Scheda Tecnica LED IR 735nm - Dimensioni 2.8x3.5x0.65mm - Tensione 2.2V - Potenza 0.4W

1. Panoramica del Prodotto

Questo documento fornisce le specifiche dettagliate per un diodo a emissione luminosa (LED) infrarosso che utilizza un package a montaggio superficiale PLCC-2. Il dispositivo è progettato per applicazioni che richiedono radiazioni nel vicino infrarosso, in particolare in ambienti agricoli e orticoli controllati.

1.1 Posizionamento del Prodotto e Vantaggi Principali

Il LED si posiziona come una fonte affidabile di luce infrarossa a 735nm, una lunghezza d'onda spesso utilizzata negli studi di fisiologia vegetale e nella stimolazione della crescita. I suoi vantaggi principali derivano dal compatto package PLCC-2, che offre un ampio angolo di visione di 120 gradi, compatibilità con i processi di assemblaggio SMT standard e aderenza agli standard ambientali RoHS. Il livello di sensibilità all'umidità è classificato come Livello 3, indicando che sono necessarie le normali precauzioni di manipolazione.

1.2 Mercato di Riferimento

I principali mercati di riferimento includono l'orticoltura professionale (es. produzione di fiori, laboratori di coltura tissutale, coltivazioni verticali/fabbriche per piante) e l'elettronica generale dove sono necessari emettitori infrarossi per sensori o segnalazioni.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

Le caratteristiche elettriche e ottiche definiscono il campo operativo e le aspettative di prestazioni del dispositivo.

2.1 Caratteristiche Fotometriche e Radiometriche

Ad una corrente diretta (I_F) di 150mA e ad una temperatura di giunzione (T_s) di 25°C, i parametri chiave sono:

• Lunghezza d'Onda di Picco (λ_p):735nm (tipico), con un intervallo da 730nm a 740nm. Ciò posiziona l'emissione saldamente nello spettro del vicino infrarosso.
• Flusso Radiante Totale (Φ_e):112mW (tipico), che varia da 90mW a 140mW. Questo misura la potenza ottica totale in uscita.
• Angolo di Visione (2θ_1/2):120 gradi (tipico), fornendo un ampio schema di emissione adatto per l'illuminazione di area.

2.2 Caratteristiche Elettriche

• Tensione Diretta (V_F):2.2V (tipico) a I_F=150mA, entro un intervallo da 1.8V a 2.6V. Questo parametro è cruciale per il progetto del circuito di pilotaggio.
• Corrente Inversa (I_R):Inferiore a 10µA ad una tensione inversa (V_R) di 5V, indicando una buona integrità del diodo.

2.3 Caratteristiche Termiche e di Affidabilità

• Resistenza Termica (R_θJ-S):15°C/W (tipico) da giunzione a punto di saldatura. Questo valore è critico per la gestione termica per prevenire il surriscaldamento.
• Valori Massimi Assoluti:Questi definiscono i limiti oltre i quali possono verificarsi danni permanenti.
  • Potenza Dissipata (P_D): 0.4W
  • Corrente Diretta Continua (I_F): 150mA
  • Corrente Diretta di Picco (I_FP): 200mA (a ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 0.1ms)
  • Tensione Inversa (V_R): 5V
  • Scarica Elettrostatica (ESD) Modello Corpo Umano (HBM): 2000V (con resa oltre il 90%, ma si consiglia protezione durante la manipolazione)
  • Temperatura di Esercizio (T_OPR): -40°C a +85°C
  • Temperatura di Magazzinaggio (T_STG): -40°C a +100°C
  • Temperatura Massima di Giunzione (T_J): 115°C

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Sebbene un codice di binning formale non sia esplicitamente fornito nel documento, i parametri del prodotto sono garantiti entro valori minimi, tipici e massimi specificati. Questo costituisce un sistema implicito di binning elettrico e ottico. I parametri chiave soggetti a questa variazione includono la tensione diretta (V_F), la lunghezza d'onda di picco (λ_p), e il flusso radiante totale (Φ_e). I progettisti dovrebbero tenere conto di queste tolleranze: ±0.1V per V_F, ±2nm per λ_p, e ±10% per Φ_e. Per applicazioni che richiedono un'alta coerenza, potrebbe essere necessaria la selezione o il test delle singole unità.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Le curve caratteristiche tipiche forniscono informazioni sul comportamento del dispositivo in condizioni variabili.

4.1 Tensione Diretta vs Corrente Diretta (Curva V-I)

La curva mostra una relazione non lineare, tipica dei diodi. La tensione diretta aumenta con la corrente, partendo da circa 1.65V a basse correnti e avvicinandosi a 1.9V alla massima corrente nominale di 150mA. Questa curva è essenziale per determinare la caduta di tensione ai capi del LED in funzione.

4.2 Potenza Radiante Relativa vs Corrente Diretta

Questo grafico dimostra che l'uscita ottica è relativamente lineare con la corrente fino al valore nominale massimo. Tuttavia, l'efficienza può diminuire a correnti più elevate a causa dell'aumento della temperatura di giunzione.

4.3 Potenza Radiante Relativa vs Temperatura del Punto di Saldatura

La potenza in uscita diminuisce all'aumentare della temperatura del punto di saldatura (T_s). Questo effetto di spegnimento termico è una proprietà fondamentale dei LED e sottolinea l'importanza di un efficace dissipatore di calore per mantenere un'emissione luminosa costante.

4.4 Corrente Diretta vs Temperatura del Punto di Saldatura

Questa curva illustra la riduzione della corrente diretta permessa all'aumentare della temperatura ambiente. Per mantenere la temperatura di giunzione entro limiti sicuri, la massima corrente continua consentita deve essere ridotta in ambienti ad alta temperatura.

4.5 Distribuzione Spettrale

Il grafico dello spettro conferma un picco dominante a circa 735nm con una tipica larghezza a metà altezza (FWHM) comune ai LED a infrarossi. L'emissione è sufficientemente monocromatica per applicazioni che mirano a specifiche risposte dei fotorecettori nelle piante.

5. Informazioni Meccaniche e di Imballaggio

5.1 Dimensioni Fisiche

Il dispositivo utilizza un package PLCC-2 (Portatore di Chip con Piedini in Plastica). Le dimensioni chiave sono (tutte in millimetri, tolleranza ±0.2mm salvo indicazione):

• Lunghezza Totale: 3.5 mm
• Larghezza Totale: 2.8 mm
• Altezza Totale: 0.65 mm
• Le dimensioni dei terminali e la spaziatura dei pad sono come nei disegni dettagliati nelle specifiche.

5.2 Progetto del Pad e Identificazione della Polarità

La vista dal basso mostra due pad di saldatura. La polarità è chiaramente indicata; il pad associato all'anodo (+) è tipicamente più grande o indicato nel diagramma dell'impronta. L'orientamento corretto durante il posizionamento è fondamentale per la funzionalità.

5.3 Schema di Land di Saldatura Raccomandato

È fornito uno schema di impronta PCB suggerito per garantire filetti di saldatura affidabili e stabilità meccanica dopo il reflow. Seguire questo schema aiuta a ottenere una connessione termica ed elettrica adeguata.

6. Linee Guida per Saldatura e Assemblaggio

6.1 Processo di Saldatura a Reflow SMT

Il dispositivo è adatto per processi standard di saldatura a reflow senza piombo. È raccomandato un tipico profilo di reflow con una temperatura di picco non superiore a 260°C. Il tempo specifico sopra il liquidus deve essere controllato secondo gli standard di settore (es. IPC/JEDEC J-STD-020) per prevenire danni al package.

6.2 Saldatura Manuale e Rilavorazione

Se è necessaria la saldatura manuale, utilizzare un saldatore a temperatura controllata con punta a temperatura inferiore a 350°C. Il tempo di contatto deve essere minimizzato (meno di 3 secondi) per evitare un eccessivo trasferimento di calore al chip del LED. Per la rilavorazione, è preferibile il riscaldamento locale rispetto al riscaldamento dell'intero circuito stampato.

6.3 Precauzioni Critiche

• Protezione ESD:Il dispositivo è sensibile alle scariche elettrostatiche. Utilizzare pratiche antistatiche in tutte le fasi di manipolazione e assemblaggio.
• Sensibilità all'Umidità:Essendo un componente MSL Livello 3, il prodotto deve essere utilizzato entro 168 ore dall'apertura del sacchetto asciutto, a meno che non sia sottoposto a essiccazione secondo le procedure standard.
• Stress Meccanico:Evitare di applicare forza meccanica diretta sulla lente o sul corpo del package.
• Pulizia:Se è necessaria la pulizia dopo la saldatura, utilizzare solventi compatibili che non danneggino il package plastico o la lente.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

7.1 Imballaggio Standard

Il prodotto è fornito su nastro e bobina per l'assemblaggio automatizzato pick-and-place. La larghezza del nastro portante, le dimensioni delle tasche e la dimensione della bobina (es. bobina da 7 pollici o 13 pollici) sono conformi alle specifiche standard EIA per garantire la compatibilità con le apparecchiature SMT.

7.2 Imballaggio in Sacchetto Resistente all'Umidità

Le bobine sono sigillate in sacchetti a barriera di umidità in alluminio con essiccante e una scheda indicatrice di umidità per mantenere la secchezza durante lo stoccaggio e il trasporto, come richiesto dal MSL Livello 3.

7.3 Scatola Esterna

Le bobine multiple sono imballate in una robusta scatola di cartone per la spedizione, fornendo protezione contro danni fisici.

8. Raccomandazioni Applicative

8.1 Scenari Applicativi Tipici

• Crescita delle Piante e Orticoltura:La lunghezza d'onda di 735nm può influenzare la fotomorfogenesi delle piante, promuovendo potenzialmente l'allungamento dello stelo o la fioritura in alcune specie se utilizzata in combinazione con altri spettri luminosi.
• Apparecchiature Biomediche e Scientifiche:Utilizzato come sorgente luminosa in spettroscopia, rilevamento di particelle o dispositivi medici che richiedono illuminazione non visibile.
• Illuminazione Infrarossa Generale:Per sistemi di visione notturna, telecamere di sorveglianza o sensori di prossimità dove la luce visibile è indesiderata.

8.2 Considerazioni di Progetto

• Pilotaggio della Corrente:Utilizzare un driver a corrente costante per un'uscita ottica stabile. La variazione della tensione diretta deve essere considerata durante la progettazione del circuito di pilotaggio.
• Gestione Termica:Assicurarsi che il PCB abbia un'adeguata dissipazione termica e, se necessario, utilizzare un dissipatore di calore per mantenere la temperatura del punto di saldatura il più bassa possibile, massimizzando l'emissione luminosa e la longevità.
• Progetto Ottico:L'angolo di visione di 120 gradi fornisce un'ampia copertura. Per fasci focalizzati, potrebbero essere necessarie ottiche secondarie (lenti).

9. Confronto Tecnico con Prodotti Simili

Rispetto ai LED a infrarossi generici in package diversi (es. foro passante da 5mm o package chip-scale più piccoli), questo dispositivo PLCC-2 offre un equilibrio tra facilità di gestione per l'assemblaggio SMT, un buon percorso termico attraverso i suoi terminali e un'impronta standardizzata. Il suo flusso radiante tipico di 112mW a 150mA è competitivo per le sue dimensioni del package. Il principale elemento differenziante è la combinazione di una specifica lunghezza d'onda di 735nm, un package robusto adatto per l'assemblaggio automatizzato e una caratteristica termica ben definita.

10. Domande Frequenti (FAQ)

10.1 Qual è lo scopo principale di questo LED?

Questo LED è progettato principalmente per emettere luce infrarossa a 735nm, rendendolo adatto per applicazioni in agricoltura in ambiente controllato e per sensori/illuminazione infrarossa generale dove questa specifica lunghezza d'onda è vantaggiosa.

10.2 Posso pilotarlo con una sorgente a tensione costante?

Non è raccomandato. I LED sono dispositivi pilotati in corrente. Una sorgente a tensione costante con solo una resistenza in serie può essere utilizzata per configurazioni semplici, ma un driver a corrente costante dedicato è superiore per mantenere prestazioni consistenti rispetto alle variazioni di temperatura e tra le singole unità.

10.3 Quanto è critica la gestione termica?

Molto critica. Una temperatura di giunzione eccessiva ridurrà l'efficienza dell'emissione luminosa, sposterà leggermente la lunghezza d'onda e accorcerà significativamente la durata operativa. Il valore di resistenza termica fornito (15°C/W) dovrebbe essere utilizzato per calcolare l'aumento di temperatura previsto nelle proprie condizioni operative.

10.4 Questo LED è sicuro per gli occhi?

Le radiazioni infrarosse sono invisibili all'occhio umano, ma possono comunque rappresentare un pericolo ad alte densità di potenza. Seguire sempre gli standard di sicurezza appropriati per laser e LED per la propria applicazione, che possono includere la progettazione di involucri o limitazioni della potenza in uscita.

11. Casi d'Uso Pratici

11.1 Caso di Studio: Illuminazione Supplementare in una Coltivazione Verticale

In un sistema di coltivazione verticale multistrato, array di questi LED potrebbero essere integrati nelle scaffalature di crescita per fornire un trattamento luminoso specifico nel rosso lontano (735nm) durante la fase finale della coltivazione della lattuga. Questo trattamento, se programmato correttamente, può influenzare la morfologia della pianta e potenzialmente migliorare alcune qualità senza aumentare l'intensità della luce visibile, risparmiando energia.

11.2 Caso di Studio: Sensore di Prossimità in un Elettrodomestico

Il LED può essere accoppiato con un fotorilevatore per creare un semplice sensore di prossimità o di rilevamento oggetti in un elettrodomestico (es. erogatore automatico di sapone). La sua lunghezza d'onda di 735nm è meno soggetta a interferenze dalla luce ambiente visibile rispetto ai LED rossi, migliorando il rapporto segnale/rumore.

12. Introduzione al Principio

I diodi a emissione luminosa sono dispositivi semiconduttori che emettono luce attraverso l'elettroluminescenza. Quando viene applicata una tensione diretta alla giunzione p-n, elettroni e lacune si ricombinano, rilasciando energia sotto forma di fotoni. La lunghezza d'onda (colore) della luce emessa è determinata dall'energia del bandgap dei materiali semiconduttori utilizzati. Per questo LED a infrarossi, materiali come l'arseniuro di gallio e alluminio (AlGaAs) sono comunemente impiegati per ottenere l'emissione nell'intervallo 730-740nm. Il package PLCC ospita il chip semiconduttore, fornisce le connessioni elettriche tramite i terminali e include una lente in plastica che modella il fascio luminoso in uscita.

13. Tendenze di Sviluppo nella Tecnologia LED

L'industria LED più ampia continua a evolversi in diverse direzioni rilevanti per tali componenti:

• Aumento dell'Efficienza:La ricerca in corso mira a migliorare l'efficienza complessiva (conversione da potenza elettrica a ottica) di tutti i LED, compresi i tipi a infrarossi, riducendo il consumo energetico per la stessa potenza ottica.
• Prestazioni Termiche Migliorate:Nuovi design di package e materiali vengono sviluppati per abbassare la resistenza termica, permettendo correnti di pilotaggio più elevate o design più compatti senza surriscaldamento.
• Controllo di Precisione della Lunghezza d'Onda:I progressi nelle tecniche di crescita epitassiale consentono un controllo più stretto sulle lunghezze d'onda di emissione, cruciale per applicazioni scientifiche e agricole specializzate dove sono mirate specifiche fotoreazioni.
• Integrazione e Sistemi Intelligenti:Le tendenze puntano verso l'integrazione di LED con driver, sensori e interfacce di comunicazione in moduli \"intelligenti\" per sistemi agricoli o industriali abilitati per l'IoT.
• Sostenibilità:C'è una crescente enfasi sull'uso di materiali più ecologici nell'imballaggio dei LED e sul miglioramento della riciclabilità.

Questo documento di specifiche descrive in dettaglio un componente che si inserisce in queste tendenze in corso, offrendo una sorgente infrarossa standardizzata e affidabile per le attuali esigenze tecnologiche.