Scheda Tecnica LED Infrarosso SIR204C 3mm - Diametro 3.0mm - Tensione Diretta 1.3V - Lunghezza d'Onda 875nm - Dissipazione 150mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il SIR204C è un diodo emettitore infrarosso ad alta intensità, alloggiato in un package plastico trasparente "water-clear" da 3mm (T-1). È progettato per applicazioni che richiedono un'emissione infrarossa affidabile con una buona corrispondenza spettrale ai fotorivelatori al silicio. Il dispositivo utilizza un chip in GaAlAs per produrre luce con una lunghezza d'onda di picco di 875nm, rendendolo ideale per vari sistemi di rilevamento e trasmissione.

1.1 Vantaggi Principali e Mercato di Riferimento

Questo LED offre diversi vantaggi chiave, tra cui alta affidabilità, bassa tensione diretta e un ingombro compatto con passo standard dei terminali di 2.54mm. È spettralmente abbinato a fototransistor, fotodiodi e moduli ricevitori infrarossi comuni. Il prodotto è conforme agli standard RoHS, REACH UE e senza alogeni (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm). I suoi principali mercati di riferimento includono l'elettronica di consumo, l'automazione industriale e le apparecchiature di sicurezza che richiedono segnalazione o rilevamento a infrarossi.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

Le sezioni seguenti forniscono una scomposizione dettagliata delle specifiche elettriche, ottiche e termiche del dispositivo.

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Il funzionamento in queste condizioni non è garantito.

• Corrente Diretta Continua (I_F):100 mA
• Corrente Diretta di Picco (I_FP):1.0 A (Larghezza di Impulso ≤ 100μs, Ciclo di Lavoro ≤ 1%)
• Tensione Inversa (V_R):5 V
• Temperatura di Esercizio (T_opr):-40°C a +85°C
• Temperatura di Magazzinaggio (T_stg):-40°C a +100°C
• Temperatura di Saldatura (T_sol):260°C (per ≤ 5 secondi)
• Dissipazione di Potenza (P_d):150 mW (a temperatura ambiente di 25°C o inferiore)

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Questi parametri sono misurati a una temperatura ambiente (T_a) di 25°C e definiscono le prestazioni tipiche del dispositivo.

• Intensità Radiante (I_e):4.0 mW/sr (Min) a 6.4 mW/sr (Tip) con I_F=20mA. In condizioni di impulso (I_F=100mA, ciclo di lavoro 1%), può raggiungere 30 mW/sr, e fino a 300 mW/sr con I_F=1A.
• Lunghezza d'Onda di Picco (λ_p):875 nm (Tipica) con I_F=20mA.
• Larghezza di Banda Spettrale (Δλ):80 nm (Tipica) con I_F=20mA.
• Tensione Diretta (V_F):1.3V (Tip) a 1.6V (Max) con I_F=20mA. Questo valore aumenta in condizioni di funzionamento impulsivo a corrente più elevata.
• Corrente Inversa (I_R):Massimo di 10 μA con V_R=5V.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):30 gradi (Tipico) con I_F=20mA.

Nota: Le incertezze di misura sono ±0.1V per V_F, ±10% per I_e, e ±1.0nm per λ_p.

3. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica include diverse curve caratteristiche che illustrano il comportamento del dispositivo in condizioni variabili.

3.1 Corrente Diretta vs. Temperatura Ambiente

Questa curva mostra la relazione tra la massima corrente diretta continua ammissibile e la temperatura ambiente di esercizio. All'aumentare della temperatura, la corrente massima consentita diminuisce linearmente per evitare di superare il limite di dissipazione di potenza e garantire l'affidabilità a lungo termine.

3.2 Distribuzione Spettrale

Il grafico dell'emissione spettrale conferma il picco di emissione a 875nm con una larghezza di banda tipica di 80nm. Questa ampia larghezza di banda garantisce una buona compatibilità con i rivelatori al silicio, che hanno un'ampia sensibilità spettrale nella regione del vicino infrarosso.

3.3 Lunghezza d'Onda di Picco vs. Temperatura Ambiente

La lunghezza d'onda di picco mostra un leggero spostamento con la temperatura, una caratteristica comune dei LED a semiconduttore. I progettisti devono tenere conto di questo spostamento nelle applicazioni critiche per la lunghezza d'onda, specialmente nell'intero intervallo di temperatura di esercizio da -40°C a +85°C.

3.4 Corrente Diretta vs. Tensione Diretta

Questa curva IV dimostra la relazione esponenziale tra corrente e tensione. La tensione diretta tipica è bassa (1.3V a 20mA), contribuendo a un funzionamento energeticamente efficiente. La curva è essenziale per progettare un circuito di limitazione della corrente appropriato.

3.5 Intensità Radiante vs. Corrente Diretta

L'intensità radiante aumenta con la corrente diretta ma mostra una relazione sub-lineare a correnti più elevate a causa di effetti termici e di efficienza. Il grafico aiuta a determinare la corrente di pilotaggio ottimale per un'intensità di uscita richiesta.

3.6 Intensità Radiante Relativa vs. Spostamento Angolare

Questo diagramma polare definisce il modello di emissione spaziale, caratterizzato da un semiangolo di 30 gradi. L'intensità è massima a 0° (sull'asse) e diminuisce secondo una funzione simile al coseno, il che è importante per la progettazione del sistema ottico per garantire un corretto allineamento e intensità del segnale.

4. Informazioni Meccaniche e di Confezionamento

4.1 Dimensioni del Package

Il SIR204C utilizza un package rotondo standard T-1 (3mm). Le dimensioni chiave includono un diametro del corpo di 3.0mm, un passo tipico dei terminali di 2.54mm e una lunghezza complessiva. Tutte le tolleranze dimensionali sono ±0.25mm salvo diversa indicazione. La lente è "water-clear", permettendo all'intero spettro infrarosso di passare senza assorbimenti significativi.

4.2 Identificazione della Polarità

Il LED presenta un lato piatto sul bordo della lente plastica, che tipicamente indica il terminale catodo (negativo). Il terminale più lungo è solitamente l'anodo (positivo). La polarità corretta deve essere osservata durante l'assemblaggio del circuito per prevenire danni da polarizzazione inversa.

5. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

Può essere utilizzata la saldatura manuale o a onda. La temperatura massima assoluta di saldatura è 260°C e il tempo di saldatura non deve superare i 5 secondi. Si raccomanda di mantenere il corpo del LED ad almeno 1.5mm sopra la superficie del PCB durante la saldatura a onda per minimizzare lo stress termico sul package epossidico. Il dispositivo deve essere conservato in un ambiente asciutto e antistatico a temperature comprese tra -40°C e +100°C.

6. Informazioni su Confezionamento e Ordine

6.1 Specifica della Quantità di Confezionamento

I LED sono tipicamente confezionati in sacchetti e scatole: 200-1000 pezzi per sacchetto, 5 sacchetti per scatola e 10 scatole per cartone.

6.2 Specifica del Modulo Etichetta

Le etichette del prodotto includono identificatori chiave: Numero di Produzione del Cliente (CPN), Numero di Parte (P/N), Quantità di Confezionamento (QTY), Categoria (CAT), Lunghezza d'Onda di Picco (HUE), Riferimento (REF) e Numero di Lotto (LOT No).

7. Suggerimenti Applicativi

7.1 Scenari Applicativi Tipici

• Sistemi di Trasmissione in Aria Libera:Telecomandi, collegamenti dati a corto raggio.
• Interruttori Elettroottici:Rilevamento oggetti, sensori di posizione, sensori a fessura.
• Rivelatori di Fumo:Utilizzati in camere di rilevamento fumo a oscuramento.
• Sistemi Infrarossi Generali:Illuminatori per visione notturna, sistemi di sicurezza.
• Unita a Dischetto:Uso storico per il rilevamento della traccia zero.

7.2 Considerazioni di Progettazione

• Limitazione della Corrente:Utilizzare sempre una resistenza in serie o un driver a corrente costante per limitare I_Fal valore desiderato, tipicamente tra 20mA e 100mA per funzionamento continuo.
• Gestione del Calore:Sebbene la dissipazione di potenza sia bassa, assicurare un'adeguata area di rame sul PCB o un dissipatore se si opera vicino ai valori massimi o ad alte temperature ambientali.
• Progettazione Ottica:Considerare l'angolo di visione di 30 gradi quando si progettano lenti, riflettori o aperture per raccogliere o collimare efficacemente la luce emessa.
• Protezione dalla Tensione Inversa:Il basso valore di tensione inversa (5V) rende il dispositivo suscettibile a danni da scariche elettrostatiche o polarità errata. Considerare l'aggiunta di un diodo di protezione in parallelo nei circuiti dove sono possibili transitori di tensione inversa.

8. Confronto Tecnico e Differenziazione

Il SIR204C si differenzia grazie alla combinazione di un package standard da 3mm, un'intensità radiante relativamente alta (fino a 6.4 mW/sr a 20mA) e una bassa tensione diretta. Rispetto ad alcuni vecchi LED infrarossi, offre una migliore affidabilità e conformità alle moderne normative ambientali (RoHS, Senza Alogeni). La sua corrispondenza spettrale con i rivelatori al silicio è un vantaggio chiave rispetto ai LED con diverse lunghezze d'onda di picco, massimizzando la sensibilità del sistema.

9. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

9.1 Qual è la differenza tra corrente diretta continua e di picco?

La corrente diretta continua (100mA) è la massima corrente continua che può essere applicata indefinitamente senza rischio di danni. La corrente diretta di picco (1A) è una corrente molto più alta che può essere applicata solo per impulsi molto brevi (≤100μs) con un ciclo di lavoro molto basso (≤1%). Ciò consente brevi lampi di luce ad alta intensità per rilevamento a lungo raggio o scopi di sincronizzazione.

9.2 In che modo la temperatura ambiente influisce sulle prestazioni?

Come mostrato nelle curve caratteristiche, l'aumento della temperatura riduce la massima corrente continua ammissibile e può causare un leggero spostamento nella lunghezza d'onda di picco. L'intensità radiante può anche diminuire a temperature più elevate. I progetti destinati a funzionare agli estremi dell'intervallo da -40°C a +85°C dovrebbero ridurre le correnti operative di conseguenza.

9.3 È necessario un dissipatore di calore?

Per la maggior parte delle applicazioni che operano a 50mA di corrente continua o inferiore, un dissipatore dedicato non è necessario se il PCB fornisce un'area di rame per la diffusione del calore. Per il funzionamento a 100mA di corrente continua, specialmente a temperature ambientali elevate, è raccomandata un'attenta progettazione termica per mantenere la temperatura di giunzione entro limiti sicuri.

10. Caso Pratico di Progettazione e Utilizzo

Caso: Sensore di Prossimità Oggetti

In un tipico interruttore elettroottico, il SIR204C è accoppiato a un fototransistor. Il LED è pilotato con una corrente di 20-50mA, spesso modulata a una frequenza specifica (es. 38kHz) per respingere le interferenze della luce ambientale. La luce infrarossa emessa si riflette su un oggetto vicino e viene rilevata dal fototransistor. L'angolo di visione di 30 gradi del LED fornisce un buon equilibrio tra portata di rilevamento e campo visivo. La bassa tensione diretta consente al sensore di essere alimentato efficientemente da un'alimentazione logica a 3.3V o 5V con una semplice resistenza limitatrice di corrente. I progettisti devono garantire l'allineamento meccanico del LED e del rivelatore e possono utilizzare una barriera per prevenire il crosstalk ottico diretto.

11. Principio di Funzionamento

Un Diodo Emettitore di Luce Infrarossa (IR LED) è un diodo a giunzione p-n semiconduttore. Quando polarizzato direttamente, gli elettroni dalla regione n e le lacune dalla regione p vengono iniettati nella regione attiva. Quando questi portatori di carica si ricombinano, l'energia viene rilasciata sotto forma di fotoni. La lunghezza d'onda (colore) della luce emessa è determinata dall'energia della banda proibita del materiale semiconduttore (Arseniuro di Gallio e Alluminio - GaAlAs in questo caso), che è progettata per produrre fotoni nello spettro del vicino infrarosso attorno a 875nm. Questa lunghezza d'onda è invisibile all'occhio umano ma è rilevata efficientemente dai sensori al silicio.

12. Tendenze e Sviluppi del Settore

La tendenza nei LED infrarossi continua verso una maggiore efficienza (più potenza radiante per watt elettrico), densità di potenza più elevate per applicazioni a lungo raggio come LiDAR e sorveglianza, e dimensioni del package più piccole per l'integrazione in dispositivi consumer compatti. C'è anche un focus sul miglioramento della velocità di modulazione per la comunicazione dati ad alta velocità (es. IrDA, Li-Fi). I package multi-lunghezza d'onda e a doppio emettitore stanno diventando più comuni per applicazioni di rilevamento avanzate. La conformità ambientale (RoHS, REACH, Senza Alogeni) è ora un requisito standard in tutto il settore. Il SIR204C rappresenta una tecnologia affidabile e matura, ben adatta ad applicazioni ad alto volume e sensibili ai costi che richiedono prestazioni collaudate.