Scheda Tecnica LED IR Pacchetto 1206 - Dimensioni 3.2x1.6x1.1mm - Tensione 1.7V - Potenza 110mW - Infrarosso 940nm - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

L'IR11-21C/L491/TR8 è un diodo emettitore infrarosso a montaggio superficiale, alloggiato in un pacchetto miniaturizzato 1206. È progettato con un'incapsulamento plastico trasparente dotato di una lente interna a vista frontale piatta. La funzione principale del dispositivo è emettere luce infrarossa con una lunghezza d'onda di picco di 940nm, ottimizzata spettralmente per la compatibilità con i comuni fotodetettori e fototransistor al silicio. Ciò lo rende un componente ideale per applicazioni di rilevamento e sensori a contatto.

1.1 Vantaggi Principali

• Design Compatto:L'ingombro ridotto a doppia terminazione 1206 SMD consente un montaggio ad alta densità sul PCB, risparmiando spazio prezioso sulla scheda.
• Alta Affidabilità:Progettato per prestazioni costanti e stabilità a lungo termine in varie condizioni operative.
• Efficienza Ottica:La lente interna integrata fornisce un angolo di visione controllato di 80 gradi, migliorando la direzionalità della luce.
• Conformità Ambientale:Il prodotto è privo di piombo, conforme a RoHS, EU REACH e agli standard senza alogeni (Br <900ppm, Cl <900ppm, Br+Cl <1500ppm).
• Compatibile con la Catena di Approvvigionamento:Fornito su nastro da 8mm su bobine da 7 pollici di diametro, compatibile con le attrezzature di montaggio automatico pick-and-place.

1.2 Applicazioni Target

Questo LED infrarosso è destinato principalmente all'uso come sorgente luminosa in sistemi di sensori infrarossi montati su PCB. Applicazioni tipiche includono sensori di prossimità, rilevamento oggetti, interruttori touchless e encoder ottici dove è richiesta un'emissione infrarossa affidabile.

2. Specifiche Tecniche

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):65 mA
• Tensione Inversa (V_R):5 V
• Temperatura di Esercizio (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 ≤ 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 (T_a= 25°C)

Questi parametri definiscono le prestazioni tipiche del dispositivo in condizioni di test specificate.

• Intensità Radiante (I_e):1.0 mW/sr (Min), 2.8 mW/sr (Tip) a I_F= 20mA
• Lunghezza d'Onda di Picco (λ_p):940 nm (Tip)
• Larghezza di Banda Spettrale (Δλ):30 nm (Tip)
• Tensione Diretta (V_F):1.3 V (Min), 1.7 V (Tip)
• Angolo di Visione (2θ_1/2):80 gradi (Tip)
• Corrente Inversa (I_R):10 µA (Max) a V_R= 5V

3. Analisi delle Curve di Prestazione

3.1 Corrente Diretta vs. Temperatura Ambiente

La Figura 1 illustra la curva di derating per la massima corrente diretta ammissibile in funzione della temperatura ambiente. Il dispositivo può gestire i pieni 65mA solo fino a circa 25°C. All'aumentare della temperatura, la corrente massima deve essere ridotta linearmente per prevenire il surriscaldamento e garantire l'affidabilità, raggiungendo lo zero intorno ai 100°C. Questo grafico è fondamentale per la gestione termica nella progettazione dell'applicazione.

3.2 Distribuzione Spettrale

La Figura 2 mostra l'intensità radiante relativa in funzione della lunghezza d'onda. La curva è centrata sulla tipica lunghezza d'onda di picco di 940nm con una larghezza a metà altezza (FWHM) caratteristica di circa 30nm. Questa banda stretta garantisce un accoppiamento efficiente con i rivelatori al silicio, che hanno la massima sensibilità nella regione del vicino infrarosso.

3.3 Intensità Relativa vs. Corrente Diretta

La Figura 3 descrive la relazione tra l'intensità radiante relativa e la corrente diretta. L'intensità della luce emessa aumenta con la corrente in modo generalmente lineare entro l'intervallo operativo consigliato. Questa caratteristica consente un semplice controllo della luminosità analogico o basato su PWM nei sistemi di sensori.

3.4 Corrente Diretta vs. Tensione Diretta

La Figura 4 è la curva caratteristica corrente-tensione (I-V). Mostra la relazione esponenziale tipica di un diodo. La tensione diretta è relativamente bassa, circa 1.7V a 20mA, il che contribuisce a un minor consumo energetico del sistema.

3.5 Diagramma di Radiazione

La Figura 5 presenta l'intensità radiante relativa in funzione dello spostamento angolare dall'asse centrale (angolo di visione). Il diagramma è approssimativamente lambertiano, con l'intensità che scende alla metà del suo valore di picco a circa ±40 gradi dal centro, confermando l'angolo di visione totale di 80 gradi. Questo diagramma è importante per determinare l'area di copertura della luce IR emessa.

4. Informazioni Meccaniche e di Confezionamento

4.1 Dimensioni del Pacchetto

Il dispositivo rispetta il profilo standard del pacchetto 1206 (3216 metrico). Le dimensioni chiave sono le seguenti:

• Lunghezza (L):3.20 mm ± 0.10 mm
• Larghezza (W):1.60 mm ± 0.10 mm
• Altezza (H):1.10 mm ± 0.10 mm

Disegni meccanici dettagliati con raccomandazioni per il land pattern sono forniti nella scheda tecnica per riferimento nel layout del PCB. Il design del pad suggerito garantisce una corretta saldatura e stabilità meccanica.

4.2 Identificazione della Polarità

Il catodo è tipicamente contrassegnato sul corpo del dispositivo. Consultare il disegno del pacchetto per lo schema di marcatura esatto per garantire il corretto orientamento durante il montaggio.

5. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

5.1 Conservazione e Manipolazione

I LED sono sensibili all'umidità. Devono essere conservati nella loro originale busta anti-umidità a 10°C-30°C e <90% UR prima dell'uso. La durata di conservazione è di un anno. Una volta aperta la busta, la "vita a banco" è di 168 ore (7 giorni) se conservati a 10°C-30°C e ≤ 60% UR. I dispositivi che superano questo limite richiedono una essiccazione (es. 96 ore a 60°C ± 5°C, <5% UR) prima della rifusione.

5.2 Profilo di Rifusione

Si raccomanda un profilo di rifusione senza piombo. La temperatura di picco non deve superare i 260°C e il tempo sopra i 240°C deve essere controllato. La rifusione non deve essere eseguita più di due volte sullo stesso dispositivo. Evitare sollecitazioni al componente durante il riscaldamento e non deformare il PCB dopo la saldatura.

5.3 Saldatura Manuale e Rilavorazione

Se è necessaria la saldatura manuale, utilizzare un saldatore con punta a temperatura inferiore a 350°C e potenza nominale inferiore a 25W. Il tempo di contatto per terminale deve essere limitato a 3 secondi. Per la rilavorazione, si suggerisce un saldatore a doppia punta per riscaldare simultaneamente entrambi i terminali ed evitare stress termico. L'impatto della rilavorazione sulle caratteristiche del dispositivo deve essere verificato preventivamente.

6. Informazioni su Confezionamento e Ordine

6.1 Specifiche del Nastro e della Bobina

I componenti sono forniti su nastro portante goffrato da 8mm di larghezza avvolto su bobine da 7 pollici di diametro. Ogni bobina contiene 2000 pezzi. Le dimensioni del nastro portante (passo tasca, larghezza, ecc.) sono specificate per garantire la compatibilità con le attrezzature standard di montaggio SMD.

6.2 Informazioni sull'Etichetta

L'etichetta della bobina include informazioni critiche come il numero di parte (P/N), il numero di lotto (LOT No.), la quantità (QTY), la lunghezza d'onda di picco (HUE), il grado (CAT) e il livello di sensibilità all'umidità (MSL).

7. Considerazioni per la Progettazione Applicativa

7.1 Limitazione della Corrente

Critico:Un resistore di limitazione della corrente esterno deve essere sempre utilizzato in serie con il LED. La tensione diretta ha un coefficiente di temperatura negativo, il che significa che diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione. Senza un resistore, un piccolo aumento di tensione può causare un grande, potenzialmente distruttivo, aumento di corrente (fuga termica). Il valore del resistore deve essere calcolato in base alla tensione di alimentazione (V_CC), alla corrente diretta desiderata (I_F) e alla tipica tensione diretta (V_F) utilizzando la Legge di Ohm: R = (V_CC- V_F) / I_F.

7.2 Progettazione Ottica

Considerare l'angolo di visione di 80 gradi quando si progettano lenti, diaframmi o guide luminose per il sistema di sensori. Il diagramma di radiazione influenzerà la portata di rilevamento e il campo visivo. Per il rilevamento a lungo raggio, potrebbero essere necessarie ottiche collimanti esterne per focalizzare la luce emessa.

7.3 Accoppiamento con il Rivelatore

L'emissione a 940nm di questo LED è ottimamente abbinata alla risposta spettrale dei fotodiodi e fototransistor al silicio. Assicurarsi che il rivelatore selezionato sia sensibile in questa regione di lunghezze d'onda per massimizzare il rapporto segnale-rumore del sistema.

8. Confronto Tecnico e Differenziazione

Rispetto ai vecchi LED IR a foro passante, questa versione SMD 1206 offre vantaggi significativi in termini di miniaturizzazione e idoneità per la produzione automatizzata. I suoi fattori di differenziazione chiave nella categoria dei LED IR SMD sono la combinazione di un'intensità radiante relativamente alta (2.8 mW/sr tipica) con un ingombro 1206 standard e ampiamente adottato, e la sua conformità a normative ambientali stringenti. La lente piatta integrata fornisce un'uscita ottica consistente rispetto ai dispositivi senza lente interna.

9. Domande Frequenti (FAQ)

9.1 Perché è obbligatorio un resistore di limitazione della corrente?

I LED sono dispositivi pilotati in corrente, non in tensione. La loro caratteristica I-V è esponenziale. Farli funzionare direttamente da una sorgente di tensione, anche vicina al loro V_F nominale, può portare a un flusso di corrente incontrollato, rapido riscaldamento e guasto immediato. Il resistore in serie fornisce un metodo lineare e stabile per impostare la corrente operativa.

9.2 Cosa succede se non si seguono le linee guida sulla sensibilità all'umidità?

L'umidità assorbita nel pacchetto plastico può vaporizzarsi rapidamente durante il processo di rifusione ad alta temperatura. Ciò può causare delaminazione interna, crepe nel pacchetto ("popcorning") o danni ai bonding wires, portando a guasti immediati o a un'affidabilità a lungo termine ridotta.

9.3 Questo LED può essere utilizzato per la trasmissione dati?

Sebbene emetta luce modulata, il suo design primario è per applicazioni di sensori. La sua velocità di commutazione non è tipicamente specificata in questa scheda tecnica. Per la trasmissione dati ad alta velocità (es. telecomandi IR), dovrebbero essere selezionati LED specificamente caratterizzati per tempi di risposta rapidi.

10. Esempio Pratico di Progettazione

Scenario:Progettare un semplice sensore di prossimità utilizzando questo LED IR e un fototransistor al silicio.

1. Circuito di Pilotaggio:Collegare l'anodo del LED a un'alimentazione da 5V tramite un resistore di limitazione della corrente. Per un I_F target di 20mA e V_F di 1.7V, calcolare R = (5V - 1.7V) / 0.02A = 165Ω. Utilizzare il valore standard più vicino (es. 160Ω o 180Ω). Un transistor o un pin GPIO di un microcontrollore può accendere/spegnere il LED.
2. Circuito di Rilevamento:Posizionare il fototransistor nelle vicinanze. Quando un oggetto riflette la luce IR verso il rivelatore, la sua corrente di collettore aumenta. Questa corrente può essere convertita in tensione utilizzando un resistore di carico e inviata a un comparatore o all'ADC di un microcontrollore per rilevare la presenza dell'oggetto.
3. Layout:Posizionare il LED e il rivelatore vicini sul PCB, ma assicurarsi di utilizzare barriere fisiche o separatori ottici per prevenire il crosstalk diretto (luce dal LED che va direttamente nel rivelatore senza riflessione).

11. Principio di Funzionamento

Un LED infrarosso è un diodo a giunzione p-n semiconduttore. Quando viene applicata una tensione diretta, gli elettroni dalla regione n si ricombinano con le lacune della regione p nella regione attiva. Questo processo di ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni (luce). La specifica composizione del materiale (GaAlAs in questo caso) determina l'energia del bandgap, che definisce la lunghezza d'onda dei fotoni emessi, qui nello spettro infrarosso a 940nm. La lente interna modella la luce emessa in un diagramma di radiazione specifico.

12. Tendenze Tecnologiche

La tendenza nei componenti infrarossi per il sensing continua verso una maggiore integrazione, pacchetti più piccoli e un'efficienza migliorata. C'è una crescente domanda di LED IR con larghezze di banda spettrali più strette e potenza di uscita più elevata per applicazioni a lungo raggio come LiDAR e sensori a tempo di volo (ToF). Inoltre, l'integrazione dell'emettitore IR e del rivelatore in un unico modulo semplifica la progettazione del sistema. La conformità ambientale e normativa rimane un fattore critico per tutti i componenti elettronici.