Scheda Tecnica LED Infrarosso Sidelooker IR928-6C-F - Passo terminali 2.54mm - Lunghezza d'onda 940nm - Corrente 50mA - Potenza 75mW - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

L'IR928-6C-F è un diodo emettitore di luce (LED) infrarossa ad alta intensità con emissione laterale. È progettato per applicazioni che richiedono una sorgente di radiazione compatta e orientata lateralmente. Il dispositivo è modellato in un package di plastica trasparente, che permette alla radiazione infrarossa del chip in GaAs di essere emessa dal lato del componente. Questo stile di package è particolarmente utile nei design con vincoli di spazio dove un LED a emissione superiore non è adatto.

I vantaggi principali di questo dispositivo includono l'alta intensità radiante, la bassa tensione diretta e l'elevata affidabilità. È prodotto senza piombo (Pb-free), conforme a RoHS, REACH UE e alle restrizioni sulle sostanze alogenate (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm). Il passo standard dei terminali di 2.54mm lo rende compatibile con i layout PCB a fori passanti più comuni.

2. Approfondimento delle Specifiche Tecniche

2.1 Valori Massimi Assoluti

Il dispositivo non deve essere operato oltre questi limiti per prevenire danni permanenti. La corrente diretta continua (IF) è nominale a 50 mA. La massima tensione inversa (VR) applicabile è 5 V. Il dispositivo può operare in un intervallo di temperatura ambiente (Topr) da -25°C a +85°C e può essere stoccato (Tstg) da -40°C a +85°C. La massima temperatura di saldatura (Tsol) è 260°C per meno di 5 secondi. La massima dissipazione di potenza (Pd) a o sotto i 25°C in aria libera è 75 mW.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Questi parametri sono specificati in condizioni di test standard di Ta=25°C. La lunghezza d'onda di emissione di picco (λp) è tipicamente 940nm, con una larghezza di banda spettrale (Δλ) di 50nm, rendendolo adatto per applicazioni nello spettro del vicino infrarosso. La tensione diretta (VF) è tipicamente 1.25V a una corrente diretta di 20mA, con un massimo di 1.60V, indicando una buona efficienza elettrica. La corrente inversa (IR) è un massimo di 10 µA alla piena tensione inversa di 5V. L'angolo di visione (2θ1/2) è di 20 gradi, definendo un fascio di luce infrarossa relativamente stretto emesso dal lato del package.

Un parametro critico è la corrente luminosa (IC(ON)), che è la fotocorrente generata in un fototransistor di test in condizioni specificate (IF=4mA, VCE=3.5V). Questo parametro è utilizzato per classificare i LED in diversi ranghi di intensità.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

L'IR928-6C-F è suddiviso in diversi ranghi in base alla sua intensità radiante, misurata come IC(ON). Ciò garantisce coerenza nelle prestazioni per le applicazioni finali. La tabella di binning fornisce valori minimi e massimi per ogni codice di rango. Ad esempio, il rango 5-2 ha un intervallo IC(ON) da 1053 a 1870 µA, mentre il rango 7-2 ha un intervallo da 306 a 441 µA. È importante notare che questa tabella di bin è solo di riferimento e spedizioni di bin specifici non sono garantite a meno che non siano specificati durante l'ordine. I progettisti devono tenere conto della possibile variazione dell'output all'interno del rango selezionato.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

La scheda tecnica include diverse curve caratteristiche tipiche essenziali per la progettazione del circuito e la gestione termica.

4.1 Corrente Diretta vs. Temperatura Ambiente

Questa curva di derating mostra come la massima corrente diretta continua ammissibile diminuisca all'aumentare della temperatura ambiente oltre i 25°C. Ciò è cruciale per garantire l'affidabilità a lungo termine e prevenire la fuga termica.

4.2 Distribuzione Spettrale

Questo grafico illustra l'intensità radiante relativa in funzione della lunghezza d'onda, centrata attorno al picco di 940nm. La larghezza di banda di 50nm è visibile, mostrando la distribuzione delle lunghezze d'onda emesse.

4.3 Corrente Diretta vs. Tensione Diretta

La curva IV mostra la relazione tra la corrente che attraversa il LED e la tensione ai suoi capi. È non lineare, tipica di un diodo. Questa curva è necessaria per progettare il circuito di limitazione della corrente.

4.4 Intensità Radiante Relativa vs. Spostamento Angolare

Questo grafico polare rappresenta visivamente l'angolo di visione di 20 gradi, mostrando come l'intensità della luce infrarossa emessa diminuisca allontanandosi dall'asse centrale perpendicolare al lato del package.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

Il package è di tipo a vista laterale e a foro passante. L'anodo e il catodo sono chiaramente identificati nel disegno del package. Viene fornito un disegno dimensionato dettagliato, con tutte le unità in millimetri e tolleranze standard di ±0.3mm salvo diversa specifica. I terminali hanno un passo standard di 2.54mm (0.1 pollice). Il disegno specifica distanze critiche, come la distanza minima raccomandata (3mm) dal bulbo in epossidico a qualsiasi punto di piegatura o saldatura del terminale per evitare stress meccanici e termici sul package.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

6.1 Formatura dei Terminali

I terminali devono essere formati prima della saldatura. La piegatura deve avvenire ad almeno 3mm dalla base del bulbo in resina epossidica. Il telaio dei terminali deve essere tenuto saldamente durante la piegatura per evitare di stressare l'epossidico, che potrebbe incrinare il LED o danneggiare i fili di connessione interni. Il taglio dei terminali deve essere effettuato a temperatura ambiente.

6.2 Processo di Saldatura

Sono specificati i parametri sia per la saldatura manuale che per quella a immersione/onda. Per la saldatura manuale, si raccomanda una temperatura della punta del saldatore di max 300°C (max 30W) con un tempo di saldatura di max 3 secondi. Per la saldatura a onda, è specificato un preriscaldamento di max 100°C per max 60 secondi, seguito da un bagno di saldatura a max 260°C per max 5 secondi. In tutti i casi, il giunto saldato deve essere ad almeno 3mm dal bulbo epossidico. Viene fornito un diagramma del profilo di saldatura, che mostra la relazione raccomandata temperatura vs. tempo per la saldatura a onda. La saldatura non deve essere eseguita più di una volta. Dopo la saldatura, il LED deve essere protetto da urti meccanici finché non si raffredda a temperatura ambiente.

6.3 Condizioni di Stoccaggio

Dopo la spedizione, i LED dovrebbero essere stoccati a 10-30°C e ≤70% di umidità relativa (UR) fino a 3 mesi. Per stoccaggi più lunghi (fino a un anno), dovrebbero essere conservati in un contenitore sigillato con atmosfera di azoto a 10-25°C e 20-60% UR. Una volta aperta la confezione originale, i dispositivi dovrebbero essere utilizzati entro 24 ore o il prima possibile, e stoccati a 10-25°C e 20-60% UR. Vanno evitati rapidi cambiamenti di temperatura in condizioni di alta umidità per prevenire la condensazione.

6.4 Pulizia e ESD

La pulizia a ultrasuoni non è raccomandata in quanto può danneggiare il package. Il dispositivo è sensibile alle scariche elettrostatiche (ESD). Si raccomanda vivamente di adottare le dovute precauzioni ESD, come l'uso di postazioni di lavoro e braccialetti collegati a terra, durante la manipolazione.

6.5 Gestione Termica

Una corretta progettazione termica è essenziale. La corrente operativa deve essere deratata secondo la curva di derating quando la temperatura ambiente supera i 25°C. La temperatura attorno al LED nell'applicazione finale deve essere controllata per mantenere prestazioni e affidabilità.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

La quantità di imballaggio standard è di 1000 pezzi per busta, 8 buste per scatola e 10 scatole per cartone, per un totale di 80.000 pezzi per cartone. Viene fornita una specifica dell'etichetta, che dettaglia le informazioni stampate sull'imballaggio, inclusi i campi per il Numero Parte Cliente (CPN), Numero Parte (P/N), Quantità (QTY), Rango (CAT), Riferimento (REF) e Numero di Lotto (LOT No.).

8. Suggerimenti per l'Applicazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

L'IR928-6C-F è ideale per applicazioni che richiedono una sorgente infrarossa compatta ed emittente lateralmente. Usi comuni includono i mouse ottici per computer, dove l'emissione laterale si riflette da una superficie a un sensore. È anche utilizzato in interruttori optoelettronici, sistemi di rilevamento oggetti, sensori di prossimità e vari sistemi di controllo remoto a infrarossi o trasmissione dati dove la sua specifica lunghezza d'onda e fattore di forma sono vantaggiosi.

8.2 Considerazioni di Progettazione

Quando si progetta con questo LED, considerare quanto segue: Assicurarsi che l'allineamento dei fori PCB corrisponda perfettamente ai terminali del LED per evitare stress meccanici. Implementare resistori di limitazione della corrente appropriati in base alla tensione diretta e alla corrente operativa desiderata (rimanendo entro il massimo di 50mA). Utilizzare la curva di derating per selezionare una corrente operativa sicura per la massima temperatura ambiente prevista. Posizionare il LED in modo che la sua faccia emittente laterale sia correttamente orientata verso il bersaglio o il sensore. Tenere conto della variazione di intensità definita dal sistema di binning nella sensibilità del circuito ricevente (ad es., fototransistor o fotodiodo).

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

La principale differenziazione dell'IR928-6C-F risiede nella sua geometria del package a vista laterale, che non è comune tra i LED infrarossi standard. Rispetto ai LED a emissione superiore, permette un'installazione a profilo più basso quando la radiazione deve essere diretta orizzontalmente. La sua lunghezza d'onda di 940nm è uno standard comune, offrendo una buona compatibilità con i fotodetettori al silicio che hanno alta sensibilità in questo intervallo. La combinazione di un'intensità radiante relativamente alta (come definita dai suoi bin) e un angolo di visione stretto di 20 gradi fornisce un fascio più diretto rispetto ai LED con angoli di visione più ampi, potenzialmente aumentando la forza del segnale in sistemi allineati.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Qual è lo scopo del parametro IC(ON) e del sistema di binning?

R: IC(ON) è una misura dell'output radiante del LED in condizioni di test standardizzate. Il sistema di binning raggruppa i LED con livelli di output simili. Ciò consente ai progettisti di selezionare un livello di coerenza per la loro applicazione; per applicazioni critiche, può essere specificato un bin più stretto (ad es., 6-1) per garantire prestazioni uniformi in tutte le unità di una produzione.

D: Perché la distanza di 3mm per la piegatura e la saldatura dei terminali è così importante?

R: Il bulbo in resina epossidica e le connessioni interne (fili di bonding) dal chip ai terminali sono sensibili al calore e allo stress meccanico. Applicare calore o forza troppo vicino al bulbo può fondere l'epossidico, incrinarlo o rompere i delicati fili di bonding, portando a un guasto immediato o latente del LED.

D: Posso pilotare questo LED con una sorgente di tensione costante?

R: Non è raccomandato. I LED sono dispositivi pilotati in corrente. La loro tensione diretta ha una tolleranza e varia con la temperatura. Pilotarli con una tensione costante può portare a grandi variazioni incontrollate della corrente, potenzialmente superando il valore massimo nominale e distruggendo il LED. Utilizzare sempre un driver a corrente costante o un semplice resistore in serie con una sorgente di tensione per impostare la corrente.

D: Cosa significano "Pb-free" e "Halogen-Free" per la mia applicazione?

R: Queste sono dichiarazioni di conformità ambientale e normativa. Pb-free significa che il dispositivo non contiene piombo, conformemente a normative come la RoHS. Halogen-free significa che contiene livelli molto bassi di bromo (Br) e cloro (Cl), che sono sostanze oggetto di preoccupazione in alcune normative ambientali e per certe applicazioni ad alta affidabilità o alta temperatura dove i sottoprodotti alogenati potrebbero essere problematici.

11. Caso Pratico di Progettazione e Utilizzo

Caso: Sensore di Rilevamento Oggetti

In un semplice sensore a barriera, un IR928-6C-F può essere accoppiato con un fototransistor posto di fronte. Il LED è pilotato con una corrente costante di, ad esempio, 20mA. Quando un oggetto passa tra il LED e il fototransistor, interrompe il fascio infrarosso a 940nm. L'output del fototransistor cambia, il che può essere rilevato da un comparatore o microcontrollore per attivare un'azione. Il package a emissione laterale permette sia al LED che al sensore di essere montati piani sullo stesso PCB, con i lati attivi rivolti l'uno verso l'altro attraverso un varco, creando un'assemblaggio sensore molto compatto. L'angolo di visione di 20 gradi aiuta a concentrare la luce verso il ricevitore, migliorando il rapporto segnale/rumore. Il progettista deve selezionare un bin IC(ON) appropriato per garantire che una forza del segnale sufficiente raggiunga il fototransistor sulla distanza di rilevamento desiderata.

12. Principio di Funzionamento

Un LED infrarosso è un diodo a giunzione p-n semiconduttore. Quando viene applicata una tensione diretta che supera la sua soglia, elettroni e lacune si ricombinano nella regione attiva del materiale semiconduttore (Arseniuro di Gallio, GaAs, in questo caso). Questo processo di ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni (luce). La specifica lunghezza d'onda di 940nm è determinata dall'energia di bandgap del materiale GaAs. Il package in epossidico trasparente funge da lente, modellando la luce emessa nell'angolo di visione specificato di 20 gradi dal lato del componente. Il design "sidelooker" è ottenuto montando il chip semiconduttore verticalmente all'interno del package in modo che la sua superficie emettente sia rivolta verso la parete laterale.

13. Tendenze e Sviluppi del Settore

La tendenza nei LED infrarossi, inclusi i tipi a emissione laterale, è verso una maggiore efficienza (più output radiante per watt elettrico in ingresso), il che riduce il consumo energetico e la generazione di calore. C'è anche una spinta verso un'affidabilità e longevità aumentate, specialmente per applicazioni automobilistiche e industriali. La miniaturizzazione continua, sebbene i package a foro passante come l'IR928-6C-F rimangano popolari per prototipazione, uso hobbistico e applicazioni dove è richiesto montaggio manuale o maggiore resistenza meccanica. Le versioni a montaggio superficiale (SMD) dei LED IR a emissione laterale stanno diventando più comuni per la produzione automatizzata ad alto volume. La lunghezza d'onda di 940nm rimane uno standard del settore grazie alla sua buona corrispondenza con i rilevatori al silicio e alla sua relativa invisibilità rispetto alla luce IR visibile o a 850nm, che può avere una debole luminescenza rossa.