Technisches Datenblatt für die 5mm Infrarot-LED SIR333-A - 5,0mm Gehäuse - 1,65V Durchlassspannung - 875nm Wellenlänge - 150mW Verlustleistung

1. Produktübersicht

Die SIR333-A ist eine hochintensive 5mm Infrarot (IR)-Emissionsdiode. Sie ist in einem blauen Kunststoffgehäuse vergossen und für Anwendungen konzipiert, die eine zuverlässige Infrarot-Emission erfordern. Die spektrale Ausgabe des Bauteils ist auf gängige Fototransistoren, Fotodioden und Infrarot-Empfängermodule abgestimmt, was es für verschiedene Sensor- und Übertragungssysteme geeignet macht.

1.1 Kernmerkmale und Vorteile

• Hohe Zuverlässigkeit:Für konsistente Langzeit-Performance ausgelegt.
• Hohe Strahlungsintensität:Liefert eine starke Infrarot-Ausgangsleistung für eine effektive Signalübertragung.
• Spezifische Wellenlänge:Spitzen-Emissionswellenlänge (λp) von 875nm.
• Standard-Anschlussabstand:2,54mm Pinabstand für einfache Leiterplattenmontage.
• Niedrige Durchlassspannung:Trägt zu einem energieeffizienten Betrieb bei.
• Umweltkonformität:Das Produkt ist bleifrei und entspricht den RoHS-, EU REACH- und halogenfreien Standards (Br < 900ppm, Cl < 900ppm, Br+Cl < 1500ppm).

1.2 Zielanwendungen

• Freistrahl-Übertragungssysteme.
• Infrarot-Fernbedienungen mit hohem Leistungsbedarf.
• Rauchmelder.
• Allgemeine Infrarot-Anwendungssysteme.

2. Technische Spezifikationen und objektive Interpretation

2.1 Absolute Grenzwerte

Diese Grenzwerte definieren die Limits, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Ein Betrieb unter oder an diesen Grenzwerten ist nicht garantiert.

2.2 Elektro-optische Kennwerte

Dies sind die typischen Leistungsparameter, gemessen bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C.

Messtoleranzen:Durchlassspannung: ±0,1V, Strahlungsintensität: ±10%, Spitzenwellenlänge: ±1,0nm.

2.3 Thermische Betrachtungen

Die Performance des Bauteils ist temperaturabhängig. Die maximale Verlustleistung von 150mW ist bei oder unter 25°C Freilufttemperatur spezifiziert. Mit steigender Umgebungstemperatur nimmt die zulässige Verlustleistung ab, was im thermischen Design berücksichtigt werden muss, um die Zuverlässigkeit zu gewährleisten und Überhitzung zu vermeiden.

3. Erklärung des Binning-Systems

Die SIR333-A ist in verschiedenen Leistungsklassen oder \"Bins\" erhältlich, basierend auf ihrer bei einem Durchlassstrom (IF) von 20mA gemessenen Strahlungsintensität. Dies ermöglicht es Entwicklern, ein Bauteil auszuwählen, das genau den Empfindlichkeitsanforderungen ihrer Anwendung entspricht.

In den bereitgestellten Daten ist kein separates Binning für Durchlassspannung oder Spitzenwellenlänge angegeben; es werden typische Werte verwendet.

4. Analyse der Leistungskurven

4.1 Durchlassstrom vs. Umgebungstemperatur

Diese Kurve zeigt die Reduzierung des maximal zulässigen Dauer-Durchlassstroms bei steigender Umgebungstemperatur über 25°C. Entwickler müssen dieses Diagramm konsultieren, um in Umgebungen mit erhöhter Temperatur die sicheren Betriebsgrenzen nicht zu überschreiten.

4.2 Spektrale Verteilung

Das Diagramm stellt die relative Strahlungsintensität über der Wellenlänge dar. Es bestätigt die typische Spitzenwellenlänge von 875nm und die spektrale Bandbreite von etwa 80nm (Halbwertsbreite). Diese schmale Bandbreite ist vorteilhaft, um Interferenzen durch Umgebungslicht zu minimieren und optische Filter in Empfängern abzustimmen.

3.3 Spitzen-Emissionswellenlänge vs. Umgebungstemperatur

Diese Kennlinie zeigt, wie sich die Spitzenwellenlänge mit der Temperatur verschiebt. Das Verständnis dieser Verschiebung ist entscheidend für Anwendungen, bei denen der Empfänger auf eine bestimmte Wellenlänge abgestimmt ist, da die Systemleistung über den Betriebstemperaturbereich variieren kann.

4.4 Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (IV-Kurve)

Die IV-Kurve ist grundlegend für den Schaltungsentwurf. Sie zeigt die nichtlineare Beziehung zwischen Strom und Spannung. Die typische Durchlassspannung beträgt 1,3V bei 20mA, steigt jedoch mit dem Strom an und kann zwischen einzelnen Bauteilen variieren. Ein strombegrenzender Widerstand oder eine Konstantstromquelle ist unerlässlich.

4.5 Strahlungsintensität vs. Durchlassstrom

Diese Darstellung zeigt, dass die Strahlungsleistung mit dem Durchlassstrom zunimmt, jedoch nicht linear. Sie verdeutlicht den signifikanten Leistungsgewinn, wenn die LED mit ihrem maximalen Pulsstrom (100mA) betrieben wird, verglichen mit dem Standardwert von 20mA. Dies ist nützlich für Anwendungen, die eine größere Reichweite oder höhere Signalstärke erfordern.

4.6 Relative Strahlungsintensität vs. Winkelabweichung

Dieses Polardiagramm veranschaulicht den Abstrahlwinkel oder das Emissionsmuster. Der typische Halbwinkel beträgt 20 Grad, was bedeutet, dass die Intensität bei ±20 Grad von der Achse auf 50% ihres Achsenwertes abfällt. Dies definiert die Strahlbreite der LED und ist entscheidend für die Ausrichtung auf einen Empfänger oder Sensor.

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

5.1 Gehäuseabmessungen

Das Bauteil ist in einem standardmäßigen 5mm runden LED-Gehäuse untergebracht. Wichtige Abmessungen sind der Gesamtdurchmesser (5,0mm), der Anschlussabstand (2,54mm) und der Anschlussdurchmesser. Ein detailliertes Maßzeichnung ist im Datenblatt für das präzise Leiterplatten-Layout enthalten. Alle nicht spezifizierten Toleranzen betragen ±0,25mm.

5.2 Polaritätskennzeichnung

Die LED hat eine abgeflachte Seite am Rand des Gehäuses, die typischerweise die Kathode (Minuspol) kennzeichnet. Der längere Anschluss ist normalerweise die Anode (Pluspol). Die korrekte Polarität muss während der Installation beachtet werden.

6. Löt- und Montagerichtlinien

6.1 Anschlussformung

• Biegen Sie die Anschlüsse an einer Stelle, die mindestens 3mm von der Basis des Epoxid-Glaskörpers entfernt ist.
• Führen Sie die Anschlussformungvor soldering.
• Vermeiden Sie Spannungen am Gehäuse während des Biegens.
• Schneiden Sie die Anschlüsse bei Raumtemperatur.
• Stellen Sie sicher, dass die Leiterplattenlöcher perfekt mit den LED-Anschlüssen ausgerichtet sind, um Montagespannungen zu vermeiden.

6.2 Lötparameter

Handlöten:Lötspitzentemperatur: max. 300°C (max. 30W). Lötzeit: max. 3 Sek. Halten Sie einen Mindestabstand von 3mm zwischen Lötstelle und Epoxid-Glaskörper ein.
Wellen-/Tauchlöten:Vorwärmtemperatur: max. 100°C (max. 60 Sek.). Lötbad-Temperatur: max. 260°C, Zeit: max. 5 Sek. Abstand von Lötstelle zu Glaskörper: min. 3mm.
Allgemeine Regeln:Vermeiden Sie Spannungen an den Anschlüssen bei hoher Temperatur. Löten Sie nicht mehr als einmal. Schützen Sie die LED beim Abkühlen vor Stößen. Vermeiden Sie schnelle Abkühlprozesse.

6.3 Reinigung

Reinigen Sie bei Bedarf nur mit Isopropylalkohol bei Raumtemperatur für nicht länger als eine Minute. Verwenden Sie keine Ultraschallreinigung, da diese die interne Struktur beschädigen kann. Wenn Ultraschallreinigung unvermeidbar ist, ist äußerste Vorsicht bezüglich Leistung und Montagezustand erforderlich.

6.4 Lagerbedingungen

Lagern Sie bei 30°C oder weniger und 70% relativer Luftfeuchtigkeit oder weniger. Die empfohlene Lagerdauer nach dem Versand beträgt 3 Monate. Für längere Lagerung (bis zu einem Jahr) verwenden Sie einen versiegelten Behälter mit Stickstoffatmosphäre und Feuchtigkeitsabsorber. Vermeiden Sie schnelle Temperaturwechsel in feuchter Umgebung, um Kondensation zu verhindern.

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

7.1 Etikettenspezifikation

Das Produktetikett enthält mehrere Codes: CPN (Kunden-Produktnummer), P/N (Produktnummer), QTY (Packmenge), CAT (Leuchtstärke-Klasse/Bin), HUE (Dominante Wellenlängen-Klasse), REF (Durchlassspannungs-Klasse), LOT No. (Losnummer) und einen Datumscode (Monat).

7.2 Packmengen

• 200 bis 500 Stück pro Beutel.
• 5 Beutel pro Innenkarton.
• 10 Innenkartons pro Master- (Außen-)Karton.

8. Anwendungsvorschläge

8.1 Typische Anwendungsschaltungen

Für den Grundbetrieb sollte die LED mit einem Reihen-Strombegrenzungswiderstand betrieben werden. Der Widerstandswert (R) kann mit dem Ohmschen Gesetz berechnet werden: R = (Vversorgung - VF) / IF, wobei VF die Durchlassspannung aus dem Datenblatt ist (verwenden Sie den Maximalwert für Sicherheit) und IF der gewünschte Durchlassstrom ist (z.B. 20mA). Für gepulsten Betrieb für größere Reichweite (z.B. in Fernbedienungen) kann ein durch einen Mikrocontroller gesteuerter Transistorschalter verwendet werden, um den hohen Spitzenstrom (bis zu 1A unter spezifiziertem Tastverhältnis) bereitzustellen.

8.2 Design-Überlegungen

• Optische Ausrichtung:Nutzen Sie den 20-Grad-Abstrahlwinkel, um die LED korrekt mit dem Sichtfeld des Empfängers auszurichten.
• Stromversorgung:Verwenden Sie immer eine Konstantstromquelle oder einen strombegrenzenden Widerstand. Der direkte Anschluss an eine Spannungsquelle zerstört die LED.
• Thermisches Management:Stellen Sie sicher, dass die Leiterplatte und die Umgebung eine ausreichende Wärmeableitung ermöglichen, insbesondere bei Betrieb nahe der Grenzwerte.
• Empfängerabstimmung:Wählen Sie einen Fotodetektor oder ein Empfängermodul, dessen Spitzenempfindlichkeit mit der 875nm-Emission dieser LED übereinstimmt.
• Unempfindlichkeit gegenüber Umgebungslicht:Für Systeme, die in Umgebungen mit wechselndem Licht eingesetzt werden, sollten Sie das IR-Signal modulieren und einen Empfänger mit passender Modulationsfrequenz verwenden, um Umgebungsrauschen zu unterdrücken.

9. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die SIR333-A unterscheidet sich durch die Kombination aushoher Strahlungsintensität(bis zu 90 mW/sr gepulst) und einemrelativ schmalen 20-Grad-Abstrahlwinkel. Dies macht sie besonders geeignet für Anwendungen, die gerichtete, hochleistungsfähige IR-Strahlen erfordern, wie z.B. Fernbedienungen mit großer Reichweite oder spezifische Sensoranwendungen. Ihre Konformität mit modernen Umweltstandards (RoHS, REACH, halogenfrei) ist ebenfalls ein Schlüsselvorteil für Produkte, die auf globale Märkte abzielen. Die Verfügbarkeit in Intensitäts-Bins ermöglicht eine Kostenoptimierung basierend auf den Leistungsanforderungen.

10. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

10.1 Was ist der Unterschied zwischen Dauer- und Spitzen-Durchlassstrom?

Der Dauer-Durchlassstrom (100mA) ist der maximale Strom, den die LED bei 25°C dauerhaft verkraften kann. Der Spitzen-Durchlassstrom (1,0A) ist ein viel höherer Strom, den sie nur für sehr kurze Pulse (≤100μs) bei einem sehr niedrigen Tastverhältnis (≤1%) tolerieren kann. Dies ermöglicht kurze, hochintensive Lichtblitze für die Übertragung über große Entfernungen ohne Überhitzung.

10.2 Wie wähle ich den richtigen strombegrenzenden Widerstand?

Verwenden Sie die Formel R = (Vversorgung - VF) / IF. Für eine 5V-Versorgung und einen Betrieb bei 20mA, unter Verwendung der maximalen VF von 1,65V: R = (5 - 1,65) / 0,02 = 167,5 Ohm. Ein Standard-180-Ohm- oder 150-Ohm-Widerstand wäre eine sichere Wahl. Berechnen Sie immer mit dem maximalen VF, um sicherzustellen, dass der Strom das gewünschte Limit nicht überschreitet.

10.3 Kann ich diese LED für Datenübertragung verwenden?

Ja, ihr schnelles GaAlAs-Chipmaterial ermöglicht eine Hochgeschwindigkeitsmodulation, die für IR-Datenverbindungen geeignet ist. Die hohe Strahlungsintensität unterstützt auch größere Übertragungsdistanzen. Das Design muss geeignete Treiberschaltungen verwenden, um die erforderliche Modulationsgeschwindigkeit zu erreichen.

10.4 Warum sind die Lagerbedingungen wichtig?

Das Epoxid-Gehäuse kann Feuchtigkeit aus der Luft aufnehmen. Während des Hochtemperatur-Lötprozesses kann diese eingeschlossene Feuchtigkeit sich schnell ausdehnen und innere Risse oder Delamination (\"Popcorning\") verursachen, was zu sofortigen oder latenten Ausfällen führen kann. Eine ordnungsgemäße Lagerung minimiert dieses Risiko.

11. Praktisches Design und Anwendungsbeispiel

11.1 Fallstudie: Fernbedienung mit großer Reichweite

Ziel:Entwerfen Sie eine Fernbedienung, die zuverlässig aus bis zu 15 Metern Entfernung in einer typischen Wohnzimmerumgebung funktioniert.
Lösung:Verwenden Sie die SIR333-A im gepulsten Betrieb. Ein Mikrocontroller erzeugt ein 38kHz-Trägersignal, das mit den Befehlsdaten moduliert ist. Ein Transistorschalter treibt die LED mit Pulsen beim Spitzenstrom von 1A (mit ≤1% Tastverhältnis) an. Diese hochintensive gepulste Ausgabe liefert die notwendige Signalstärke für die größere Reichweite. Das Empfängermodul am Fernseher ist auf 38kHz abgestimmt, was eine ausgezeichnete Unterdrückung von Umgebungslicht und Rauschen bietet.

12. Prinzipielle Einführung

Eine Infrarot-Leuchtdiode (IR-LED) ist eine Halbleiter-pn-Übergangsdiode, die nicht sichtbares Infrarotlicht emittiert, wenn sie in Durchlassrichtung elektrisch vorgespannt wird. Elektronen rekombinieren mit Löchern innerhalb des Bauteils und setzen Energie in Form von Photonen frei. Die Wellenlänge des emittierten Lichts wird durch die Bandlücke des Halbleitermaterials bestimmt. Die SIR333-A verwendet Galliumaluminiumarsenid (GaAlAs), das eine effiziente Emission im nahen Infrarotspektrum um 875nm ermöglicht.

13. Entwicklungstrends

Der allgemeine Trend in der IR-LED-Technologie geht in Richtunghöherer Effizienz(mehr Strahlungsleistung pro elektrischem Watt Eingang),erhöhter Leistungsdichtefür Anwendungen mit größerer Reichweite undkleineren Gehäusegrößenfür die Integration in kompakte Geräte. Es gibt auch einen Fokus auf die Entwicklung von LEDs mit spezifischen, schmalen Wellenlängenpeaks für fortschrittliche Sensoranwendungen (wie Gassensorik) und die Verbesserung der Modulationsgeschwindigkeit für Hochbandbreiten-Optokommunikation (Li-Fi). Das Streben nach ökologischer Nachhaltigkeit treibt die breitere Einführung halogenfreier und anderer umweltfreundlicher Fertigungsstandards weiter voran.