Scheda Tecnica Emettitore IR LTE-S9511TS-R - Lunghezza d'onda 940nm - Angolo di visione 18° - Tensione diretta 1.6V - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTE-S9511TS-R è un emettitore a infrarossi discreto progettato per applicazioni che richiedono sorgenti di luce infrarossa affidabili ed efficienti. Utilizza la tecnologia all'Arseniuro di Gallio (GaAs) per emettere luce a una lunghezza d'onda di picco di 940nm, ideale per minimizzare l'interferenza della luce visibile. Il dispositivo presenta un package side-view con lente water-clear, che fornisce un angolo di visione a metà intensità focalizzato di 18 gradi. Ciò lo rende adatto per applicazioni in cui è richiesta una segnalazione infrarossa diretta. Il prodotto è conforme agli standard RoHS e green product, è confezionato per processi di assemblaggio automatizzati ed è compatibile con la saldatura a rifusione a infrarossi.

1.1 Caratteristiche Principali e Mercato di Riferimento

Le caratteristiche principali di questo emettitore IR includono la sua elevata intensità radiante, il package compatto standard EIA e l'idoneità per l'assemblaggio automatizzato su PCB. I suoi vantaggi fondamentali sono la specifica lunghezza d'onda di 940nm, comunemente utilizzata nei telecomandi dell'elettronica di consumo per la sua bassa visibilità e buona risposta con fotodetettori al silicio, e la sua configurazione side-view che consente l'emissione orizzontale su un PCB. I mercati target sono principalmente l'elettronica di consumo, l'automazione industriale e i sistemi di sicurezza. Le applicazioni chiave sono come emettitore infrarosso nelle unità di telecomando e come componente sensore montato su PCB in vari sistemi di rilevamento e trasmissione dati.

2. Analisi dei Parametri Tecnici

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. La massima dissipazione di potenza è di 140 mW a una temperatura ambiente (TA) di 25°C. Può gestire una corrente diretta di picco di 1 Ampere in condizioni pulsate (300 impulsi al secondo, larghezza impulso 10μs), mentre la massima corrente continua DC diretta è di 70 mA. Il dispositivo può sopportare una tensione inversa fino a 5 Volt. L'intervallo di temperatura di funzionamento è da -40°C a +85°C, e l'intervallo di temperatura di stoccaggio è da -55°C a +100°C. La massima temperatura di saldatura a rifusione a infrarossi è di 260°C per 10 secondi.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Questi sono i parametri di prestazione tipici misurati a TA=25°C. L'intensità radiante (I_E) è 24 mW/sr (tipico) a una corrente diretta (I_F) di 20mA, con una tolleranza di test di ±15%. La lunghezza d'onda di emissione di picco (λ_Peak) è 940nm. La larghezza di banda spettrale (Δλ), che rappresenta la diffusione delle lunghezze d'onda emesse, è di 50nm. La tensione diretta (V_F) è tipicamente 1.3V, con un massimo di 1.6V a I_F=20mA. La corrente inversa (I_R) è un massimo di 10 μA a una tensione inversa (V_R) di 5V. L'angolo di visione (2θ_1/2), dove l'intensità scende alla metà del valore sull'asse, è di 18 gradi.

3. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fornisce diverse curve caratteristiche cruciali per i progettisti. La curva di Distribuzione Spettrale (Fig.1) mostra l'intensità radiante relativa attraverso le lunghezze d'onda, centrata a 940nm. La curva Corrente Diretta vs. Temperatura Ambiente (Fig.2) illustra come la massima corrente diretta ammissibile diminuisca all'aumentare della temperatura ambiente, aspetto critico per la gestione termica. La curva Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Fig.3) mostra la caratteristica IV del diodo. La curva Intensità Radiante Relativa vs. Temperatura Ambiente (Fig.4) dimostra come l'output ottico diminuisca con l'aumento della temperatura. La curva Intensità Radiante Relativa vs. Corrente Diretta (Fig.5) mostra la relazione non lineare tra corrente di pilotaggio e output luminoso. Infine, il Diagramma di Radiazione (Fig.6) è un grafico polare che rappresenta visivamente l'angolo di visione di 18 gradi.

4. Informazioni Meccaniche e di Confezionamento

4.1 Disegno di Contorno e Dimensioni del Package

Il dispositivo è conforme a un package standard EIA. Il disegno di contorno fornisce le dimensioni critiche per il design dell'impronta sul PCB e l'integrazione meccanica. Tutte le dimensioni sono fornite in millimetri con una tolleranza generale di ±0.15mm salvo diversa indicazione. L'orientamento side-view è chiaramente indicato.

4.2 Layout dei Piazzole di Saldatura

Viene fornito un layout consigliato per le piazzole di saldatura per garantire la formazione affidabile dei giunti durante la saldatura a rifusione o a onda. Le dimensioni sono ottimizzate per il package e aiutano a prevenire l'effetto "tombstoning" o una scarsa bagnatura. Per l'applicazione della pasta saldante, è consigliato uno spessore dello stencil metallico di 0.12mm (5 mils).

4.3 Confezionamento in Nastro e Bobina

Il componente è fornito in nastro portacomponenti da 8mm su bobine da 7 pollici di diametro, compatibile con le attrezzature standard di pick-and-place automatizzate. Ogni bobina contiene 1500 pezzi. Le specifiche di confezionamento, incluse le dimensioni delle tasche, la larghezza del nastro e la dimensione del mozzo della bobina, seguono gli standard ANSI/EIA 481-1-A-1994. Il nastro è sigillato con un nastro di copertura per proteggere i componenti dall'umidità e dalla contaminazione.

5. Linee Guida per l'Assemblaggio e la Manipolazione

5.1 Processo di Saldatura

Il dispositivo è compatibile con i processi di saldatura a rifusione a infrarossi, in particolare per leghe di saldatura senza piombo (Pb-free). Viene fornito un suggerimento dettagliato del profilo di rifusione, sottolineando una temperatura di picco non superiore a 260°C per un massimo di 10 secondi. Il profilo include fasi di pre-riscaldamento per minimizzare lo shock termico. Per la saldatura manuale, è consigliata una temperatura del saldatore inferiore a 300°C per un massimo di 3 secondi per terminale. Le linee guida sottolineano che il profilo finale dovrebbe essere caratterizzato per il design specifico del PCB, i componenti e la pasta saldante utilizzati.

5.2 Stoccaggio e Sensibilità all'Umidità

Il componente ha un Livello di Sensibilità all'Umidità (MSL) di 3. Quando la busta originale anti-umidità con essiccante non è aperta, dovrebbe essere stoccata a ≤30°C e ≤90% UR e utilizzata entro un anno. Una volta aperta la busta, i componenti dovrebbero essere stoccati a ≤30°C e ≤60% UR. Se esposti alle condizioni ambientali per più di una settimana (168 ore), è richiesta una cottura (bake-out) a 60°C per almeno 20 ore prima della saldatura per prevenire la crepa da "popcorn" durante la rifusione.

5.3 Pulizia e Metodo di Pilotaggio

Se è necessaria la pulizia dopo la saldatura, dovrebbero essere utilizzati solo solventi a base alcolica come l'alcol isopropilico. Il documento sottolinea che i LED sono dispositivi pilotati a corrente. Per garantire una luminosità uniforme quando si pilotano più LED in parallelo, un resistore limitatore di corrente individuale dovrebbe essere posto in serie con ciascun LED. Questo compensa le lievi variazioni nella tensione diretta (V_F) tra i singoli dispositivi.

6. Note Applicative e Considerazioni di Progetto

6.1 Scenari Applicativi Tipici

L'applicazione principale è come emettitore a infrarossi nei telecomandi consumer per televisori, sistemi audio e decoder. La sua lunghezza d'onda di 940nm è quasi invisibile all'occhio umano, riducendo l'inquinamento luminoso percepito. È anche adatto per collegamenti di trasmissione dati infrarossi a corto raggio, sensori per sistemi di sicurezza (es. rilevatori di interruzione di fascio) e automazione industriale dove è necessaria una segnalazione senza contatto. Il package side-view è vantaggioso quando il fascio IR deve essere emesso parallelamente alla superficie del PCB, come in applicazioni di sensing sul bordo o all'interno di dispositivi sottili.

6.2 Considerazioni di Progetto

I progettisti devono considerare quanto segue:Gestione Termica:Il derating della massima corrente diretta con l'aumentare della temperatura ambiente (Fig.2) deve essere rispettato per garantire la longevità.Pilotaggio della Corrente:È obbligatorio un generatore di corrente costante o una sorgente di tensione con un resistore in serie. Pilotare con una semplice sorgente di tensione porterà a fuga termica e guasto.Allineamento Ottico:Lo stretto angolo di visione di 18° richiede un allineamento preciso con il fotodetettore ricevente o il percorso di trasmissione previsto.Layout del PCB:Seguire le dimensioni consigliate per le piazzole di saldatura per garantire una corretta stabilità meccanica e affidabilità del giunto saldato.

6.3 Confronto e Selezione

Rispetto ai LED IR rotondi standard da 5mm o 3mm, questo package SMT side-view risparmia spazio verticale. Rispetto agli emettitori ad angolo più ampio, il suo fascio stretto fornisce una maggiore intensità sull'asse, il che è vantaggioso per una portata maggiore o un consumo energetico inferiore. La lunghezza d'onda di 940nm, rispetto alla più comune 850nm, offre una minore luminescenza rossa visibile, desiderabile nelle applicazioni consumer. I progettisti dovrebbero selezionare questo componente quando il design richiede una sorgente IR side-emitting a montaggio superficiale con un fascio focalizzato per telecomando o sensing di prossimità.

7. Domande Frequenti (FAQ)

D: Qual è la differenza tra lunghezza d'onda di picco (λ_Peak) e lunghezza d'onda dominante (λ_d)?

R: La lunghezza d'onda di picco è la lunghezza d'onda alla quale la potenza ottica emessa è massima (940nm per questo dispositivo). La lunghezza d'onda dominante è derivata dalla percezione del colore ed è meno rilevante per i dispositivi IR monocromatici; è più critica per i LED visibili.

D: Posso pilotare questo LED direttamente da un pin di un microcontrollore?

R: No. Un pin di un microcontrollore tipicamente non può erogare 20mA in modo sicuro o costante. È necessario utilizzare un interruttore a transistor (es. NPN o MOSFET) controllato dal microcontrollore per gestire la corrente del LED, e includere sempre un resistore limitatore di corrente in serie.

D: Perché le condizioni di stoccaggio sono così rigide dopo l'apertura della busta?

R: Il package in plastica assorbe umidità. Durante il processo di saldatura a rifusione ad alta temperatura, questa umidità intrappolata può vaporizzarsi rapidamente, causando delaminazione interna o "popcorning", che crepa il componente e lo distrugge. Il processo di bake-out rimuove questa umidità assorbita.

D: Come calcolo il valore del resistore in serie?

R: Usa la Legge di Ohm: R = (V_supply- V_F) / I_F. Ad esempio, con un'alimentazione di 5V, una V_Ftipica di 1.3V e una I_Fdesiderata di 20mA: R = (5 - 1.3) / 0.02 = 185 Ohm. Usa il valore standard successivo (es. 180 o 200 Ohm) e assicurati che la potenza nominale del resistore sia sufficiente (P = I²* R).

8. Principi Tecnici e Tendenze

8.1 Principio di Funzionamento

Un Diodo Emettitore a Infrarossi (IRED) funziona sul principio dell'elettroluminescenza in una giunzione p-n di un semiconduttore. Quando viene applicata una tensione diretta, gli elettroni dalla regione n e le lacune dalla regione p vengono iniettati nella regione di giunzione. Quando questi portatori di carica si ricombinano, rilasciano energia sotto forma di fotoni. La lunghezza d'onda di questi fotoni è determinata dall'energia della banda proibita del materiale semiconduttore. L'Arseniuro di Gallio (GaAs) ha una banda proibita che corrisponde alla radiazione infrarossa, specificatamente intorno ai 940nm in questo dispositivo. Il package side-view incorpora una lente in epossidico modellata che sagoma la luce emessa nell'angolo di visione specificato.

8.2 Tendenze del Settore

La tendenza nei componenti IR discreti è verso una maggiore efficienza (più output radiante per unità di input elettrico), dimensioni del package più piccole per consentire la miniaturizzazione dei dispositivi finali e una maggiore compatibilità con protocolli di trasmissione dati ad alta velocità per applicazioni come IrDA. C'è anche un focus sul miglioramento dell'affidabilità e della coerenza per i mercati automobilistico e industriale. L'integrazione dell'emettitore con un circuito di pilotaggio o un fotodetettore in un singolo modulo è un'altra tendenza comune, che semplifica il design per gli utenti finali. Il passaggio a materiali e processi senza piombo e conformi RoHS, come si vede in questo componente, è uno standard universale del settore.