Fiche technique de la LED infrarouge latérale IR928-6C-F - Pas de broches 2,54mm - Longueur d'onde 940nm - Courant 50mA - Puissance 75mW - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

L'IR928-6C-F est une diode électroluminescente (LED) infrarouge à haute intensité et à émission latérale. Elle est conçue pour les applications nécessitant une source de rayonnement compacte et orientée latéralement. Le composant est moulé dans un boîtier plastique transparent, permettant au rayonnement infrarouge de la puce GaAs d'être émis par le côté. Ce type de boîtier est particulièrement utile dans les conceptions où l'espace est limité et où une LED à émission frontale n'est pas adaptée.

Les principaux avantages de ce dispositif incluent son intensité rayonnante élevée, sa faible tension directe et sa grande fiabilité. Il est fabriqué sans plomb (Pb-free), conforme aux directives RoHS, REACH de l'UE et aux restrictions sur les substances halogénées (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm). Le pas de broches standard de 2,54mm le rend compatible avec les configurations de cartes à trous traversants courantes.

2. Analyse approfondie des spécifications techniques

2.1 Valeurs maximales absolues

Le dispositif ne doit pas être utilisé au-delà de ces limites pour éviter des dommages permanents. Le courant direct continu (IF) est nominalement de 50 mA. La tension inverse maximale applicable (VR) est de 5 V. La plage de température ambiante de fonctionnement (Topr) est de -25°C à +85°C et la plage de stockage (Tstg) est de -40°C à +85°C. La température maximale de soudage (Tsol) est de 260°C pendant moins de 5 secondes. La dissipation de puissance maximale (Pd) à une température ambiante libre de 25°C ou moins est de 75 mW.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Ces paramètres sont spécifiés dans des conditions de test standard à Ta=25°C. La longueur d'onde d'émission de pic (λp) est typiquement de 940nm, avec une largeur de bande spectrale (Δλ) de 50nm, ce qui la rend adaptée aux applications dans le spectre proche infrarouge. La tension directe (VF) est typiquement de 1,25V à un courant direct de 20mA, avec un maximum de 1,60V, indiquant une bonne efficacité électrique. Le courant inverse (IR) est au maximum de 10 µA sous une polarisation inverse complète de 5V. L'angle de vision (2θ1/2) est de 20 degrés, définissant un faisceau de lumière infrarouge relativement étroit émis par le côté du boîtier.

Un paramètre critique est le courant lumineux (IC(ON)), qui est le photocourant généré dans un phototransistor de test dans des conditions spécifiées (IF=4mA, VCE=3,5V). Ce paramètre est utilisé pour classer les LED en différentes catégories d'intensité.

3. Explication du système de classement (binning)

L'IR928-6C-F est triée en différentes catégories en fonction de son intensité rayonnante, mesurée par IC(ON). Cela garantit une constance de performance pour les applications finales. Le tableau de classement fournit les valeurs minimales et maximales pour chaque code de catégorie. Par exemple, la catégorie 5-2 a une plage IC(ON) de 1053 à 1870 µA, tandis que la catégorie 7-2 a une plage de 306 à 441 µA. Il est important de noter que ce tableau est fourni à titre indicatif uniquement, et des livraisons de catégories spécifiques ne sont pas garanties sauf spécification lors de la commande. Les concepteurs doivent tenir compte de la variation possible de la sortie dans la catégorie sélectionnée.

4. Analyse des courbes de performance

La fiche technique inclut plusieurs courbes caractéristiques typiques essentielles pour la conception de circuit et la gestion thermique.

4.1 Courant direct en fonction de la température ambiante

Cette courbe de déclassement montre comment le courant direct continu maximal autorisé diminue lorsque la température ambiante augmente au-dessus de 25°C. Ceci est crucial pour assurer la fiabilité à long terme et prévenir l'emballement thermique.

4.2 Distribution spectrale

Ce graphique illustre l'intensité rayonnante relative en fonction de la longueur d'onde, centrée autour du pic de 940nm. La largeur de bande de 50nm est visible, montrant l'étalement des longueurs d'onde émises.

4.3 Courant direct en fonction de la tension directe

La courbe IV montre la relation entre le courant traversant la LED et la tension à ses bornes. Elle est non linéaire, typique d'une diode. Cette courbe est nécessaire pour concevoir le circuit de limitation de courant.

4.4 Intensité rayonnante relative en fonction du déplacement angulaire

Ce diagramme polaire représente visuellement l'angle de vision de 20 degrés, montrant comment l'intensité de la lumière infrarouge émise diminue lorsqu'on s'éloigne de l'axe central perpendiculaire au côté du boîtier.

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

Le boîtier est de type latéral et à trous traversants. L'anode et la cathode sont clairement identifiées sur le dessin du boîtier. Un dessin coté détaillé est fourni, avec toutes les unités en millimètres et des tolérances standard de ±0,3mm sauf indication contraire. Les broches ont un pas standard de 2,54mm (0,1 pouce). Le dessin spécifie les distances critiques, comme la distance minimale recommandée (3mm) entre le bulbe en époxy et tout point de pliage ou de soudage des broches pour éviter les contraintes mécaniques et thermiques sur le boîtier.

6. Recommandations de soudage et d'assemblage

6.1 Façonnage des broches

Les broches doivent être façonnées avant soudage. Le pliage doit se faire à au moins 3mm du bas du bulbe en résine époxy. Le cadre de broches doit être maintenu fermement pendant le pliage pour éviter de stresser l'époxy, ce qui pourrait fissurer la LED ou endommager les connexions internes (wire bonds). La coupe des broches doit être effectuée à température ambiante.

6.2 Procédé de soudage

Les paramètres pour le soudage manuel et le soudage par immersion/à la vague sont spécifiés. Pour le soudage manuel, une température de pointe de fer de 300°C max (30W max) avec un temps de soudage de 3 secondes max est recommandée. Pour le soudage à la vague, un préchauffage à 100°C max pendant 60 secondes max, suivi d'un bain de soudure à 260°C max pendant 5 secondes max est spécifié. Dans tous les cas, le joint de soudure doit être à au moins 3mm du bulbe en époxy. Un diagramme de profil de soudage est fourni, montrant la relation recommandée température/temps pour le soudage à la vague. Le soudage ne doit pas être effectué plus d'une fois. Après soudage, la LED doit être protégée des chocs mécaniques jusqu'à ce qu'elle refroidisse à température ambiante.

6.3 Conditions de stockage

Après livraison, les LED doivent être stockées à 10-30°C et ≤70% d'humidité relative (HR) jusqu'à 3 mois. Pour un stockage plus long (jusqu'à un an), elles doivent être conservées dans un conteneur scellé sous atmosphère d'azote à 10-25°C et 20-60% HR. Une fois l'emballage d'origine ouvert, les dispositifs doivent être utilisés dans les 24 heures ou dès que possible, et stockés à 10-25°C et 20-60% HR. Les changements rapides de température en haute humidité doivent être évités pour prévenir la condensation.

6.4 Nettoyage et ESD

Le nettoyage par ultrasons n'est pas recommandé car il peut endommager le boîtier. Le dispositif est sensible aux décharges électrostatiques (ESD). Des précautions ESD appropriées, comme l'utilisation de postes de travail et de bracelets de mise à la terre, sont fortement recommandées pendant la manipulation.

6.5 Gestion thermique

Une conception thermique appropriée est essentielle. Le courant de fonctionnement doit être déclassé selon la courbe de déclassement lorsque la température ambiante dépasse 25°C. La température autour de la LED dans l'application finale doit être contrôlée pour maintenir les performances et la fiabilité.

7. Conditionnement et informations de commande

La quantité d'emballage standard est de 1000 pièces par sachet, 8 sachets par boîte et 10 boîtes par carton, soit un total de 80 000 pièces par carton. Une spécification d'étiquette est fournie, détaillant les informations imprimées sur l'emballage, incluant les champs pour le numéro de pièce client (CPN), le numéro de pièce (P/N), la quantité (QTY), la catégorie (CAT), la référence (REF) et le numéro de lot (LOT No.).

8. Suggestions d'application

8.1 Scénarios d'application typiques

L'IR928-6C-F est idéale pour les applications nécessitant une source infrarouge compacte et à émission latérale. Les utilisations courantes incluent les souris optiques d'ordinateur, où l'émission latérale se réfléchit sur une surface vers un capteur. Elle est également utilisée dans les interrupteurs optoélectroniques, les systèmes de détection d'objets, les capteurs de proximité et divers systèmes de télécommande infrarouge ou de transmission de données où sa longueur d'onde et son facteur de forme spécifiques sont avantageux.

8.2 Considérations de conception

Lors de la conception avec cette LED, considérez les points suivants : Assurez-vous que l'alignement des trous du PCB correspond parfaitement aux broches de la LED pour éviter les contraintes mécaniques. Implémentez des résistances de limitation de courant appropriées basées sur la tension directe et le courant de fonctionnement souhaité (en restant dans la limite maximale de 50mA). Utilisez la courbe de déclassement pour sélectionner un courant de fonctionnement sûr pour la température ambiante maximale prévue. Positionnez la LED de sorte que sa face d'émission latérale soit correctement orientée vers la cible ou le capteur. Prenez en compte la variation d'intensité définie par le système de classement dans la sensibilité du circuit récepteur (par exemple, phototransistor ou photodiode).

9. Comparaison et différenciation technique

La différenciation principale de l'IR928-6C-F réside dans sa géométrie de boîtier latéral, qui n'est pas courante parmi les LED infrarouges standard. Comparée aux LED à émission frontale, elle permet une installation plus profilée lorsque le rayonnement doit être dirigé horizontalement. Sa longueur d'onde de 940nm est une norme courante, offrant une bonne compatibilité avec les photodétecteurs à base de silicium qui ont une sensibilité élevée dans cette plage. La combinaison d'une intensité rayonnante relativement élevée (telle que définie par ses catégories) et d'un angle de vision étroit de 20 degrés fournit un faisceau plus directionnel comparé aux LED avec des angles de vision plus larges, augmentant potentiellement la force du signal dans les systèmes alignés.

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

Q : Quel est l'objectif du paramètre IC(ON) et du système de classement ?

R : IC(ON) est une mesure de la sortie rayonnante de la LED dans des conditions de test standardisées. Le système de classement regroupe les LED avec des niveaux de sortie similaires. Cela permet aux concepteurs de sélectionner un niveau de constance pour leur application ; pour les applications critiques, une catégorie plus serrée (par exemple, 6-1) peut être spécifiée pour garantir une performance uniforme sur toutes les unités d'une série de production.

Q : Pourquoi la distance de 3mm pour le pliage et le soudage des broches est-elle si importante ?

R : Le bulbe en résine époxy et les connexions internes (wire bonds) de la puce aux broches sont sensibles à la chaleur et aux contraintes mécaniques. Appliquer de la chaleur ou une force trop près du bulbe peut faire fondre l'époxy, le fissurer ou rompre les délicates connexions internes, entraînant une défaillance immédiate ou latente de la LED.

Q : Puis-je alimenter cette LED avec une source de tension constante ?

R : Ce n'est pas recommandé. Les LED sont des dispositifs à commande en courant. Leur tension directe a une tolérance et varie avec la température. Une alimentation en tension constante peut entraîner de grandes variations non contrôlées du courant, risquant de dépasser la valeur maximale et de détruire la LED. Utilisez toujours un pilote à courant constant ou une simple résistance en série avec une source de tension pour régler le courant.

Q : Que signifient "sans plomb" et "sans halogène" pour mon application ?

R : Ce sont des déclarations de conformité environnementale et réglementaire. Sans plomb signifie que le dispositif ne contient pas de plomb, conformément à des réglementations comme RoHS. Sans halogène signifie qu'il contient des niveaux très faibles de brome (Br) et de chlore (Cl), qui sont des substances préoccupantes dans certaines réglementations environnementales et pour certaines applications haute fiabilité ou haute température où les sous-produits halogénés pourraient poser problème.

11. Cas pratique de conception et d'utilisation

Cas : Capteur de détection d'objet

Dans un capteur à barrière optique simple, un IR928-6C-F peut être associé à un phototransistor placé en face. La LED est alimentée par un courant constant de, par exemple, 20mA. Lorsqu'un objet passe entre la LED et le phototransistor, il interrompt le faisceau infrarouge à 940nm. La sortie du phototransistor change, ce qui peut être détecté par un comparateur ou un microcontrôleur pour déclencher une action. Le boîtier à émission latérale permet à la fois à la LED et au capteur d'être montés à plat sur la même carte PCB, avec leurs côtés actifs face à face de part et d'autre d'un espace, créant un assemblage de capteur très compact. L'angle de vision de 20 degrés aide à concentrer la lumière vers le récepteur, améliorant le rapport signal/bruit. Le concepteur doit sélectionner une catégorie IC(ON) appropriée pour garantir qu'une intensité de signal suffisante atteigne le phototransistor sur la distance de détection souhaitée.

12. Principe de fonctionnement

Une LED infrarouge est une diode à jonction p-n semi-conductrice. Lorsqu'une tension directe dépassant son seuil est appliquée, les électrons et les trous se recombinent dans la région active du matériau semi-conducteur (Arséniure de Gallium, GaAs, dans ce cas). Ce processus de recombinaison libère de l'énergie sous forme de photons (lumière). La longueur d'onde spécifique de 940nm est déterminée par l'énergie de la bande interdite du matériau GaAs. Le boîtier en époxy transparent agit comme une lentille, façonnant la lumière émise selon l'angle de vision spécifié de 20 degrés depuis le côté du composant. La conception "latérale" est réalisée en montant la puce semi-conductrice verticalement dans le boîtier de sorte que sa surface émettrice de lumière soit orientée vers la paroi latérale.

13. Tendances et évolutions de l'industrie

La tendance pour les LED infrarouges, y compris les types à émission latérale, est vers une efficacité plus élevée (plus de sortie rayonnante par watt électrique d'entrée), ce qui réduit la consommation d'énergie et la génération de chaleur. Il y a également une poussée pour une fiabilité et une longévité accrues, en particulier pour les applications automobiles et industrielles. La miniaturisation se poursuit, bien que les boîtiers à trous traversants comme l'IR928-6C-F restent populaires pour le prototypage, l'usage des amateurs et les applications où un assemblage manuel ou une résistance mécanique plus élevée est requise. Les versions CMS (composant monté en surface) des LED IR latérales deviennent plus courantes pour la production automatisée en grand volume. La longueur d'onde de 940nm reste une norme industrielle en raison de sa bonne correspondance avec les détecteurs au silicium et de son invisibilité relative par rapport à la lumière IR visible ou à 850nm, qui peut avoir une lueur rougeâtre.