LED IR SMD Altopiano da 0.8mm - 1.6V - 875nm - 110mW - Scheda Tecnica in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento fornisce le specifiche tecniche complete per un diodo emettitore infrarosso (IR) in montaggio superficiale di dimensioni ridotte. Il dispositivo è progettato per applicazioni che richiedono una sorgente compatta e affidabile di luce infrarossa, abbinata a fotodiodi e fototransistor al silicio.

1.1 Caratteristiche Fondamentali e Posizionamento

Il LED si caratterizza per il suo profilo eccezionalmente ridotto di 0.8mm, che lo rende adatto per progetti PCB con vincoli di spazio. Presenta una lente ad altopiano realizzata in plastica trasparente, che fornisce un diagramma di radiazione specifico. Il dispositivo è costruito utilizzando un chip in GaAlAs (Arseniuro di Gallio e Alluminio), ottimizzato per l'emissione infrarossa. Un vantaggio chiave del progetto è la sua emissione spettrale, che corrisponde strettamente alla curva di sensibilità dei comuni fotodiodi e fototransistor al silicio, massimizzando l'efficienza di rilevamento nei sistemi sensoriali.

1.2 Conformità e Specifiche Ambientali

Il componente è conforme alle principali direttive ambientali e di sicurezza. È prodotto come prodotto senza piombo (Pb-free). È inoltre conforme ai requisiti alogeni-free, limitando specificamente il contenuto di Bromo (Br) e Cloro (Cl) a meno di 900 ppm ciascuno e a un totale combinato inferiore a 1500 ppm. Il prodotto è progettato per rimanere nei parametri della direttiva RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose).

2. Analisi dei Parametri Tecnici

Questa sezione dettaglia i limiti assoluti e le caratteristiche operative standard del LED infrarosso. Tutti i parametri sono specificati a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C, salvo diversa indicazione.

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Non è garantito il funzionamento a questi limiti o oltre.

• Corrente Diretta Continua (I_F):65 mA
• Tensione Inversa (V_R):5 V
• Temperatura di Funzionamento (T_opr):-25°C a +85°C
• Temperatura di Conservazione (T_stg):-40°C a +85°C
• Temperatura di Saldatura (T_sol):260°C per una durata non superiore a 5 secondi.
• Dissipazione di Potenza (P_d):110 mW (a o al di sotto di 25°C in aria libera).

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Questi parametri definiscono le prestazioni tipiche del dispositivo in condizioni di test standard (I_F= 20mA, Ta=25°C).

• Intensità Radiante (I_e):0.2 mW/sr (Minimo), 0.5 mW/sr (Tipico). Misura la potenza ottica emessa per unità di angolo solido.
• Lunghezza d'Onda di Picco (λ_p):875 nm (Tipico). È la lunghezza d'onda alla quale l'emissione ottica è massima.
• Larghezza di Banda Spettrale (Δλ):80 nm (Tipico). Indica l'intervallo di lunghezze d'onda emesse, tipicamente misurato a metà dell'intensità di picco (FWHM).
• Tensione Diretta (V_F):1.3 V (Tipico), 1.6 V (Massimo). La caduta di tensione ai capi del LED quando conduce 20mA.
• Corrente Inversa (I_R):10 µA (Massimo). La corrente di dispersione quando vengono applicati 5V in polarizzazione inversa.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):145° (Tipico). L'angolo totale al quale l'intensità radiante è la metà dell'intensità di picco (a 0°). La lente ad altopiano contribuisce a questo ampio angolo di visione.

3. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica include diversi grafici che illustrano il comportamento del dispositivo in condizioni variabili. Queste curve sono essenziali per i progettisti per prevedere le prestazioni nelle applicazioni reali.

3.1 Corrente Diretta vs. Temperatura Ambiente

Questa curva mostra la riduzione della corrente diretta massima ammissibile all'aumentare della temperatura ambiente. Per prevenire danni termici, la corrente diretta deve essere ridotta quando si opera al di sopra di 25°C. Il valore di dissipazione di potenza di 110mW è un fattore critico in questo calcolo di derating.

3.2 Distribuzione Spettrale

Il grafico mostra la potenza ottica relativa emessa attraverso lo spettro delle lunghezze d'onda. Conferma l'emissione di picco a circa 875nm e la larghezza di banda spettrale di ~80nm, evidenziando la corrispondenza con la sensibilità dei rivelatori al silicio (che ha un picco intorno agli 800-900nm).

3.3 Intensità Relativa vs. Corrente Diretta

Questo grafico illustra la relazione tra la corrente di pilotaggio e l'emissione luminosa. Tipicamente mostra un andamento sub-lineare, dove l'aumento della corrente produce rendimenti decrescenti in intensità radiante, specialmente quando gli effetti termici diventano significativi. Ciò informa le decisioni sulla corrente di pilotaggio per ottenere l'output desiderato rispetto all'efficienza e alla durata del dispositivo.

3.4 Corrente Diretta vs. Tensione Diretta

La curva IV (Corrente-Tensione) è fondamentale per il progetto del circuito. Mostra la relazione esponenziale, permettendo ai progettisti di calcolare la resistenza in serie necessaria per una data tensione di alimentazione per raggiungere la corrente di pilotaggio target (es. 20mA). Il tipico valore V_Fdi 1.3V è un dato chiave per questi calcoli.

3.5 Intensità Radiante Relativa vs. Spostamento Angolare

Questo diagramma polare rappresenta visivamente il diagramma di radiazione o l'angolo di visione. L'angolo di visione di 145° è qui confermato, mostrando come l'intensità diminuisce all'aumentare dell'angolo dall'asse centrale (0°). Ciò è cruciale per allineare il LED con un rivelatore nelle applicazioni sensoriali.

4. Informazioni Meccaniche e di Confezionamento

4.1 Dimensioni del Package

Il dispositivo è contenuto in un package per montaggio superficiale molto compatto. Le dimensioni chiave includono una dimensione del corpo di circa 1.6mm x 1.2mm con un'altezza totale di 0.8mm. I pad dell'anodo e del catodo si trovano sul fondo del package. Disegni meccanici dettagliati nella scheda tecnica forniscono tutte le dimensioni critiche con una tolleranza standard di ±0.1mm, salvo diversa specificazione. Viene fornito un land pattern (impronta) suggerito per il progetto PCB come riferimento, ma si consiglia ai progettisti di modificarlo in base al loro specifico processo di assemblaggio e requisiti di affidabilità.

4.2 Identificazione della Polarità

Il package include un indicatore di polarità, tipicamente una tacca o un segno su un'estremità, per distinguere l'anodo dal catodo. L'orientamento corretto è vitale per il funzionamento del circuito.

4.3 Confezionamento per l'Assemblaggio

I componenti sono forniti su nastro e bobina per compatibilità con le attrezzature di assemblaggio automatico pick-and-place. La larghezza del nastro è di 8mm, avvolta su una bobina standard da 7 pollici di diametro. Ogni bobina contiene 3000 pezzi. Vengono fornite le dimensioni del nastro portante per garantire la compatibilità con i sistemi alimentatori.

5. Linee Guida per la Saldatura e l'Assemblaggio

Una manipolazione corretta è fondamentale per mantenere l'affidabilità e le prestazioni del dispositivo.

5.1 Conservazione e Sensibilità all'Umidità

I LED sono confezionati in una busta anti-umidità con essiccante. La busta non deve essere aperta finché i componenti non sono pronti per l'uso. Prima dell'apertura, conservare a 10-30°C con UR ≤90%. Dopo l'apertura, la "vita a banco" è di 168 ore (7 giorni) se conservati a 10-30°C e UR ≤60%. Le parti non utilizzate devono essere rinchiuse in busta con essiccante. Se la vita a banco o la durata di conservazione vengono superate, è necessario un processo di "baking" a 60°C ±5°C per 96 ore prima dell'uso per rimuovere l'umidità assorbita e prevenire il fenomeno del "popcorning" durante la saldatura a rifusione.

5.2 Profilo di Saldatura a Rifusione

Viene fornito un profilo di temperatura consigliato per la saldatura a rifusione senza piombo. I parametri chiave includono una fase di preriscaldamento, una velocità di riscaldamento definita, una temperatura di picco non superiore a 260°C e un tempo sopra il liquido (TAL) appropriato per la pasta saldante. La saldatura a rifusione non dovrebbe essere eseguita più di due volte sullo stesso dispositivo. È necessario evitare stress sul corpo del LED durante il riscaldamento e l'imbarcamento del PCB dopo la saldatura.

5.3 Saldatura Manuale e Rilavorazione

Se è necessaria la saldatura manuale, è richiesta estrema cautela. La temperatura della punta del saldatore dovrebbe essere inferiore a 350°C, applicata a ciascun terminale per non più di 3 secondi. Si consiglia un saldatore a bassa potenza (≤25W). Dovrebbe essere rispettato un intervallo di raffreddamento di almeno 2 secondi tra la saldatura dei due terminali. La rilavorazione è fortemente sconsigliata dopo che il LED è stato saldato. Se inevitabile, deve essere utilizzato un saldatore specializzato a doppia punta per riscaldare simultaneamente entrambi i terminali e rimuovere il componente senza applicare stress meccanico. L'impatto della rilavorazione sulle caratteristiche del dispositivo deve essere verificato preventivamente.

6. Note Applicative e Considerazioni di Progetto

6.1 Principali Scenari Applicativi

• Sensori Infrarossi Montati su PCB:Rilevamento di prossimità, rilevamento oggetti, inseguimento linea.
• Unità di Telecomando a Infrarossi:Adatto per progetti che richiedono una potenza di uscita più elevata per una portata estesa.
• Scanner:Lettori di codici a barre, scanner di documenti.
• Sistemi Infrarossi Generali:Qualsiasi applicazione che richieda una sorgente IR compatta ed efficiente abbinata a un rivelatore al silicio.

6.2 Considerazioni Critiche di Progetto

• Limitazione di Corrente:Una resistenza in serie esterna è OBBLIGATORIA. La caratteristica IV esponenziale del LED significa che un piccolo aumento di tensione può causare un grande e distruttivo aumento di corrente. Il valore della resistenza si calcola usando R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F.
• Gestione Termica:Il limite di dissipazione di potenza di 110mW deve essere rispettato. Considerare l'area di rame sul PCB (pad termici) per lo smaltimento del calore, specialmente quando si pilota a correnti più elevate o a temperature ambiente elevate.
• Allineamento Ottico:L'ampio angolo di visione di 145° semplifica l'allineamento ma riduce l'intensità in un punto specifico. Per fasci focalizzati, potrebbero essere necessarie ottiche esterne.
• Protezione Elettrica:Il basso valore di tensione inversa (5V) significa che bisogna fare attenzione per evitare condizioni di polarizzazione inversa, che potrebbero essere causate da carichi induttivi o da un layout PCB errato.

6.3 Fattori di Confronto e Selezione

Quando si seleziona un LED IR, i fattori chiave di differenziazione includono:
Dimensioni/Altezza del Package:Il profilo di 0.8mm di questo dispositivo è un grande vantaggio per progetti ultra-sottili.
Angolo di Visione:La lente ad altopiano e grandangolare è ideale per una copertura ampia, mentre le lenti a cupola offrono fasci più focalizzati.
Lunghezza d'Onda:Il picco a 875nm è uno standard abbinato al silicio. Altre lunghezze d'onda (es. 940nm) offrono una minore visibilità ma possono avere una risposta leggermente inferiore del rivelatore.
Intensità Radiante:L'output tipico di 0.5mW/sr è adatto per molte applicazioni a media portata. Sono disponibili dispositivi con output più elevato, ma potrebbero compromettere dimensioni o angolo di visione.

7. Etichettatura e Informazioni per l'Ordine

L'etichetta della bobina contiene informazioni essenziali per la tracciabilità e il controllo della produzione. I campi includono tipicamente: Numero di Parte del Cliente (CPN), Numero di Parte del Produttore (P/N), Numero di Lotto (LOT No), Quantità (QTY), Lunghezza d'Onda di Picco (H.E.), Classe di Prestazione (CAT), Codice di Riferimento (REF), Livello di Sensibilità all'Umidità (MSL-X) e Paese di Produzione (Made In). Il numero di parte specifico per questo dispositivo è SIR19-21C/TR8, dove "TR8" indica il confezionamento su nastro da 8mm su bobina.

8. Principi Tecnici e Tendenze

8.1 Principio di Funzionamento

Un LED infrarosso è un diodo a giunzione p-n semiconduttore. Quando polarizzato direttamente, elettroni e lacune si ricombinano nella regione attiva (il chip GaAlAs), rilasciando energia sotto forma di fotoni. L'energia specifica della banda proibita del materiale GaAlAs determina la lunghezza d'onda del fotone, risultando in luce infrarossa intorno a 875nm. La lente in epossidico trasparente protegge il chip e modella il diagramma della luce emessa.

8.2 Tendenze del Settore

La tendenza nell'optoelettronica SMD continua verso la miniaturizzazione, una maggiore efficienza e una maggiore integrazione. C'è una crescente domanda di impronte di package ancora più piccole e altezze inferiori per consentire dispositivi elettronici di consumo più sottili. I progressi nel design dei chip e nei materiali di packaging mirano a fornire un'intensità radiante più elevata da dispositivi più piccoli, mantenendo o migliorando l'affidabilità. L'integrazione con driver e sensori in moduli multi-chip (MCM) o soluzioni system-in-package (SiP) è anche un'area in crescita, che semplifica il progetto e risparmia spazio sulla scheda.