Fiche technique de la diode IR HIR16-213C/L423/TR8 - Boîtier CMS - Longueur d'onde pic 850nm - Angle de vue 145° - Document technique en français

1. Vue d'ensemble du produit

Le HIR16-213C/L423/TR8 est une diode émettrice infrarouge (IR) miniature à montage en surface (CMS) de haute fiabilité. Il est conçu pour les applications nécessitant une source infrarouge compacte et efficace, compatible avec les processus d'assemblage automatisés modernes. Le composant est moulé dans une résine époxy transparente, offrant un boîtier robuste tout en permettant une transmission optimale de la lumière infrarouge.

Avantages principaux :Les principaux avantages de ce composant incluent son empreinte réduite à double extrémité, sa haute fiabilité et sa conformité totale aux réglementations environnementales telles que RoHS, REACH de l'UE et les exigences sans halogène (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm). Il est spécifiquement adapté spectralement aux photodiodes et phototransistors au silicium, ce qui le rend idéal pour les systèmes de détection.

Marché cible & Applications :Cette LED IR cible les concepteurs et fabricants de systèmes électroniques nécessitant une fonctionnalité infrarouge. Les principaux domaines d'application incluent les capteurs infrarouges montés sur PCB pour la détection de proximité ou d'objets, les unités de télécommande infrarouge nécessitant une intensité rayonnante plus élevée, divers types de scanners optiques et autres systèmes appliquant l'infrarouge.

2. Analyse approfondie des spécifications techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Ces valeurs définissent les limites au-delà desquelles des dommages permanents au composant peuvent survenir. Un fonctionnement en dehors de ces limites n'est pas conseillé.

• Courant direct continu (I_F) :50 mA. C'est le courant continu maximal qui peut être appliqué en continu.
• Tension inverse (V_R) :5 V. Dépasser cette tension en polarisation inverse peut entraîner la rupture de la jonction de la diode.
• Température de fonctionnement & de stockage (T_opr, T_stgCes paramètres sont mesurés dans des conditions de test standard de 25°C de température ambiante et un courant direct de 20 mA, sauf indication contraire.-40°C à +100°C. Cette large plage garantit l'aptitude aux environnements industriels et automobiles.
• Température de soudage (T_sol) :260°C pendant un maximum de 5 secondes, compatible avec les profils de refusion sans plomb.
• Dissipation de puissance (P_c) :100 mW à une température ambiante de 25°C ou moins. Une dégradation est nécessaire à des températures plus élevées.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

These parameters are measured at a standard test condition of 25°C ambient temperature and a forward current of 20 mA, unless otherwise specified.

• Intensité rayonnante (I_E) :La valeur typique est de 1,50 mW/sr, avec un minimum de 0,50 mW/sr. Cela mesure la puissance optique émise par unité d'angle solide.
• Longueur d'onde pic (λ_p) :850 nm (typique), allant de 840 nm à 870 nm. Cette longueur d'onde est quasi-optimale pour les détecteurs à base de silicium.
• Largeur de bande spectrale (Δλ) :Typiquement 30 nm. Cela définit la largeur spectrale à la moitié de l'intensité maximale.
• Tension directe (V_F) :Typiquement 1,45V, avec un maximum de 1,65V à I_F=20mA. À un courant pulsé de 100mA (largeur d'impulsion ≤100μs, rapport cyclique ≤1%), V_Fmax s'élève à 2,00V.
• Courant inverse (I_R) :Maximum 10 μA à V_R=5V, indiquant une bonne qualité de jonction.
• Angle de vue (2θ_1/2) :145 degrés (typique). Cet angle de vue très large est caractéristique de la conception de la lentille, fournissant une émission large.

3. Explication du système de classement

Le composant est disponible en différents rangs de performance, principalement basés sur l'intensité rayonnante. Cela permet aux concepteurs de sélectionner un grade adapté à leurs exigences spécifiques de sensibilité ou de portée.

• Rang F :Intensité rayonnante entre 0,50 et 1,50 mW/sr à I_F=20mA.
• Rang G :Intensité rayonnante entre 1,00 et 2,50 mW/sr.
• Rang H :Intensité rayonnante entre 2,00 et 3,50 mW/sr.
• Rang J :Intensité rayonnante entre 3,00 et 4,50 mW/sr.

Il n'y a pas de classement indiqué pour la tension directe ou la longueur d'onde pic dans l'offre standard, bien que ces paramètres aient des valeurs min/typ/max spécifiées.

4. Analyse des courbes de performance

4.1 Intensité rayonnante en fonction du courant direct

Le graphique fourni montre une relation non linéaire. L'intensité rayonnante augmente avec le courant direct mais finira par saturer en raison des limites thermiques et d'efficacité. La courbe est essentielle pour déterminer le courant de fonctionnement nécessaire pour obtenir une sortie optique souhaitée.

4.2 Courant direct en fonction de la tension directe

Cette courbe IV présente la caractéristique exponentielle standard d'une diode. La V_Ftypique de 1,45V à 20mA est un paramètre clé pour la conception du circuit de commande (ex. : calcul de la résistance série).

4.3 Courant direct en fonction de la température ambiante

La courbe de dégradation montre que le courant direct continu maximal autorisé diminue à mesure que la température ambiante augmente. Ceci est critique pour assurer une fiabilité à long terme, en particulier dans les applications à haute température. Le composant ne peut pas fonctionner à sa valeur nominale complète de 50mA sur toute la plage de température.

4.4 Distribution spectrale

La sortie spectrale est centrée sur 850nm avec une largeur de bande typique de 30nm. Cela correspond à la région de sensibilité maximale des photodétecteurs au silicium courants, maximisant le rapport signal/bruit du système.

4.5 Intensité rayonnante relative en fonction du déplacement angulaire

Le diagramme polaire confirme l'angle de vue de 145°, où l'intensité chute à la moitié de sa valeur pic à ±72,5° de l'axe central. Le diagramme d'émission semble proche de Lambertien, adapté à un éclairage de grande surface.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

Le composant utilise un boîtier CMS "Mini-Top" compact. Les notes dimensionnelles clés de la fiche technique incluent :

• Toutes les dimensions sont en millimètres.
• La tolérance standard pour les dimensions non spécifiées est de ±0,1mm.
• Le boîtier présente une conception à double extrémité pour une stabilité mécanique pendant le soudage.
• La lentille en époxy transparente fait partie intégrante du corps du boîtier.

Identification de la polarité :La cathode est généralement marquée sur le boîtier, souvent par un point vert, une encoche ou une patte plus courte. Le diagramme de la fiche technique doit être consulté pour le schéma de marquage exact.

6. Recommandations de soudage et d'assemblage

6.1 Stockage et sensibilité à l'humidité

Le composant est sensible à l'humidité (MSL). Les précautions sont critiques :

• Ne pas ouvrir le sac anti-humidité avant d'être prêt à l'emploi.
• Stockage avant ouverture : ≤30°C / ≤90% HR. À utiliser dans l'année.
• Stockage après ouverture : ≤30°C / ≤60% HR. À utiliser dans les 168 heures (7 jours).
• Si le temps de stockage est dépassé ou si le dessicant indique de l'humidité, un séchage à 60±5°C pendant au moins 24 heures est requis avant la refusion.

6.2 Soudage par refusion

Le composant est compatible avec les processus de refusion infrarouge et à vapeur.

• Un profil de température sans plomb avec un pic à 260°C est spécifié.
• La refusion ne doit pas être effectuée plus de deux fois.
• Éviter les contraintes mécaniques sur le boîtier pendant le chauffage et le refroidissement.
• Ne pas déformer le PCB après le soudage.

6.3 Soudage manuel et retouche

Si un soudage manuel est nécessaire :

• Utiliser un fer à souder avec une température de pointe <350°C.
• Limiter le temps de contact à ≤3 secondes par borne.
• Utiliser un fer d'une puissance ≤25W.
• Laisser un intervalle de refroidissement de >2 secondes entre les bornes.
• Pour la retouche, un fer à souder double tête est recommandé pour chauffer simultanément les deux bornes et éviter d'endommager le boîtier. Vérifier toujours la fonctionnalité du composant après toute retouche.

6.4 Protection du circuit

Critique :Une résistance de limitation de courant externe DOIT être utilisée en série avec la LED. La tension directe a un coefficient de température négatif, ce qui signifie que le courant peut augmenter de manière incontrôlée s'il n'est pas correctement maîtrisé. Une légère augmentation de tension peut provoquer un changement important du courant, entraînant une destruction immédiate.

7. Conditionnement et informations de commande

7.1 Spécifications de la bande et de la bobine

Le composant est fourni dans une bande porteuse de 8mm sur des bobines de 7 pouces de diamètre. Chaque bobine contient 3000 pièces. Les dimensions de la bande porteuse assurent la compatibilité avec les équipements standards de placement automatique CMS.

7.2 Procédure d'emballage et étiquettes

Les bobines sont emballées dans des sacs anti-humidité en aluminium avec dessicant. Les étiquettes sur le sac incluent des informations critiques pour la traçabilité et l'application correcte :

• CPN (Numéro de pièce client)
• P/N (Numéro de pièce de production : HIR16-213C/L423/TR8)
• QTY (Quantité)
• CAT (Code de rang/classement, ex. : F, G, H, J)
• HUE (Longueur d'onde pic)
• LOT No. (Numéro de lot de fabrication)
• Origine de production

7.3 Guide de sélection du composant

Le numéro de modèle HIR16-213C/L423/TR8 se décode comme suit : Le matériau de la puce est AlGaAs (Arséniure de Gallium-Aluminium), et la couleur de la lentille est Transparente. Le suffixe "TR8" indique le conditionnement en bande de 8mm et bobine.

8. Suggestions de conception d'application

8.1 Circuits d'application typiques

Dans un circuit de commande typique, la LED est connectée en série avec une résistance de limitation de courant à une alimentation (V_CC). La valeur de la résistance est calculée en utilisant la loi d'Ohm : R = (V_CC- V_F) / I_F. Par exemple, avec V_CC=5V, V_F=1,45V, et I_F=20mA, R = (5 - 1,45) / 0,02 = 177,5 Ω. Une résistance standard de 180 Ω serait appropriée. Pour un fonctionnement pulsé à des courants plus élevés (ex. : 100mA), s'assurer que le pilote (souvent un transistor) peut supporter le courant de crête et que le rapport cyclique est maintenu très bas (≤1%) pour éviter la surchauffe.

8.2 Considérations de conception optique

L'angle de vue large de 145° rend cette LED excellente pour les applications nécessitant un éclairage large et diffus, comme les capteurs de proximité qui doivent couvrir une large zone. Pour des applications à plus longue portée ou plus directionnelles, des optiques secondaires (lentilles) peuvent être nécessaires pour collimater le faisceau. La lentille transparente est optimale pour la transmission dans le proche infrarouge avec une absorption minimale.

8.3 Gestion thermique

Bien que le boîtier soit petit, la dissipation de puissance doit être prise en compte, en particulier à des courants plus élevés ou dans des températures ambiantes élevées. S'assurer que la disposition des pastilles du PCB fournit un dégagement thermique adéquat et que la température maximale de jonction n'est pas dépassée. La courbe de dégradation du courant direct en fonction de la température est le guide principal.

9. Comparaison et différenciation technique

Comparée aux LED IR traversantes standard de 5mm ou 3mm, ce composant CMS offre des avantages significatifs :

• Taille & Automatisation :Le boîtier CMS miniature permet des conceptions de PCB plus petites et est entièrement compatible avec le placement automatique haute vitesse et le soudage par refusion, réduisant les coûts d'assemblage.
• Angle de vue :L'angle de vue de 145° est exceptionnellement large pour une LED IR CMS, offrant une couverture plus uniforme que de nombreux concurrents avec des faisceaux plus étroits.
• Conformité :La conformité totale aux normes RoHS, REACH et sans halogène est un facteur différenciant clé pour les produits ciblant les marchés mondiaux avec des réglementations environnementales strictes.
• Adaptation spectrale :Le pic à 850nm est intentionnellement adapté aux détecteurs au silicium, une caractéristique qui n'est pas optimisée dans toutes les LED IR génériques.

10. Questions fréquemment posées (basées sur les paramètres techniques)

10.1 Quelle est la différence entre l'Intensité Rayonnante (mW/sr) et la Puissance Rayonnante (mW) ?

L'Intensité Rayonnante est la puissance optique émise par unité d'angle solide (stéradian). La Puissance Rayonnante est la puissance optique totale émise dans toutes les directions. Pour une LED avec une intensité et un diagramme d'angle de vue connus, la puissance totale peut être calculée en intégrant l'intensité sur toute la sphère d'émission. La fiche technique fournit l'intensité, qui est plus utile pour calculer l'éclairement sur un détecteur à une distance et un angle spécifiques.

10.2 Puis-je alimenter cette LED en continu à 50mA ?

Vous ne pouvez l'alimenter à 50mA continu que si la température ambiante est à 25°C ou moins et que vous disposez d'une gestion thermique adéquate. La courbe de dégradation montre que le courant continu maximal autorisé diminue à mesure que la température augmente. Pour un fonctionnement fiable sur toute la plage de température, un courant plus faible ou un fonctionnement pulsé est recommandé.

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

Les LED sont des dispositifs à commande de courant, non de tension. Leur courbe V-I est très raide. Une petite augmentation de la tension directe (due à la température ou à une variation d'alimentation) peut provoquer une augmentation très importante, potentiellement destructrice, du courant. La résistance série fournit une contre-réaction, stabilisant le point de fonctionnement.

10.4 Comment interpréter le "Rang" (F, G, H, J) ?

Le rang est un code de classement pour l'intensité rayonnante. Il vous permet de sélectionner un composant avec une sortie optique minimale garantie pour votre application. Par exemple, si votre capteur a besoin d'au moins 2,0 mW/sr, vous devez spécifier le Rang H ou J. L'utilisation d'un rang inférieur (F ou G) pourrait entraîner un composant qui ne répond pas aux exigences de sensibilité de votre système.

11. Exemple d'application pratique

Cas de conception : Capteur de proximité simple

Objectif :Détecter lorsqu'un objet s'approche à moins de 10cm du capteur.

Conception :Placer la LED IR HIR16-213C/L423/TR8 et un phototransistor au silicium correspondant côte à côte sur un PCB, orientés dans la même direction. Alimenter la LED avec un courant constant de 20mA (en utilisant la résistance série calculée). Lorsqu'aucun objet n'est présent, la lumière IR s'éloigne et le phototransistor reçoit très peu de lumière réfléchie. Lorsqu'un objet entre dans la zone de détection, une partie de la lumière IR se réfléchit sur le phototransistor, provoquant une augmentation de son courant de collecteur. Ce changement de courant peut être amplifié et converti en un signal numérique par un comparateur.

Justification de la sélection des composants :Le large angle de vue de 145° de la LED assure un champ de détection étendu. La longueur d'onde de 850nm assure une sensibilité maximale du phototransistor. Sélectionner une LED de Rang H ou J fournit une intensité rayonnante plus élevée, augmentant la quantité de lumière réfléchie et potentiellement la portée ou la fiabilité de détection.

Calculs clés :La valeur de la résistance de commande (comme calculée dans la section 8.1). Le niveau de signal attendu au phototransistor dépendrait de la réflectivité de l'objet et devrait être caractérisé empiriquement pour régler correctement le seuil du comparateur.

12. Principe de fonctionnement

Une Diode Électroluminescente Infrarouge (LED IR) est une diode à jonction p-n semi-conductrice. Lorsqu'une tension directe est appliquée, les électrons du semi-conducteur de type n et les trous du semi-conducteur de type p sont injectés à travers la jonction. Lorsque ces porteurs de charge se recombinent dans la région active (la puce AlGaAs dans ce cas), de l'énergie est libérée sous forme de photons (lumière). La composition spécifique du matériau (AlGaAs) détermine l'énergie de la bande interdite, qui définit directement la longueur d'onde des photons émis – dans ce cas, dans le spectre du proche infrarouge autour de 850 nanomètres. Le boîtier en époxy transparent encapsule la puce, fournit une protection mécanique et agit comme une lentille primaire pour façonner la distribution angulaire de la lumière émise.

13. Tendances technologiques

La technologie des LED infrarouges continue d'évoluer parallèlement aux tendances plus larges de l'optoélectronique. Les principales orientations incluent :

• Efficacité accrue :Le développement de nouveaux matériaux semi-conducteurs et structures épitaxiales vise à produire plus de puissance optique (intensité rayonnante plus élevée) pour la même entrée électrique, réduisant la consommation d'énergie et la génération de chaleur du système.
• Miniaturisation :La recherche de plus petits appareils électroniques grand public et d'appareils IoT pousse à des empreintes de boîtier encore plus petites tout en maintenant ou en améliorant les performances optiques.
• Solutions intégrées :Il existe une tendance à combiner l'émetteur IR, le détecteur et parfois la logique de commande en un seul module ou boîtier, simplifiant la conception et améliorant les performances pour des applications spécifiques comme la détection de gestes ou l'imagerie 3D active.
• Diversification des longueurs d'onde :Bien que 850nm et 940nm soient courants, d'autres longueurs d'onde sont développées pour des applications spécialisées, telles que la spectroscopie ou les systèmes sûrs pour les yeux.
• Fiabilité & Conformité améliorées :Alors que les réglementations se durcissent et que les durées de vie des produits s'allongent, l'accent sur les boîtiers robustes, une résistance améliorée à l'humidité et la garantie de conformité aux normes environnementales et de sécurité mondiales reste primordial.

Avis de non-responsabilité :Les informations présentées ici sont dérivées et représentent le contenu technique de la fiche technique fournie. Les valeurs typiques ne sont pas garanties. Les concepteurs doivent consulter la fiche technique officielle pour les valeurs maximales absolues et les instructions d'application. Le fabricant n'assume aucune responsabilité pour les dommages résultant d'une utilisation en dehors des conditions spécifiées. Toutes les spécifications sont sujettes à modification par le fabricant.