Scheda Tecnica LED Infrarosso 5mm 850nm HIR7373C - Dimensione 5mm - Tensione 1.45V - Potenza 150mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche di un diodo emettitore infrarosso (IR) ad alta intensità da 5mm. Il dispositivo è progettato per applicazioni che richiedono un'emissione infrarossa affidabile, caratterizzata da una lunghezza d'onda di picco di 850 nanometri (nm). È alloggiato in un package plastico standard T-1 3/4 (5mm) trasparente all'acqua, che consente una trasmissione ottimale della luce infrarossa. Il componente è spettralmente abbinato a comuni fototransistor al silicio, fotodiodi e moduli ricevitori IR, rendendolo una sorgente ideale per vari sistemi di rilevamento e comunicazione IR.

I vantaggi principali di questo prodotto includono un'elevata affidabilità, un'uscita radiante significativa e una caratteristica di bassa tensione diretta, che contribuisce a un funzionamento energeticamente efficiente. È prodotto senza piombo (Pb-Free) e conforme alle principali normative ambientali tra cui RoHS, EU REACH e standard alogeni-free (Br < 900ppm, Cl < 900ppm, Br+Cl < 1500ppm). Il suo mercato target principale comprende progettisti e ingegneri che lavorano su sistemi basati su infrarossi come sensori di prossimità, rilevamento oggetti, telecomandi e automazione industriale.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

2.1 Valori Massimi Assoluti

Il dispositivo è valutato per una corrente diretta continua (I_F) di 100 mA. Per il funzionamento in impulso, può gestire una corrente diretta di picco (I_FP) fino a 1.0 A in condizioni specifiche: larghezza dell'impulso ≤ 100μs e duty cycle ≤ 1%. La tensione inversa massima ammissibile (V_R) è di 5 V. L'intervallo di temperatura operativa è specificato da -40°C a +85°C, con un intervallo di temperatura di conservazione da -40°C a +100°C. La massima dissipazione di potenza (P_d) a o al di sotto di 25°C in aria libera è di 150 mW. La temperatura di saldatura nominale è di 260°C per una durata non superiore a 5 secondi.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

I parametri di prestazione chiave sono misurati a una temperatura ambiente (T_a) di 25°C. L'intensità radiante (I_e) è la metrica ottica di output primaria. A una corrente di test standard di 20 mA, l'intensità radiante tipica è di 15 mW/sr, con un valore minimo di 7.8 mW/sr a seconda della classe del prodotto. Alla corrente continua massima di 100 mA (in condizioni di impulso), l'intensità radiante tipica aumenta a 75 mW/sr.

La lunghezza d'onda di emissione di picco (λ_p) è tipicamente di 850 nm, con una larghezza di banda spettrale (Δλ) di circa 45 nm a metà intensità massima. La tensione diretta (V_F) è tipicamente di 1.45 V a 20 mA, con un massimo di 1.65 V. A 100 mA (impulso), V_Fvaria da 1.80 V a 2.40 V. La corrente inversa massima (I_R) è di 10 μA quando viene applicata una tensione inversa di 5 V. L'angolo di visione (2θ_1/2), definito come l'angolo totale a metà intensità, è tipicamente di 40 gradi.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Il prodotto viene suddiviso in diverse classi di prestazioni in base all'intensità radiante misurata a I_F= 20 mA. Ciò consente una selezione coerente nella produzione. Il binning è definito come segue:

• Classe M:Intervallo di Intensità Radiante da 7.8 mW/sr (Min) a 12.5 mW/sr (Max).
• Classe N:Intervallo di Intensità Radiante da 11.0 mW/sr (Min) a 17.6 mW/sr (Max).
• Classe P:Intervallo di Intensità Radiante da 15.0 mW/sr (Min) a 24.0 mW/sr (Max).
• Classe Q:Intervallo di Intensità Radiante da 21.0 mW/sr (Min) a 34.0 mW/sr (Max).

Questo sistema di classificazione consente ai progettisti di scegliere componenti che soddisfano specifici requisiti minimi di output per la loro applicazione, garantendo le prestazioni del sistema.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fornisce diverse curve caratteristiche cruciali per la progettazione.

4.1 Corrente Diretta vs. Temperatura Ambiente

Questa curva di derating mostra la massima corrente diretta continua ammissibile in funzione della temperatura ambiente. All'aumentare della temperatura, la corrente massima ammissibile diminuisce linearmente per prevenire il surriscaldamento e garantire l'affidabilità a lungo termine. I progettisti devono fare riferimento a questa curva per selezionare correnti operative appropriate per le condizioni ambientali previste.

4.2 Distribuzione Spettrale

Il grafico della distribuzione spettrale traccia l'intensità radiante relativa rispetto alla lunghezza d'onda. Conferma il picco a 850 nm e la larghezza di banda di circa 45 nm. Questa curva è importante per garantire la compatibilità con la sensibilità spettrale del ricevitore previsto (ad esempio, un fototransistor con sensibilità di picco intorno a 850-950 nm).

4.3 Intensità Radiante vs. Corrente Diretta

Questo grafico illustra la relazione tra la corrente di pilotaggio e l'output ottico. L'intensità radiante aumenta in modo super-lineare con la corrente. Aiuta i progettisti a comprendere il compromesso tra corrente di pilotaggio, potenza ottica ed efficienza del dispositivo.

4.4 Intensità Radiante Relativa vs. Spostamento Angolare

Questo diagramma polare raffigura il modello di emissione del LED. L'intensità è massima lungo l'asse centrale (0°) e diminuisce all'aumentare dell'angolo, definendo l'angolo di visione di 40 gradi. Questa informazione è vitale per la progettazione ottica, come la selezione delle lenti e l'allineamento nelle applicazioni di rilevamento.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

Il dispositivo utilizza un package radiale con terminali standard da 5mm. Il disegno dimensionale del package specifica le misure fisiche, incluso il diametro della lente epossidica (tipicamente 5.0mm), la spaziatura dei terminali (2.54mm o 0.1 pollici, standard per componenti through-hole) e la lunghezza complessiva. Il disegno include le tolleranze, tipicamente ±0.25mm per le dimensioni critiche. Il terminale dell'anodo (positivo) è tipicamente identificato come il terminale più lungo. Il materiale della lente trasparente all'acqua è ottimizzato per la trasmissione infrarossa con assorbimento minimo.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

6.1 Formatura dei Terminali

Se i terminali devono essere piegati, l'operazione deve essere eseguita in un punto ad almeno 3mm dalla base del bulbo epossidico. La formatura deve sempre essere eseguita prima della saldatura e a temperatura ambiente per evitare sollecitazioni sul package o danni al die interno e ai fili di collegamento. I fori del PCB devono allinearsi precisamente con i terminali del LED per prevenire stress di montaggio.

6.2 Conservazione

I componenti devono essere conservati in un ambiente controllato a 30°C o meno e con un'umidità relativa del 70% o inferiore. La durata di conservazione consigliata dopo la spedizione è di 3 mesi. Per una conservazione più lunga (fino a un anno), dovrebbero essere conservati in un contenitore sigillato con atmosfera di azoto e essiccante. Evitare rapidi cambiamenti di temperatura in ambienti umidi per prevenire la condensa.

6.3 Processo di Saldatura

La saldatura deve essere eseguita con cura per prevenire danni termici. Il giunto di saldatura deve essere ad almeno 3mm di distanza dal bulbo epossidico.

• Saldatura Manuale:Temperatura massima della punta del saldatore di 300°C (per un saldatore da 30W max), con tempo di saldatura non superiore a 3 secondi per terminale.
• Saldatura a Onda/Per Immersione:Temperatura di pre-riscaldamento massima di 100°C per un massimo di 60 secondi. La temperatura del bagno di saldatura non deve superare i 260°C, con il componente immerso per un massimo di 5 secondi.

Viene fornito un profilo di temperatura di saldatura consigliato, che enfatizza una rampa controllata, una permanenza alla temperatura di picco e un raffreddamento controllato. Il raffreddamento rapido non è raccomandato. La saldatura per immersione o manuale non deve essere eseguita più di una volta. Dopo la saldatura, il LED deve essere protetto da urti meccanici fino al ritorno a temperatura ambiente.

6.4 Pulizia

Se la pulizia è necessaria, utilizzare alcol isopropilico a temperatura ambiente per non più di un minuto, seguito da asciugatura all'aria. La pulizia a ultrasuoni generalmente non è raccomandata a causa del rischio di danneggiare la struttura interna. Se assolutamente necessaria, il processo deve essere qualificato con attenzione in anticipo.

6.5 Gestione Termica

Sebbene si tratti di un dispositivo a bassa potenza, la gestione del calore deve essere considerata nella progettazione dell'applicazione, specialmente quando si opera vicino ai valori massimi nominali. La corrente deve essere deratata secondo la curva Corrente Diretta vs. Temperatura Ambiente per mantenere la temperatura di giunzione entro limiti sicuri e garantire l'affidabilità a lungo termine.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

La specifica di imballaggio standard è la seguente: 500 pezzi sono confezionati in una busta anti-statico. Cinque di queste buste sono inserite in una scatola interna. Dieci scatole interne sono poi imballate in una scatola master (esterna), per un totale di 25.000 pezzi per scatola master.

L'etichetta sull'imballaggio contiene diversi codici: Numero Prodotto Cliente (CPN), Numero Prodotto del Produttore (P/N), Quantità di Imballo (QTY), Classe di Intensità Luminosa (CAT), Classe di Lunghezza d'Onda Dominante (HUE), Classe di Tensione Diretta (REF), Numero di Lotto (LOT No.) e un codice data (Mese X).

8. Raccomandazioni per l'Applicazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

Questo LED infrarosso è adatto per un'ampia gamma di applicazioni, tra cui, ma non limitate a: trasmettitori per telecomandi a infrarossi, sensori di prossimità e rilevamento oggetti, interruttori e encoder ottici industriali, sistemi di illuminazione per visione notturna, collegamenti per trasmissione dati ottici e interfacce utente touchless.

8.2 Considerazioni di Progettazione

• Limitazione di Corrente:Utilizzare sempre una resistenza di limitazione della corrente in serie quando si pilota il LED da una sorgente di tensione. Il valore può essere calcolato utilizzando la Legge di Ohm: R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F.
• Abbinamento del Ricevitore:Assicurarsi che il fotodetettore selezionato (fototransistor, fotodiodo o IC ricevitore IR) abbia una sensibilità di picco intorno a 850 nm per prestazioni ottimali.
• Percorso Ottico:Considerare l'angolo di visione e la potenziale necessità di lenti o diaframmi per collimare o focalizzare il fascio IR per applicazioni a lungo raggio o direzionali.
• Rumore Elettrico:Nelle applicazioni di rilevamento, la modulazione del segnale IR (ad esempio, con una frequenza specifica) e il rilevamento sincrono al ricevitore possono migliorare notevolmente l'immunità alle interferenze della luce ambientale.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Rispetto ai LED infrarossi generici, questo dispositivo offre una combinazione ben definita di alta intensità radiante (fino a 75 mW/sr tip. a 100mA in impulso) e una tensione diretta relativamente bassa (1.45V tip. a 20mA). La lunghezza d'onda di 850nm è uno standard comune, garantendo un'ampia compatibilità con i ricevitori al silicio. La sua conformità a rigorosi standard ambientali (RoHS, REACH, Halogen-Free) lo rende adatto per l'elettronica moderna che richiede certificazioni verdi. Il package trasparente fornisce un output coerente e non filtrato rispetto ai package colorati che potrebbero attenuare il segnale.

10. Domande Frequenti (FAQ)

D: Qual è la differenza tra intensità radiante (mW/sr) e intensità luminosa (mcd)?

R: L'intensità radiante misura la potenza ottica (in milliwatt) emessa per unità di angolo solido (steradiante), rilevante per tutte le lunghezze d'onda. L'intensità luminosa è ponderata dalla sensibilità dell'occhio umano (curva fotopica) ed è misurata in candele; non è applicabile per sorgenti infrarosse come questo LED da 850nm.

D: Posso pilotare questo LED con una corrente costante di 100 mA in modo continuo?

R: I Valori Massimi Assoluti specificano 100 mA come la massimacorrente direttacontinua. Tuttavia, per un funzionamento affidabile a lungo termine, è consigliabile operare al di sotto di questo massimo, specialmente a temperature ambiente più elevate, facendo riferimento alla curva di derating.

D: Perché l'angolo di visione è specificato come 40 gradi?

R> L'angolo di 40 gradi (2θ_1/2) è la larghezza totale ai punti in cui l'intensità radiante scende alla metà del suo valore di picco sull'asse centrale. Descrive la diffusione del fascio del LED.

D: È necessario un diodo di protezione ESD per questo LED?

R> Sebbene la scheda tecnica non specifichi un rating ESD elevato, è generalmente buona pratica maneggiare tutti i dispositivi a semiconduttore, inclusi i LED, con precauzioni ESD. L'incorporazione di resistenze di limitazione della corrente in serie fornisce anche una certa protezione intrinseca.

11. Esempi Pratici di Progettazione e Utilizzo

Esempio 1: Sensore di Prossimità Semplice.Accoppiare il LED con un fototransistor posto a breve distanza. Un oggetto che passa tra di loro interrompe il fascio, rilevato come una diminuzione della corrente del fototransistor. L'utilizzo di un segnale LED modulato (ad esempio, un'onda quadra a 38 kHz) e di un ricevitore sintonizzato può respingere la luce ambientale.

Esempio 2: Illuminatore IR per Telecamera Visione Notturna.Una matrice di questi LED, pilotata in modalità impulso alla corrente di picco di 1A o vicino ad essa (con un opportuno duty cycle), può fornire un'illuminazione invisibile significativa per telecamere sensibili alla luce a 850nm, estendendo il loro raggio effettivo in condizioni di scarsa illuminazione.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

Un Diodo Emettitore di Luce Infrarossa (IR LED) è un diodo a giunzione p-n semiconduttore. Quando viene applicata una tensione diretta, gli elettroni dalla regione n e le lacune dalla regione p vengono iniettati nella regione attiva. Quando questi portatori di carica si ricombinano, rilasciano energia sotto forma di fotoni. Il materiale semiconduttore specifico utilizzato (Arseniuro di Gallio Alluminio - GaAlAs in questo caso) determina l'energia del bandgap e quindi la lunghezza d'onda della luce emessa, che per questo dispositivo è nello spettro infrarosso (850nm). Il package epossidico trasparente all'acqua funge da lente, modellando il fascio di output.

13. Tendenze Tecnologiche

La tendenza nella tecnologia degli emettitori infrarossi continua verso una maggiore efficienza (più output radiante per watt elettrico in ingresso), una maggiore densità di potenza per applicazioni a lungo raggio e lo sviluppo di package a montaggio superficiale (SMD) per l'assemblaggio automatizzato e fattori di forma più piccoli. C'è anche uno sviluppo continuo in sorgenti IR multi-lunghezza d'onda e a spettro ampio per applicazioni di rilevamento avanzate come la spettroscopia e il rilevamento di gas. L'integrazione del circuito di pilotaggio del LED e delle funzioni di protezione nel componente stesso è un altro settore di avanzamento.