Scheda Tecnica LED Emettitore Infrarossi 850nm SMD - Lunghezza d'Onda di Picco 850nm - Tensione Diretta 1.4V - Intensità Radiante 20mW/sr - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche di un componente discreto emettitore infrarossi progettato per applicazioni a tecnologia di montaggio superficiale (SMT). Il dispositivo è un diodo emettitore infrarossi (IRED) a 850nm realizzato con un sistema di materiali AlGaAs, incapsulato in un package standard EIA con lente a cupola nera per una distribuzione controllata della luce. È progettato per garantire prestazioni affidabili in ambienti di assemblaggio automatizzato.

La funzione principale di questo componente è convertire in modo efficiente la corrente elettrica in luce infrarossa a una lunghezza d'onda di picco di 850 nanometri. Questa lunghezza d'onda è comunemente utilizzata in applicazioni in cui l'emissione di luce visibile è indesiderata, o dove è richiesta la compatibilità con fotodiodi al silicio (che hanno un'alta sensibilità intorno a 850-940nm). Il prodotto è conforme alle direttive RoHS ed è classificato come prodotto verde.

1.1 Caratteristiche Principali e Applicazioni

L'emettitore infrarossi è caratterizzato da diverse caratteristiche chiave che lo rendono adatto alla moderna produzione elettronica:

• Compatibilità con i processi di saldatura a rifusione a infrarossi, essenziale per l'assemblaggio di PCB ad alto volume.
• Confezionato in nastro da 8mm su bobine da 7 pollici di diametro per l'uso con apparecchiature automatiche pick-and-place.
• Presenta un design a vista dall'alto con lente a cupola nera, che fornisce un angolo di visione tipico (2θ1/2) di 20 gradi per un'emissione diretta.
• La lunghezza d'onda di emissione di picco (λp) è specificata a 850nm.

Principali Aree di Applicazione:Il componente è destinato principalmente all'uso come emettitore infrarossi in sistemi che richiedono comunicazione o rilevamento a luce non visibile. Le applicazioni tipiche includono, ma non si limitano a, unità di telecomando per l'elettronica di consumo, collegamenti di trasmissione dati wireless a infrarossi a corto raggio e sistemi di sensori a infrarossi montati su PCB come sensori di prossimità o interruttori ottici.

2. Valori Massimi Assoluti

L'utilizzo del dispositivo oltre questi limiti può causare danni permanenti. Tutti i valori sono specificati a una temperatura ambiente (TA) di 25°C.

• Dissipazione di Potenza (PD):100 mW
• Corrente Diretta di Picco (IFP):800 mA (in condizioni pulsate: 300 impulsi al secondo, larghezza impulso 10μs)
• Corrente Diretta Continua (IF):60 mA
• Tensione Inversa (VR):5 V
• Intervallo di Temperatura di Funzionamento (Topr):-40°C a +85°C
• Intervallo di Temperatura di Conservazione (Tstg):-55°C a +100°C
• Saldatura a Rifusione a Infrarossi:È consentita una temperatura di picco massima di 260°C per 10 secondi.

Questi valori definiscono i limiti operativi per una durata affidabile del dispositivo. Superare la corrente diretta continua o la dissipazione di potenza genererà calore eccessivo, potenzialmente portando a un degrado accelerato della giunzione del semiconduttore. Il valore della tensione inversa è fondamentale per proteggere il LED dalle scariche elettrostatiche (ESD) o da connessioni di polarità errate in un circuito.

3. Caratteristiche Elettriche e Ottiche

I seguenti parametri sono garantiti a una temperatura ambiente di 25°C nelle condizioni di test specificate. Questi valori rappresentano le prestazioni tipiche attese dal dispositivo.

• Intensità Radiante (I_E):20 mW/sr (Tipico) a una corrente diretta (I_F) di 20mA. La tolleranza di misura per questa misura è ±15%.
• Lunghezza d'Onda di Emissione di Picco (λ_Peak):850 nm (Tipico) a I_F= 20mA.
• Larghezza a Mezza Altezza Spettrale (Δλ):50 nm (Tipico) a I_F= 20mA. Questo indica la larghezza di banda spettrale in cui l'intensità radiante è almeno la metà del suo valore di picco.
• Tensione Diretta (V_F):1.4 V (Tipico), con un massimo di 1.7 V a I_F= 20mA.
• Corrente Inversa (I_R):10 μA (Massimo) a una tensione inversa (V_R) di 5V.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):20 gradi (Tipico). θ_1/2è definito come l'angolo fuori asse in cui l'intensità radiante scende alla metà del suo valore sull'asse ottico (0 gradi).

La tensione diretta è un parametro cruciale per il design del circuito, in quanto determina la caduta di tensione ai capi del LED ed è necessaria per calcolare il valore della resistenza di limitazione della corrente. L'angolo di visione di 20 gradi indica un fascio relativamente stretto, il che è vantaggioso per applicazioni che richiedono un'illuminazione diretta su un'area o una distanza specifica.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fornisce diverse curve caratteristiche che illustrano il comportamento del dispositivo in condizioni variabili. Comprendere queste curve è vitale per un design di sistema robusto.

4.1 Distribuzione Spettrale

La curva di distribuzione spettrale mostra l'intensità radiante relativa in funzione della lunghezza d'onda. Per questo emettitore a 850nm, l'output è centrato intorno a 850nm con una larghezza a mezza altezza tipica di 50nm. Questa caratteristica è importante per abbinare l'emettitore alla sensibilità spettrale del fotodiodo ricevente (ad es., fotodiodo PIN al silicio o fototransistor) per massimizzare il rapporto segnale/rumore.

4.2 Corrente Diretta vs. Temperatura Ambiente

Questa curva di derating mostra la massima corrente diretta continua ammissibile che diminuisce all'aumentare della temperatura ambiente. Alla massima temperatura di funzionamento di +85°C, la corrente continua ammissibile è significativamente inferiore al valore nominale di 60mA a 25°C. I progettisti devono utilizzare questa curva per assicurarsi che il LED non sia sovraccaricato in ambienti ad alta temperatura.

4.3 Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva IV)

La curva IV rappresenta la relazione non lineare tra la tensione diretta applicata e la corrente risultante attraverso il LED. La tipica tensione diretta di 1.4V a 20mA è mostrata su questa curva. La natura esponenziale della curva evidenzia perché i LED devono essere pilotati da una sorgente di corrente o con una resistenza di limitazione della corrente in serie, poiché una piccola variazione di tensione può causare una grande variazione di corrente.

4.4 Intensità Radiante Relativa vs. Corrente Diretta

Questa curva dimostra che l'output luminoso (intensità radiante) è approssimativamente proporzionale alla corrente diretta nel suo normale intervallo di funzionamento. Non è perfettamente lineare a causa del riscaldamento e di altri fattori di efficienza, ma conferma che il controllo della corrente è il metodo principale per controllare l'output luminoso.

4.5 Intensità Radiante Relativa vs. Temperatura Ambiente

La potenza in uscita di un LED diminuisce all'aumentare della temperatura di giunzione. Questa curva quantifica tale relazione, mostrando l'intensità radiante relativa che diminuisce all'aumentare della temperatura ambiente, anche se la corrente di pilotaggio viene mantenuta costante. Questo derating termico deve essere considerato nelle applicazioni che richiedono un output stabile su un ampio intervallo di temperature.

4.6 Diagramma di Radiazione (Diagramma Polare)

Il diagramma polare rappresenta graficamente l'angolo di visione. L'intensità normalizzata è tracciata in funzione dell'angolo rispetto all'asse centrale. Il diagramma per questo dispositivo conferma il semiangolo di 20 gradi, mostrando un pattern del fascio più forte al centro e che diminuisce simmetricamente.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni di Contorno

Il dispositivo è conforme a un contorno standard per package a montaggio superficiale EIA. Le dimensioni chiave includono le dimensioni del corpo, la spaziatura dei terminali e l'altezza complessiva. Tutte le dimensioni sono fornite in millimetri con una tolleranza tipica di ±0.1mm salvo diversa specifica. Il package presenta un corpo in epossidico nero con lente a cupola.

5.2 Layout Consigliato per i Pad di Saldatura

Viene fornito un land pattern (impronta) consigliato per il design del PCB per garantire la formazione affidabile dei giunti di saldatura durante la rifusione. Le dimensioni sono 1.8mm di lunghezza e 1.0mm di larghezza per le aree principali dei pad, con uno spazio di 1.0mm tra di esse. Si consiglia di utilizzare uno stencil metallico per l'applicazione della pasta saldante con uno spessore di 0.1mm (4 mil) o 0.12mm (5 mil).

5.3 Dimensioni del Confezionamento in Nastro e Bobina

I componenti sono forniti in nastro portante goffrato su bobine da 7 pollici (178mm) di diametro. La larghezza del nastro è di 8mm. Ogni bobina contiene 2000 pezzi. Il confezionamento è conforme alle specifiche ANSI/EIA 481-1-A-1994. Il nastro è sigillato con un nastro di copertura e il numero massimo consentito di componenti mancanti consecutivi in una bobina è due.

6. Linee Guida per l'Assemblaggio, la Manipolazione e l'Applicazione

6.1 Profilo di Saldatura e Rifusione

Il dispositivo è compatibile con i processi di saldatura a rifusione a infrarossi (IR), che è lo standard per l'assemblaggio SMT. Si raccomanda un profilo di rifusione conforme JEDEC per saldatura senza piombo (Pb-free). I parametri chiave di questo profilo includono: una fase di pre-riscaldamento a 150-200°C per un massimo di 120 secondi, seguita da una rampa di temperatura fino a un picco massimo di 260°C. Il tempo sopra i 245°C deve essere controllato e il tempo totale alla temperatura di picco di 260°C non deve superare i 10 secondi. È fondamentale seguire le raccomandazioni del produttore della pasta saldante ed eseguire una caratterizzazione a livello di scheda, poiché il profilo ideale può variare in base allo specifico assemblaggio del PCB.

Per la riparazione manuale con un saldatore, la temperatura della punta non deve superare i 300°C e il tempo di contatto deve essere limitato a 3 secondi per giunto di saldatura.

6.2 Conservazione e Sensibilità all'Umidità

Quando la busta barriera originale anti-umidità (con essiccante) è sigillata, i componenti devono essere conservati a 30°C o meno e al 90% di umidità relativa (UR) o meno. La durata di conservazione in queste condizioni è di un anno. Una volta aperta la busta barriera, i componenti sono esposti all'umidità ambientale. Per una conservazione prolungata al di fuori della confezione originale (più di una settimana), si raccomanda vivamente di conservarli in un contenitore sigillato con essiccante o in un essiccatore purgato con azoto. Se i componenti sono stati esposti alle condizioni ambientali per oltre una settimana, è necessaria una procedura di baking (circa 60°C per almeno 20 ore) prima della saldatura a rifusione per rimuovere l'umidità assorbita e prevenire danni da \"popcorning\" durante la rifusione.

6.3 Pulizia

Se è necessaria una pulizia post-saldatura, devono essere utilizzati solo solventi a base alcolica come l'alcol isopropilico (IPA). Detergenti chimici aggressivi o corrosivi potrebbero danneggiare la lente in epossidico o il package.

6.4 Progettazione del Circuito di Pilotaggio

Un LED è un dispositivo operato a corrente. Per garantire un output luminoso costante e prevenire danni, deve essere pilotato da una sorgente di corrente controllata. Il metodo più semplice e comune è utilizzare una resistenza di limitazione della corrente in serie. Il valore della resistenza (R_series) può essere calcolato utilizzando la Legge di Ohm: R_series= (V_supply- V_F) / I_F, dove V_Fè la tensione diretta del LED alla corrente desiderata I_F. Quando più LED sono collegati in parallelo, si raccomanda vivamente di utilizzare una resistenza di limitazione della corrente separata per ciascun LED (come mostrato nel \"Circuito A\" del documento originale) per prevenire l'\"accaparramento\" di corrente e garantire una luminosità uniforme, poiché la tensione diretta può variare leggermente da dispositivo a dispositivo.

6.5 Considerazioni e Precauzioni Applicative

Questo prodotto è progettato per l'uso in apparecchiature elettroniche commerciali e industriali standard, inclusi apparecchiature per ufficio, dispositivi di comunicazione ed elettrodomestici. Per applicazioni che richiedono un'affidabilità eccezionale in cui un guasto potrebbe mettere a rischio la vita o la salute (ad es., aviazione, sistemi medici, dispositivi di sicurezza critici), sono essenziali una specifica qualifica e una consultazione con il produttore del componente prima dell'integrazione nel design. I progettisti devono sempre far funzionare il dispositivo entro i suoi Valori Massimi Assoluti e le condizioni operative raccomandate, considerando gli scenari ambientali peggiori per la loro applicazione.