50mA chacune ?

A : Non. La Valeur Maximale Absolue pour le Courant Direct Continu est de 50mA par puce. Piloter les deux à 50mA simultanément dépasserait probablement les limites de dissipation de puissance totale du boîtier (Pc) et provoquerait une surchauffe. Les courants de pilotage doivent être déclassés en fonction de la puissance totale et des conditions thermiques.

Q : Pourquoi une résistance de limitation de courant est-elle absolument nécessaire ?

A : Une LED est un dispositif fonctionnant en courant. Sa tension directe change légèrement avec le courant et la température. La connecter directement à une source de tension (même régulée) fera monter le courant de manière incontrôlable jusqu'à la défaillance du composant, car il n'y a pas de résistance interne pour le limiter. La résistance fournit un courant stable et prévisible.

Q : Que signifie "spectralement adapté au photodétecteur au silicium" ?

A : Les photodiodes et phototransistors au silicium ont une courbe de réponse spectrale spécifique ; ils sont plus sensibles à certaines longueurs d'onde (typiquement dans la région du proche infrarouge et du rouge). Les longueurs d'onde de crête de cette LED (905nm IR et 660nm Rouge) sont choisies pour se situer dans les zones de haute sensibilité de ces détecteurs, maximisant ainsi le signal électrique généré pour une puissance optique donnée.

Q : Comment interpréter l'"Angle de vision" de 140 degrés ?

A : C'est l'angle total auquel l'intensité rayonnante tombe à la moitié (50%) de sa valeur mesurée directement sur l'axe (0 degré). Ainsi, l'émission est effectivement utilisable dans un cône très large de ±70 degrés par rapport au centre.

9. Cas pratique de conception et d'utilisation

Cas : Conception d'un capteur de proximité pour un appareil mobile

Le BR15-22C/L586/R/TR8 peut être utilisé dans un capteur de proximité pour détecter lorsqu'un objet (comme l'oreille d'un utilisateur pendant un appel) est proche du téléphone. L'émetteur IR (905nm) est pulsé. Une photodiode au silicium à proximité détecte la lumière IR réfléchie. L'émetteur rouge n'est pas utilisé dans ce mode spécifique mais pourrait être utilisé pour d'autres fonctions comme un indicateur d'état. Les étapes de conception incluent : 1) Calculer la résistance de limitation de courant pour la LED IR en fonction de la tension de sortie du circuit intégré de pilotage et du courant pulsé souhaité (par ex., 20mA pour une bonne intensité). 2) Placer la LED et la photodiode sur le PCB avec une barrière optique entre elles pour éviter le diaphonie directe. 3) Suivre précisément le profil de soudure par refusion pour éviter d'endommager le boîtier sensible à l'humidité. 4) Implémenter un firmware qui pulse la LED et lit le signal de la photodiode, utilisant un seuil pour déterminer l'état "proche" ou "loin".

10. Introduction au principe de fonctionnement

Les diodes électroluminescentes (DEL) sont des dispositifs semi-conducteurs qui émettent de la lumière par électroluminescence. Lorsqu'une tension directe est appliquée à la jonction p-n, les électrons de la région de type n se recombinent avec les trous de la région de type p. Cette recombinaison libère de l'énergie sous forme de photons (lumière). La longueur d'onde spécifique (couleur) de la lumière émise est déterminée par l'énergie de la bande interdite du matériau semi-conducteur utilisé. L'émetteur IR utilise de l'Arséniure de Gallium-Aluminium (GaAlAs), qui a une bande interdite correspondant à la lumière infrarouge de 905nm. L'émetteur rouge utilise du Phosphure d'Aluminium-Gallium-Indium (AlGaInP), qui produit une lumière rouge à 660nm. La lentille en époxy transparente encapsule la puce, fournit une protection mécanique et façonne le motif de sortie lumineuse.

11. Tendances technologiques et contexte

Le développement de LED CMS comme le BR15-22C/L586/R/TR8 est motivé par les tendances de miniaturisation, d'automatisation et de multifonctionnalité en électronique. Le passage à une fabrication sans plomb et sans halogène reflète la poussée mondiale pour des composants respectueux de l'environnement. Dans les applications de détection, il existe une demande continue pour une efficacité plus élevée (plus de lumière émise par watt électrique) et une adaptation spectrale plus précise pour améliorer les performances du système et réduire la consommation d'énergie. L'intégration de multiples longueurs d'onde ou fonctions dans des boîtiers uniques est une étape logique pour économiser de l'espace et des coûts dans des appareils de plus en plus complexes. De plus, les améliorations des matériaux et de la conception des boîtiers visent à renforcer la fiabilité sous contrainte thermique et exposition à l'humidité, ce qui est critique pour les applications automobiles, industrielles et grand public.