Scheda Tecnica LED a Infrarossi HIR25-21C/L289/2T - Pacchetto 1206 con Lente Interna - Dimensione 3.2x1.6x1.1mm - Tensione 1.4V - Potenza 130mW - Lunghezza d'Onda 850nm

1. Panoramica del Prodotto

L'HIR25-21C/L289/2T è un diodo emettitore a infrarossi (IR) ad alte prestazioni, alloggiato in un minuscolo pacchetto SMD (Surface-Mount Device) 1206. Questo componente è progettato specificamente per applicazioni che richiedono un'emissione infrarossa affidabile, abbinata a fotodetettori al silicio. La sua funzione principale è convertire l'energia elettrica in luce infrarossa con una lunghezza d'onda di picco di 850 nanometri (nm).

Il dispositivo è realizzato con un chip in GaAlAs (Arseniuro di Gallio e Alluminio), noto per la sua efficienza nello spettro infrarosso. Il package è stampato in plastica trasparente e incorpora una lente sferica interna. Questo design della lente è cruciale per controllare il modello di emissione luminosa, ottenendo un tipico angolo di visione (2θ1/2) di 60 gradi. L'aspetto "water clear" indica che il materiale della lente non filtra la luce visibile, permettendo la massima trasmissione della radiazione infrarossa desiderata.

Un vantaggio chiave di questo LED è il suo abbinamento spettrale con fotodiodi e fototransistor al silicio. I rivelatori al silicio hanno una sensibilità di picco nella regione del vicino infrarosso, e l'emissione a 850nm di questo LED si allinea perfettamente con questa caratteristica, garantendo una forza del segnale ottimale e un'efficienza del sistema nelle applicazioni di sensing.

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 in queste condizioni non è garantito.

• Corrente Diretta Continua (I_F)): 65 mA. Questa è la massima corrente continua che può essere applicata in modo continuo all'anodo del LED.
• Tensione Inversa (V_R)): 5 V. Applicare una tensione inversa superiore a questa può danneggiare la giunzione PN del LED.
• Dissipazione di Potenza (P_d)): 130 mW a una temperatura ambiente pari o inferiore a 25°C. Questa è la massima potenza che il package può dissipare come calore. Superare questo limite rischia il surriscaldamento.
• Temperatura di Funzionamento & Stoccaggio: -25°C a +85°C (funzionamento), -40°C a +85°C (stoccaggio).
• Temperatura di Saldatura (T_sol)): 260°C per un massimo di 5 secondi. Questo è critico per i processi di saldatura a rifusione senza piombo (Pb-free).

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

Questi parametri sono misurati in condizioni di test standard (corrente diretta 20mA, 25°C) e definiscono le prestazioni del dispositivo.

• Intensità Radiante (I_e)): 4.0 mW/sr (Min), 5.0 mW/sr (Tip). Misura la potenza ottica emessa per unità di angolo solido (steradiante). È un indicatore diretto della luminosità del LED nella sua direzione principale.
• Lunghezza d'Onda di Picco (λ_p)): 850 nm (Tip). La lunghezza d'onda alla quale la potenza ottica in uscita è massima. Si trova nello spettro del vicino infrarosso (NIR), invisibile all'occhio umano.
• Larghezza di Banda Spettrale (Δλ): 30 nm (Tip). L'intervallo di lunghezze d'onda emesse, tipicamente misurato a metà della potenza di picco (Full Width at Half Maximum - FWHM). Una larghezza di banda di 30nm è standard per un LED IR.
• Tensione Diretta (V_F)): 1.4 V (Tip), 1.7 V (Max) a 20mA. La caduta di tensione ai capi del LED durante il funzionamento. Questa bassa tensione è caratteristica dei diodi IR GaAlAs ed è importante per calcolare i valori della resistenza in serie e il consumo energetico.
• Corrente Inversa (I_R)): 10 μA (Max) a V_R=5V. La piccola corrente di dispersione che scorre quando il diodo è polarizzato inversamente.
• Angolo di Visione (2θ_1/2)): 60° (Tip). L'angolo totale in cui l'intensità radiante scende alla metà del suo valore massimo. La lente sferica crea questo fascio moderatamente ampio.

3. Analisi delle Curve di Prestazione

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

3.1 Corrente Diretta vs. Temperatura Ambiente

Questo grafico mostra la riduzione della massima corrente diretta ammissibile all'aumentare della temperatura ambiente. Con l'aumento della temperatura, la capacità del LED di dissipare calore diminuisce, quindi la corrente massima deve essere ridotta per rimanere entro il limite di dissipazione di 130mW. I progettisti devono consultare questa curva per il funzionamento ad alta temperatura.

3.2 Distribuzione Spettrale

Questo grafico visualizza l'emissione luminosa in funzione della lunghezza d'onda, centrata attorno al picco di 850nm con una larghezza di banda FWHM di 30nm. Conferma l'abbianamento spettrale con i rivelatori al silicio, che tipicamente hanno un'alta responsività intorno agli 800-900nm.

3.3 Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva I-V)

Questa curva fondamentale mostra la relazione esponenziale tra corrente e tensione per un diodo. La tensione di "ginocchio" è intorno a 1.2-1.3V. La curva è vitale per progettare il circuito di pilotaggio, specialmente per calcolare la resistenza limitatrice di corrente: R = (V_{alimentazione}- V_F) / I_F.

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3.4 Intensità Radiante vs. Corrente Diretta

Questo grafico dimostra la relazione lineare tra la corrente di pilotaggio e la potenza ottica in uscita (intensità radiante) entro l'intervallo di funzionamento. Mostra che aumentare la corrente aumenta proporzionalmente l'emissione luminosa, fino ai limiti termici del dispositivo.

3.5 Intensità Radiante Relativa vs. Spostamento Angolare

Questo grafico polare illustra il diagramma di radiazione o il profilo del fascio. Conferma visivamente l'angolo di visione di 60°, mostrando come l'intensità diminuisce all'aumentare dell'angolo dall'asse centrale (0°). Questo è critico per progettare sistemi ottici, assicurando che il ricevitore sia all'interno del fascio efficace del LED.

4. Informazioni Meccaniche e di Imballaggio

4.1 Dimensioni del Dispositivo

Il componente segue l'impronta standard SMD 1206: lunghezza circa 3.2mm, larghezza 1.6mm e altezza 1.1mm. I disegni dimensionali dettagliati nella scheda tecnica specificano tutte le misure critiche, inclusa la spaziatura dei pad (tipicamente 2.0mm), l'altezza del componente e la curvatura della lente, con tolleranze di ±0.1mm salvo diversa indicazione.

4.2 Identificazione della Polarità

Il catodo è tipicamente contrassegnato, spesso da una tacca, una striscia verde o una dimensione/forma diversa del pad sull'imballaggio a nastro e bobina. Il disegno nella scheda tecnica indica il lato del catodo. La polarità corretta è essenziale durante l'assemblaggio per prevenire danni da polarizzazione inversa.

4.3 Specifiche di Imballaggio

I LED sono forniti su nastro portatore goffrato da 8mm di larghezza avvolto su bobine da 7 pollici di diametro. Ogni bobina contiene 2000 pezzi. Le dimensioni del nastro portatore (dimensione della tasca, passo, ecc.) sono fornite per la programmazione delle macchine pick-and-place automatizzate.

5. Linee Guida per Saldatura, Assemblaggio e Manipolazione

• 5.1 Precauzioni CriticheLimitazione di Corrente Obbligatoria
• : Deve essere sempre utilizzata una resistenza in serie esterna. La bassa tensione diretta del LED e la sua ripida curva I-V significano che un piccolo aumento della tensione di alimentazione può causare un grande e distruttivo aumento della corrente.Sensibilità all'Umidità

: Il package in plastica è sensibile all'umidità. I dispositivi devono essere conservati nella loro busta originale a tenuta d'umidità in condizioni controllate (10-30°C, ≤60% UR). Una volta aperta, la "vita a banco" è di 168 ore (7 giorni) nelle stesse condizioni. Superare questo limite richiede una cottura (es. 96 ore a 60°C) prima della saldatura a rifusione per prevenire il "popcorning" o la rottura del package.

• 5.2 Processo di SaldaturaSaldatura a Rifusione
• : È consigliato un profilo di temperatura senza piombo (Pb-free), 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 una temperatura della punta inferiore a 350°C e una potenza nominale inferiore a 25W. Il tempo di contatto per terminale dovrebbe essere inferiore a 3 secondi, con intervalli tra la saldatura di ciascun terminale. Per qualsiasi lavoro di riparazione, si suggerisce un saldatore a doppia punta per minimizzare lo stress termico.Evitare Stress Meccanici

: Non applicare stress meccanici al LED durante il riscaldamento o piegare il PCB dopo la saldatura, poiché ciò può danneggiare le connessioni interne o il package.

6. Suggerimenti Applicativi e Considerazioni di Progettazione

• 6.1 Scenari Applicativi TipiciSensori a Infrarossi Montati su PCB
• : Utilizzato come emettitore in sensori di prossimità, rilevamento oggetti e robot inseguitori di linea.Unità di Telecomando a Infrarossi
• : Adatto per telecomandi che richiedono alta potenza, fornendo una portata maggiore o una penetrazione del segnale più forte.Scanner
• : Scanner per codici a barre, scanner di documenti e altri sistemi di scansione ottica.Sistemi a Infrarossi Generali

: Sistemi di sicurezza (illuminazione IR per telecamere), trasmissione dati (IrDA) e automazione industriale.

• 6.2 Considerazioni di ProgettazioneCircuito di Pilotaggio
• : Includere sempre una resistenza limitatrice di corrente. Calcolare il valore della resistenza e la sua potenza nominale in base alla tensione di alimentazione e alla corrente diretta desiderata (es. 20mA per le specifiche tipiche). Per funzionamento in impulsi (come nei telecomandi), correnti di picco più elevate possono essere possibili se il duty cycle è basso, ma la potenza media non deve superare i valori nominali.Progettazione Ottica
• : Considerare l'angolo di visione di 60° quando si allinea l'emettitore con un fotodetettore. Per portate maggiori, si possono utilizzare lenti o riflettori esterni per collimare il fascio. Per una copertura più ampia, l'angolo nativo può essere sufficiente.Gestione Termica
• : Assicurare un'adeguata area di rame sul PCB o l'uso di via termiche per dissipare il calore, specialmente quando si pilota vicino alla corrente massima o in ambienti ad alta temperatura.Rumore Elettrico

: In applicazioni di sensing analogico sensibili, considerare la modulazione del segnale IR e l'uso di rilevamento sincrono per respingere la luce ambientale e il rumore elettrico.

7. Confronto Tecnico e Differenziazione

• Rispetto ai LED SMD a luce visibile standard o ai vecchi LED IR a foro passante, l'HIR25-21C/L289/2T offre diversi vantaggi:Dimensioni & Montaggio
• : Il pacchetto SMD 1206 consente un assemblaggio PCB automatizzato ad alta densità, risparmiando spazio e costi rispetto ai componenti a foro passante.Prestazioni Ottiche
• : La lente sferica integrata fornisce un diagramma di radiazione controllato e consistente (60°), più affidabile rispetto a LED senza lente o con finestra piatta.Precisione Spettrale
• : La lunghezza d'onda di picco di 850nm è uno standard ottimizzato per i rivelatori al silicio, offrendo un buon equilibrio tra responsività del rivelatore e reiezione della luce ambientale (la luce solare ha meno IR a 850nm rispetto a 940nm).Conformità

: Il prodotto è senza piombo, conforme agli standard RoHS, REACH e senza alogeni (Br <900ppm, Cl <900ppm, Br+Cl <1500ppm), soddisfacendo le moderne normative ambientali.

8. Domande Frequenti (FAQ)

8.1 Qual è lo scopo della lente "water clear" se è un LED IR?

La plastica "water clear" è altamente trasparente su un ampio spettro, inclusa la luce visibile e il vicino infrarosso. La sua funzione principale è proteggere il chip semiconduttore e essere modellata in una forma specifica (lente sferica) che controlla il modello di emissione luminosa. Non filtra la luce IR; anzi, permette la massima trasmissione della lunghezza d'onda di 850nm.

8.2 Posso pilotare questo LED alla sua corrente massima di 65mA in modo continuo?

Puoi pilotarlo a 65mA solo se puoi garantire che la temperatura ambiente sia sufficientemente bassa e che il design termico sia adeguato per mantenere la temperatura di giunzione entro limiti sicuri, assicurando che la dissipazione di 130mW non venga superata. A temperature ambiente più elevate, la massima corrente ammissibile si riduce significativamente. Per un funzionamento affidabile a lungo termine, si raccomanda di pilotare alla condizione tipica di 20mA.

8.3 Come identifico l'anodo e il catodo?

Il disegno del package nella scheda tecnica indica il catodo. Sul nastro e bobina fisici, il lato del catodo della tasca è spesso contrassegnato. Sul componente stesso, cercare un segno sottile come una tacca, un punto o una striscia verde. In caso di dubbio, fare riferimento all'etichetta dell'imballaggio del produttore o alla scheda tecnica.

8.4 Perché lo stoccaggio e la manipolazione sono così rigidi riguardo all'umidità?

Il composto di stampaggio in plastica può assorbire umidità dall'aria. Durante il processo di saldatura a rifusione ad alta temperatura, questa umidità assorbita si trasforma rapidamente in vapore, creando un'alta pressione interna. Ciò può causare delaminazione all'interno del package, crepe nella plastica o "popcorning", portando a un guasto immediato o a un'affidabilità a lungo termine ridotta. Le precauzioni MSL (Moisture Sensitivity Level) prevengono questo.

9. Principio di Funzionamento

Questo dispositivo è un diodo a emissione luminosa (LED). Quando una tensione diretta che supera la sua tensione di banda proibita (circa 1.4V) viene applicata tra anodo e catodo, elettroni e lacune vengono iniettati nella regione attiva del chip semiconduttore GaAlAs. Quando questi portatori di carica si ricombinano, rilasciano energia sotto forma di fotoni (particelle di luce). La composizione specifica del materiale GaAlAs determina l'energia di questi fotoni, che corrisponde alla lunghezza d'onda infrarossa di 850nm. La lente sferica modella e dirige quindi questa luce emessa in un fascio di 60 gradi.

10. Tendenze del Settore