Scheda Tecnica LED Infrarosso IR95-21C/TR7 - SMD Rotondo 1.9mm - 1.2V - 940nm - 130mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

L'IR95-21C/TR7 è un diodo emettitore infrarosso a montaggio superficiale (SMD) subminiature. È contenuto in un package compatto a due terminali con una lente a vista dall'alto sferica realizzata in plastica trasparente. Questo dispositivo è specificamente progettato per l'accoppiamento spettrale con fotodiodi e fototransistor al silicio, rendendolo una sorgente ideale per varie applicazioni di rilevamento a infrarossi.

1.1 Vantaggi Principali e Mercato di Riferimento

Questo componente offre diversi vantaggi chiave, tra cui un fattore di forma molto ridotto, elevata affidabilità e funzionamento a bassa tensione diretta. I suoi mercati principali includono l'elettronica di consumo, l'automazione industriale e le apparecchiature di sicurezza, dove è richiesta un'emissione infrarossa affidabile in spazi ristretti.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

Le prestazioni dell'IR95-21C/TR7 sono definite dalle sue caratteristiche elettriche, ottiche e termiche in condizioni specificate.

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Non sono destinati al funzionamento continuo.

• Corrente Diretta Continua (I_F): 65 mA
• Tensione Inversa (V_R): 5 V
• Temperatura di Esercizio (T_opr): da -25°C a +85°C
• Temperatura di Conservazione (T_stg): da -40°C a +85°C
• Dissipazione di Potenza (P_d): 130 mW (a 25°C ambiente o inferiore)
• Temperatura di Saldatura (T_sol): 260°C per ≤ 5 secondi

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

Questi parametri sono misurati a una corrente di prova standard di 20 mA e rappresentano le prestazioni tipiche del dispositivo.

• Intensità Radiante (I_e): 3.0 mW/sr (Min), 5.0 mW/sr (Tip)
• Lunghezza d'Onda di Picco (λ_p): 940 nm (Tip)
• Larghezza di Banda Spettrale (Δλ): 45 nm (Tip)
• Tensione Diretta (V_F): 1.2 V (Tip), 1.5 V (Max)
• Corrente Inversa (I_R): 10 μA (Max) a V_R=5V
• Angolo di Visione (2θ_1/2): 25° (Tip)

3. Analisi delle Curve di Prestazione

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

3.1 Corrente Diretta vs. Temperatura Ambiente

Questa curva mostra la riduzione della corrente diretta massima ammissibile all'aumentare della temperatura ambiente oltre i 25°C. Una corretta gestione termica è essenziale per rimanere nell'area di funzionamento sicuro.

3.2 Distribuzione Spettrale

La curva di emissione spettrale è centrata sulla tipica lunghezza d'onda di picco di 940 nm con una larghezza di banda di circa 45 nm. Questo si abbina bene alla sensibilità di picco dei comuni rivelatori al silicio.

3.3 Intensità Radiante Relativa vs. Corrente Diretta

Questo grafico illustra la relazione non lineare tra corrente di pilotaggio e uscita ottica. L'intensità radiante aumenta con la corrente, ma i progettisti devono considerare l'efficienza e la generazione di calore.

3.4 Corrente Diretta vs. Tensione Diretta

La curva I-V dimostra la caratteristica esponenziale del diodo. La tensione diretta tipica è di 1.2V a 20mA, relativamente bassa, favorendo la progettazione di circuiti a basso consumo.

3.5 Intensità Radiante Relativa vs. Spostamento Angolare

Questo diagramma polare definisce il modello di emissione spaziale del LED. L'angolo di visione di 25° indica un fascio moderatamente direzionale, utile per applicazioni di rilevamento mirate.

4. Informazioni Meccaniche e sul Package

4.1 Dimensioni del Package

L'IR95-21C/TR7 presenta un corpo rotondo da 1.9mm con terminali "a gabbiano" per il montaggio superficiale. Le dimensioni chiave includono il diametro del corpo, l'altezza totale e la distanza tra i terminali. Tutte le dimensioni critiche hanno una tolleranza di ±0.1mm salvo diversa specifica. Il design dei terminali a gabbiano garantisce una buona stabilità meccanica durante e dopo il processo di saldatura.

4.2 Identificazione della Polarità

Il catodo è tipicamente indicato da un marcatore visivo come una tacca, un bordo piatto o un terminale più corto sul package. Consultare il disegno dettagliato del package per il metodo di identificazione specifico utilizzato su questo componente.

5. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

Una manipolazione corretta è fondamentale per i componenti SMD per garantire l'affidabilità.

5.1 Conservazione e Sensibilità all'Umidità

Questo dispositivo è sensibile all'umidità. Deve essere conservato nella sua busta originale a tenuta d'umidità a ≤ 30°C e ≤ 90% UR prima dell'apertura. Dopo l'apertura, deve essere conservato a ≤ 30°C e ≤ 60% UR e utilizzato entro 168 ore (7 giorni). Se queste condizioni vengono superate, è necessario un trattamento di essiccamento a 60 ± 5°C per 24 ore prima dell'uso.

5.2 Profilo di Saldatura a Rifusione

La scheda tecnica specifica un profilo di temperatura per saldatura senza piombo. La saldatura a rifusione non deve essere eseguita più di due volte. Durante il riscaldamento, non deve essere applicato alcuno stress meccanico al corpo del LED e il PCB non deve deformarsi dopo la saldatura.

5.3 Saldatura Manuale e Rilavorazione

Se è necessaria la saldatura manuale, utilizzare un saldatore con punta a temperatura<≤ 350°C e potenza ≤ 25W. Il tempo di contatto per terminale deve essere ≤ 3 secondi. La rilavorazione è fortemente sconsigliata. Se inevitabile, deve essere utilizzato un saldatore specializzato a doppia testa per riscaldare contemporaneamente entrambi i terminali, prevenendo stress termico sul corpo in epossidico.

6. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

6.1 Nastri Portacomponenti

I componenti sono forniti su nastro portacomponenti goffrato per il montaggio automatizzato. La quantità standard caricata è di 1000 pezzi per bobina. Vengono fornite le dimensioni dettagliate del nastro e della bobina per la compatibilità con gli alimentatori.

6.2 Specifiche dell'Etichetta

L'etichetta della bobina contiene informazioni essenziali tra cui Numero di Parte (P/N), Numero di Produzione del Cliente (CPN), quantità (QTY), categoria (CAT), lunghezza d'onda di picco (HUE), riferimento (REF) e numero di lotto (LOT No.).

7. Suggerimenti Applicativi

7.1 Circuiti Applicativi Tipici

L'applicazione principale è come sorgente infrarossa accoppiata a un rivelatore al silicio. Una resistenza limitatrice di corrente è assolutamente obbligatoria in serie con il LED. Il valore della resistenza (R) si calcola con la formula: R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F. Poiché V_Fè bassa (~1.2V), anche piccoli aumenti della tensione di alimentazione possono causare grandi picchi di corrente, rendendo necessari calcoli precisi della resistenza o l'uso di un driver a corrente costante per applicazioni critiche.

7.2 Considerazioni di Progettazione

• Allineamento Ottico: L'angolo di visione di 25° richiede un attento allineamento meccanico con il sensore ricevente per una forza del segnale ottimale.
• Gestione Termica: Sebbene la dissipazione di potenza sia bassa, il layout del PCB dovrebbe evitare di posizionare componenti generanti calore nelle vicinanze, specialmente se si opera ad alte temperature ambiente o vicino alla corrente massima.
• Rumore Elettrico: Nei circuiti di rilevamento analogici sensibili, considerare schermature o filtraggi per prevenire che la corrente di pilotaggio pulsata del LED introduca rumore.

8. Confronto Tecnico e Differenziazione

L'IR95-21C/TR7 si differenzia grazie alla combinazione di un package rotondo molto compatto da 1.9mm, terminali a gabbiano per una saldatura robusta e un'emissione spettrale perfettamente abbinata ai rivelatori al silicio. Rispetto ai LED IR a foro passante più grandi, risparmia spazio significativo sulla scheda. Rispetto ad altri package SMD, la lente sferica e l'angolo di visione specifico possono offrire un migliore accoppiamento ottico per certi progetti di sensori di barriera o di prossimità.

9. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

9.1 Cosa succede se si superano i 65mA di corrente diretta?

Superare il Valore Massimo Assoluto per la corrente diretta può causare un guasto catastrofico immediato a causa del surriscaldamento della giunzione del semiconduttore, o ridurre significativamente l'affidabilità a lungo termine e l'emissione luminosa del dispositivo.

9.2 Posso utilizzarlo per un funzionamento continuo?

Sì, ma è necessario assicurarsi che il punto di lavoro (I_F, T_a) si trovi all'interno dell'area di funzionamento sicuro definita dalla curva di massima dissipazione di potenza. A 25°C, la potenza continua massima è di 130mW. A temperature ambiente più elevate, la corrente massima ammissibile deve essere ridotta.

9.3 Perché il tempo di conservazione e utilizzo dopo l'apertura è così critico?

Il materiale di incapsulamento in epossidico può assorbire umidità dall'aria. Durante il processo di saldatura a rifusione ad alta temperatura, questa umidità intrappolata può vaporizzarsi rapidamente, causando delaminazione interna, crepe o l'effetto "popcorn", che distrugge il componente. Le condizioni di conservazione specificate e la "floor life" controllano questo rischio.

10. Caso Pratico di Progettazione e Utilizzo

Caso: Progettazione di un Sensore di Presenza Carta Compatto in una Stampante.L'IR95-21C/TR7 è una scelta eccellente. Le sue piccole dimensioni gli permettono di adattarsi a gruppi meccanici stretti. Il progettista lo accoppierebbe con un fototransistor posto a pochi millimetri di distanza, creando un sensore di tipo trasmissivo. Un microcontrollore piloterebbe il LED con impulsi a 20mA (utilizzando un'opportuna resistenza in serie) e leggerebbe l'uscita del fototransistor. La lunghezza d'onda di 940nm è invisibile e non interferirà con l'esperienza utente. I terminali a gabbiano forniscono una saldatura robusta resistente alle vibrazioni all'interno del meccanismo della stampante. Il rigoroso rispetto del profilo di rifusione e delle procedure di gestione dell'umidità è essenziale per un'elevata resa produttiva.

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. Questo processo di ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni. Il materiale specifico utilizzato (in questo caso Arseniuro di Gallio e Alluminio - GaAlAs) determina l'energia del bandgap, che definisce direttamente la lunghezza d'onda della luce emessa, qui nello spettro infrarosso attorno ai 940nm.

12. Tendenze del Settore

La tendenza nell'optoelettronica continua verso la miniaturizzazione, una maggiore efficienza e l'integrazione. I package SMD come questo hanno largamente sostituito i componenti a foro passante nel montaggio automatizzato. Gli sviluppi futuri potrebbero includere package ancora più piccoli di tipo chip-scale (CSP), circuiti di pilotaggio integrati all'interno del package e componenti progettati per una modulazione ad alta velocità per applicazioni di comunicazione dati. C'è anche un'attenzione costante al miglioramento dell'affidabilità e alla semplificazione dei processi di assemblaggio, come la riduzione dei livelli di sensibilità all'umidità.