Scheda Tecnica LED Infrarosso 5mm IR8353-14C - Package 5mm - Tensione Diretta 1.2V-1.8V - Lunghezza d'Onda 940nm - Documentazione Tecnica 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 incapsulato in un package plastico trasparente, rendendolo adatto a varie applicazioni di rilevamento e trasmissione a infrarossi. La sua emissione spettrale è specificamente adattata per funzionare in modo efficiente con fototransistor, fotodiodi e moduli ricevitori IR comuni.

1.1 Vantaggi Principali

• Alta Affidabilità:Progettato per prestazioni costanti e funzionamento a lungo termine.
• Alta Intensità Radiante:Fornisce un'uscita infrarossa potente per una trasmissione efficace del segnale.
• Bassa Tensione Diretta:Tipicamente 1,2V a 20mA, contribuendo a un funzionamento energeticamente efficiente.
• Conformità Ambientale:Il prodotto è conforme a RoHS, REACH UE ed è privo di alogeni (Br < 900ppm, Cl < 900ppm, Br+Cl < 1500ppm).

1.2 Applicazioni Target

Questo LED IR è destinato all'uso in vari sistemi a infrarossi, inclusi ma non limitati a telecomandi, sensori di prossimità, rilevamento oggetti, interruttori ottici e trasmissione dati su brevi distanze.

2. Analisi dei Parametri Tecnici

2.1 Valori Massimi Assoluti

I seguenti 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, Duty Cycle ≤1%)
• Tensione Inversa (V_R):5 V
• Temperatura di Esercizio (T_opr):-40°C a +85°C
• Temperatura di Stoccaggio (T_stg):-40°C a +100°C
• Dissipazione di Potenza (P_d):150 mW (a o al di sotto di 25°C in aria libera)

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):7,8 - 17,6 mW/sr (a I_F=20mA, a seconda del bin). Fino a 50 mW/sr tipico a I_F=100mA.
• Lunghezza d'Onda di Picco (λ_p):940 nm (a I_F=20mA).
• Larghezza di Banda Spettrale (Δλ):45 nm (a I_F=20mA).
• Tensione Diretta (V_F):1,2V (Tip.) / 1,5V (Max.) a 20mA; 1,4V (Tip.) / 1,8V (Max.) a 100mA.
• Corrente Inversa (I_R):10 μA (Max.) a V_R=5V.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):27° a 43° (a I_F=20mA).

3. Spiegazione del Sistema di Binning

L'intensità radiante di questo LED è suddivisa in diverse categorie (bin) per garantire coerenza nella progettazione dell'applicazione. Il binning è definito a una corrente diretta di 20mA.

• Bin M:Intervallo di Intensità Radiante da 7,80 mW/sr a 12,50 mW/sr.
• Bin N:Intervallo di Intensità Radiante da 11,0 mW/sr a 17,6 mW/sr.

Ciò consente ai progettisti di selezionare LED con un'uscita minima garantita in base ai requisiti di sensibilità specifici.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica include diverse curve caratteristiche essenziali per la progettazione del circuito e la gestione termica.

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 deve essere ridotta per evitare di superare i limiti di dissipazione del dispositivo e garantire l'affidabilità a lungo termine. I progettisti devono utilizzare questa curva per selezionare correnti operative appropriate per l'ambiente termico della loro applicazione.

4.2 Intensità Radiante vs. Corrente Diretta

Questo grafico illustra la relazione tra la corrente di pilotaggio e la potenza ottica in uscita (intensità radiante). L'uscita è generalmente lineare in un certo intervallo ma satura a correnti molto elevate. È fondamentale per determinare la corrente di pilotaggio necessaria per ottenere un'intensità del segnale desiderata al ricevitore.

4.3 Distribuzione Spettrale

La curva spettrale conferma l'emissione di picco a 940nm con una larghezza di banda tipica di 45nm. Questa lunghezza d'onda è ideale poiché cade al di fuori dello spettro visibile, minimizzando le interferenze della luce visibile, ed è ben adattata alla sensibilità dei fotodettettori al silicio.

4.4 Intensità Radiante Relativa vs. Spostamento Angolare

Questo diagramma polare definisce l'angolo di visione (2θ_1/2), che è l'angolo al quale l'intensità radiante scende alla metà del suo valore a 0° (sull'asse). L'intervallo specificato di 27° a 43° indica l'ampiezza del fascio. Un angolo più stretto fornisce luce più focalizzata, mentre un angolo più ampio offre una copertura più estesa.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il dispositivo è alloggiato in un package LED rotondo standard da 5mm. Le dimensioni chiave includono il diametro complessivo (5,0mm tipico), la distanza tra i terminali (2,54mm / 0,1 pollici standard) e la distanza dalla base alla cupola della lente. I terminali sono tipicamente di 0,45mm di diametro. Tutte le dimensioni hanno una tolleranza di ±0,25mm salvo diversa specificazione. Un disegno dimensionale dettagliato è fornito nella scheda tecnica originale per un layout PCB preciso.

5.2 Identificazione della Polarità

Il catodo (terminale negativo) è tipicamente identificato da un punto piatto sul bordo della lente plastica e/o dall'essere il terminale più corto. L'anodo (terminale positivo) è più lungo. La polarità corretta deve essere osservata durante l'assemblaggio del circuito.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

6.1 Formatura dei Terminali

• Le pieghe devono essere effettuate ad almeno 3mm dalla base del bulbo in epossidico.
• La formatura deve essere eseguita prima della saldatura e a temperatura ambiente.
• Evitare di sollecitare il package durante la piegatura o il taglio.
• I fori del PCB devono allinearsi perfettamente con i terminali del LED per evitare stress di montaggio.

6.2 Condizioni di Stoccaggio

• Stoccaggio consigliato: ≤30°C e ≤70% Umidità Relativa.
• La durata di conservazione dopo la spedizione è di 3 mesi in queste condizioni.
• Per stoccaggi più lunghi (fino a 1 anno), utilizzare un contenitore sigillato con azoto e essiccante.
• Evitare rapidi cambiamenti di temperatura in ambienti umidi per prevenire la condensa.

6.3 Parametri di Saldatura

Saldatura Manuale:

• Temperatura Puntale Saldatore: 300°C Max. (30W Max.)
• Tempo di Saldatura: 3 secondi Max. per terminale.
• Distanza Minima dal giunto di saldatura al bulbo epossidico: 3mm.

Saldatura a Onda/Immersione:

• Temperatura di Preriscaldo: 100°C Max. (60 sec Max.)
• Temperatura Bagno di Saldatura: 260°C Max.
• Tempo di Immersione: 5 secondi Max.
• Distanza Minima dal giunto di saldatura al bulbo epossidico: 3mm.

Note Critiche:

• Evitare stress sui terminali mentre il LED è caldo.
• Non saldare (a immersione o manuale) più di una volta.
• Proteggere il LED da urti/vibrazioni finché non si raffredda a temperatura ambiente.
• Utilizzare la temperatura di saldatura più bassa possibile che garantisca un giunto affidabile.

6.4 Pulizia

• Se necessario, pulire solo con alcol isopropilico a temperatura ambiente per ≤1 minuto.
• Non utilizzare la pulizia ad ultrasuoni a meno che non sia prequalificata, poiché può causare danni.

7. Gestione Termica

Un'effettiva dissipazione del calore è fondamentale per le prestazioni e la durata del LED. La corrente deve essere deratata secondo la curva "Corrente Diretta vs. Temperatura Ambiente". La temperatura che circonda il LED nell'applicazione finale deve essere controllata. Ciò può comportare l'uso di un'adeguata area di rame sul PCB per lo smaltimento termico, garantendo un'adeguata ventilazione o utilizzando dissipatori di calore se si pilotano correnti elevate in modo continuo.

8. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

8.1 Specifiche di Imballo

• I LED sono imballati in sacchetti antistatici.
• Quantità di Imballo:200-500 pezzi per sacchetto. 5 sacchetti per scatola interna. 10 scatole interne per scatola master (esterna).

8.2 Informazioni sull'Etichetta

L'etichetta del prodotto include identificatori chiave: Numero Parte Cliente (CPN), Numero Prodotto (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 e un codice data.

9. Considerazioni per la Progettazione Applicativa

9.1 Pilotaggio del LED

Utilizzare sempre una resistenza di limitazione della corrente in serie. Il valore della resistenza può essere calcolato utilizzando la Legge di Ohm: R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F. Utilizzare il valore massimo di V_Fdalla scheda tecnica per un progetto conservativo. Per il funzionamento in impulso (es. telecomandi), assicurarsi che i limiti di corrente di picco (I_FP) e di duty cycle non vengano superati per evitare surriscaldamento.

9.2 Progettazione Ottica

Considerare l'angolo di visione quando si progettano lenti o riflettori per il sistema. La lunghezza d'onda di 940nm è invisibile, quindi potrebbe essere necessario un LED indicatore o un feedback del circuito per la conferma dell'operazione da parte dell'utente. Assicurarsi che il ricevitore (fototransistor, IC) sia spettralmente adattato a 940nm per una sensibilità ottimale.

9.3 Immunità al Rumore Elettrico

In ambienti elettricamente rumorosi, considerare di schermare la coppia LED/ricevitore, utilizzare segnali IR modulati (es. portante a 38kHz) con un ricevitore demodulante corrispondente e implementare filtraggi software per respingere la luce ambientale e i picchi di rumore.

10. Confronto e Posizionamento Tecnico

Questo LED IR 5mm, 940nm offre un equilibrio tra prestazioni e costo per applicazioni infrarosse generiche. I suoi principali fattori di differenziazione sono l'intensità radiante relativamente alta (fino a 17,6 mW/sr) da un package standard da 5mm e la bassa tensione diretta, che riduce il consumo energetico. Rispetto ai vecchi LED a 880nm o 850nm, l'emissione a 940nm è meno visibile (nessuna debole luce rossa), rendendola più adatta per applicazioni discrete. Per applicazioni che richiedono angoli di fascio estremamente stretti o potenza più elevata, stili di package alternativi (es. side-view, SMD ad alta potenza) sarebbero più appropriati.

11. Domande Frequenti (FAQ)

11.1 Qual è la differenza tra il Bin M e il Bin N?

I bin M e N classificano il LED in base alla sua intensità radiante minima garantita a 20mA. I LED del Bin N hanno un'uscita minima più alta (11,0 mW/sr) rispetto al Bin M (7,8 mW/sr). Scegliere il Bin N per applicazioni che richiedono una forza del segnale maggiore o una portata più lunga.

11.2 Posso pilotare questo LED a 100mA in modo continuo?

Sì, il valore massimo assoluto per la corrente diretta continua è 100mA. Tuttavia, è necessario fare riferimento alla curva di derating. A una temperatura ambiente di 25°C, 100mA sono ammissibili, ma all'aumentare della temperatura ambiente, la corrente continua massima ammissibile diminuisce per mantenere la temperatura di giunzione entro limiti sicuri. Un'adeguata dissipazione del calore è cruciale per il funzionamento continuo ad alta corrente.

11.3 Perché la distanza minima di saldatura (3mm) è importante?

La distanza di 3mm impedisce che un calore eccessivo risalga il terminale e danneggi il die semiconduttore interno o l'incapsulamento epossidico durante il processo di saldatura. Un calore eccessivo può causare crepe, delaminazione o degrado elettrico permanente.

12. Esempio di Caso d'Uso Progettuale

Scenario: Sensore di Prossimità Oggetti Semplice.

Progettazione:Posizionare il LED IR e un fototransistor affiancati, rivolti nella stessa direzione. Pilotare il LED con una corrente costante di 20mA (utilizzando una resistenza da un'alimentazione a 5V: R = (5V - 1,5V) / 0,02A = 175Ω, utilizzare il valore standard 180Ω). Quando un oggetto si avvicina, la luce infrarossa si riflette sull'oggetto e colpisce il fototransistor, causando un aumento della sua corrente di collettore. Questa variazione di corrente può essere convertita in una tensione tramite una resistenza di pull-up e inviata a un comparatore o all'ADC di un microcontrollore per rilevare la presenza dell'oggetto. La lunghezza d'onda di 940nm aiuta a respingere la luce ambientale visibile. La scelta tra Bin M o N dipende dalla distanza di rilevamento richiesta e dalla riflettività dell'oggetto.

13. Principio di Funzionamento

Un Diodo Emettitore di Luce Infrarossa (LED IR) è un diodo a giunzione p-n semiconduttore. Quando polarizzato direttamente (tensione positiva applicata all'anodo rispetto al catodo), elettroni e lacune si ricombinano nella regione attiva, rilasciando energia sotto forma di fotoni. Il materiale semiconduttore specifico utilizzato (Arseniuro di Gallio Alluminio - GaAlAs in questo caso) determina la lunghezza d'onda della luce emessa. Per il GaAlAs, ciò risulta in una radiazione infrarossa centrata attorno a 940 nanometri, che è al di fuori dello spettro visibile. La lente trasparente non filtra o colora la luce, consentendo la massima trasmissione dell'uscita infrarossa.

14. Tendenze Tecnologiche

Sebbene i LED discreti a foro passante da 5mm rimangano popolari per prototipazione, progetti hobbistici e alcune applicazioni industriali, la tendenza del settore è fortemente orientata verso i package a montaggio superficiale (SMD). I LED IR SMD offrono vantaggi come un ingombro ridotto, una migliore idoneità per l'assemblaggio automatizzato pick-and-place e spesso prestazioni termiche migliorate grazie al montaggio diretto sul PCB. È inoltre in corso lo sviluppo per aumentare l'efficienza (più potenza radiante per watt elettrico in ingresso) e l'affidabilità degli emettitori IR. Tuttavia, il principio di funzionamento fondamentale e i parametri chiave come lunghezza d'onda, intensità e angolo di visione rimangono i criteri di selezione critici per qualsiasi applicazione IR.