Fiche technique de la LED infrarouge HIR26-21C/L423/TR8 - Boîtier rond 1,6mm - Tension directe 1,45V - Longueur d'onde 850nm - Intensité rayonnante 16mW/sr - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

La HIR26-21C/L423/TR8 est une diode émettrice infrarouge (IR) haute performance conçue pour les applications de technologie de montage en surface (CMS). Cet appareil appartient à la catégorie des LED à puce en boîtier inversé subminiature, avec un facteur de forme rond compact de 1,6mm. Sa fonction principale est d'émettre une lumière infrarouge à une longueur d'onde pic de 850 nanomètres, qui est parfaitement adaptée à la sensibilité spectrale des photodétecteurs et phototransistors au silicium. Cela en fait une source idéale pour une large gamme d'applications de détection et de signalisation nécessitant une transmission lumineuse invisible.

La LED est fabriquée en matériau Arseniure de Gallium-Aluminium (GaAlAs), encapsulée dans une résine plastique transparente avec une lentille sphérique. Cette conception assure une extraction de lumière efficace et un diagramme de rayonnement cohérent. Un avantage clé de ce composant est sa faible tension directe, qui contribue à un fonctionnement économe en énergie. De plus, le produit est conforme aux normes environnementales sans plomb et RoHS, s'alignant sur les exigences de fabrication modernes pour la réduction des substances dangereuses.

2. Analyse approfondie des spécifications techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

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

• Courant direct continu (I_F): 65 mA
• Tension inverse (V_R): 5 V
• Dissipation de puissance (P_d) à T_a≤ 25°C: 110 mW
• Température de fonctionnement (T_opr): -40°C à +85°C
• Température de stockage (T_stg): -40°C à +85°C
• Température de soudage (T_sol): 260°C (pendant un maximum de 10 secondes lors de la refusion)

2.2 Caractéristiques électro-optiques (T_a= 25°C)

Ces paramètres définissent la performance de l'appareil dans des conditions de fonctionnement typiques, mesurés à un courant direct de 20mA sauf indication contraire.

• Intensité rayonnante (I_e): 14,0 mW/sr (Min), 16,0 mW/sr (Typ). Cela mesure la puissance optique émise par unité d'angle solide, indiquant la luminosité du faisceau IR.
• Longueur d'onde pic (λ_p): 850 nm (Typ). La longueur d'onde à laquelle la puissance optique de sortie est maximale, parfaitement adaptée aux récepteurs à base de silicium.
• Largeur de bande spectrale (Δλ): 42 nm (Typ). La plage de longueurs d'onde émises, centrée autour de la longueur d'onde pic.
• Tension directe (V_F): 1,45 V (Typ), 1,70 V (Max). La chute de tension aux bornes de la LED lorsqu'elle fonctionne au courant spécifié. La faible valeur typique est un avantage significatif en termes d'efficacité.
• Courant inverse (I_R): 10 μA (Max) à V_R=5V. Le faible courant de fuite lorsque l'appareil est polarisé en inverse.
• Temps de montée/descente optique (t_r/t_f): 25/15 ns (Typ), 35/35 ns (Max) à I_F=50mA. Ces temps de commutation rapides permettent un fonctionnement pulsé à haute vitesse pour la transmission de données.
• Angle de vision (2θ_1/2): 20 degrés (Typ). L'angle total pour lequel l'intensité rayonnante est la moitié de l'intensité maximale (sur l'axe). Cela définit la largeur du faisceau.

3. Analyse des courbes de performance

La fiche technique fournit plusieurs courbes caractéristiques cruciales pour les ingénieurs de conception.

3.1 Courant direct en fonction de la température ambiante

Cette courbe montre la dégradation du courant direct maximal autorisé lorsque la température ambiante augmente. Pour éviter les dommages thermiques, le courant direct doit être réduit lors d'un fonctionnement au-dessus de 25°C. La limite de dissipation de puissance de 110mW régit cette relation.

3.2 Distribution spectrale

Le graphique illustre l'intensité rayonnante relative en fonction de la longueur d'onde, confirmant le pic à 850nm et la largeur de bande d'environ 42nm. Ceci est essentiel pour garantir la compatibilité avec la réponse spectrale du récepteur.

3.3 Longueur d'onde d'émission pic en fonction de la température

La longueur d'onde pic a un léger coefficient de température, se décalant généralement d'environ 0,1 à 0,3 nm/°C. Cette courbe permet aux concepteurs de prédire le décalage de la longueur d'onde opérationnelle sur la plage de température prévue de leur application.

3.4 Courant direct en fonction de la tension directe

Cette courbe caractéristique IV est essentielle pour concevoir le circuit de limitation de courant. Elle montre la relation non linéaire entre le courant et la tension, soulignant l'importance d'utiliser une résistance série ou un pilote à courant constant pour définir le point de fonctionnement.

3.5 Intensité rayonnante en fonction du déplacement angulaire

Ce diagramme polaire définit visuellement l'angle de vision de 20 degrés. Le diagramme de rayonnement est approximativement lambertien dans ce cône, ce qui est important pour calculer l'éclairement sur une cible à une distance et un angle donnés.

3.6 Intensité rayonnante relative en fonction du courant direct

Cette courbe montre que la sortie optique est presque linéaire avec le courant d'attaque dans la plage de fonctionnement typique. Elle aide à déterminer le courant d'attaque requis pour atteindre un niveau d'intensité rayonnante spécifique.

4. Informations mécaniques et de conditionnement

4.1 Dimensions du boîtier

L'appareil a un boîtier inversé subminiature rond. Les dimensions clés incluent un diamètre de corps de 1,6mm. Des dessins mécaniques détaillés dans la fiche technique spécifient toutes les dimensions critiques, y compris l'espacement des broches, la hauteur totale et la géométrie de la lentille, avec une tolérance standard de ±0,1mm sauf indication contraire. Les ingénieurs doivent se référer à ces dessins pour une conception précise de l'empreinte PCB.

4.2 Identification de la polarité

La cathode est généralement identifiée par un marquage sur le boîtier ou une configuration spécifique des broches comme indiqué dans le dessin dimensionnel. Une orientation correcte de la polarité lors de l'assemblage est obligatoire pour éviter la défaillance de l'appareil.

5. Recommandations de soudage et d'assemblage

Une manipulation appropriée est cruciale pour les composants CMS afin d'assurer la fiabilité.

5.1 Stockage et sensibilité à l'humidité

Les LED sont conditionnées dans des sacs étanches à l'humidité. La durée de vie après ouverture du sac est de 1 an dans des conditions de 30°C ou moins et de 60% d'humidité relative ou moins. Si le temps de stockage est dépassé ou si l'indicateur d'humidité change, un traitement de séchage à 60 ±5°C pendant 24 heures est requis avant le soudage par refusion pour éviter les dommages par "effet pop-corn".

5.2 Profil de soudage par refusion

Un profil de soudage par refusion sans plomb est recommandé. La température de soudage de pointe ne doit pas dépasser 260°C, et le temps au-dessus de 250°C doit être limité à un maximum de 10 secondes. Le soudage par refusion ne doit pas être effectué plus de deux fois sur le même appareil.

5.3 Soudage manuel et retouche

Si le soudage manuel est inévitable, une extrême prudence est de mise. La température de la pointe du fer à souder doit être inférieure à 350°C, et le temps de contact par borne doit être limité à 3 secondes ou moins. Un fer à faible puissance (≤25W) est recommandé. Pour la retouche, un fer à double tête est suggéré pour chauffer simultanément les deux bornes et éviter les contraintes mécaniques. L'impact de la retouche sur les caractéristiques de l'appareil doit être vérifié au préalable.

5.4 Conception du circuit imprimé

Après soudage, le circuit imprimé ne doit pas être déformé ou soumis à des contraintes mécaniques, car cela peut fissurer le boîtier de la LED ou endommager les liaisons internes.

6. Conditionnement et informations de commande

6.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Le produit est fourni dans une bande porteuse standard de 8mm enroulée sur des bobines de 7 pouces de diamètre. Chaque bobine contient 1500 pièces (PCS) de la LED HIR26-21C/L423/TR8. Les dimensions détaillées de la bande porteuse, y compris la taille des alvéoles, le pas et les spécifications des trous d'entraînement, sont fournies pour assurer la compatibilité avec les équipements d'assemblage automatique pick-and-place.

7. Suggestions d'application

7.1 Scénarios d'application typiques

• Capteurs infrarouges montés sur PCB :Utilisée comme source lumineuse dans les capteurs de proximité, la détection d'objets et les robots suiveurs de ligne.
• Unités de télécommande infrarouge :Idéale pour les besoins en haute puissance dans les télécommandes pour l'électronique grand public (téléviseurs, systèmes audio) grâce à sa bonne intensité rayonnante.
• Scanners :Peut être utilisée dans les scanners de codes-barres et les scanners de documents où un éclairage IR est nécessaire.
• Systèmes infrarouges généraux :Adaptée à toute application nécessitant une source compacte, efficace et fiable de lumière infrarouge à 850nm.

7.2 Considérations de conception

• Limitation de courant :Une résistance série externe estabsolument obligatoirepour définir le courant de fonctionnement. La faible tension directe de la LED signifie qu'une petite augmentation de la tension d'alimentation peut provoquer une augmentation importante et destructrice du courant.
• Gestion thermique :Bien que le boîtier soit petit, la dissipation de puissance doit être prise en compte, en particulier dans les environnements à haute température ambiante ou lors d'un fonctionnement proche du courant maximal. Une surface de cuivre PCB adéquate peut aider à la dissipation thermique.
• Conception optique :L'angle de vision de 20 degrés doit être pris en compte dans la conception du boîtier pour obtenir le diagramme d'éclairage souhaité sur la cible ou le récepteur.
• Adaptation du récepteur :Associez cette LED à une photodiode ou un phototransistor au silicium ayant une sensibilité pic autour de 850nm pour des performances système et un rapport signal/bruit optimaux.

8. Tests de fiabilité

L'appareil subit une série complète de tests de fiabilité pour garantir des performances à long terme sous diverses contraintes. Les tests sont effectués avec un niveau de confiance de 90% et un LTPD (Lot Tolerance Percent Defective) de 10%. Les tests clés incluent :

• Simulation de soudage par refusion (260°C)
• Cyclage thermique (-40°C à +100°C)
• Choc thermique (-10°C à +100°C)
• Stockage à haute température (+100°C)
• Stockage à basse température (-40°C)
• Durée de vie en fonctionnement continu (1000 heures à 20mA)
• Durée de vie en fonctionnement haute température/haute humidité (85°C/85% HR pendant 1000 heures)

Les critères de défaillance pour les tests environnementaux sont basés sur les variations de paramètres clés comme le courant inverse (I_R), l'intensité rayonnante (I_e) et la tension directe (V_F).

9. Questions fréquemment posées (FAQ)

9.1 Pourquoi une résistance série est-elle nécessaire ?

La LED infrarouge a une caractéristique courant-tension (I-V) très non linéaire et abrupte. Un petit changement de tension directe entraîne un grand changement de courant. Sans une résistance limitant le courant, la LED tirerait un courant excessif d'une alimentation typique (par exemple, 3,3V ou 5V), conduisant à une surchauffe immédiate et une défaillance catastrophique. La résistance définit un point de fonctionnement stable.

9.2 Comment calculer la valeur de la résistance série ?

Utilisez la loi d'Ohm : R = (V_alim- V_F) / I_F. Par exemple, avec une alimentation de 5V, un courant cible de 20mA et une V_Ftypique de 1,45V : R = (5 - 1,45) / 0,02 = 177,5 Ω. Une résistance standard de 180 Ω conviendrait. Utilisez toujours la V_Fmaximale de la fiche technique (1,70V) pour une conception conservatrice afin de garantir que le courant ne dépasse pas la limite souhaitée.

9.3 Cette LED peut-elle être utilisée pour la transmission de données ?

Oui, ses temps de montée et de descente rapides (typiquement 25ns/15ns) la rendent adaptée à un fonctionnement modulé ou pulsé dans les systèmes de transmission de données infrarouges, tels que IrDA ou des liaisons de communication série simples. Le circuit de commande doit être capable de commuter à ces vitesses.

9.4 Quelle est la différence entre l'intensité rayonnante et la puissance ?

L'intensité rayonnante (mesurée en mW/sr) est la puissance optique émise par unité d'angle solide. Elle décrit à quel point le faisceau est "concentré". Le flux rayonnant total (puissance en mW) serait l'intégrale de l'intensité sur tous les angles. Pour un faisceau étroit de 20 degrés, une valeur d'intensité rayonnante élevée indique un faisceau brillant et concentré, adapté aux applications directionnelles.

10. Principe de fonctionnement

La HIR26-21C/L423/TR8 est une diode électroluminescente à semi-conducteur. Lorsqu'une tension directe dépassant son énergie de bande interdite est appliquée, les électrons et les trous se recombinent dans la région active (en GaAlAs), libérant de l'énergie sous forme de photons. La composition spécifique du matériau GaAlAs détermine l'énergie de la bande interdite, qui à son tour définit la longueur d'onde pic de la lumière émise - dans ce cas, 850nm dans le spectre infrarouge. Le boîtier en époxy transparent sert de lentille, façonnant le faisceau de sortie selon l'angle de vision spécifié de 20 degrés.

11. Contexte et tendances de l'industrie

Les LED infrarouges aux longueurs d'onde de 850nm et 940nm sont des composants fondamentaux dans d'innombrables systèmes électroniques. La tendance est vers des tailles de boîtier encore plus petites, une efficacité plus élevée (plus de sortie rayonnante par watt électrique d'entrée) et une intégration accrue. Il y a également une demande croissante pour des appareils pouvant fonctionner à des vitesses plus élevées pour soutenir les applications émergentes dans le LiDAR, la détection 3D et la communication optique. La HIR26-21C/L423/TR8, avec sa taille compacte, ses bonnes performances et sa conformité RoHS, représente une solution bien établie pour les applications IR traditionnelles et modernes nécessitant une source lumineuse fiable en montage en surface.