Scheda Tecnica LED SMD IRR15-22C/L491/TR8 - Package 3.0x1.6x1.1mm - Tensione Diretta 1.3V(IR)/1.9V(Rosso) - Potenza 100mW(IR)/130mW(Rosso)

1. Panoramica del Prodotto

L'IRR15-22C/L491/TR8 è un dispositivo a montaggio superficiale (SMD) a doppio emettitore che integra un diodo emettitore infrarosso (IR) e un diodo emettitore rosso all'interno di un unico package piatto miniaturizzato a vista dall'alto. Il dispositivo è incapsulato in plastica trasparente, che consente un'efficiente trasmissione della luce per entrambe le lunghezze d'onda. Una caratteristica chiave del design è la corrispondenza spettrale dell'emettitore IR con i fotodiodi e i fototransistor al silicio, ottimizzandolo per applicazioni di rilevamento e sensori. Il prodotto rispetta gli standard ambientali moderni, essendo privo di piombo, conforme RoHS, conforme al regolamento REACH dell'UE e privo di alogeni.

1.1 Caratteristiche e Vantaggi Principali

• Bassa Tensione Diretta:Garantisce una maggiore efficienza energetica e un ridotto consumo di potenza nel circuito.
• Corrispondenza Spettrale:L'uscita del diodo IR è specificamente adattata alla curva di responsività dei fotorivelatori al silicio, migliorando il rapporto segnale-rumore nei sistemi di sensori ottici.
• Emissione Doppia:Combina le funzionalità IR (per sensori, telecomandi) e Rosso (per indicazione di stato, display semplici) in un ingombro compatto, risparmiando spazio sulla scheda.
• Conformità Ambientale:Soddisfa i requisiti privi di piombo, RoHS, REACH e privi di alogeni, rendendolo adatto a un'ampia gamma di mercati globali e progetti attenti all'ambiente.
• Package SMD Miniaturizzato:Il package piatto a vista dall'alto (3.0mm x 1.6mm x 1.1mm) è ideale per l'assemblaggio automatizzato e i progetti PCB ad alta densità.

1.2 Mercato di Riferimento e Applicazioni

Questo componente è principalmente destinato ad applicazioni che richiedono sorgenti ottiche affidabili e a basso consumo per il rilevamento e l'indicazione. La sua applicazione principale è neisistemi ad applicazione infrarossa, che includono, ma non sono limitati a:

• Sensori di prossimità e presenza
• Sistemi di rilevamento e conteggio oggetti
• Encoder ottici
• Interruttori e interfacce senza contatto
• Collegamenti per trasmissione dati semplici (es. ricevitori per telecomandi)
• Dispositivi in cui è necessaria una luce indicatrice rossa insieme a una funzione IR

2. Analisi Approfondita 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 a questi limiti o oltre non è garantito.

• Corrente Diretta Continua (I_F):50 mA per entrambi i chip IR e Rosso. Superare questa corrente causerà un eccessivo riscaldamento e un rapido degrado.
• Tensione Inversa (V_R):5 V. Il LED ha una tolleranza limitata alla tensione inversa; un corretto design del circuito dovrebbe prevenire condizioni di polarizzazione inversa.
• Dissipazione di Potenza (P_c):100 mW per il chip IR e 130 mW per il chip Rosso a una temperatura dell'aria libera pari o inferiore a 25°C. Questo parametro è cruciale per la gestione termica.
• Temperatura di Funzionamento & Stoccaggio:-25°C a +85°C (funzionamento), -40°C a +100°C (stoccaggio).
• Temperatura di Saldatura:260°C per un massimo di 5 secondi, conforme ai tipici profili di rifusione senza piombo.

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

Questi sono i parametri di prestazione tipici nelle condizioni di test specificate.

• Intensità Radiante (I_E):Misurata in mW/sr (milliwatt per steradiante). I valori tipici sono 2.1 mW/sr (IR) e 2.3 mW/sr (Rosso) a I_F=20mA. Questo indica la potenza ottica emessa in un angolo solido specifico.
• Lunghezza d'Onda di Picco (λ_p):940 nm per IR (tipico) e 660 nm per Rosso (tipico). La lunghezza d'onda IR è ideale per i fotorivelatori al silicio, che hanno una sensibilità di picco intorno ai 900-1000 nm.
• Larghezza di Banda Spettrale (Δλ):Circa 30 nm per IR e 20 nm per Rosso, definisce la purezza spettrale della luce emessa.
• Tensione Diretta (V_F):I valori tipici sono 1.30 V per IR e 1.90 V per Rosso a I_F=20mA. Il chip Rosso ha una V_Fmaggiore a causa del diverso materiale semiconduttore (AlGaInP vs. GaAlAs).
• Angolo di Visione (2θ_1/2):120 gradi. Questo ampio angolo di visione è caratteristico del package top-view senza lente e trasparente, fornendo un pattern di emissione ampio.

3. Analisi delle Curve di Prestazione

3.1 Caratteristiche del Chip Infrarosso (IR)

Le curve fornite per il chip IR offrono informazioni critiche per il design:

• Distribuzione Spettrale:La curva mostra un picco netto a 940 nm con una larghezza a metà altezza (FWHM) di circa 30 nm, confermando una buona corrispondenza spettrale con i rivelatori al silicio.
• Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva I-V):Questa curva esponenziale è essenziale per selezionare la resistenza limitatrice di corrente. Una piccola variazione di tensione porta a una grande variazione di corrente, sottolineando la necessità di un pilotaggio a corrente costante o di una resistenza in serie ben calcolata.
• Intensità Relativa vs. Corrente Diretta:Mostra che l'intensità radiante aumenta linearmente con la corrente fino al valore massimo nominale, consentendo la modulazione della luminosità tramite controllo di corrente.
• Corrente Diretta vs. Temperatura Ambiente:Dimostra il requisito di derating. La corrente diretta massima consentita diminuisce all'aumentare della temperatura ambiente per evitare di superare il limite di dissipazione di potenza.

3.2 Caratteristiche del Chip Rosso

Le curve per il chip Rosso seguono principi simili ma con differenze specifiche del materiale:

• Distribuzione Spettrale:Centrata a 660 nm (rosso intenso) con una larghezza di banda più stretta (~20 nm), risultando in un colore rosso saturo.
• Curva I-V, Intensità vs. Corrente e Derating Termico:Queste curve sono analoghe a quelle del chip IR ma con valori di tensione e dissipazione di potenza diversi, come indicato nelle tabelle dei Valori Massimi Assoluti e delle Caratteristiche Elettro-Ottiche.

3.3 Caratteristiche Angolari

La curvaCorrente Luminosa Relativa vs. Spostamento Angolare(presumibilmente da un rivelatore accoppiato) illustra il pattern di emissione spaziale. L'angolo di visione di 120 gradi risulta in una distribuzione di tipo Lambertiano in cui l'intensità è massima a 0° (perpendicolare alla superficie emittente) e diminuisce della metà a ±60°. Questo è importante per progettare i percorsi ottici e garantire un'adeguata intensità del segnale al ricevitore.

4. Informazioni Meccaniche e sul Package

4.1 Dimensioni del Package

Il dispositivo è fornito in un package SMD miniaturizzato. Le dimensioni chiave (in mm) includono una dimensione del corpo di circa 3.0 x 1.6, con un'altezza di 1.1. Il catodo è tipicamente identificato da una marcatura o da un intaglio sul package. Il disegno dimensionale mostra la spaziatura dei terminali e le raccomandazioni per il pattern di saldatura sul PCB, fondamentali per una saldatura affidabile e stabilità meccanica.

4.2 Identificazione della Polarità

Il collegamento corretto della polarità è vitale. Il diagramma del package nella scheda tecnica indica i terminali anodo e catodo. Applicare una polarità inversa superiore alla tensione inversa nominale di 5V può danneggiare istantaneamente la giunzione del diodo.

5. Linee Guida per Saldatura, Assemblaggio e Manipolazione

5.1 Precauzioni Critiche

• Protezione da Sovracorrente:Una resistenza limitatrice di corrente esterna èobbligatoria. La ripida curva I-V significa che anche un piccolo aumento di tensione può causare un picco di corrente distruttivo.
• Stoccaggio e Sensibilità all'Umidità:Il dispositivo è sensibile all'umidità (MSL). Deve essere conservato nella sua busta originale anti-umidità con essiccante. Dopo l'apertura, dovrebbe essere utilizzato entro 168 ore (7 giorni) a meno che non venga ricondizionato (60°C per 24 ore).

5.2 Condizioni di Saldatura

• Saldatura a Rifusione:È raccomandato un profilo di temperatura senza piombo, con una temperatura di picco di 260°C per un massimo di 5 secondi. La rifusione non dovrebbe essere eseguita più di due volte.
• Saldatura Manuale:Se necessario, utilizzare un saldatore con temperatura della punta <350°C, applicare calore a ciascun terminale per <3 secondi e utilizzare un saldatore a bassa potenza (<25W). Lasciare raffreddare tra un giunto e l'altro.
• Riparazione:Non raccomandata. Se inevitabile, utilizzare un saldatore a doppia testa per riscaldare simultaneamente entrambi i terminali ed evitare stress meccanico sui giunti di saldatura.

6. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

6.1 Specifiche di Imballaggio

I dispositivi sono forniti su nastro portatore goffrato avvolto su bobine. La quantità di imballaggio standard è di 2000 pezzi per bobina. Le dimensioni del nastro portatore garantiscono la compatibilità con le attrezzature standard di pick-and-place per SMD.

6.2 Etichetta e Tracciabilità

L'imballaggio include etichette sulla busta anti-umidità e sulla bobina. Queste etichette contengono informazioni di tracciabilità come Numero di Parte (P/N), Numero di Lotto (LOT No.), quantità (QTY) e luogo di produzione. Questo è essenziale per il controllo qualità e la gestione della catena di approvvigionamento.

7. Considerazioni per il Design dell'Applicazione

7.1 Design del Circuito

Quando si progetta il circuito di pilotaggio:

1. Calcolare la Resistenza in Serie (R_s):Utilizzare la formula R_s= (V_{alimentazione}- V_F) / I_F. Utilizzare la V_Fmassima dalla scheda tecnica per garantire una corrente sufficiente in tutte le condizioni. Ad esempio, per il LED Rosso a 20mA con alimentazione 5V: R_s= (5V - 2.5V) / 0.02A = 125Ω. Utilizzare il valore standard successivo (es. 130Ω o 150Ω).
2. Considerare il PWM per la Regolazione della Luminosità:Per il controllo dell'intensità, utilizzare la Modulazione di Larghezza di Impulso (PWM) piuttosto che la riduzione analogica della corrente, poiché mantiene un colore (per il Rosso) e una lunghezza d'onda consistenti.
3. Gestione Termica:Assicurarsi che il layout del PCB fornisca un'adeguata area di rame per lo smaltimento del calore, specialmente se si opera vicino alla corrente massima o a temperature ambiente elevate.

7.2 Design Ottico

• Per il Rilevamento (IR):Allineare otticamente l'emettitore IR e il fotorivelatore. Utilizzare diaframmi, lenti o guide luminose per definire il campo di rilevamento e bloccare le interferenze della luce ambientale. L'ampio angolo di 120° potrebbe richiedere schermature per creare un fascio più diretto per il rilevamento a lunga distanza.
• Per l'Indicazione (Rosso):La lente trasparente e l'ampio angolo forniscono una buona visibilità. Considerare l'uso di un diffusore se si desidera un'indicazione più morbida e uniforme.

8. Confronto Tecnico e Differenziazione

La principale differenziazione dell'IRR15-22C/L491/TR8 risiede nel suo designa doppia lunghezza d'onda, in un unico package. Rispetto all'uso di due LED separati, offre:

• Risparmio di Spazio:Riduce l'ingombro sul PCB del 50%.
• Assemblaggio Semplificato:Un'operazione di pick-and-place invece di due.
• Efficienza di Costo:Potenzialmente un costo totale inferiore per componenti e assemblaggio.
• Prestazioni IR Ottimizzate:Il chip GaAlAs specifico a 940nm è scelto per prestazioni ottimali con i rivelatori al silicio, che possono offrire una migliore sensibilità e portata rispetto ai LED IR generici.

9. Domande Frequenti (FAQ)

9.1 Posso pilotare i LED IR e Rosso simultaneamente?

Sì, ma devono essere pilotati da circuiti limitatori di corrente separati (resistenze o driver). Condividono un package comune ma hanno chip semiconduttori e connessioni elettriche indipendenti.

9.2 Perché una resistenza limitatrice di corrente è assolutamente necessaria?

I LED sono dispositivi a corrente. La loro tensione diretta ha un coefficiente di temperatura negativo e varia da unità a unità. Una sorgente di tensione senza una resistenza in serie causerebbe un flusso di corrente incontrollato, portando a una fuga termica immediata e alla distruzione.

9.3 Qual è la durata di vita tipica di questo LED?

La durata di vita di un LED è tipicamente definita come il punto in cui l'output luminoso si degrada al 50% del suo valore iniziale (L70/L50). Sebbene non sia esplicitamente dichiarato in questa scheda tecnica, i LED SMD operati correttamente (entro i valori nominali, con una buona gestione termica) hanno spesso una durata di vita superiore a 50.000 ore.

9.4 Come interpreto il valore di Intensità Radiante (mW/sr) per il mio design del sensore?

L'intensità radiante descrive la potenza ottica per angolo solido. Per stimare la potenza (in mW) ricevuta da un rivelatore, è necessario conoscere l'area attiva del rivelatore e la sua distanza/angolo dal LED. La curva di spostamento angolare aiuta in questo calcolo per l'allineamento fuori asse.

10. Esempio di Applicazione Pratica

10.1 Sensore di Prossimità Semplice

Scenario:Rilevare quando un oggetto si avvicina a meno di 5 cm da un dispositivo.
Implementazione:Montare l'IRR15-22C/L491/TR8 su un PCB. Pilotare l'emettitore IR con una corrente costante di 20mA (utilizzando una resistenza calcolata da un'alimentazione a 3.3V). Posizionare un fototransistor al silicio di fronte, con una piccola barriera tra di loro per prevenire l'accoppiamento ottico diretto. Quando un oggetto entra nello spazio, riflette la luce IR dall'emettitore al rivelatore. La corrente di uscita del rivelatore aumenta, che può essere convertita in tensione da una resistenza di carico e letta dall'ADC o comparatore di un microcontrollore. Il LED Rosso può essere collegato a un pin GPIO per fornire un indicatore visivo "rilevamento attivo" o "oggetto presente".

11. Principio di Funzionamento

I Diodi Emettitori di Luce (LED) sono dispositivi a giunzione p-n semiconduttore. Quando viene applicata una tensione diretta, gli elettroni dalla regione n e le lacune dalla regione p vengono iniettati nella regione di giunzione. Quando questi portatori di carica si ricombinano, rilasciano energia sotto forma di fotoni (luce). La lunghezza d'onda (colore) della luce emessa è determinata dall'energia del bandgap del materiale semiconduttore. L'IRR15-22C/L491/TR8 utilizzaGaAlAs (Arseniuro di Gallio e Alluminio)per l'emettitore IR (940nm) eAlGaInP (Fosfuro di Alluminio, Gallio e Indio)per l'emettitore Rosso (660nm). La lente epossidica trasparente incapsula il chip, fornisce protezione meccanica e modella il pattern di emissione della luce.

12. Tendenze Tecnologiche

Lo sviluppo di LED SMD come questo segue diverse tendenze chiave del settore:

• Miniaturizzazione:Riduzione continua delle dimensioni del package (es. da 0603 a 0402 a 0201) per consentire prodotti finali più piccoli.
• Package Multi-Chip (MCP):Integrazione di più chip LED (colori diversi o stesso colore) in un unico package per una maggiore potenza in uscita, miscelazione di colori o multifunzionalità, come si vede in questo dispositivo a doppia lunghezza d'onda.
• Maggiore Efficienza:Miglioramenti continui nell'efficienza quantica interna (IQE) e nell'efficienza di estrazione della luce portano a una maggiore intensità radiante per la stessa corrente di ingresso, migliorando i budget di potenza del sistema.
• Affidabilità Migliorata:Progressi nei materiali di incapsulamento (epossidica, silicone) e nelle tecniche di attacco del die migliorano le prestazioni ad alta temperatura e umidità, estendendo la durata operativa.
• Integrazione Intelligente:Una tendenza in crescita è l'integrazione di circuiti integrati di controllo (driver, sensori) all'interno del package LED, creando moduli "LED intelligenti" che semplificano il design del sistema.