Fiche technique LED IR SMD RE30AX - Dimensions 3,00x3,00x2,10mm - Tension 1,7V - Puissance 0,9W - Longueur d'onde 850nm - Documentation Technique Française

1. Vue d'ensemble du produit

Cette documentation technique détaille les spécifications et les recommandations d'application d'une diode électroluminescente (LED) infrarouge (IR) à montage en surface et haute puissance. Le composant est logé dans un boîtier en CME (Composé de Moulage Époxydique), offrant une excellente résistance mécanique, une stabilité thermique et une fiabilité élevée pour les environnements opérationnels exigeants.

Points forts :Les principaux avantages de ce composant incluent un encombrement SMD compact (3,0 mm x 3,0 mm), un flux radiant total élevé et un angle de vision large de 100 degrés, assurant un éclairage de grande surface. Il est conçu pour être compatible avec les procédés standard de soudure par refusion sans plomb.

Marchés cibles :Les principaux domaines d'application de cette LED IR sont les systèmes de sécurité et de vidéosurveillance, où elle sert de source d'éclairage invisible pour les caméras de vision nocturne. Elle est également très adaptée aux systèmes de vision industrielle dans l'automatisation, permettant une détection et un positionnement fiables des objets dans des conditions de faible luminosité.

1.1 Dimensions du boîtier

Le composant est logé dans un boîtier rectangulaire compact mesurant 3,00 mm de longueur, 3,00 mm de largeur et 2,10 mm de hauteur. Les tolérances dimensionnelles sont typiquement de ±0,2 mm sauf indication contraire. Le boîtier présente un marquage de polarité clair pour garantir une orientation correcte lors du montage sur carte. Le plot de soudure recommandé (empreinte) est fourni pour faciliter des performances thermiques et électriques optimales, ainsi qu'une fixation mécanique fiable sur le circuit imprimé.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Les sections suivantes fournissent une interprétation détaillée et objective des caractéristiques électriques, optiques et thermiques du composant.

2.1 Caractéristiques électriques et optiques

Toutes les mesures sont spécifiées à une température standard du point de soudure (Ts) de 25°C.

• Tension directe (V_F) :Avec un courant direct (I_F) de 500 mA appliqué, la chute de tension typique aux bornes de la LED est de 1,7 V, avec un minimum de 1,4 V. Cette faible tension directe contribue à une efficacité système plus élevée.
• Longueur d'onde de crête (λ_p) :La longueur d'onde principale de la lumière infrarouge émise est de 850 nm. Cette longueur est proche de la sensibilité maximale de nombreux capteurs d'image au silicium tout en restant invisible à l'œil humain.
• Largeur spectrale (Δλ) :La largeur spectrale à mi-hauteur est typiquement de 30 nm, ce qui définit la pureté de la lumière infrarouge émise.
• Flux radiant total (Φ_e) :Ce paramètre mesure la puissance optique totale de sortie en milliwatts. À I_F= 500 mA, la valeur typique est de 350 mW, avec une plage allant de 280 mW (min) à 450 mW (max).
• Angle de vision (2θ_1/2) :L'angle auquel l'intensité radiante est la moitié de l'intensité maximale est de 100 degrés, fournissant un faisceau large.
• Résistance thermique (R_θJ-S) :La résistance thermique jonction-point de soudure est de 16 °C/W. Cette valeur est essentielle pour calculer la température de jonction en fonctionnement afin d'assurer la fiabilité à long terme.

2.2 Valeurs maximales absolues

Il s'agit des limites de contrainte au-delà desquelles des dommages permanents au composant peuvent survenir. Un fonctionnement à ces limites ou à proximité pendant de longues périodes n'est pas recommandé.

• Puissance dissipée maximale (P_D) :0,9 W.
• Courant direct continu maximal (I_F) :500 mA.
• Tension inverse maximale (V_R) :5 V. Le dépassement de cette valeur peut provoquer une rupture immédiate.
• Tolérance aux décharges électrostatiques (ESD) :Le classement selon le modèle du corps humain (HBM) est de 2000 V. Des procédures de manipulation ESD appropriées sont obligatoires.
• Gammes de température :Température de fonctionnement : -40°C à +85°C. Température de stockage : -40°C à +100°C.
• Température de jonction maximale (T_J) :105°C. Le courant de fonctionnement doit être déclassé pour maintenir T_J en dessous de cette limite.

3. Analyse des courbes de performance

3.1 Tension directe en fonction du courant direct (Courbe I-V)

La courbe I-V montre une relation non linéaire typique des diodes semi-conductrices. Lorsque le courant augmente de 0 à 600 mA, la tension directe passe d'environ 1,3 V à 1,7 V. Cette courbe est essentielle pour sélectionner un circuit de limitation de courant approprié et comprendre la dissipation de puissance.

3.2 Intensité relative en fonction du courant direct

Ce graphique démontre que la puissance optique de sortie (intensité relative) augmente de manière quasi linéaire avec le courant de pilotage jusqu'au maximum nominal. Cette relation prévisible permet aux concepteurs d'ajuster la luminosité en modifiant le courant de pilotage.

3.3 Intensité relative en fonction de la température ambiante

Le graphique indique une diminution de la puissance optique lorsque la température ambiante augmente. De 25°C à 85°C, l'intensité relative chute à environ 85-90 % de sa valeur à température ambiante. Cette chute thermique doit être prise en compte dans les conceptions pour garantir des performances stables sur toute la plage de température de fonctionnement.

3.4 Distribution spectrale

Le spectre confirme une émission de crête à 850 nm avec une bande passante relativement étroite, centrée autour du pic de réponse typique des capteurs au silicium. Sa forme est caractéristique d'une structure LED à base d'AlGaAs.

3.5 Diagramme de rayonnement

Le diagramme polaire visualise l'angle de vision de 100 degrés, montrant un profil d'émission quasi lambertien où l'intensité est assez uniforme dans le cône de vision central avant de diminuer à des angles plus larges.

3.6 Température du point de soudure en fonction du courant direct

Cette courbe illustre le couplage thermique entre la jonction de la LED et son point de soudure. Pour un courant direct donné, la température du point de soudure augmente. Ces données, combinées à la résistance thermique, sont utilisées pour une conception précise de la gestion thermique.

4. Informations sur le conditionnement et le montage SMT

4.1 Spécification du conditionnement

Le produit est fourni en conditionnement bande et bobine pour le montage SMT automatisé. Chaque bobine contient 3000 pièces. Les dimensions de la bande support (pas des alvéoles, largeur, profondeur) et de la bobine (diamètre, taille du moyeu) sont conformes aux spécifications standards EIA pour garantir la compatibilité avec les équipements pick-and-place standards.

4.2 Recommandations pour le soudage par refusion SMT

Ce composant est qualifié pour les procédés de soudage par refusion sans plomb. Les points clés à considérer incluent :

• Niveau de Sensibilité à l'Humidité (MSL) :Niveau 3. Les composants doivent être "baked" (séchés) selon la norme IPC/JEDEC si l'emballage a été ouvert et exposé aux conditions ambiantes au-delà de la durée de vie spécifiée.
• Paramètres du profil :Un profil de refusion sans plomb standard avec une température de pic ne dépassant pas 260°C est recommandé. Le temps au-dessus du liquidus (typiquement 217°C) doit être contrôlé pour minimiser les contraintes thermiques sur le boîtier CME et la puce semi-conductrice.
• Précautions de manipulation :Éviter toute contrainte mécanique sur le boîtier. Utiliser des buses de préhension par vide de taille appropriée. Maintenir des environnements et des équipements de travail protégés contre les ESD.

5. Recommandations d'application et de conception

5.1 Scénarios d'application typiques

• Caméras de surveillance et de sécurité :Fournit un éclairage discret pour la fonction vision nocturne dans les systèmes de vidéosurveillance (CCTV), les caméras embarquées (dash cams) et les caméras de sonnette.
• Vision industrielle et automatisation :Permet un éclairage constant pour les lecteurs de codes-barres, les capteurs optiques, le guidage robotique et les systèmes de contrôle qualité.
• Capteurs biométriques :Peut être utilisé dans les modules d'éclairage IR pour les systèmes de reconnaissance faciale ou de scan de l'iris.

5.2 Considérations de conception

• Gestion thermique :En raison de la puissance dissipée élevée (jusqu'à 0,9W), un dissipateur thermique efficace est crucial. Utiliser une carte avec des vias thermiques adéquats sous la pastille de la LED, connectés à un plan de masse ou à un dissipateur dédié. Calculer la température de jonction attendue en utilisant T_J= T_S+ (P_D* R_θJ-S) et s'assurer qu'elle reste inférieure à 105°C.
• Circuit de pilotage :Un pilote à courant constant est fortement recommandé plutôt qu'une source de tension constante pour assurer une puissance optique de sortie stable et prévenir l'emballement thermique. Le pilote doit être capable de délivrer jusqu'à 500 mA.
• Conception optique :Le large angle de vision de 100 degrés convient à un éclairage général en "flood". Pour des faisceaux focalisés, des optiques secondaires (lentilles) seront nécessaires.

5.3 Analyse comparative

Comparée aux LED IR à trous traversants standard, cette version SMD offre des avantages significatifs pour la fabrication moderne : un encombrement réduit, une aptitude au montage automatisé et de meilleures performances thermiques grâce à la fixation directe sur la carte. Comparée à d'autres LED IR SMD, sa combinaison de 350 mW de sortie à 500mA et d'un angle de 100 degrés dans un boîtier de 3,0 mm x 3,0 mm représente une solution équilibrée pour les applications nécessitant une puissance élevée et une large couverture.

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

Q : Puis-je alimenter cette LED avec une alimentation 3,3V ?

R : Oui, mais vous devez utiliser un pilote à courant constant. La tension directe typique est de 1,7V à 500mA, donc une résistance série ou un circuit de pilotage actif est nécessaire pour limiter le courant à partir d'une ligne 3,3V.

Q : Combien de LED puis-je connecter en série ?

R : Cela dépend de votre tension d'alimentation. Pour un pilote 12V, vous pourriez théoriquement connecter jusqu'à 7 LED en série (12V / 1,7V ≈ 7). Cependant, vous devez tenir compte des tolérances de tension et de la marge du pilote. La connexion en parallèle de LED n'est pas recommandée sans équilibrage individuel du courant.

Q : Quelle est la durée de vie attendue ?

R : La durée de vie d'une LED est principalement déterminée par sa température de jonction en fonctionnement. Lorsqu'elle est exploitée dans les limites des valeurs maximales absolues spécifiées, en particulier en maintenant T_J bien en dessous de 105°C, le composant peut atteindre des dizaines de milliers d'heures de fonctionnement. Les températures élevées accélèrent la dépréciation du flux lumineux.

Q : Un filtre IR est-il nécessaire sur la caméra ?

R : La plupart des caméras de jour ont un filtre coupant les IR pour éviter la distorsion des couleurs. Pour une vision nocturne IR efficace, ce filtre doit être écarté mécaniquement ou une caméra sans filtre coupant IR permanent doit être utilisée.

7. Principes techniques et tendances

7.1 Principe de fonctionnement

Une LED infrarouge est une diode semi-conductrice à jonction p-n. Lorsqu'une tension directe est appliquée, les électrons et les trous se recombinent dans la région active, libérant de l'énergie sous forme de photons. La longueur d'onde de ces photons (850nm dans ce cas) est déterminée par l'énergie de la bande interdite des matériaux semi-conducteurs utilisés, typiquement de l'arséniure de gallium-aluminium (AlGaAs) pour cette plage de longueur d'onde.

7.2 Tendances du secteur

La tendance pour les LED IR destinées aux applications d'imagerie va vers une efficacité plus élevée (plus de mW par mA), des tailles de boîtier plus petites pour des matrices plus denses et une fiabilité améliorée. Il y a également un développement continu sur des longueurs d'onde optimisées pour des types de capteurs spécifiques et des applications nécessitant une sécurité oculaire. L'intégration de circuits de pilotage (driver ICs) avec les LED dans un seul boîtier est une autre tendance croissante pour simplifier la conception du système.