Scheda Tecnica LED Infrarosso SIR234 3mm - Diametro 3.0mm - Tensione Diretta 1.6V - Lunghezza d'Onda 875nm - Dissipazione 150mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il SIR234 è un diodo emettitore infrarosso ad alta intensità, alloggiato in un package plastico blu trasparente da 3mm (T-1). È progettato per applicazioni che richiedono un'emissione infrarossa affidabile con una buona corrispondenza spettrale ai fotodiodi al silicio, fototransistor e moduli ricevitori IR. Il dispositivo è caratterizzato da una bassa tensione diretta ed è realizzato con materiali privi di piombo, conformi RoHS, privi di alogeni e in regola con il regolamento REACH dell'UE.

1.1 Vantaggi Principali

• Elevata affidabilità e lunga durata operativa.
• Ingombro compatto con passo terminali standard di 2.54mm per una facile integrazione su PCB.
• Bassa tensione diretta, che contribuisce a un funzionamento energeticamente efficiente.
• Eccellente corrispondenza spettrale con i comuni rivelatori al silicio, ottimizzando la ricezione del segnale.
• Costruzione rispettosa dell'ambiente (Senza Piombo, Senza Alogeni, Conforme RoHS e REACH).

1.2 Mercato di Riferimento & Applicazioni

Questo LED infrarosso è adatto per una varietà di sistemi optoelettronici. Le applicazioni principali includono sistemi di trasmissione in aria libera per telecomandi, interruttori optoelettronici per rilevamento e conteggio oggetti, rivelatori di fumo, vari sistemi di sensori basati su infrarossi e integrazione in dispositivi di memorizzazione legacy come i floppy disk drive.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

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 Impulso ≤ 100μs, Ciclo di Lavoro ≤ 1%)
• Tensione Inversa (V_R): 5 V
• Temperatura di Esercizio (T_opr): da -40°C a +85°C
• Temperatura di Magazzinaggio (T_stg): da -40°C a +85°C
• Temperatura di Saldatura (T_sol): 260°C (per ≤ 5 secondi)
• Potenza Dissipata (P_d): 150 mW (a temperatura ambiente ≤ 25°C)

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Misurate a una temperatura ambiente (T_a) di 25°C, questi parametri definiscono le prestazioni del dispositivo in condizioni operative normali.

• Intensità Radiante (E_e):
  • Con I_F= 20mA: Tipica 9.3 mW/sr (Minima 5.6 mW/sr).
  • Con I_F= 100mA (impulsata): Tipica 35 mW/sr.
  • Con I_F= 1A (impulsata): Tipica 350 mW/sr.
• Lunghezza d'Onda di Picco (λ_p): 875 nm (tipica a I_F=20mA).
• Larghezza di Banda Spettrale (Δλ): 80 nm (tipica a I_F=20mA).
• Tensione Diretta (V_F):
  • Con I_F= 20mA: 1.3V (Min), 1.6V (Tip).
  • Con I_F= 100mA (impulsata): 1.4V (Tip), 1.8V (Max).
  • Con I_F= 1A (impulsata): 2.6V (Tip), 4.0V (Max).
• Corrente Inversa (I_R): ≤ 10 μA a V_R= 5V.
• Angolo di Visione (2θ_1/2): 30 gradi (tipico).

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Il SIR234 è disponibile in diverse classi di prestazione o \"bin\" in base alla sua intensità radiante. Ciò consente ai progettisti di selezionare un dispositivo che soddisfi requisiti di output specifici per la loro applicazione.

Condizione di Misura: I_F= 20mA, T_a= 25°C.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

4.1 Corrente Diretta vs. Temperatura Ambiente

La curva di derating mostra come la massima corrente diretta continua ammissibile diminuisca all'aumentare della temperatura ambiente oltre i 25°C, per evitare di superare il limite di dissipazione di potenza.

4.2 Distribuzione Spettrale

Il grafico dell'emissione spettrale conferma il picco a 875nm con una larghezza di banda tipica di 80nm, garantendo la compatibilità con i fotodiodi al silicio che hanno la massima sensibilità nella regione del vicino infrarosso.

4.3 Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva I-V)

Questa curva illustra la relazione non lineare tra corrente e tensione. La bassa V_Ftipica di 1.6V a 20mA indica un funzionamento efficiente, ma la tensione aumenta significativamente sotto correnti impulsive elevate (es. 1A).

4.4 Intensità Radiante Relativa vs. Spostamento Angolare

Questo grafico definisce il modello di emissione spaziale, mostrando il semiangolo di 30 gradi dove l'intensità scende al 50% del suo valore di picco. Ciò è cruciale per progettare l'accoppiamento e l'allineamento ottico.

4.5 Dipendenza dalla Temperatura della Lunghezza d'Onda e dell'Intensità

Le curve dimostrano che la lunghezza d'onda di picco si sposta leggermente e l'intensità radiante tipicamente diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione, aspetto importante per la gestione termica in applicazioni di precisione.

5. Informazioni Meccaniche & Package

5.1 Dimensioni del Package

Il SIR234 utilizza un package rotondo standard T-1 (diametro 3mm). Le dimensioni chiave includono un diametro del corpo di 3.0mm, un passo terminali tipico di 2.54mm (0.1 pollici) e una lunghezza totale. Tutte le tolleranze dimensionali sono ±0.25mm salvo diversa specifica. Il catodo è tipicamente identificato da un punto piatto sul bordo del package e/o da un terminale più corto.

6. Linee Guida per Saldatura & Assemblaggio

• Saldatura Manuale: Utilizzare un saldatore a temperatura controllata. Limitare il tempo di saldatura per terminale a un massimo di 3 secondi a una temperatura non superiore a 350°C.
• Saldatura ad Onda/Reflow: Il dispositivo può sopportare una temperatura di picco di saldatura di 260°C per un massimo di 5 secondi, come da valori massimi assoluti.
• Pulizia: Utilizzare solventi appropriati compatibili con la resina epossidica plastica blu trasparente.
• Condizioni di Magazzinaggio: Conservare in un ambiente asciutto, anti-statico, nell'intervallo di temperatura specificato da -40°C a +85°C. Evitare l'esposizione a umidità eccessiva.

7. Imballaggio & Informazioni d'Ordine

7.1 Specifiche d'Imballo

Le unità sono tipicamente imballate in sacchetti: da 200 a 1000 pezzi per sacchetto. Cinque sacchetti sono confezionati in una scatola e dieci scatole in un cartone master.

7.2 Informazioni Etichetta

L'etichetta del prodotto include identificatori chiave: Numero Parte Cliente (CPN), Numero Parte Produttore (P/N), Quantità Imballo (QTY), Classe Prestazionale (CAT), Lunghezza d'Onda di Picco (HUE) e Numero di Lotto (LOT No).

8. Suggerimenti per il Progetto Applicativo

8.1 Circuiti Applicativi Tipici

Per il funzionamento continuo, è richiesto un semplice resistore limitatore di corrente in serie. Il valore della resistenza si calcola come R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F. Per il funzionamento impulsivo per ottenere una maggiore intensità di picco, assicurarsi che il circuito di pilotaggio possa fornire l'impulso di corrente necessario entro i limiti specificati di larghezza e ciclo di lavoro (≤100μs, ≤1%).

8.2 Considerazioni di Progetto

• Pilotaggio della Corrente: Non superare mai i valori massimi assoluti di corrente continua o impulsiva. Utilizzare una sorgente di corrente stabile o un resistore in serie ben calcolato per un funzionamento affidabile.
• Dissipazione Termica: Sebbene il package sia piccolo, per il funzionamento continuo ad alte correnti o in temperature ambiente elevate, considerare tecniche di layout PCB (pad di alleggerimento termico, piazzole di rame) per favorire la dissipazione del calore e mantenere le prestazioni.
• Progetto Ottico: L'angolo di visione di 30 gradi e la lunghezza d'onda di 875nm devono essere abbinati al campo visivo e alla sensibilità spettrale del sensore ricevente (fotodiodo, fototransistor o IC ricevitore IR) per un rapporto segnale/rumore ottimale.
• Protezione da Polarità InversaUna tensione inversa superiore a 5V può danneggiare il LED. Inserire una protezione se la polarità dell'alimentazione potrebbe essere invertita.

9. Confronto Tecnico & Differenziazione

Il SIR234 si differenzia grazie alla combinazione di un package standard da 3mm, un'intensità radiante relativamente alta (fino a 24 mW/sr nel bin P) e una bassa tensione diretta. Rispetto ad alcuni LED IR più vecchi o generici, le sue specifiche garantite per il funzionamento impulsivo (picco 1A) e l'esplicita conformità agli standard ambientali moderni (RoHS, Senza Alogeni, REACH) lo rendono adatto alle esigenze progettuali contemporanee.

10. Domande Frequenti (FAQ)

10.1 Qual è lo scopo del package blu trasparente?

La plastica blu funge da filtro passa-banda per le lunghezze d'onda corte, bloccando la luce visibile dall'esterno (che potrebbe causare rumore nel rivelatore) mentre permette alla luce infrarossa a 875nm del chip di passare efficientemente. Fornisce anche protezione meccanica e ambientale.

10.2 Posso pilotare questo LED direttamente da un pin di un microcontrollore a 5V?

No. Un pin GPIO di un microcontrollore tipicamente non può erogare 20mA in continuo senza rischi, e certamente non può fornire impulsi da 100mA o 1A. È necessario utilizzare un circuito di pilotaggio esterno, come un transistor (BJT o MOSFET) controllato dal pin del MCU, per commutare la corrente più elevata richiesta dal LED.

10.3 Come seleziono il bin corretto (L, M, N, P)?

Scegliere in base all'intensità radiante richiesta per il bilancio di collegamento della tua applicazione (distanza, sensibilità del rivelatore). Per distanze maggiori o rivelatori a bassa sensibilità, è preferibile un bin più alto (N o P). Per applicazioni a corto raggio, un bin più basso (L o M) può essere sufficiente e conveniente.

10.4 Perché la tensione diretta è più alta con un impulso da 1A rispetto a 20mA?

Ciò è dovuto alla resistenza serie interna del chip semiconduttore e dei fili di connessione. All'aumentare della corrente, la caduta di tensione su questa resistenza (V = I * R) aumenta significativamente, portando a una tensione diretta totale più alta.

11. Esempio Pratico di Utilizzo

Scenario: Rilevamento Oggetti in un Distributore Automatico.Un LED SIR234 e un fototransistor corrispondente sono posizionati sui lati opposti di una canaletta di prodotto. Il LED è pilotato con una corrente continua di 20mA (selezionato il bin M per un'uscita costante). Quando non è presente alcun oggetto, il fototransistor riceve il fascio IR e conduce. Quando un prodotto cade attraverso la canaletta, interrompe il fascio, causando un cambiamento di stato nell'uscita del fototransistor. Questo segnale viene inviato al controller della macchina per confermare l'erogazione del prodotto. Il fascio di 30 gradi garantisce un rilevamento affidabile anche con leggeri disallineamenti meccanici nel tempo.

12. Principio di Funzionamento

Un Diodo Emettitore di Luce Infrarossa (IR LED) è un diodo a giunzione p-n semiconduttore. Quando polarizzato direttamente (tensione positiva applicata all'anodo rispetto al catodo), elettroni dalla regione n e lacune dalla regione p vengono iniettati nella regione di giunzione. Quando questi portatori di carica si ricombinano, rilasciano energia. In questo dispositivo specifico, realizzato in Arseniuro di Gallio e Alluminio (GaAlAs), questa energia viene rilasciata principalmente come fotoni di luce infrarossa con una lunghezza d'onda di picco di 875 nanometri, invisibile all'occhio umano ma rilevabile da sensori al silicio.

13. Tendenze del Settore

La tendenza negli emettitori infrarossi per il sensing continua verso una maggiore efficienza, un minor consumo energetico e una maggiore integrazione. Ciò include dispositivi con driver integrati, uscita modulata per l'immunità al rumore e package a montaggio superficiale (SMD) per l'assemblaggio automatizzato. Mentre i componenti through-hole come il package T-1 da 3mm rimangono vitali per prototipazione, riparazioni e alcune applicazioni industriali, i nuovi progetti favoriscono sempre più le varianti SMD per il loro ingombro ridotto e l'idoneità alla produzione di grandi volumi. L'enfasi sulla conformità ambientale (RoHS, senza alogeni) è ormai un requisito standard in tutta l'industria elettronica.