Fiche technique IR29-01C/L510/R/TR8 - LED SMD ronde 1,2mm - Tension directe 1,6V - Infrarouge 940nm - Puissance 100mW - Document technique FR

1. Vue d'ensemble du produit

L'IR29-01C/L510/R/TR8 est une diode électroluminescente infrarouge (IR) subminiature à émission latérale, conçue pour les applications à montage en surface. Elle se caractérise par un boîtier compact à deux extrémités moulé dans un plastique transparent avec une lentille supérieure sphérique, optimisé pour une émission infrarouge efficace. Son spectre de sortie est spécifiquement adapté aux photodiodes et phototransistors au silicium, ce qui en fait une source idéale pour les systèmes de détection IR. Ses principaux avantages incluent un facteur de forme réduit, une faible tension directe et la conformité aux normes environnementales modernes telles que RoHS, REACH et les exigences sans halogène.

1.1 Caractéristiques principales et marché cible

Les caractéristiques clés de ce composant incluent son boîtier SMD miniature, qui facilite les conceptions de PCB à haute densité. La faible tension directe contribue à un fonctionnement économe en énergie. Il est fourni sur une bande porteuse de 8mm enroulée sur une bobine de 7 pouces de diamètre, compatible avec les processus d'assemblage automatisés par pick-and-place. Le dispositif est sans plomb et conforme aux réglementations environnementales strictes, y compris les limites de teneur en brome (Br) et chlore (Cl). Cette LED IR cible principalement les concepteurs et ingénieurs développant des systèmes à base d'infrarouge tels que les capteurs de proximité, la détection d'objets, les codeurs et les modules de transmission de données où une émission IR fiable et adaptée est critique.

2. Paramètres techniques : Interprétation objective approfondie

Cette section fournit une analyse détaillée des caractéristiques électriques, optiques et thermiques du dispositif telles que définies dans la fiche technique.

2.1 Valeurs maximales absolues

Les Valeurs Maximales Absolues définissent les limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents au dispositif peuvent survenir. Ce ne sont pas des conditions de fonctionnement.

• Courant direct continu (IF) :50 mA. C'est le courant continu maximal qui peut être appliqué en continu à la LED.
• Courant direct de crête (IFP) :500 mA. Ce courant élevé n'est autorisé qu'en conditions pulsées avec une largeur d'impulsion ≤ 100 μs et un cycle de service ≤ 1%. Cette spécification est utile pour les applications nécessitant des impulsions brèves et de haute intensité.
• Tension inverse (VR) :5 V. Dépasser cette tension de polarisation inverse peut provoquer un claquage de la jonction.
• Température de fonctionnement & de stockage (Topr, Tstg) :-40°C à +100°C. Cette large plage garantit la fiabilité dans des environnements sévères.
• Température de soudure (Tsol) :260°C pendant un maximum de 5 secondes, définissant le profil de soudure par refusion.
• Dissipation de puissance (Pc) :100 mW à une température ambiante de 25°C ou inférieure. Ce paramètre est crucial pour la conception de la gestion thermique.

2.2 Caractéristiques électro-optiques

Les Caractéristiques Électro-Optiques (Typiques à Ta=25°C) définissent les performances attendues dans des conditions de fonctionnement normales.

• Intensité rayonnante (IE) :Typiquement 25 mW/sr à IF=20mA, et 100 mW/sr à IF=70mA (pulsé). L'intensité rayonnante mesure la puissance optique émise par unité d'angle solide, indiquant la luminosité de la source IR.
• Longueur d'onde de crête (λp) :940 nm. C'est la longueur d'onde à laquelle la puissance optique émise est maximale, parfaitement adaptée à la sensibilité de crête des photodétecteurs au silicium courants.
• Largeur de bande spectrale (Δλ) :Typiquement 30 nm. Cela définit la plage de longueurs d'onde émises, centrée autour de la longueur d'onde de crête.
• Tension directe (VF) :Typiquement 1,30V, avec un maximum de 1,60V à IF=20mA. À IF=70mA (pulsé), elle est typiquement de 1,50V avec un maximum de 2,00V. Cette faible VF est bénéfique pour les conceptions de circuits basse tension.
• Courant inverse (IR) :Maximum 10 μA à VR=5V, indiquant une bonne qualité de jonction.
• Angle de vision (2θ1/2) :15 degrés. Cet angle de vision étroit indique un faisceau focalisé, caractéristique des LED latérales avec lentille, utile pour les applications IR directionnelles.

3. Analyse des courbes de performance

La fiche technique inclut plusieurs courbes caractéristiques qui fournissent un aperçu plus approfondi du comportement du dispositif dans différentes conditions.

3.1 Courant direct vs. Température ambiante

Ce graphique montre la déclassement du courant direct maximal autorisé lorsque la température ambiante augmente. Pour éviter la surchauffe et assurer une fiabilité à long terme, le courant direct doit être réduit lors d'un fonctionnement au-dessus de 25°C. La courbe montre typiquement une diminution linéaire du courant nominal à 25°C jusqu'à zéro à la température de jonction maximale.

3.2 Intensité rayonnante vs. Courant direct

Ce tracé illustre la relation entre le courant de commande (IF) et la puissance optique de sortie (Intensité Rayonnante). Elle est généralement linéaire dans la plage de fonctionnement normale, confirmant que la sortie optique est directement proportionnelle au courant. Cependant, à des courants très élevés, l'efficacité peut chuter en raison d'effets thermiques.

3.3 Courant direct vs. Tension directe

Cette courbe IV représente la relation exponentielle typique d'une diode. La tension de "coude" se situe autour de la valeur typique de VF. Comprendre cette courbe est essentiel pour concevoir le circuit de commande à limitation de courant.

3.4 Distribution spectrale

Ce graphique affiche la puissance rayonnante relative en fonction de la longueur d'onde, centrée à 940 nm avec une bande passante définie. Il confirme visuellement l'adaptation spectrale aux détecteurs au silicium, qui ont une sensibilité de crête dans la plage 800-1000 nm.

3.5 Intensité rayonnante relative vs. Déplacement angulaire

Ce diagramme polaire définit le diagramme de rayonnement ou le profil du faisceau de la LED. L'angle de vision de 15 degrés (largeur à mi-hauteur, FWHM) est confirmé ici. La conception latérale avec lentille crée ce motif d'émission directionnel, qui est critique pour aligner la LED avec un détecteur dans un ensemble capteur.

4. Informations mécaniques et sur le boîtier

4.1 Dimensions du boîtier

Le dispositif est un boîtier SMD subminiature rond de 1,2mm. Le dessin dimensionnel détaillé spécifie toutes les mesures critiques, y compris le diamètre du corps, la hauteur, l'espacement des broches et les dimensions des pastilles. Les tolérances clés sont typiquement de ±0,1mm sauf indication contraire. Des dimensions précises sont vitales pour la conception de l'empreinte PCB et pour assurer un placement correct lors de l'assemblage.

4.2 Identification de la polarité

La cathode est généralement indiquée par un marqueur visuel sur le boîtier, tel qu'une encoche, un bord plat ou un marquage vert. Le dessin dimensionnel de la fiche technique doit clairement montrer cette caractéristique d'identification pour éviter un montage inversé lors de l'assemblage.

4.3 Dimensions de la bande porteuse et de la bobine

Le produit est fourni sur une bande porteuse en relief de 8mm de large sur une bobine de 7 pouces de diamètre. La fiche technique fournit des dessins détaillés des dimensions des alvéoles, du pas et des spécifications de la bobine. Cet emballage est compatible avec les équipements d'assemblage automatisé à grande vitesse. La bobine standard contient 1500 pièces.

5. Directives de soudure et d'assemblage

Une manipulation et une soudure appropriées sont essentielles pour maintenir les performances et la fiabilité du dispositif.

5.1 Profil de soudure par refusion

Un profil de température de soudure par refusion sans plomb est recommandé. La température de pic ne doit pas dépasser 260°C, et le temps au-dessus de 240°C doit être limité (typiquement à 5 secondes selon la valeur maximale absolue). Les étapes de préchauffage, de stabilisation, de refusion et de refroidissement doivent être contrôlées pour minimiser le choc thermique. La soudure par refusion ne doit pas être effectuée plus de deux fois.

5.2 Soudure manuelle

Si une soudure manuelle est nécessaire, 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 avec chaque borne doit être limité à 3 secondes ou moins. Un fer à faible puissance (≤25W) est recommandé. Laissez un temps de refroidissement suffisant entre la soudure de chaque broche pour éviter les dommages thermiques au boîtier plastique.

5.3 Stockage et sensibilité à l'humidité

Les LED sont emballées dans un sac étanche à l'humidité avec dessiccant. Les précautions clés incluent :

• Ne pas ouvrir le sac avant d'être prêt à l'utilisation.
• Stocker les sacs non ouverts à ≤30°C et ≤60% HR.
• Utiliser dans l'année suivant l'expédition.
• Après ouverture, utiliser les composants dans les 168 heures (7 jours) dans les mêmes conditions de stockage.
• Si le temps de stockage est dépassé ou si le dessiccant indique de l'humidité, un traitement de séchage à 60±5°C pendant au moins 24 heures est requis avant la soudure pour éviter l'effet "pop-corn" pendant la refusion.

6. Informations sur l'emballage et la commande

6.1 Procédure d'emballage

Les composants sont emballés dans un sac étanche à l'humidité laminé aluminium contenant du dessiccant. Le sac est étiqueté avec des informations critiques incluant la référence (P/N), la quantité (QTY), le numéro de lot (LOT No.) et d'autres codes pertinents comme la longueur d'onde de crête (HUE).

6.2 Guide de sélection du dispositif

Le dispositif spécifique, IR29-01C/L510/R/TR8, utilise un matériau de puce en Arseniure de Gallium-Aluminium (GaAlAs) et une lentille transparente. La référence elle-même encode probablement des attributs clés : IR pour Infrarouge, 29 peut faire référence à une série ou une taille, 01C pourrait être un code de variante, L510 pourrait indiquer le bin de longueur d'onde de crête, R pour l'emballage en bobine, et TR8 pour la bande de 8mm.

7. Suggestions d'application

7.1 Scénarios d'application typiques

Cette LED IR est adaptée à un large éventail d'applications de détection et de transmission infrarouge, incluant :

• Détection de proximité et de présence :Utilisée dans les robinets automatiques, distributeurs de savon, sèche-mains et interrupteurs sans contact.
• Détection et comptage d'objets :Dans les distributeurs automatiques, l'automatisation industrielle et les systèmes à convoyeur.
• Codeurs optiques :Pour la détection de position et de vitesse dans les moteurs et équipements rotatifs.
• Transmission de données IR :Dans les unités de télécommande et les liaisons de données à courte portée (nécessite une modulation appropriée).
• Systèmes de sécurité :Comme source lumineuse invisible pour les caméras de vision nocturne et les capteurs à barrière lumineuse.

7.2 Considérations de conception et protection du circuit

La limitation de courant est obligatoire :Comme explicitement averti dans la fiche technique, une résistance de limitation de courant externe doit toujours être utilisée en série avec la LED. La tension directe a un coefficient de température négatif (diminue lorsque la température augmente). Sans résistance, une légère augmentation de la tension d'alimentation ou une diminution de VF due à l'échauffement peut provoquer une augmentation importante et incontrôlée du courant, conduisant à un emballement thermique immédiat et à la défaillance du dispositif.

Conception du circuit de commande :Pour un fonctionnement en continu, une simple résistance série calculée à l'aide de la loi d'Ohm (R = (Vcc - VF) / IF) est suffisante. Pour un fonctionnement pulsé afin d'atteindre une intensité de crête plus élevée, un interrupteur à transistor ou MOSFET piloté par un générateur d'impulsions peut être utilisé. Assurez-vous que la largeur d'impulsion et le cycle de service restent dans les limites spécifiées (≤100μs, ≤1%).

Alignement optique :Le faisceau étroit de 15 degrés nécessite un alignement mécanique minutieux avec le photodétecteur récepteur pour maximiser la force du signal. Considérez le diagramme de rayonnement lors de la conception du boîtier du capteur.

8. Comparaison et différenciation technique

Comparée aux LED IR standard à émission supérieure, le boîtier latéral (ou side-view) de l'IR29-01C offre un avantage distinct dans les applications où le PCB doit être monté parallèlement au plan de détection. Cela élimine le besoin de guides de lumière ou d'optiques supplémentaires pour rediriger le faisceau de 90 degrés, simplifiant la conception mécanique et réduisant le nombre de composants. Sa longueur d'onde de 940nm offre un bon équilibre entre la sensibilité des détecteurs au silicium et une visibilité réduite par rapport aux sources 850nm, la rendant moins perceptible en fonctionnement. La taille miniature de 1,2mm permet des conceptions de capteur très compactes.

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

Q1 : Pourquoi une résistance de limitation de courant est-elle absolument nécessaire ?
R1 : La caractéristique I-V de la LED est exponentielle. Un léger changement de tension directe (qui elle-même diminue avec la température) peut provoquer un changement important du courant. Sans résistance série pour stabiliser le courant, un emballement thermique se produit, détruisant rapidement la LED.

Q2 : Puis-je piloter cette LED directement depuis une broche de microcontrôleur 3,3V ou 5V ?
R2 : Non. Les broches de microcontrôleur ont une capacité de source/puits de courant limitée (souvent 20-40mA max) et ne sont pas conçues pour piloter des LED directement. Utilisez toujours un circuit de commande (par exemple, un transistor) contrôlé par la broche du MCU, avec une résistance de limitation de courant en série avec la LED.

Q3 : Quelle est la différence entre l'Intensité Rayonnante (mW/sr) et l'Intensité Lumineuse (mcd) ?
R3 : L'Intensité Lumineuse (mesurée en candela) est pondérée par la sensibilité de l'œil humain (courbe photopique), qui est presque nulle dans le spectre infrarouge. L'Intensité Rayonnante mesure la puissance optique réelle émise par angle solide, ce qui en fait la métrique correcte pour les dispositifs IR destinés à la détection par machine, et non par l'homme.

Q4 : Comment interpréter l'angle de vision de 15 degrés ?
R4 : C'est l'angle de Largeur à Mi-Hauteur (FWHM). L'intensité rayonnante est maximale à 0 degré (directement sur le côté du boîtier) et tombe à 50% de sa valeur maximale à ±7,5 degrés de l'axe central, ce qui donne une largeur totale de faisceau de 15 degrés.

10. Cas pratique de conception et d'utilisation

Cas : Conception d'un capteur pour distributeur d'essuie-mains.L'IR29-01C est un candidat idéal. Elle serait montée sur le bord d'un PCB, orientée latéralement à travers la fente de distribution. Un phototransistor au silicium correspondant serait placé du côté opposé. Dans des conditions normales, le faisceau IR est détecté. Lorsqu'une main interrompt le faisceau, le microcontrôleur déclenche le moteur pour distribuer un essuie-mains. Le boîtier latéral permet au PCB d'être monté verticalement derrière le panneau avant, la LED et le détecteur dépassant par de petits trous, créant un design très élégant. La longueur d'onde de 940nm étant invisible, aucune lueur rouge gênante n'est présente. Le concepteur doit calculer la résistance série appropriée pour un courant de commande de 20mA à partir d'une alimentation système de 5V (R ≈ (5V - 1,3V) / 0,02A = 185Ω, une valeur standard de 180Ω ou 200Ω serait appropriée).

11. Introduction au principe

Une Diode Électroluminescente Infrarouge (LED IR) est une diode à jonction p-n semi-conductrice qui émet une lumière infrarouge non visible lorsqu'elle est polarisée électriquement dans le sens direct. Les électrons se recombinent avec les trous à l'intérieur du dispositif, libérant de l'énergie sous forme de photons. La longueur d'onde de la lumière émise est déterminée par la largeur de bande interdite du matériau semi-conducteur. Pour l'IR29-01C, le système de matériau Arseniure de Gallium-Aluminium (GaAlAs) est utilisé pour produire des photons avec une énergie de crête correspondant à une longueur d'onde de 940nm. Le boîtier en époxy transparent sert de lentille, façonnant la lumière émise en un faisceau focalisé. La construction en vue latérale est obtenue en montant la puce semi-conductrice sur le côté dans le boîtier, provoquant l'émission de lumière parallèlement au plan du PCB.

12. Tendances de développement

La tendance pour les LED IR subminiatures comme l'IR29-01C va vers des tailles de boîtier encore plus petites (par exemple, des boîtiers à l'échelle de la puce), une intensité rayonnante et une efficacité plus élevées, et des plages de température de fonctionnement plus larges pour supporter les applications automobiles et industrielles. L'intégration est une autre tendance clé, avec des dispositifs combinant l'émetteur IR, le pilote et parfois un photodétecteur en un seul module. Il y a également un accent sur l'amélioration de la vitesse (capacité de modulation) pour les applications de communication de données comme l'Infrared Data Association (IrDA) et les télécommandes d'électronique grand public. De plus, le développement continue d'améliorer la fiabilité et la robustesse contre les décharges électrostatiques (ESD) et les conditions environnementales sévères.