Scheda Tecnica LED Infrarosso SMD RE30AX - Dimensioni 3.00x3.00x2.10mm - Tensione 1.7V - Potenza 0.9W - Picco Lunghezza d'Onda 850nm

1. Panoramica del Prodotto

Questa documentazione tecnica dettaglia le specifiche e le linee guida di applicazione per un diodo emettitore di luce (LED) infrarosso (IR) ad alta potenza a montaggio superficiale. Il dispositivo presenta un package EMC (Compound di Modellatura Epossidica), che offre eccellente resistenza meccanica, stabilità termica e affidabilità per ambienti operativi impegnativi.

Vantaggi Principali:I benefici chiave di questo componente includono un ingombro SMD compatto (3.0mm x 3.0mm), un'elevata potenza radiante totale e un ampio angolo di visione di 100 gradi, garantendo un'illuminazione ad ampia area. È progettato per la compatibilità con processi standard di saldatura a rifusione senza piombo.

Mercato di Riferimento:I principali domini di applicazione per questo LED IR sono i sistemi di sicurezza e sorveglianza, dove funge da sorgente di illuminazione invisibile per telecamere a visione notturna. È inoltre altamente adatto per sistemi di visione artificiale nell'automazione industriale, consentendo un rilevamento e posizionamento affidabile degli oggetti in condizioni di scarsa illuminazione.

1.1 Dimensioni del Package

Il componente è alloggiato in un package rettangolare compatto che misura 3.00 mm in lunghezza, 3.00 mm in larghezza e 2.10 mm in altezza. Le tolleranze dimensionali sono tipicamente ±0.2 mm salvo diversa specificazione. Il package presenta una marcatura di polarità chiara per garantire l'orientamento corretto durante l'assemblaggio del PCB. Il land pattern di saldatura consigliato (footprint) è fornito per facilitare prestazioni termiche ed elettriche ottimali, nonché un'attaccatura meccanica affidabile alla scheda a circuito stampato.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

Le sezioni seguenti forniscono un'interpretazione dettagliata e obiettiva delle caratteristiche elettriche, ottiche e termiche del dispositivo.

2.1 Caratteristiche Elettriche & Ottiche

Tutte le misurazioni sono specificate a una temperatura standard del punto di saldatura (Ts) di 25°C.

• Tensione Diretta (V_F):Con una corrente diretta (I_F) di 500 mA applicata, la caduta di tensione tipica attraverso il LED è di 1.7 V, con un minimo di 1.4 V. Questa bassa tensione diretta contribuisce a una maggiore efficienza del sistema.
• Lunghezza d'Onda di Picco (λ_p):La lunghezza d'onda primaria della luce infrarossa emessa è di 850 nm, che si trova vicino alla sensibilità di picco di molti sensori d'immagine al silicio rimanendo invisibile all'occhio umano.
• Larghezza di Banda Spettrale (Δλ):La larghezza spettrale a metà intensità massima è tipicamente di 30 nm, che definisce la purezza della luce infrarossa emessa.
• Flusso Radiante Totale (Φ_e):Questo parametro misura la potenza ottica totale in milliwatt. A I_F= 500 mA, il valore tipico è di 350 mW, con un intervallo da 280 mW (min) a 450 mW (max).
• Angolo di Visione (2θ_1/2):L'angolo al quale l'intensità radiante è metà dell'intensità massima è di 100 gradi, fornendo un pattern di fascio ampio.
• Resistenza Termica (R_θJ-S):La resistenza termica giunzione-punto di saldatura è di 16 °C/W. Questo valore è critico per calcolare la temperatura di giunzione durante il funzionamento per garantire affidabilità a lungo termine.

2.2 Valori Massimi Assoluti

Questi sono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Non è raccomandato operare a o vicino a questi limiti per periodi prolungati.

• Dissipazione di Potenza Massima (P_D):0.9 W.
• Corrente Diretta Continua Massima (I_F):500 mA.
• Tensione Inversa Massima (V_R):5 V. Superare questo valore può causare un guasto immediato.
• Tolleranza alla Scarica Elettrostatica (ESD):Il rating del modello corporeo umano (HBM) è di 2000 V. Sono obbligatorie procedure di manipolazione ESD appropriate.
• Intervalli di Temperatura:Temperatura di funzionamento: -40°C a +85°C. Temperatura di stoccaggio: -40°C a +100°C.
• Temperatura di Giunzione Massima (T_J):105°C. La corrente operativa deve essere deratata per mantenere T_Jal di sotto di questo limite.

3. Analisi delle Curve di Prestazione

3.1 Tensione Diretta vs. Corrente Diretta (Curva IV)

La curva IV mostra una relazione non lineare tipica dei diodi a semiconduttore. All'aumentare della corrente da 0 a 600 mA, la tensione diretta sale da circa 1.3 V a 1.7 V. Questa curva è essenziale per selezionare circuiti di limitazione della corrente appropriati e comprendere la dissipazione di potenza.

3.2 Intensità Relativa vs. Corrente Diretta

Questo grafico dimostra che l'output ottico (intensità relativa) aumenta quasi linearmente con la corrente di guida fino al massimo nominale. Questa relazione prevedibile consente ai progettisti di regolare la luminosità variando la corrente di guida.

3.3 Intensità Relativa vs. Temperatura Ambiente

Il grafico indica una diminuzione dell'output ottico all'aumentare della temperatura ambiente. Da 25°C a 85°C, l'intensità relativa scende a circa l'85-90% del valore a temperatura ambiente. Questo calo termico deve essere considerato nei progetti per prestazioni stabili nell'intervallo di temperatura operativa.

3.4 Distribuzione Spettrale

Il grafico spettrale conferma un'emissione di picco a 850 nm con una banda relativamente stretta, centrata attorno al tipico picco di responsività del sensore al silicio. La forma è caratteristica di una struttura LED basata su AlGaAs.

3.5 Pattern di Radiazione

Il diagramma polare visualizza l'angolo di visione di 100 gradi, mostrando un pattern di emissione quasi Lambertiano dove l'intensità è abbastanza uniforme nel cono di visione centrale prima di diminuire ad angoli più ampi.

3.6 Temperatura del Punto di Saldatura vs. Corrente Diretta

Questa curva illustra l'accoppiamento termico tra la giunzione del LED e il suo punto di saldatura. Per una data corrente diretta, la temperatura del punto di saldatura aumenterà. Questi dati, combinati con la resistenza termica, sono utilizzati per una progettazione accurata della gestione termica.

4. Informazioni su Confezionamento & Assemblaggio SMT

4.1 Specifiche di Confezionamento

Il prodotto è fornito in confezionamento a nastro e bobina per l'assemblaggio SMT automatizzato. Ogni bobina contiene 3000 pezzi. Le dimensioni del nastro portante (passo delle tasche, larghezza, profondità) e le dimensioni della bobina (diametro, dimensione del mozzo) sono conformi alle specifiche standard EIA per garantire compatibilità con le apparecchiature standard pick-and-place.

4.2 Linee Guida per Saldatura a Rifusione SMT

Questo componente è valutato per processi di saldatura a rifusione senza piombo. Le considerazioni chiave includono:

• Livello di Sensibilità all'Umidità (MSL):Livello 3. I componenti devono essere essiccati secondo lo standard IPC/JEDEC se la confezione è stata aperta ed esposta a condizioni ambientali oltre la vita utile specificata.
• Parametri del Profilo:È raccomandato un profilo standard di rifusione senza piombo con una temperatura di picco non superiore a 260°C. Il tempo sopra il liquidus (tipicamente 217°C) deve essere controllato per minimizzare lo stress termico sul package EMC e sul die semiconduttore.
• Precauzioni di Manipolazione:Evitare stress meccanici sul package. Utilizzare ugelli di pick-up a vuoto di dimensione appropriata. Mantenere ambienti e attrezzature di lavoro sicuri per l'ESD.

5. Raccomandazioni per Applicazione & Progettazione

5.1 Scenari Applicativi Tipici

• Telecamere di Sorveglianza & Sicurezza:Fornisce illuminazione nascosta per la funzionalità di visione notturna in CCTV, dash cam e telecamere per citofoni.
• Visione Artificiale & Automazione Industriale:Consente un'illuminazione costante per lettori di codici a barre, sensori ottici, guida robotica e sistemi di ispezione qualità.
• Sensori Biometrici:Può essere utilizzato in moduli di illuminazione IR per sistemi di riconoscimento facciale o scansione dell'iride.

5.2 Considerazioni di Progettazione

• Gestione Termica:A causa dell'elevata dissipazione di potenza (fino a 0.9W), un efficace dissipatore di calore è cruciale. Utilizzare un PCB con via termiche adeguate sotto il pad del LED collegate a un piano di massa o a un dissipatore dedicato. Calcolare la temperatura di giunzione attesa usando T_J= T_S+ (P_D* R_θJ-S) e assicurarsi che rimanga al di sotto di 105°C.
• Circuito di Guida:È fortemente raccomandato un driver a corrente costante rispetto a una sorgente a tensione costante per garantire un output ottico stabile e prevenire la fuga termica. Il driver deve essere in grado di fornire fino a 500 mA.
• Progettazione Ottica:L'ampio angolo di visione di 100 gradi è adatto per un'illuminazione generale a flood. Per fasci focalizzati, saranno necessarie ottiche secondarie (lenti).

5.3 Analisi Comparativa

Rispetto ai LED IR standard a foro passante, questa versione SMD offre vantaggi significativi per la produzione moderna: ingombro ridotto, idoneità per l'assemblaggio automatizzato e migliore prestazione termica grazie all'attaccatura diretta al PCB. Rispetto ad altri LED IR SMD, la sua combinazione di output di 350 mW a 500mA e un angolo di 100 gradi in un package 3.0mm x 3.0mm rappresenta una soluzione bilanciata per applicazioni ad alta potenza e ampia copertura.

6. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Posso alimentare questo LED con un alimentatore da 3.3V?

R: Sì, ma devi utilizzare un driver a corrente costante. La tensione diretta tipica è di 1.7V a 500mA, quindi è necessario un resistore in serie o un circuito driver attivo per limitare la corrente da un rail da 3.3V.

D: Quanti LED posso collegare in serie?

R: Dipende dalla tensione di guida. Per un driver da 12V, teoricamente potresti collegare fino a 7 LED in serie (12V / 1.7V ≈ 7). Tuttavia, devi considerare le tolleranze di tensione e il margine del driver. Il collegamento in parallelo di LED non è raccomandato senza un bilanciamento di corrente individuale.

D: Qual è la vita utile prevista?

R: La vita utile del LED è determinata principalmente dalla temperatura di giunzione operativa. Quando operato entro i valori massimi assoluti specificati, in particolare mantenendo T_Jben al di sotto di 105°C, il dispositivo può raggiungere decine di migliaia di ore di funzionamento. Le alte temperature accelerano la deprezzamento del lumen.

D: È necessario un filtro IR sulla telecamera?

R: La maggior parte delle telecamere diurne ha un filtro taglia-IR per prevenire distorsioni cromatiche. Per una visione notturna IR efficace, questo filtro deve essere spostato meccanicamente o deve essere utilizzata una telecamera senza un filtro taglia-IR permanente.

7. Principi Tecnici & Tendenze

7.1 Principio di Funzionamento

Un LED infrarosso è un diodo a semiconduttore a giunzione p-n. Quando viene applicata una tensione diretta, elettroni e lacune si ricombinano nella regione attiva, rilasciando energia sotto forma di fotoni. La lunghezza d'onda di questi fotoni (850nm in questo caso) è determinata dall'energia del bandgap dei materiali semiconduttori utilizzati, tipicamente arseniuro di gallio e alluminio (AlGaAs) per questo intervallo di lunghezza d'onda.

7.2 Tendenze del Settore

La tendenza nei LED IR per applicazioni di imaging è verso una maggiore efficienza (più mW per mA), dimensioni del package più piccole per array più densi e un'affidabilità migliorata. C'è anche uno sviluppo continuo in lunghezze d'onda ottimizzate per specifici tipi di sensori e applicazioni che richiedono sicurezza oculare. L'integrazione di driver IC con LED in un unico package è un'altra tendenza in crescita per semplificare la progettazione del sistema.