IR383 5,0mm Infrarot-LED Datenblatt - Abmessungen 5mm - Spitzenwellenlänge 940nm - Durchlassspannung 1,2V - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die IR383 ist eine hochintensive Infrarot-Emissionsdiode in einem standardmäßigen T-1 (5mm) blauen Kunststoffgehäuse. Sie wurde für zuverlässige Leistung in Infrarot-Übertragungssystemen entwickelt. Die Hauptfunktion des Bauteils ist die Emission von Infrarotlicht mit einer Spitzenwellenlänge von 940nm, wodurch es spektral mit gängigen Fototransistoren, Fotodioden und Infrarot-Empfängermodulen kompatibel ist. Ihre Kernvorteile umfassen hohe Strahlungsintensität, niedrige Durchlassspannung und ein Design, das RoHS-, REACH- und halogenfreien Standards entspricht, was die Eignung für moderne Elektronikfertigungsanforderungen sicherstellt.

2. Detaillierte Analyse der technischen Parameter

2.1 Absolute Maximalwerte

Das Bauteil ist für den Betrieb innerhalb strenger Grenzen ausgelegt, um Langlebigkeit und Zuverlässigkeit zu gewährleisten. Der zulässige Dauer-Durchlassstrom (IF) beträgt 100mA, während ein Spitzen-Durchlassstrom (IFP) von 1,0A unter Impulsbedingungen zulässig ist (Impulsbreite ≤100μs, Tastverhältnis ≤1%). Die maximale Sperrspannung (VR) beträgt 5V. Der Betriebstemperaturbereich reicht von -40°C bis +85°C, die Lagertemperatur kann bis zu +100°C betragen. Das Bauteil hält einer Löttemperatur von 260°C für bis zu 10 Sekunden stand. Die maximale Verlustleistung (Pd) beträgt 120mW bei einer Umgebungstemperatur von ≤25°C.

2.2 Elektro-optische Kenngrößen

Die wichtigsten Leistungsparameter werden bei einer Standardtemperatur von 25°C gemessen. Die Strahlungsintensität (Ie) beträgt mindestens 15,0 mW/sr bei einem Durchlassstrom von 20mA, mit einem typischen Wert von 20,0 mW/sr. Unter Impulsbetrieb (IF=50mA, Impulsbreite ≤100μs, Tastverhältnis ≤1%) erreicht die typische Strahlungsintensität 80,0 mW/sr. Die Spitzen-Emissionswellenlänge (λp) liegt bei 940nm mit einer typischen spektralen Bandbreite (Δλ) von 45nm. Die Durchlassspannung (VF) beträgt typischerweise 1,2V bei 20mA, maximal 1,5V. Bei 50mA unter Impulsbedingungen beträgt VF typisch 1,4V (max. 1,8V). Der Sperrstrom (IR) beträgt maximal 10μA bei 5V Sperrspannung. Der Abstrahlwinkel (2θ1/2) beträgt typischerweise 20 Grad.

3. Erläuterung des Binning-Systems

Die IR383 verwendet ein Binning-System für die Strahlungsintensität, um Bauteile basierend auf ihrer Ausgangsleistung zu kategorisieren. Die Bins sind wie folgt definiert: Bin P (15,0-24,0 mW/sr), Bin Q (21,0-34,0 mW/sr), Bin R (30,0-48,0 mW/sr) und Bin S (42,0-67,0 mW/sr). Dieses Binning ermöglicht es Entwicklern, Komponenten auszuwählen, die spezifische Intensitätsanforderungen für ihre Anwendung erfüllen, und gewährleistet so eine konsistente Systemleistung. Die Messunsicherheiten werden mit ±0,1V für die Durchlassspannung, ±10% für die Lichtstärke und ±1,0nm für die dominante Wellenlänge angegeben.

4. Analyse der Kennlinien

Das Datenblatt enthält mehrere Kennlinien, die das Verhalten des Bauteils unter verschiedenen Bedingungen veranschaulichen. Abbildung 1 zeigt die Beziehung zwischen Durchlassstrom und Umgebungstemperatur. Abbildung 2 stellt die spektrale Verteilung dar und bestätigt das 940nm-Maximum. Abbildung 3 zeigt die Verschiebung der Spitzen-Emissionswellenlänge in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur. Abbildung 4 veranschaulicht die Beziehung zwischen Durchlassstrom und Durchlassspannung. Abbildung 5 zeigt, wie die relative Intensität mit dem Durchlassstrom variiert. Abbildung 6 stellt die relative Strahlungsintensität als Funktion der Winkelabweichung von der Mittelachse dar. Abbildung 7 zeigt die relative Intensität in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur, und Abbildung 8 zeigt, wie sich die relative Durchlassspannung mit der Umgebungstemperatur ändert. Diese Kurven sind wesentlich, um die Leistung in realen Betriebsumgebungen vorherzusagen.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

Die IR383 verwendet ein standardmäßiges T-1 (5mm Durchmesser) blaues Kunststoffgehäuse. Der Anschlussabstand beträgt 2,54mm und ist mit Standard-Steckplatinen und Leiterplatten kompatibel. Eine detaillierte Zeichnung der Gehäuseabmessungen ist im Datenblatt enthalten, alle Maße sind in Millimetern angegeben. Die Toleranz für nicht spezifizierte Abmessungen beträgt ±0,25mm. Das blaue Linsenmaterial hilft bei der Identifizierung des Bauteils als Infrarot-Emitter.

6. Löt- und Montagerichtlinien

Das Bauteil ist für Wellen- oder Reflow-Lötung bei einer maximalen Temperatur von 260°C für eine Dauer von nicht mehr als 10 Sekunden ausgelegt. Die Einhaltung dieser Grenzwerte ist entscheidend, um Schäden am Kunststoffgehäuse oder dem Halbleiterchip zu vermeiden. Das Bauteil ist bleifrei und entspricht halogenfreien Standards (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm). Während der Handhabung und Montage sollten Standard-ESD-Vorsichtsmaßnahmen (Elektrostatische Entladung) beachtet werden.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

Die Standardverpackungsspezifikation ist 500 Stück pro Beutel, 5 Beutel pro Karton und 10 Kartons pro Versandkarton, insgesamt 25.000 Stück pro Versandkarton. Das Etikett enthält Felder für die Kunden-Teilenummer (CPN), die Hersteller-Teilenummer (P/N), die Packungsmenge (QTY), die Intensitätsklasse (AT), die Spitzenwellenlänge (HUE), die Referenz (REF) und die Losnummer (LOT No).

8. Anwendungsempfehlungen

8.1 Typische Anwendungsszenarien

Die IR383 ist ideal geeignet für Infrarot-Freistrahl-Übertragungssysteme, wie z.B. Fernbedienungen für Unterhaltungselektronik (Fernseher, Audiosysteme, Set-Top-Boxen), bei denen hohe Ausgangsleistung die Reichweite erhöht. Sie ist auch anwendbar in Rauchmeldern, wo sie mit einem Empfänger gepaurt wird, um Partikel zu detektieren, sowie in verschiedenen anderen Infrarot-basierten Sensor- und Kommunikationssystemen.

8.2 Designüberlegungen

Beim Entwurf einer Treiberschaltung muss der Durchlassstrom mittels eines Vorwiderstands oder einer Konstantstromquelle auf die maximalen Dauer- oder Impulsgrenzwerte begrenzt werden. Die niedrige Durchlassspannung reduziert den Stromverbrauch. Der enge Abstrahlwinkel von 20 Grad sorgt für einen stärker gebündelten Strahl, was für Punkt-zu-Punkt-Kommunikation vorteilhaft ist, jedoch eine sorgfältige Ausrichtung erfordert. Eine Kühlung kann erforderlich sein, wenn in der Nähe der maximalen Verlustleistung gearbeitet wird, insbesondere bei hohen Umgebungstemperaturen.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu generischen 5mm IR-LEDs bietet die IR383 eine garantierte Mindest-Strahlungsintensität und ist durch einen umfassenden Satz von Kennlinien und eine formale Binning-Struktur charakterisiert. Ihre Konformität mit modernen Umweltvorschriften (RoHS, REACH, halogenfrei) ist ein wichtiges Unterscheidungsmerkmal für Märkte mit strengen Materialbeschränkungen. Die spezifizierte 940nm Wellenlänge ist ein gängiger Standard und gewährleistet breite Kompatibilität mit Empfänger-ICs.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQs)

F: Was ist der Unterschied zwischen Dauer- und Impuls-Durchlassstromgrenzwerten?

A: Der Dauerstromgrenzwert (100mA) gilt für den stationären Betrieb. Der Impulsgrenzwert (1,0A) erlaubt einen viel höheren Momentanstrom, um hellere Lichtblitze zu erzeugen, jedoch nur für sehr kurze Impulse (≤100μs) mit einem niedrigen Tastverhältnis (≤1%), um Überhitzung zu vermeiden.

F: Wie beeinflusst die Umgebungstemperatur die Leistung?

A: Wie in den Kennlinien gezeigt, führt eine steigende Temperatur typischerweise zu einer Abnahme der Strahlungsleistung und einem leichten Anstieg der Durchlassspannung. Entwickler müssen die Leistungsparameter bei Betrieb über 25°C herunterstufen.

F: Kann diese LED für Datenübertragung verwendet werden?

A: Ja, ihre schnelle Ansprechzeit (typisch für LEDs) und hohe Ausgangsleistung machen sie für modulierte Datenübertragung in Fernbedienungen und Kurzstrecken-Kommunikationsverbindungen geeignet, obwohl das Datenblatt keine Modulationsbandbreite spezifiziert.

11. Praktischer Design- und Anwendungsfall

Fall: Entwurf einer IR-Fernbedienung mit großer Reichweite

Für eine Fernbedienung mit erweiterter Reichweite würde ein Entwickler eine IR383 aus Bin S für die höchste Strahlungsintensität auswählen. Die Treiberschaltung würde einen Mikrocontroller verwenden, um ein moduliertes Signal (z.B. 38kHz Träger) zu erzeugen. Ein Transistorschalter würde die LED mit 50mA oder höher impulsieren, wobei das für das Protokoll verwendete Tastverhältnis von 1% eingehalten wird. Der enge Abstrahlwinkel hilft, die Energie auf den Empfänger zu konzentrieren. Ein einfacher Vorwiderstand wird berechnet als R = (Vcc - Vf) / If, wobei Vf dem typischen Wert beim Impulsstrom entnommen wird.

12. Funktionsprinzip

Eine Infrarot-Leuchtdiode (IR-LED) ist eine Halbleiter-pn-Übergangsdiode, die nicht sichtbares Infrarotlicht emittiert, wenn sie in Durchlassrichtung betrieben wird. Elektronen rekombinieren mit Löchern innerhalb des Bauteils und setzen Energie in Form von Photonen frei. Das spezifische Material (GaAlAs für die IR383) und die Struktur des Halbleiters bestimmen die Wellenlänge des emittierten Lichts, in diesem Fall 940nm. Das Kunststoffgehäuse verkapselt den Chip, bietet mechanischen Schutz, und die Linse formt das Abstrahlverhalten.

13. Technologietrends

Der Trend bei Infrarot-LEDs geht weiterhin in Richtung höherer Effizienz (mehr Strahlungsleistung pro elektrischem Watt), was Stromverbrauch und Wärmeentwicklung reduziert. Es gibt auch Bestrebungen für erhöhte Zuverlässigkeit und Langlebigkeit. Die Gehäusetechnik entwickelt sich weiter, um ein besseres thermisches Management und eine präzisere optische Kontrolle zu ermöglichen. Darüber hinaus wird die Integration von Treiberschaltungen und Sensoren in kompakte Module für vereinfachte Endanwender-Designs immer üblicher. Die Einhaltung sich entwickelnder globaler Umwelt- und Materialvorschriften bleibt ein kritischer Schwerpunkt der Branche.