Scheda Tecnica LED IR 0402 SMD - Dimensione 1.0x0.5x0.5mm - Tensione Diretta 1.5V - Lunghezza d'Onda di Picco 940nm - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento dettaglia le specifiche di un diodo emettitore infrarosso a montaggio superficiale, in miniatura e ad alta affidabilità. Il dispositivo è alloggiato in un contenitore compatto 0402, modellato in resina epossidica trasparente, ed è spettralmente abbinato a fotodiodi e fototransistor al silicio, rendendolo ideale per applicazioni di sensing.

1.1 Vantaggi Principali

• Alta Affidabilità:Progettato per prestazioni costanti in applicazioni impegnative.
• Ingombro Miniaturizzato:Il package 0402 a doppia estremità consente il montaggio su PCB ad alta densità.
• Compatibilità di Processo:Adatto sia per processi di saldatura a rifusione a infrarossi che in fase di vapore.
• Conformità Ambientale:Il prodotto è privo di piombo, conforme RoHS, conforme al regolamento UE REACH e soddisfa gli standard senza alogeni (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

1.2 Applicazioni Target

• Sensori infrarossi montati su PCB
• Unità di telecomando a infrarossi che richiedono elevata potenza in uscita
• Scanner ottici
• Vari sistemi applicativi a infrarossi

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Il funzionamento in queste condizioni non è garantito.

Parametro	Simbolo	Valore	Unità	Note
Corrente Diretta Continua	IF	50	mA
Tensione Inversa	VR	5	V
Temperatura di Esercizio	Topr	-40 a +100	°C
Temperatura di Magazzinaggio	Tstg	-40 a +100	°C
Temperatura di Saldatura	Tsol	260	°C	Tempo di saldatura ≤ 5 secondi.
Dissipazione di Potenza (Ta=25°C)	Pd	100	mW

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche (Ta=25°C)

Questi sono i parametri di prestazione tipici misurati in condizioni di test standard (IF=20mA se non diversamente indicato).

Parametro	Simbolo	Min.	Typ.	Max.	Unità	Condizione
Intensità Radiante	Ie	0.5	2.35	--	mW/sr	IF=20mA
Lunghezza d'Onda di Picco	λp	--	940	--	nm	IF=20mA
Larghezza di Banda Spettrale (FWHM)	Δλ	--	45	--	nm	IF=20mA
Tensione Diretta	VF	--	1.5	1.9	V	IF=20mA
Corrente Inversa	IR	--	--	10	μA	VR=5V
Angolo di Visione (Semiangolo)	2θ1/2	--	120	--	deg	IF=20mA

3. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica fornisce diverse curve caratteristiche essenziali per i progettisti.

3.1 Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva IV)

La curva mostra la relazione esponenziale tra corrente diretta (IF) e tensione diretta (VF). Nel tipico punto di lavoro di 20mA, la tensione diretta è di circa 1.5V. I progettisti devono utilizzare una resistenza di limitazione in serie per evitare di superare la massima corrente diretta, poiché anche un piccolo aumento di tensione può portare a un grande, e potenzialmente distruttivo, aumento di corrente.

3.2 Corrente Diretta vs. Temperatura Ambiente

Questa curva di derating illustra come la massima corrente diretta continua ammissibile diminuisca all'aumentare della temperatura ambiente. Il dispositivo può gestire la sua piena corrente nominale fino a circa 25°C. Oltre questo valore, la corrente massima deve essere ridotta linearmente fino a zero alla massima temperatura di giunzione (implicita dal limite di esercizio di 100°C). Questo è fondamentale per garantire l'affidabilità a lungo termine in ambienti ad alta temperatura.

3.3 Distribuzione Spettrale

Il grafico dell'emissione spettrale conferma la lunghezza d'onda di emissione di picco a 940nm con una tipica larghezza di banda spettrale (Larghezza a Mezza Altezza) di 45nm. Questa lunghezza d'onda è quasi ottimale per i fotorivelatori al silicio, che hanno un'alta sensibilità in questa regione, massimizzando il rapporto segnale/rumore nelle applicazioni di sensing.

3.4 Intensità Radiante Relativa vs. Corrente Diretta

Questa curva mostra che l'uscita radiante è quasi lineare con la corrente diretta nel tipico intervallo di funzionamento (fino a circa 40-50mA). Questa relazione prevedibile semplifica la progettazione del sistema ottico.

3.5 Intensità Radiante Relativa vs. Spostamento Angolare

Il diagramma polare raffigura il modello di emissione, caratterizzato da un ampio semiangolo di 120 gradi. Ciò fornisce un fascio infrarosso ampio e diffuso, ideale per applicazioni che richiedono una copertura ad ampia area o il rilevamento di prossimità dove l'allineamento non è critico.

4. Informazioni Meccaniche e sul Package

4.1 Dimensioni del Package (0402)

Il dispositivo si conforma a un'impronta standard 0402 (Imperiale) / 1005 (Metrica). Le dimensioni chiave includono una lunghezza del corpo di circa 1.0mm, una larghezza di 0.5mm e un'altezza di 0.5mm. Le dimensioni e la spaziatura dei terminali sono fornite per la progettazione del land pattern del PCB. Tutte le tolleranze dimensionali sono tipicamente ±0.1mm salvo diversa specifica.

4.2 Identificazione della Polarità

Il package è a doppia estremità. La polarità è tipicamente indicata da una marcatura sul lato del catodo (-) o da una struttura interna del chip visibile attraverso la lente trasparente. Consultare il disegno nella scheda tecnica per lo schema di marcatura esatto.

5. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

5.1 Magazzinaggio e Sensibilità all'Umidità

Il dispositivo è sensibile all'umidità. È necessario prendere precauzioni per prevenire l'effetto "popcorn" o la delaminazione durante la rifusione:

• Conservare nella busta originale a tenuta d'umidità a ≤30°C / ≤90% UR.
• Utilizzare entro un anno dalla spedizione.
• Dopo l'apertura della busta, conservare a ≤30°C / ≤60% UR e utilizzare entro 168 ore (7 giorni).
• Se il tempo di conservazione viene superato o l'essiccante indica umidità, eseguire un trattamento termico (baking) a 60±5°C per almeno 24 ore prima dell'uso.

5.2 Profilo di Temperatura per Saldatura a Rifusione

Viene fornito un profilo di temperatura per rifusione senza piombo consigliato. I parametri chiave includono:

• Zona di preriscaldamento e stabilizzazione.
Velocità massima di rampa di temperatura.
• Temperatura massima del corpo non superiore a 260°C.
• Tempo sopra il liquidus (es. 217°C).
• Velocità di raffreddamento.

La saldatura a rifusione non dovrebbe essere eseguita più di due volte.

5.3 Saldatura Manuale e Rilavorazione

Se è necessaria la saldatura manuale:

• Utilizzare un saldatore con temperatura della punta <350°C.
• Limitare la potenza del saldatore a 25W o meno.
• Il tempo di contatto per terminale dovrebbe essere ≤3 secondi.
• Lasciare un intervallo minimo di 2 secondi tra la saldatura di ciascun terminale.

La rilavorazione è fortemente sconsigliata. Se inevitabile, deve essere utilizzato un saldatore a doppia testa per riscaldare simultaneamente entrambi i terminali ed evitare stress meccanico sul package. L'effetto della rilavorazione sulle caratteristiche del dispositivo deve essere verificato preventivamente.

6. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

6.1 Specifiche del Nastro e della Bobina

Il dispositivo è fornito su nastro portatore goffrato avvolto su bobine. Una bobina standard contiene 3000 pezzi. Vengono fornite le dimensioni dettagliate del nastro portatore (dimensione tasca, passo, larghezza nastro) e le specifiche della bobina per la configurazione delle macchine pick-and-place automatiche.

6.2 Procedura di Imballaggio

Le bobine sono imballate in buste sigillate di alluminio a barriera di umidità con essiccante e una scheda indicatrice di umidità per mantenere condizioni di magazzinaggio asciutte.

6.3 Informazioni sull'Etichetta

L'etichetta del pacco include informazioni critiche per la tracciabilità e la verifica:

• CPN (Numero di Parte del Cliente)
• P/N (Numero di Parte del Produttore: IR16-213C/L510/TR8)
• QTY (Quantità)
• CAT (Codice di Binning/Rank)
• HUE (Lunghezza d'Onda di Picco)
• LOT No. (Numero di Lotto di Produzione)
• Paese di Origine

7. Considerazioni per la Progettazione dell'Applicazione

7.1 Progettazione del Circuito di Pilotaggio

L'aspetto di progettazione più critico è la limitazione della corrente. Un LED è un dispositivo pilotato in corrente. Una resistenza in serie (R_s) deve essere calcolata in base alla tensione di alimentazione (V_cc), alla corrente diretta desiderata (I_F), e alla tensione diretta del LED (V_F): R_s= (V_cc- V_F) / I_F. Per un'alimentazione di 5V e una corrente target di 20mA: R_s≈ (5V - 1.5V) / 0.02A = 175Ω. Una resistenza standard da 180Ω sarebbe adatta. Verificare sempre la corrente effettiva nel caso peggiore di V_F(min) per assicurarsi che non superi i valori massimi.

7.2 Gestione Termica

Sebbene il package 0402 abbia una massa termica limitata, è necessario prestare attenzione alla dissipazione di potenza, specialmente in applicazioni ad alta corrente o ad alta temperatura ambiente. Assicurarsi che il PCB fornisca un'adeguata area di rame attorno ai pad di saldatura per fungere da dissipatore di calore e seguire le linee guida di derating della corrente con la temperatura.

7.3 Progettazione Ottica

L'ampio angolo di visione di 120 gradi rende questo LED adatto per applicazioni che richiedono un'illuminazione ampia. Per fasci a più lunga portata o più direzionali, potrebbero essere necessarie ottiche secondarie (lenti). La lente trasparente garantisce un'assorbimento minimo della luce infrarossa emessa.

8. Confronto e Differenziazione Tecnica

Rispetto ad altri LED infrarossi, questo dispositivo 0402 offre un equilibrio chiave:

• vs. Package più Grandi (es. 5mm):Impronta significativamente più piccola e profilo più basso, consentendo la miniaturizzazione. Tipicamente ha una potenza radiante totale inferiore ma una maggiore idoneità per array o posizionamento denso.
• vs. Altri LED IR SMD (es. 0603):Il package 0402 consente la massima densità di componenti possibile su un PCB, un vantaggio critico nell'elettronica moderna con spazio limitato, come telecomandi ultra-compatti o sensori.
• vs. Dispositivi Non Conformi:La piena conformità agli standard RoHS, REACH e senza alogeni è un requisito obbligatorio per la maggior parte dei prodotti commerciali e industriali oggi, semplificando la catena di fornitura e la certificazione del prodotto finale.

9. Domande Frequenti (FAQ)

9.1 Qual è lo scopo della lunghezza d'onda di 940nm?

940nm è nello spettro del vicino infrarosso. È invisibile all'occhio umano ma si allinea bene con la sensibilità di picco di fotodiodi e fototransistor al silicio economici. Inoltre, subisce meno interferenze dalla luce ambientale visibile rispetto ai LED rossi visibili, migliorando l'integrità del segnale nelle applicazioni di sensing.

9.2 Perché una resistenza di limitazione della corrente è assolutamente necessaria?

La caratteristica I-V di un LED è esponenziale. Oltre la tensione di ginocchio, un piccolo aumento di tensione causa un aumento molto grande della corrente. Senza una resistenza in serie per controllare la corrente, collegare il LED direttamente a una sorgente di tensione (anche una piccola batteria) lo porterà quasi certamente oltre la sua corrente massima nominale, causando surriscaldamento istantaneo e guasto.

9.3 Posso usarlo per la trasmissione dati (come i telecomandi IR)?

Sì, questa è un'applicazione primaria. La sua velocità di commutazione rapida (implicita dal materiale GaAlAs) e la compatibilità con impulsi di alta corrente lo rendono adatto per la trasmissione dati modulata in telecomandi, sistemi IR data association (IrDA) e isolamento ottico.

9.4 Come interpreto la specifica \"Intensità Radiante\"?

Intensità Radiante (I_e) di 2.35 mW/sr (tipico) significa che il LED emette 2.35 milliwatt di potenza ottica per steradiante (un'unità di angolo solido) lungo il suo asse centrale. Questa è una misura di quanto \"luminosa\" sia la sorgente IR nella sua direzione principale. Il flusso radiante totale (potenza in mW) può essere stimato moltiplicando l'intensità per l'angolo solido del fascio.

10. Esempio di Progettazione e Caso d'Uso

10.1 Sensore di Prossimità Semplice

Un'applicazione comune è un sensore di prossimità basato sulla riflettanza. Il LED IR è posizionato adiacente a un fototransistor su un PCB. Un microcontrollore pilota il LED con una corrente impulsata (es. impulsi da 20mA). Il fototransistor rileva la luce IR riflessa da un oggetto. La forza del segnale rilevato è correlata alla distanza e alla riflettività dell'oggetto. L'ampio angolo di visione di questo LED garantisce una buona copertura per rilevare oggetti che potrebbero non essere perfettamente allineati.

11. Principio di Funzionamento

Un Diodo Emettitore di Luce Infrarossa (IR LED) è un diodo a giunzione p-n semiconduttore. Quando polarizzato direttamente, gli elettroni dalla regione n si ricombinano con le lacune dalla regione p nella regione attiva (chip GaAlAs). Questo processo di ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni (luce). La specifica lunghezza d'onda dei fotoni emessi (940nm in questo caso) è determinata dall'energia di bandgap del materiale semiconduttore utilizzato. Il package in resina epossidica trasparente incapsula e protegge il chip consentendo alla luce infrarossa di passare con perdite minime.

12. Tendenze del Settore

La tendenza nell'optoelettronica, come in tutta l'elettronica, è verso la miniaturizzazione, una maggiore integrazione e un'efficienza migliorata. Il package 0402 rappresenta la spinta continua verso componenti passivi e attivi più piccoli. Gli sviluppi futuri potrebbero includere:

• Aumento della Densità di Potenza:Miglioramento dell'efficienza luminosa (potenza radiante in uscita per input elettrico) di chip sempre più piccoli.
• Soluzioni Integrate:Combinazione dell'emettitore IR, del driver e del rivelatore in un singolo modulo o package per semplificare la progettazione e migliorare le prestazioni.
• Nuove Lunghezze d'Onda:Sviluppo di emettitori ad altre lunghezze d'onda IR (es. 850nm, 1050nm) per applicazioni specifiche come sistemi eye-safe o diverse ottimizzazioni dei sensori.
• Packaging Avanzato:Uso di materiali con migliore conduttività termica per gestire il calore in dispositivi ad alta potenza e in miniatura.