Scheda Tecnica LED IR LTPL-C035RH730 - Package 3.5x3.5mm - 2.0V Tipico - 1.96W Max - Lunghezza d'Onda di Picco 730nm - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTPL-C035RH730 è un diodo emettitore di luce (LED) a infrarossi ad alta potenza ed elevata efficienza energetica, progettato per applicazioni di illuminazione a stato solido. Questo dispositivo rappresenta una tecnologia avanzata di sorgente luminosa che combina la lunga durata operativa e l'affidabilità intrinseca dei LED con un'uscita radiante significativa. È progettato per offrire flessibilità di design e prestazioni adatte a sostituire le tecnologie di illuminazione a infrarossi convenzionali in varie applicazioni.

1.1 Caratteristiche e Vantaggi Principali

Il LED incorpora diverse caratteristiche che ne migliorano l'usabilità e le prestazioni nei progetti elettronici:

• Compatibilità con Circuiti Integrati:Il dispositivo è progettato per essere direttamente compatibile con i livelli di pilotaggio e la logica dei circuiti integrati standard, semplificando la progettazione dell'interfaccia.
• Conformità Ambientale:Il componente è conforme alle direttive RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose) ed è prodotto utilizzando processi senza piombo (Pb-free).
• Efficienza Operativa:Il LED offre costi operativi inferiori rispetto alle sorgenti a infrarossi tradizionali grazie alla sua maggiore efficienza di conversione elettrica-ottica.
• Manutenzione Ridotta:La lunga durata e la robusta costruzione a stato solido contribuiscono a ridurre significativamente i costi di manutenzione e i tempi di fermo durante il ciclo di vita del prodotto.

2. Analisi Approfondita delle Specifiche Tecniche

Questa sezione fornisce un'analisi dettagliata e oggettiva dei parametri tecnici chiave del LED, definiti in condizioni di test standard (Ta=25°C).

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Non è consigliato un funzionamento continuo a o vicino a questi limiti, poiché può influire sull'affidabilità.

• Corrente Diretta Continua (If):700 mA (Massimo)
• Consumo di Potenza (Po):1.96 W (Massimo)
• Intervallo di Temperatura Operativa (Topr):-40°C a +85°C
• Intervallo di Temperatura di Stoccaggio (Tstg):-55°C a +100°C
• Temperatura di Giunzione (Tj):110°C (Massimo)

Nota Importante:Un funzionamento prolungato del LED in condizioni di polarizzazione inversa può portare a danni o guasti del componente. Un corretto progetto del circuito dovrebbe includere protezioni contro la tensione inversa.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Misurati a una corrente di pilotaggio tipica di 350mA e una temperatura ambiente di 25°C, questi parametri definiscono le prestazioni fondamentali del LED.

• Tensione Diretta (Vf):
  • Minimo: 1.6 V
  • Tipico: 2.0 V
  • Massimo: 2.4 V
• Flusso Radiante (Φe):Questa è la potenza ottica totale in uscita, misurata in milliwatt (mW) utilizzando una sfera integratrice.
  • Minimo: 230 mW
  • Tipico: 250 mW
  • Massimo: 310 mW
• Lunghezza d'Onda di Picco (Wp):La lunghezza d'onda alla quale l'intensità radiante spettrale è massima.
  • Minimo: 720 nm
  • Massimo: 740 nm
  • Il numero di parte '730' indica una lunghezza d'onda di picco nominale di 730nm.
• Angolo di Visione (2θ1/2):L'angolo totale in cui l'intensità radiante è la metà dell'intensità massima (tipicamente misurato dall'asse ottico).
  • Tipico: 130°

3. Sistema di Codici Bin e Classificazione

I LED vengono selezionati (binnati) in base a parametri di prestazione chiave per garantire la coerenza all'interno di un lotto. Il codice bin è stampato su ogni busta di imballaggio.

3.1 Binning della Tensione Diretta (Vf)

I LED sono suddivisi in quattro bin di tensione (da V0 a V3) con una tolleranza di ±0.1V a 350mA.

• V0:1.6V – 1.8V
• V1:1.8V – 2.0V
• V2:2.0V – 2.2V
• V3:2.2V – 2.4V

3.2 Binning del Flusso Radiante (Φe)

I LED sono suddivisi in quattro bin di flusso radiante (da R0 a R3) con una tolleranza di ±10% a 350mA.

• R0:230 mW – 250 mW
• R1:250 mW – 270 mW
• R2:270 mW – 290 mW
• R3:290 mW – 310 mW

3.3 Binning della Lunghezza d'Onda di Picco (Wp)

I LED sono classificati in quattro bin di lunghezza d'onda (da P7E a P7H) con una tolleranza di ±3nm a 350mA.

• P7E:720 nm – 725 nm
• P7F:725 nm – 730 nm
• P7G:730 nm – 735 nm
• P7H:735 nm – 740 nm

Richieste per bin speciali o limitati richiedono una consultazione diretta.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Le seguenti curve tipiche, misurate a 25°C salvo diversa specifica, forniscono informazioni sul comportamento del LED in condizioni variabili.

4.1 Flusso Radiante Relativo vs. Corrente Diretta

Questo grafico mostra come l'uscita ottica (flusso radiante) aumenti con la corrente diretta. Tipicamente è non lineare, con l'efficienza (flusso radiante per unità di corrente) che spesso diminuisce a correnti molto elevate a causa dell'aumento degli effetti termici e delle perdite interne. I progettisti lo utilizzano per selezionare un punto operativo ottimale che bilanci output ed efficienza.

4.2 Distribuzione Spettrale Relativa

Questo grafico illustra l'intensità della luce emessa a diverse lunghezze d'onda, centrata attorno alla lunghezza d'onda di picco (730nm). Mostra l'ampiezza spettrale o banda dell'emissione. Uno spettro più stretto è tipico per LED monocromatici come questo dispositivo a infrarossi.

4.3 Diagramma di Radiazione (Caratteristiche)

Questo diagramma polare descrive la distribuzione spaziale dell'intensità luminosa attorno al LED, definendo il suo angolo di visione di 130°. Il pattern influenza come la luce viene distribuita in un'applicazione, ad esempio per un'illuminazione uniforme o per il rilevamento direzionale.

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

Questa curva fondamentale mostra la relazione tra la tensione applicata al LED e la corrente risultante. Dimostra la caratteristica esponenziale del diodo. La tensione diretta tipica (Vf) è specificata a una data corrente (350mA). La curva è essenziale per progettare il circuito di limitazione della corrente.

4.5 Flusso Radiante Relativo vs. Temperatura di Giunzione

Questo grafico critico mostra come l'uscita ottica diminuisca all'aumentare della temperatura di giunzione (Tj) del LED. Questo derating termico è una caratteristica chiave di tutti i LED. Una gestione termica efficace (dissipazione del calore) è cruciale per mantenere un'uscita luminosa stabile a lungo termine e prevenire un degrado accelerato.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni di Contorno

Il LED presenta un package compatto per montaggio superficiale. Le note dimensionali chiave includono:

• Tutte le dimensioni sono in millimetri (mm).
• La tolleranza generale delle dimensioni è ±0.2mm.
• L'altezza della lente e la lunghezza/larghezza del substrato ceramico hanno una tolleranza più stretta di ±0.1mm.
• Il pad termico sul fondo del dispositivo è isolato elettricamente (neutro) dai pad elettrici dell'anodo e del catodo. Ciò consente di collegarlo direttamente a un piano di massa del PCB per la dissipazione del calore senza creare un cortocircuito elettrico.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

6.1 Profilo di Saldatura a Rifusione

Viene fornito un profilo di saldatura a rifusione consigliato. I parametri critici includono:

• Temperatura di Picco:Specificata (fare riferimento alla curva del profilo). Tutte le temperature si riferiscono al lato superiore del corpo del package.
• Tempo Sopra il Liquido (TAL):Definito dal profilo.
• Velocità di Rampa:Sono specificate velocità di riscaldamento e raffreddamento controllate. Non è consigliato un processo di raffreddamento rapido.

Note Importanti:Il profilo potrebbe richiedere adattamenti in base alle caratteristiche specifiche della pasta saldante. La temperatura di saldatura più bassa possibile che garantisca un giunto affidabile è sempre auspicabile per minimizzare lo stress termico sul LED. Il dispositivo non è garantito se assemblato utilizzando metodi di saldatura a immersione.

6.2 Layout Consigliato dei Pad PCB

Viene suggerito un disegno del land pattern per il circuito stampato per garantire una corretta saldatura e stabilità meccanica.

• Metodi di Saldatura:Possono essere utilizzati rifusione o saldatura manuale.
• Saldatura Manuale:Massimo 300°C per un massimo di 2 secondi, una sola volta.
• Limite di Rifusione:Il LED non dovrebbe subire saldatura a rifusione più di tre volte.

6.3 Pulizia

Se è necessaria la pulizia dopo la saldatura, dovrebbero essere utilizzati solo solventi a base alcolica come l'alcol isopropilico (IPA). Detergenti chimici non specificati possono danneggiare il materiale del package del LED e i componenti ottici.

7. Affidabilità e Test

Un piano di test di affidabilità completo convalida la robustezza del LED sotto vari stress ambientali e operativi. Tutti i test elencati hanno mostrato 0 guasti su 10 campioni.

7.1 Riepilogo dei Test di Affidabilità

• Vita Operativa a Bassa/Alta Temperatura (LTOL/HTOL):Test di funzionamento a -10°C, 25°C e 85°C per 1000 ore.
• Vita Operativa in Umidità e Alta Temperatura (WHTOL):60°C / 90% Umidità Relativa per 500 ore.
• Shock Termico (TMSK):100 cicli tra -40°C e 125°C.
• Stoccaggio ad Alta Temperatura:1000 ore a 100°C.
• Saldabilità & Resistenza alla Rifusione:Test per la resistenza al calore della saldatura (260°C per 10s) e bagnabilità della saldatura.

7.2 Criteri di Fallimento

Dopo il test, i dispositivi vengono giudicati rispetto a limiti rigorosi:

• Tensione Diretta (Vf):Deve rimanere entro ±10% del valore tipico iniziale.
• Flusso Radiante (Φe):Deve rimanere entro ±15% del valore tipico iniziale.

8. Imballaggio e Manipolazione

8.1 Specifiche del Nastro e della Bobina

I LED sono forniti su nastro portacomponenti goffrato avvolto in bobine per il montaggio automatizzato.

• Le tasche vuote nel nastro sono sigillate con un nastro coprente.
• Una bobina standard da 7 pollici (178mm) può contenere un massimo di 500 pezzi.
• È consentito un massimo di due componenti mancanti consecutivi (tasche vuote) per specifica.
• L'imballaggio è conforme agli standard EIA-481-1-B.

9. Note Applicative e Considerazioni di Progetto

9.1 Metodo di Pilotaggio

Regola Critica di Progetto:Un LED è un dispositivo pilotato a corrente. La sua emissione luminosa è principalmente una funzione della corrente diretta (If), non della tensione. Per garantire uniformità di intensità quando si collegano più LED in parallelo in un'applicazione, ogni LED o stringa parallela dovrebbe essere pilotata da un meccanismo di limitazione della corrente dedicato (ad es., una resistenza o, preferibilmente, un driver a corrente costante). Fare affidamento esclusivamente sulla corrispondenza naturale della Vf dei LED in parallelo può portare a uno squilibrio di corrente significativo e a una luminosità non uniforme a causa della ripida curva I-V e delle variazioni di produzione.

9.2 Gestione Termica

Come indicato dalla curva Flusso Radiante vs. Temperatura di Giunzione, le prestazioni sono fortemente dipendenti dalla temperatura. Per un funzionamento affidabile e a lungo termine ad alte correnti di pilotaggio (ad es., vicino a 350mA o superiori), è obbligatorio un efficace dissipatore termico. Ciò comporta:

• Utilizzare il pad termico designato per condurre il calore lontano dal die del LED.
• Progettare il PCB con via termiche adeguate e piazzole di rame collegate al pad termico.
• Considerare il flusso d'aria complessivo del sistema e la temperatura ambiente.

9.3 Scenari Applicativi Tipici

Con una lunghezza d'onda di picco di 730nm nello spettro del vicino infrarosso (NIR), questo LED è adatto per applicazioni che includono, ma non sono limitate a:

• Visione Artificiale & Ispezione:Illuminazione per telecamere sensibili all'IR nell'automazione industriale.
• Sicurezza & Sorveglianza:Illuminazione occulta per sistemi CCTV a visione notturna.
• Sensori Biometrici:Utilizzato in dispositivi come monitor della frequenza cardiaca o sensori di prossimità.
• Interruttori & Encoder Ottici:Come sorgente luminosa in sensori interruttivi o riflettenti.
• Illuminazione IR Generale:Per esigenze scientifiche, agricole o di illuminazione speciale.

10. Confronto Tecnico e Posizionamento

Questo LED si distingue per la combinazione dei suoi parametri:

• Alto Flusso Radiante:Un'uscita fino a 310mW a 350mA lo colloca nella categoria di media-alta potenza per LED IR, adatto per applicazioni che richiedono un'illuminazione IR sostanziale.
• Ampio Angolo di Visione:L'angolo di visione di 130° fornisce un'illuminazione ampia e diffusa, ideale per coprire grandi aree o per applicazioni in cui l'allineamento esatto tra sorgente e rivelatore non è critico.
• Package Robusto & Affidabilità:Il package in ceramica e i test di affidabilità completi indicano l'idoneità per ambienti industriali e impegnativi.
• Lunghezza d'Onda Specifica:La lunghezza d'onda di 730nm è una scelta comune per i fotodiodi al silicio, che hanno una buona sensibilità in questo intervallo, rendendola una scelta pratica a livello di sistema.

11. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

11.1 Qual è la differenza tra Flusso Radiante e Flusso Luminoso?

Il Flusso Radiante (Φe, misurato in Watt) è la potenza ottica totale emessa su tutte le lunghezze d'onda. Il Flusso Luminoso (misurato in Lumen) pondera questa potenza in base alla sensibilità dell'occhio umano. Poiché questo è un LED a infrarossi invisibile all'uomo, le sue prestazioni sono correttamente specificate in Flusso Radiante (mW).

11.2 Posso pilotare questo LED alla corrente massima di 700mA in modo continuo?

Il Valore Massimo Assoluto di 700mA è un limite di stress. Un funzionamento continuo a questa corrente probabilmente causerebbe il superamento della temperatura di giunzione rispetto al suo valore massimo di 110°C, a meno che non venga fornito un raffreddamento eccezionale, portando a un degrado rapido. La condizione operativa tipica è 350mA. Qualsiasi progetto vicino al valore massimo richiede un'analisi termica meticolosa e un'adeguata dissipazione del calore.

11.3 Come interpreto i Codici Bin quando ordino?

Per prestazioni coerenti in un lotto, specificare i bin richiesti per Vf, Φe e Wp. Ad esempio, richiedere V1 (1.8-2.0V), R2 (270-290mW) e P7G (730-735nm) garantisce che tutti i LED nel tuo ordine abbiano caratteristiche elettriche e ottiche strettamente raggruppate. Se non viene specificato alcun bin, riceverai LED dalla distribuzione di produzione standard su tutti i bin.

12. Principi Operativi e Tendenze Tecnologiche

12.1 Principio Operativo di Base

Un LED a infrarossi è un diodo a giunzione p-n semiconduttore. Quando viene applicata una tensione diretta, elettroni e lacune vengono iniettati nella regione di giunzione dove si ricombinano. In questo specifico sistema di materiali del LED, una parte significativa di questa energia di ricombinazione viene rilasciata come fotoni (luce) nello spettro infrarosso, con una lunghezza d'onda di picco determinata dal bandgap dei materiali semiconduttori utilizzati (tipicamente basati su Arseniuro di Gallio e Alluminio - AlGaAs).

12.2 Tendenze del Settore

La tendenza dell'illuminazione a stato solido continua ad avanzare, con i LED IR che vedono miglioramenti in:

• Efficienza Wall-Plug (WPE):Il rapporto tra flusso radiante in uscita e potenza elettrica in ingresso, che spinge verso un consumo energetico inferiore a parità di potenza ottica.
• Densità di Potenza:Sviluppo di package in grado di gestire correnti di pilotaggio più elevate e dissipare più calore, consentendo sorgenti più piccole e luminose.
• Controllo Spettrale:Tolleranze di lunghezza d'onda più strette e sviluppo di LED a lunghezze d'onda specifiche per applicazioni come il rilevamento di gas o le comunicazioni ottiche.
• Integrazione:Combinazione di più chip LED, driver e ottiche in sistemi di illuminazione modulari o intelligenti.