Diodo Emettitore Infrarosso LED 940nm Package T-1 3/4 - 5.0mm Diam. x 8.6mm Alt. - Tensione Diretta 1.6V - Intensità Radiante 40mW/sr - Scheda Tecnica Italiana

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche per un diodo emettitore infrarosso (IR) ad alta potenza. Il dispositivo è progettato per emettere luce con una lunghezza d'onda di picco di 940 nanometri (nm), nello spettro non visibile, rendendolo ideale per applicazioni che richiedono illuminazione invisibile. Il componente è alloggiato in un package standard forato T-1 3/4 con lente trasparente, che garantisce un ampio diagramma di radiazione.

1.1 Vantaggi Principali e Mercato di Riferimento

I principali vantaggi di questo emettitore IR includono l'elevata intensità radiante in uscita, un ampio angolo di visione di 45 gradi per una copertura estesa e un design ottimizzato per il funzionamento ad alta corrente con caratteristiche di bassa tensione diretta. Queste caratteristiche lo rendono una soluzione economica e affidabile. Le applicazioni principali sono nell'elettronica di consumo e nel sensing, in particolare per le unità di telecomando a infrarossi per televisori, decoder e apparecchi audio, nonché per sensori di prossimità o rilevamento di presenza in vari dispositivi.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

Le prestazioni del dispositivo sono definite in condizioni ambientali standard (25°C). Comprendere questi parametri è fondamentale per una corretta progettazione del circuito e un funzionamento affidabile.

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Il funzionamento a questi limiti non è garantito. I limiti chiave includono una corrente diretta continua (I_F) di 100 mA, una corrente diretta di picco di 1 A in condizioni pulsate (300 pps, larghezza impulso 10μs) e una dissipazione di potenza massima di 160 mW. Il dispositivo può sopportare una tensione inversa (V_R) fino a 5V, sebbene sia esplicitamente indicato che ciò è solo a scopo di test e il dispositivo non è progettato per funzionare in polarizzazione inversa. L'intervallo di temperatura di funzionamento è da -40°C a +85°C.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

Questi sono i parametri di prestazione tipici in condizioni di test specificate. L'intensità radiante (I_E), una misura della potenza ottica in uscita per angolo solido, è tipicamente di 40 milliwatt per steradiante (mW/sr) quando pilotata a 100 mA. La tensione diretta (V_F) è tipicamente di 1,6 volt con una corrente di pilotaggio di 50 mA, indicando una perdita di potenza elettrica relativamente bassa. Le caratteristiche spettrali sono centrate a 940 nm con una semilarghezza spettrale (Δλ) di circa 50 nm, che definisce la larghezza di banda della luce infrarossa emessa.

3. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fornisce diversi grafici che illustrano il comportamento del dispositivo in condizioni variabili, essenziali per comprendere le non linearità e le dipendenze dalla temperatura.

3.1 Distribuzione Spettrale

La curva di distribuzione spettrale (Fig.1) mostra l'intensità radiante relativa in funzione della lunghezza d'onda. Conferma l'emissione di picco a 940 nm e la semilarghezza di 50 nm, indicando l'ampiezza delle lunghezze d'onda emesse. Questo è importante per l'abbinamento con la sensibilità dei sensori riceventi o dei fotodiodi.

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

La curva I-V (Fig.3) descrive la relazione tra la corrente che scorre attraverso il diodo e la tensione ai suoi capi. È non lineare, caratteristica di un diodo a semiconduttore. Questa curva è vitale per determinare la tensione di pilotaggio necessaria per una corrente operativa desiderata e per calcolare la dissipazione di potenza (P_D = V_F × I_F).

3.3 Caratteristiche Termiche

La Figura 2 mostra la riduzione della corrente diretta massima ammissibile all'aumentare della temperatura ambiente. Con l'aumento della temperatura, la capacità del dispositivo di dissipare calore diminuisce, quindi la corrente operativa massima sicura deve essere ridotta per evitare di superare il limite di temperatura di giunzione. La Figura 4 mostra come l'intensità radiante relativa diminuisca con l'aumento della temperatura ambiente per una corrente di pilotaggio fissa, un fenomeno noto come "thermal droop". Questo deve essere considerato nei progetti che richiedono un'uscita stabile su un ampio intervallo di temperature.

3.4 Intensità Radiante Relativa vs. Corrente Diretta

La Figura 5 illustra che l'uscita luminosa non è linearmente proporzionale alla corrente, specialmente a correnti più elevate dove l'efficienza può diminuire a causa del riscaldamento e di altri effetti. Questo grafico aiuta nella selezione di un punto operativo appropriato per bilanciare luminosità, efficienza e durata del dispositivo.

3.5 Diagramma di Radiazione

Il diagramma polare (Fig.6) rappresenta visivamente l'angolo di visione. La specifica 2θ½ di 45 gradi indica l'angolo a cui l'intensità radiante scende alla metà del suo valore a 0 gradi (sull'asse). Questo ampio diagramma è vantaggioso per applicazioni come i telecomandi, dove l'allineamento esatto tra trasmettitore e ricevitore non è garantito.

4. Informazioni Meccaniche e di Imballaggio

4.1 Dimensioni di Contorno

Il dispositivo è conforme allo standard di package T-1 3/4 (5mm). Le dimensioni chiave includono un diametro del corpo di circa 5,0 mm, un'altezza totale di circa 8,6 mm dalla base dei terminali alla sommità della lente e una spaziatura dei terminali di 2,54 mm (0,1 pollici) dove i terminali escono dal package. È specificata una sporgenza massima della resina sotto la flangia di 1,0 mm. Per la progettazione dell'impronta sul PCB, si consiglia di consultare i disegni meccanici dettagliati con tolleranze (tipicamente ±0,25 mm).

4.2 Identificazione della Polarità

Per i LED forati, l'anodo (terminale positivo) è tipicamente il terminale più lungo. Il disegno di contorno nella scheda tecnica dovrebbe essere consultato per confermare il marcatore di identificazione fisica, che spesso è un punto piatto sul bordo del package o una tacca, che indica il lato del catodo (terminale negativo).

5. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

Una manipolazione corretta è cruciale per prevenire danni durante la produzione.

5.1 Formatura dei Terminali

Se i terminali devono essere piegati, l'operazione deve essere eseguita in un punto ad almeno 3 mm dalla base della lente in epossidico. Il corpo del package non deve essere usato come fulcro durante la piegatura. Questa operazione deve essere eseguita a temperatura ambiente e prima del processo di saldatura.

5.2 Parametri di Saldatura

Vengono affrontati due metodi di saldatura:
Saldatore a Stagno:Temperatura massima di 360°C per un massimo di 3 secondi. La punta del saldatore non deve avvicinarsi più di 1,6 mm dalla base del bulbo in epossidico.
Saldatura a Onda:La temperatura di pre-riscaldo non deve superare i 100°C per un massimo di 60 secondi. La temperatura dell'onda di stagno deve essere al massimo di 260°C con un tempo di contatto inferiore a 5 secondi. Il dispositivo deve essere immerso non più in basso di 2,0 mm dalla base del bulbo in epossidico.
Nota Critica:La saldatura a rifusione a infrarossi (IR) è esplicitamente dichiarata non adatta per questo tipo di package forato. Calore o tempo eccessivi possono fondere la lente di plastica o causare guasti interni.

5.3 Pulizia

Se è necessaria la pulizia dopo la saldatura, devono essere utilizzati solo solventi a base alcolica come l'alcol isopropilico (IPA).

6. Conservazione e Manipolazione

Per la conservazione a lungo termine al di fuori della busta barriera all'umidità originale, si consiglia di conservare i dispositivi in un ambiente non superiore a 30°C e al 70% di umidità relativa. Se rimossi dalla confezione originale, dovrebbero essere utilizzati entro tre mesi. Per la conservazione prolungata, si consiglia di riporli in un contenitore sigillato con essiccante o in atmosfera di azoto.

7. Considerazioni per la Progettazione dell'Applicazione

7.1 Progettazione del Circuito di Pilotaggio

Un LED è un dispositivo pilotato in corrente. La scheda tecnica raccomanda vivamente di utilizzare una resistenza limitatrice di corrente in serie per ogni LED quando più unità sono collegate in parallelo (Modello di Circuito A). Questo perché la tensione diretta (V_F) può variare leggermente da dispositivo a dispositivo. Collegare i LED direttamente in parallelo (Modello di Circuito B) senza resistenze individuali può causare una distribuzione non uniforme della corrente, dove il LED con la più bassaV_Fassorbe una quantità sproporzionata di corrente, portando a luminosità non uniforme e potenziale sovraccarico e guasto di quel dispositivo.

7.2 Protezione dalle Scariche Elettrostatiche (ESD)

Il dispositivo è sensibile alle scariche elettrostatiche. Devono essere implementate misure preventive nell'ambiente di manipolazione e assemblaggio:

• Il personale deve indossare braccialetti o cinturini da polso/polso a terra o scarpe conduttive su pavimentazione conduttiva.
• Le postazioni di lavoro, le attrezzature e i supporti di stoccaggio devono essere correttamente messi a terra.
• Utilizzare ionizzatori per neutralizzare la carica statica che può accumularsi sulla lente di plastica.
• Controlli regolari e formazione per il personale che opera in aree protette da ESD sono essenziali.

7.3 Ambito di Applicazione e Precauzioni

Il componente è destinato all'elettronica di consumo e industriale standard. Il produttore specifica che è necessaria una consultazione se il dispositivo deve essere utilizzato in applicazioni critiche per la sicurezza (ad esempio, supporto vitale medico, aviazione, controllo dei trasporti) dove un guasto potrebbe mettere a rischio la vita o la salute.

8. Principio Operativo e Contesto Tecnologico

Questo dispositivo è un diodo a emissione luminosa (LED) a semiconduttore che opera sul principio dell'elettroluminescenza. Quando una tensione diretta viene applicata alla giunzione p-n, elettroni e lacune si ricombinano nella regione attiva, rilasciando energia sotto forma di fotoni. La specifica composizione materiale degli strati semiconduttori determina la lunghezza d'onda della luce emessa; in questo caso, è sintonizzata per l'emissione infrarossa a 940 nm. I LED infrarossi di questo tipo sono componenti maturi e altamente affidabili. Il loro sviluppo si è concentrato sull'aumento dell'efficienza (intensità radiante per potenza in ingresso), sul miglioramento della gestione termica per correnti di pilotaggio più elevate e sulla garanzia della compatibilità con le normative ambientali come la RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose). Il package ad ampio angolo di visione è una caratteristica di progettazione chiave che ne migliora l'usabilità nelle applicazioni che richiedono una copertura ampia piuttosto che un fascio focalizzato.