Scheda Tecnica LED Infrarossi Ceramici Serie 3535 da 1W - Dimensioni 3.5x3.5x0.9mm - Tensione 1.5V - Potenza 1W - Infrarosso 850nm

1. Panoramica del Prodotto

La serie Ceramic 3535 è un LED ad alta potenza per montaggio superficiale, progettato per applicazioni che richiedono un'illuminazione infrarossa robusta e affidabile. Questo dispositivo da 1W utilizza un substrato ceramico, offrendo una gestione termica superiore e una stabilità a lungo termine rispetto ai package plastici tradizionali. La lunghezza d'onda di emissione primaria è di 850nm, rendendolo adatto a un'ampia gamma di applicazioni di sensing, visione artificiale e sicurezza.

I vantaggi principali di questa serie includono l'eccellente capacità di dissipazione del calore grazie alla costruzione in ceramica, un ampio angolo di visione di 120 gradi per una copertura estesa e un ingombro compatto di 3.5mm x 3.5mm che facilita layout PCB ad alta densità. I mercati target sono l'automazione industriale, i sistemi di sorveglianza, i sensori biometrici e qualsiasi applicazione che richieda luce infrarossa ad alta intensità e costante.

2. Parametri Tecnici e Interpretazione Obiettiva

2.1 Valori Massimi Assoluti

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

• Corrente Diretta (IF):500 mA (CC)
• Corrente di Impulso Diretta (IFP):700 mA (Larghezza impulso ≤10ms, Ciclo di lavoro ≤1/10)
• Dissipazione di Potenza (PD):1000 mW
• Temperatura di Esercizio (Topr):-40°C a +100°C
• Temperatura di Stoccaggio (Tstg):-40°C a +100°C
• Temperatura di Giunzione (Tj):125°C
• Temperatura di Saldatura (Tsld):Saldatura a rifusione a 230°C o 260°C per un massimo di 10 secondi.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche (Tipiche @ Ta=25°C)

Questi parametri rappresentano le prestazioni tipiche in condizioni di test specificate.

• Tensione Diretta (VF):1.5 V (Tipica), 2.0 V (Massima) a IF=350mA. La bassa tensione diretta contribuisce a una maggiore efficienza del sistema.
• Tensione Inversa (VR):5 V. Superare questa tensione in polarizzazione inversa può causare un guasto immediato.
• Lunghezza d'Onda di Picco (λd):850 nm. Questa è la lunghezza d'onda alla quale l'intensità radiante è massima.
• Corrente Inversa (IR):50 μA (Massima) a VR=5V.
• Angolo di Visione (2θ1/2):120 gradi. Questo ampio angolo fornisce un pattern di illuminazione ampio e uniforme.

2.3 Caratteristiche Termiche

Il package ceramico è la caratteristica termica chiave. I materiali ceramici hanno un'elevata conducibilità termica, che trasferisce efficientemente il calore dalla giunzione del chip LED al PCB e all'ambiente circostante. Ciò influisce direttamente sulla durata del dispositivo e sul mantenimento della luminosità. Un corretto progetto termico sul PCB dell'applicazione, inclusa un'adeguata area di rame e un potenziale dissipatore di calore, è fondamentale per mantenere la temperatura di giunzione al di sotto del valore massimo di 125°C, specialmente quando si opera alla piena corrente di pilotaggio di 350mA.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Il prodotto è classificato in bin per garantire la coerenza all'interno di un lotto di produzione. I progettisti dovrebbero specificare i bin per garantire la corrispondenza delle prestazioni nelle loro applicazioni.

3.1 Binning della Tensione Diretta

I LED sono ordinati in base alla loro tensione diretta (VF) alla corrente di test.

• Codice A:VF = 1.4V a 1.6V
• Codice B:VF = 1.6V a 1.8V
• Codice C:VF = 1.8V a 2.0V

Nota: La tolleranza di misura è ±0.08V.Selezionare un bin di tensione stretto può semplificare la progettazione del circuito di regolazione della corrente.

3.2 Binning della Lunghezza d'Onda di Picco

Per questo modello specifico (T1901PIA), la lunghezza d'onda è classificata come segue:

• Codice I2:λd = 845nm a 865nm. Questa gamma ristretta di 20nm è adatta per applicazioni sensibili a specifiche lunghezze d'onda infrarosse, come alcuni tipi di visione notturna o sensori ottici.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fornisce dati grafici essenziali per la progettazione del circuito e termica.

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

Questa curva mostra la relazione esponenziale tra corrente e tensione. Il tipico VF di 1.5V a 350mA è un punto chiave. I progettisti utilizzano questa curva per selezionare resistori di limitazione della corrente appropriati o per progettare driver a corrente costante. La curva si sposterà con la temperatura; la tensione diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione per una data corrente.

4.2 Potenza Radiante Relativa vs. Temperatura di Giunzione

Questo grafico illustra la derating termica dell'output del LED. I LED infrarossi generalmente mostrano un calo di efficienza minore con la temperatura rispetto ai LED visibili, ma l'output diminuisce comunque all'aumentare della temperatura di giunzione. Questo deve essere considerato nella gestione termica per garantire prestazioni costanti durante la vita del prodotto e in tutte le temperature operative.

4.3 Curva di Distribuzione Spettrale

La curva conferma la lunghezza d'onda di picco dominante di 850nm e mostra la larghezza di banda spettrale. La banda stretta è tipica per emettitori infrarossi di alta qualità. Comprendere lo spettro è vitale per l'abbinamento con fotodetettori o sensori di fotocamera corrispondenti che hanno una risposta spettrale specifica.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package e Disegno di Contorno

Il dispositivo ha un corpo ceramico quadrato di 3.5mm x 3.5mm. L'altezza complessiva è di circa 0.9mm. Sono forniti disegni dimensionali dettagliati con tolleranze (es. ±0.10mm per dimensioni .X, ±0.05mm per dimensioni .XX) per un layout PCB preciso.

5.2 Layout Consigliato dei Pad e Progetto dello Stencil

Viene suggerito un progetto del land pattern per garantire una saldatura affidabile e un trasferimento termico ottimale. Il layout dei pad include tipicamente due pad anodo/catodo e un pad termico centrale. È specificato anche il progetto dello stencil (maschera per pasta saldante), spesso raccomandando un'apertura ridotta per il grande pad termico per prevenire ponticelli di saldatura e un volume eccessivo di pasta. Seguire queste raccomandazioni è cruciale per ottenere un giunto di saldatura affidabile e massimizzare la dissipazione del calore dal pad termico nel PCB.

5.3 Identificazione della Polarità

Il catodo è tipicamente contrassegnato sulla parte superiore del package, spesso con una tinta verde o una tacca/angolo tagliato sulla lente. L'impronta sul PCB dovrebbe includere un marcatore di polarità che corrisponda a questa caratteristica per prevenire un posizionamento errato.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

6.1 Parametri per la Saldatura a Rifusione

Il LED è compatibile con i processi standard di rifusione a infrarossi o a convezione. La temperatura di picco massima è di 260°C, con un tempo sopra il liquidus (es. 217°C) non superiore a 10 secondi. Dovrebbe essere seguito un profilo di rifusione consigliato per evitare shock termici. Il package ceramico è generalmente più resistente all'assorbimento di umidità rispetto ai package plastici, ma potrebbero comunque applicarsi le precauzioni standard di manipolazione per i dispositivi sensibili all'umidità (MSD) a seconda dei materiali specifici utilizzati.

6.2 Precauzioni per la Manipolazione e lo Stoccaggio

Conservare i LED in un ambiente asciutto e antistatico. Evitare stress meccanici sulla lente. Utilizzare precauzioni ESD durante la manipolazione. Non pulire con pulitori ad ultrasuoni dopo la saldatura, poiché ciò potrebbe danneggiare la struttura interna.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

7.1 Imballaggio in Nastro e Bobina

Il prodotto è fornito su nastro portante goffrato avvolto su bobine, adatto per macchine di montaggio pick-and-place automatizzate. Le dimensioni del nastro (dimensione tasca, passo) sono standardizzate. Le quantità per bobina sono tipicamente di diverse migliaia di pezzi per bobina.

7.2 Sistema di Numerazione del Modello

Il numero di parte (es. T1901PIA) codifica attributi chiave:

• T:Identificatore di serie.
• 19:Codice package per Ceramic 3535.
• P:Codice numero di die per un singolo die ad alta potenza.
• I:Codice colore per Infrarosso (IR).
• A:Codice interno o di bin.
• Suffissi aggiuntivi possono indicare il bin di tensione, il bin di lunghezza d'onda, ecc.

Altri codici definiti nel sistema includono colore (R, G, B, Y, W, ecc.), numero di die (S, P, 2, 3) e tipo di lente (00 per nessuna, 01 per lente).

8. Suggerimenti per l'Applicazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

• Sorveglianza e Sicurezza:Illuminazione per telecamere CCTV con filtri IR-cut, fornendo visione notturna invisibile.
• Visione Artificiale:Luce strutturata, miglioramento del contrasto o rilevamento difetti in sistemi di ispezione automatizzati.
• Sensori Biometrici:Riconoscimento dell'iride, riconoscimento facciale o scanner per impronte digitali.
• Sensing di Prossimità e Gesti:Utilizzato in applicazioni di elettronica di consumo e automotive.
• Interruttori e Encoder Ottici:Fornendo la sorgente luminosa per il sensing basato su interruzione.

8.2 Considerazioni di Progetto

• Circuito di Pilotaggio:Utilizzare un driver a corrente costante per un output stabile. Il basso VF consente il funzionamento da alimentatori a bassa tensione. Considerare l'uso di un regolatore switching per un funzionamento ad alta efficienza a piena potenza.
• Gestione Termica:Questo è fondamentale. Collegare il pad termico a una grande area di rame sul PCB con più via termici agli strati interni o a un dissipatore sul lato inferiore. La simulazione termica è raccomandata per applicazioni ad alta potenza o ad alta temperatura ambiente.
• Progetto Ottico:Il fascio di 120 gradi potrebbe richiedere ottiche secondarie (lenti, diffusori) per modellare la luce per applicazioni specifiche. La superficie del package ceramico potrebbe non essere ideale per l'accoppiamento ottico diretto; è spesso incorporata una lente primaria.

9. Confronto e Differenziazione Tecnica

Rispetto ai LED 3535 plastici standard, questa versione ceramica offre vantaggi significativi:

• Prestazioni Termiche Superiori:Minore resistenza termica dalla giunzione alla scheda, che porta a una temperatura di giunzione operativa più bassa, un potenziale di corrente di pilotaggio massima più alto e una durata significativamente più lunga ad alta potenza.
• Affidabilità Migliorata:La ceramica è inerte e non si degrada o ingiallisce sotto esposizione ad alta temperatura o alta UV, a differenza di alcune plastiche. È anche più resistente alla rottura meccanica.
• Output Ottico Stabile:Una migliore gestione termica si traduce in una lunghezza d'onda e una potenza radiante più stabili nel tempo e durante i cicli di temperatura.
• Il compromesso è tipicamente un costo unitario leggermente più alto rispetto ai package plastici.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

10.1 Qual è la differenza tra corrente diretta (IF) e corrente di impulso (IFP)?

IF (500mA)è la massima corrente continua CC che il LED può gestire.IFP (700mA)è la massima corrente consentita in impulsi brevi (larghezza ≤10ms, ciclo di lavoro ≤10%). L'impulso consente un output radiante istantaneo più alto, utile in applicazioni di stroboscopio o sensing pulsato, ma la potenza media non deve superare il limite di 1W.

10.2 Come seleziono il bin di tensione corretto?

Se il tuo progetto utilizza un semplice resistore in serie per limitare la corrente, un bin VF più stretto (es. tutti Codice B) garantisce una corrente più consistente e quindi una luminosità uniforme tra tutti i LED in un array. Per progetti che utilizzano driver attivi a corrente costante, il bin di tensione è meno critico, poiché il driver regolerà la tensione per mantenere la corrente impostata.

10.3 Posso pilotare questo LED senza un dissipatore di calore?

Alla piena potenza nominale di 350mA/1W, un percorso termico adeguato è obbligatorio. Il package ceramico aiuta, ma deve essere collegato al sistema di gestione termica del PCB. Per correnti di pilotaggio inferiori (es. 100-200mA) o funzionamento in impulso, i requisiti sono meno stringenti, ma è comunque raccomandata un'analisi termica.

11. Caso di Studio di Applicazione Pratica

Scenario: Lettore di Codici a Barre Industriale ad Alta Velocità.Uno scanner deve leggere codici su pacchi in rapido movimento. Il sistema utilizza un array di LED infrarossi pulsati a 850nm per illuminare il bersaglio. Il LED Ceramic 3535 è scelto per la sua capacità di gestire alte correnti di impulso (fino a 700mA) per lampi luminosi e di breve durata, catturando immagini nitide senza sfocature da movimento. La stabilità termica del package ceramico garantisce un'ampiezza e una lunghezza d'onda dell'impulso costanti per lunghi periodi operativi in un ambiente di fabbrica caldo. L'ampio fascio di 120 gradi consente a meno LED di coprire il campo di scansione. Il PCB è progettato con spessi strati di rame e via termici sotto il pad termico di ciascun LED per dissipare il calore medio generato durante il funzionamento pulsato.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

Un Diodo Emettitore di Luce Infrarossa (IR LED) funziona sullo stesso principio di elettroluminescenza di un LED visibile. Quando una tensione diretta viene applicata attraverso la giunzione p-n, elettroni e lacune si ricombinano nella regione attiva, rilasciando energia sotto forma di fotoni. La lunghezza d'onda (colore) della luce emessa è determinata dall'energia del bandgap del materiale semiconduttore utilizzato. Per l'emissione a 850nm, vengono comunemente utilizzati materiali come Arseniuro di Gallio e Alluminio (AlGaAs). Il package ceramico funge principalmente da alloggiamento meccanicamente robusto e termicamente conduttivo per il die semiconduttore, i bonding wires e l'ottica primaria (se presente).

13. Tendenze e Sviluppi Tecnologici

La tendenza nei LED infrarossi ad alta potenza è verso un'efficienza wall-plug più alta (più output luminoso per watt elettrico in ingresso) e una maggiore densità di potenza. Ciò guida l'adozione di tecnologie di chip avanzate (flip-chip, thin-film) e materiali di packaging come ceramiche e substrati a nucleo metallico per una gestione termica ottimale. C'è anche un focus sul miglioramento dell'affidabilità e della durata in condizioni difficili (alta temperatura, alta umidità). Inoltre, l'integrazione di driver e sensori con il LED in moduli intelligenti è una tendenza in crescita, semplificando la progettazione del sistema per gli utenti finali. La domanda di bande di lunghezza d'onda specifiche e strette per applicazioni di sensing continua a spingere i progressi nella crescita di materiali epitassiali e nell'ingegnerizzazione dei dispositivi.