Scheda Tecnica Emettitore e Rivelatore IR LTE-R38386AS-ZF - Lunghezza d'Onda 850nm - Corrente Diretta 1A - Tensione Massima 3.6V - Dissipazione 3.6W - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento fornisce le specifiche tecniche complete per un componente infrarosso discreto progettato per applicazioni che richiedono alta potenza, alta velocità e ampi angoli di visione. Il dispositivo è un emettitore infrarosso che opera a una lunghezza d'onda di picco di 850nm, realizzato con tecnologia AlGaAs per prestazioni ad alta velocità. Fa parte di una gamma di prodotti più ampia che include vari emettitori e rivelatori infrarossi come IRED GaAs a 940nm, Fotodiodi PIN e Fototransistor. Il componente è progettato per essere conforme alla direttiva RoHS ed è classificato come Prodotto Verde.

1.1 Vantaggi Principali e Mercato di Riferimento

I vantaggi principali di questo componente includono una sorgente luminosa LED ad alta potenza, prestazioni elevate con lunga durata operativa e la capacità di gestire correnti di pilotaggio elevate. Queste caratteristiche lo rendono adatto per applicazioni infrarosse impegnative. I mercati e le applicazioni target sono principalmente nell'elettronica di consumo e industriale, in particolare dove è richiesta una segnalazione infrarossa affidabile.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

Questa sezione fornisce un'interpretazione dettagliata e oggettiva dei principali parametri elettrici, ottici e termici del dispositivo, come specificato nelle condizioni di test standard (TA=25°C).

2.1 Valori Nominali Assoluti

Il dispositivo è progettato per operare entro limiti rigorosi per garantire l'affidabilità e prevenire danni. La dissipazione di potenza massima è di 3,6 Watt. Può gestire una corrente diretta di picco di 5 Ampere in condizioni pulsate (300 impulsi al secondo, larghezza impulso 10μs) e una corrente diretta continua DC di 1 Ampere. La tensione inversa massima consentita è di 5 Volt. La resistenza termica dalla giunzione è specificata a 9 K/W, fondamentale per la progettazione della gestione termica. L'intervallo di temperatura operativa va da -40°C a +85°C, e l'intervallo di temperatura di conservazione va da -55°C a +100°C. Il componente può resistere alla saldatura a infrarossi a 260°C per un massimo di 10 secondi.

2.2 Caratteristiche Elettriche e Ottiche

In una condizione di test con corrente diretta (IF) di 1A, il dispositivo presenta un'intensità radiante (IE) con un valore tipico di 320 mW/sr e un minimo di 200 mW/sr. Il flusso radiante totale (Фe) è tipicamente di 1270 mW. La lunghezza d'onda di emissione di picco (λPicco) è di 850 nm, con una semilarghezza di riga spettrale (Δλ) di 50 nm, che definisce la sua banda ottica. La tensione diretta (VF) varia da 2,5V (min) a 3,6V (max), con un valore tipico di 3,1V a 1A. La corrente inversa (IR) è al massimo di 10 μA con una tensione inversa (VR) di 5V. I tempi di salita e discesa del segnale (Tr/Tf) sono tipicamente di 30 nanosecondi (misurati dal 10% al 90%). L'angolo di visione (2θ1/2) è di 150 gradi, dove θ1/2 è l'angolo fuori asse in cui l'intensità radiante è la metà del valore sull'asse centrale.

3. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica include diverse curve caratteristiche tipiche, essenziali per la progettazione del circuito e la previsione delle prestazioni in condizioni variabili.

3.1 Distribuzione Spettrale

La Figura 1 mostra l'intensità radiante relativa in funzione della lunghezza d'onda. La curva è centrata a 850 nm, confermando la lunghezza d'onda di emissione di picco, con la semilarghezza di 50 nm che indica l'ampiezza spettrale della luce infrarossa emessa.

3.2 Corrente Diretta vs. Temperatura Ambiente

La Figura 2 illustra la relazione tra la corrente diretta ammissibile e la temperatura ambiente. Questa curva di derating è cruciale per determinare la massima corrente operativa sicura a temperature elevate, per evitare di superare il limite di temperatura di giunzione.

3.3 Corrente Diretta vs. Tensione Diretta

La Figura 3 presenta la curva caratteristica IV (Corrente-Tensione). Mostra la relazione non lineare, tipica dei diodi, ed è utilizzata per calcolare la dissipazione di potenza (Vf * If) e per progettare un circuito di limitazione della corrente appropriato.

3.4 Intensità Radiante Relativa vs. Temperatura Ambiente e Corrente Diretta

Le Figure 4 e 5 mostrano rispettivamente come la potenza ottica in uscita (relativa al suo valore a IF=1A) cambi con la temperatura ambiente e con la corrente diretta. Questi grafici aiutano i progettisti a comprendere le variazioni di efficienza e la stabilità dell'uscita in diverse condizioni operative.

3.5 Diagramma di Radiazione

La Figura 6 è un diagramma polare di radiazione che mostra la distribuzione spaziale della luce infrarossa emessa. Il lobo ampio e regolare conferma l'angolo di visione di 150 gradi, importante per applicazioni che richiedono ampia copertura o tolleranza di allineamento.

4. Informazioni Meccaniche e di Imballaggio

4.1 Dimensioni di Contorno

Il documento fornisce un disegno meccanico dettagliato del componente. Tutte le dimensioni sono specificate in millimetri, con una tolleranza standard di ±0,1 mm salvo diversa indicazione. Il disegno include le caratteristiche chiave necessarie per la progettazione dell'impronta sul PCB e l'integrazione meccanica.

4.2 Dimensioni Consigliate per i Piazzole di Saldatura

Viene fornito un modello di piazzola PCB consigliato (layout delle piazzole di saldatura) per garantire una corretta formazione del giunto di saldatura, stabilità meccanica e prestazioni termiche durante il processo di assemblaggio. Si consiglia di rispettare queste dimensioni per una produzione affidabile.

4.3 Identificazione della Polarità

Il catodo è chiaramente indicato nel diagramma delle dimensioni del package. L'orientamento corretto della polarità durante l'assemblaggio è essenziale per il funzionamento del dispositivo.

5. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

Una manipolazione e un assemblaggio corretti sono fondamentali per mantenere l'affidabilità e le prestazioni del dispositivo.

5.1 Condizioni di Conservazione

Per i pacchi sigillati, la conservazione deve avvenire a 30°C o meno e con un'umidità relativa (UR) del 90% o inferiore, con un periodo di utilizzo consigliato di un anno. Per i pacchi aperti, l'ambiente non deve superare i 30°C o il 60% di UR. I componenti rimossi dalla confezione originale devono essere saldati a rifusione entro una settimana. Per una conservazione più lunga al di fuori della confezione originale, si consiglia la conservazione in un contenitore sigillato con essiccante o in un essiccatore a azoto. I componenti conservati fuori dalla confezione per più di una settimana devono essere sottoposti a "baking" a circa 60°C per almeno 20 ore prima della saldatura.

5.2 Pulizia

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

5.3 Parametri di Saldatura

Vengono fornite condizioni di saldatura dettagliate sia per il processo di rifusione che per la saldatura manuale. Per la saldatura a rifusione: pre-riscaldamento a 150–200°C per un massimo di 120 secondi, con una temperatura di picco non superiore a 260°C per un massimo di 10 secondi (sono consentiti al massimo due cicli di rifusione). Per l'uso del saldatore: una temperatura massima di 300°C per un massimo di 3 secondi per terminale. Il documento fa riferimento ai profili standard JEDEC come base per l'impostazione del processo e sottolinea la necessità di una caratterizzazione specifica per la scheda a causa delle variazioni nel design, nelle paste e nelle attrezzature.

6. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

6.1 Dimensioni dell'Imballaggio a Nastro e Bobina

Il componente è fornito su bobine da 7 pollici, con 600 pezzi per bobina. L'imballaggio è conforme alle specifiche ANSI/EIA 481-1-A-1994. Vengono fornite le dimensioni dettagliate del nastro portacomponenti e della bobina. Le note specificano che le tasche vuote per i componenti sono sigillate con nastro di copertura e che sono consentiti al massimo due componenti mancanti consecutivi.

7. Note Applicative e Considerazioni di Progettazione

7.1 Uso Previsto e Avvertenze

Il dispositivo è destinato a equipaggiamenti elettronici ordinari in applicazioni d'ufficio, di comunicazione e domestiche. È necessaria una consultazione prima dell'uso in applicazioni che richiedono un'affidabilità eccezionale, specialmente dove un guasto potrebbe mettere a rischio la vita o la salute (ad esempio, aviazione, sistemi medici, dispositivi di sicurezza).

7.2 Progettazione del Circuito di Pilotaggio

Poiché un LED è un dispositivo controllato in corrente, deve essere utilizzata una resistenza di limitazione della corrente in serie con ciascun LED quando più dispositivi sono collegati in parallelo. Questa pratica, illustrata come "Modello di Circuito (A)" nella scheda tecnica, è essenziale per garantire l'uniformità dell'intensità tra tutti i LED. Il circuito alternativo senza resistenze individuali ("Modello di Circuito (B)") potrebbe portare a variazioni di luminosità a causa della naturale distribuzione della tensione diretta (Vf) tra i LED, causando uno squilibrio di corrente.

7.3 Gestione Termica

Data la potenza dissipata nominale di 3,6W e una resistenza termica (Rθj) di 9 K/W, è necessaria un'efficace gestione termica sul PCB. I progettisti devono garantire un'adeguata area di rame o dissipazione termica per mantenere la temperatura di giunzione entro limiti sicuri, specialmente quando si opera ad alte correnti o a temperature ambiente elevate, come indicato dalla curva di derating.

8. Confronto e Differenziazione Tecnica

Questo IRED AlGaAs a 850nm è posizionato per applicazioni ad alta velocità. Rispetto ai comuni IRED GaAs a 940nm spesso utilizzati nei telecomandi, la lunghezza d'onda di 850nm può offrire prestazioni migliori con rivelatori al silicio (che hanno una sensibilità più alta intorno agli 800-900nm) ed è comunemente utilizzata in sistemi di trasmissione dati e sorveglianza. L'elevata potenza in uscita (tipicamente 320 mW/sr) e l'alta velocità di commutazione (tipicamente 30 ns) sono differenziatori chiave per applicazioni che richiedono segnali forti o alte velocità di dati.

9. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Qual è la differenza tra intensità radiante (mW/sr) e flusso radiante totale (mW)?

R: L'intensità radiante misura la potenza ottica emessa per unità di angolo solido (steradiante) lungo l'asse centrale, indicando quanto è concentrato il fascio. Il flusso radiante totale è la potenza ottica integrata emessa in tutte le direzioni. L'ampio angolo di visione di 150° di questo dispositivo significa che il suo flusso totale è significativamente più alto di quanto suggerirebbe la sua intensità assiale per un emettitore ad angolo stretto.

D: Posso pilotare questo LED con una sorgente di tensione costante?

R: Non è raccomandato. I LED richiedono un controllo di corrente. La tensione diretta (Vf) ha un intervallo (da 2,5V a 3,6V). Una sorgente di tensione costante impostata all'interno di questo intervallo potrebbe portare a un'eccessiva variazione di corrente tra le unità, rischiando di sovraccaricarne alcune e causando luminosità incoerente o danni. Utilizzare sempre una resistenza in serie o un driver a corrente costante.

D: Come interpreto l'angolo di visione di 150 gradi (2θ1/2)?

R: L'angolo di visione è l'angolo totale in cui l'intensità è almeno la metà dell'intensità di picco (sull'asse). Pertanto, θ1/2 è di 75 gradi dall'asse. La luce viene emessa con intensità utile attraverso questo cono molto ampio di 150 gradi.

10. Esempi di Progettazione e Casi d'Uso

Caso 1: Sensore di Prossimità / Rilevamento Oggetti:L'emettitore può essere accoppiato con un rivelatore fototransistor o fotodiodo separato. L'ampio angolo di visione semplifica l'allineamento. Un oggetto che passa tra l'emettitore e il rivelatore interrompe il fascio, attivando un segnale di rilevamento. L'alta potenza consente distanze di rilevamento più lunghe o il funzionamento in ambienti con un certo rumore IR ambientale.

Caso 2: Collegamento Dati Infrarossi Semplice:Il rapido tempo di salita/discesa di 30 ns consente di modularlo ad alte frequenze (fino alla gamma dei MHz), adatto per la trasmissione dati wireless a corto raggio. Pilotandolo con una corrente modulata da un microcontrollore o un IC codificatore, e utilizzando un circuito ricevitore sintonizzato con un fotodiodo, è possibile stabilire un collegamento di comunicazione seriale di base.

Caso 3: Array Multi-Emettitore per Illuminazione:Per applicazioni che richiedono illuminazione d'area nello spettro infrarosso (ad esempio, per telecamere CCTV con visione notturna), più unità possono essere disposte su un PCB. Il circuito di pilotaggio deve includere resistenze di limitazione della corrente individuali per ciascun emettitore (come da Circuito A) per garantire un'uscita uniforme attraverso l'array nonostante le variazioni di Vf.

11. Principio Operativo

Questo dispositivo è un Diodo Emettitore Infrarosso (IRED). Opera sul principio dell'elettroluminescenza in una giunzione p-n di semiconduttore. Quando viene applicata una corrente diretta, elettroni e lacune si ricombinano nella regione attiva (realizzata in AlGaAs), rilasciando energia sotto forma di fotoni. La specifica composizione del materiale (AlGaAs) e la struttura sono progettate in modo che il bandgap di energia corrisponda a una lunghezza d'onda del fotone di 850 nanometri, che si trova nella regione del vicino infrarosso dello spettro elettromagnetico, invisibile all'occhio umano ma rilevabile da sensori al silicio.

12. Tendenze e Contesto del Settore

I componenti infrarossi continuano a evolversi verso una maggiore efficienza, velocità e integrazione. Le tendenze includono lo sviluppo di VCSEL (Laser a Emissione Superficiale a Cavità Verticale) per comunicazioni dati più precise e veloci (ad esempio, in LiDAR e collegamenti dati ottici) e l'integrazione di emettitori con driver e rivelatori con amplificatori in moduli singoli. Tuttavia, componenti discreti come questo IRED rimangono vitali per la loro efficacia in termini di costi, flessibilità di progettazione e affidabilità in una vasta gamma di applicazioni consolidate ed emergenti, dall'elettronica di consumo all'automazione industriale e ai sensori IoT. L'attenzione alla conformità RoHS e ai Prodotti Verdi riflette il cambiamento generale del settore verso una produzione attenta all'ambiente.