Technisches Datenblatt für IR-LED im 1206-Gehäuse - Abmessungen 3,2x1,6x1,1mm - Spannung 1,7V - Leistung 110mW - Infrarot 940nm

1. Produktübersicht

Die IR11-21C/L491/TR8 ist eine oberflächenmontierbare Infrarot-Emissionsdiode in einem kompakten 1206-Gehäuse. Sie ist mit einer wasserklaren Kunststoff-Ummantelung und einer flachen Aufsichts-Innenlinse ausgestattet. Die Hauptfunktion dieses Bauteils ist die Emission von Infrarotlicht mit einer Spitzenwellenlänge von 940 nm, die spektral für die Kompatibilität mit gängigen siliziumbasierten Fotodetektoren und Fototransistoren optimiert ist. Dies macht sie zur idealen Komponente für berührungslose Erfassungs- und Detektionsanwendungen.

1.1 Kernvorteile

• Kompaktes Design:Der kleine, doppelseitige 1206-SMD-Fußabdruck ermöglicht eine hochdichte Leiterplattenbestückung und spart wertvollen Platz auf der Platine.
• Hohe Zuverlässigkeit:Konzipiert für konsistente Leistung und Langzeitstabilität unter verschiedenen Betriebsbedingungen.
• Optische Effizienz:Die integrierte Innenlinse bietet einen definierten Öffnungswinkel von 80 Grad und verbessert die Lichtrichtung.
• Umweltkonformität:Das Produkt ist bleifrei und entspricht den RoHS-, EU-REACH- und halogenfreien Standards (Br <900ppm, Cl <900ppm, Br+Cl <1500ppm).
• Lagerfreundlich:Geliefert auf 8-mm-Band auf 7-Zoll-Rollen, kompatibel mit automatischen Bestückungsgeräten.

1.2 Zielanwendungen

Diese Infrarot-LED ist primär als Lichtquelle in leiterplattenmontierten Infrarotsensorsystemen vorgesehen. Typische Anwendungen umfassen Näherungssensoren, Objekterkennung, berührungslose Schalter und optische Encoder, bei denen eine zuverlässige Infrarot-Emission erforderlich ist.

2. Technische Spezifikationen

2.1 Absolute Maximalwerte

Die folgenden Werte definieren die Grenzen, bei deren Überschreitung dauerhafte Schäden am Bauteil auftreten können. Ein Betrieb unter diesen Bedingungen ist nicht garantiert.

• Dauer-Flussstrom (I_F):65 mA
• Sperrspannung (V_R):5 V
• Betriebstemperatur (T_opr):-25°C bis +85°C
• Lagertemperatur (T_stg):-40°C bis +85°C
• Löttemperatur (T_sol):260°C für ≤ 5 Sekunden
• Verlustleistung (P_d):110 mW bei oder unter 25°C freier Lufttemperatur

2.2 Elektro-optische Kenndaten (T_a= 25°C)

Diese Parameter definieren die typische Leistung des Bauteils unter spezifizierten Testbedingungen.

• Strahlungsstärke (I_e):1,0 mW/sr (Min), 2,8 mW/sr (Typ) bei I_F= 20mA
• Spitzenwellenlänge (λ_p):940 nm (Typ)
• Spektrale Bandbreite (Δλ):30 nm (Typ)
• Flussspannung (V_F):1,3 V (Min), 1,7 V (Typ)
• Öffnungswinkel (2θ_1/2):80 Grad (Typ)
• Sperrstrom (I_R):10 µA (Max) bei V_R= 5V

3. Analyse der Kennlinien

3.1 Flussstrom vs. Umgebungstemperatur

Abbildung 1 zeigt die Derating-Kurve für den maximal zulässigen Flussstrom in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur. Das Bauteil kann den vollen Strom von 65 mA nur bis etwa 25°C führen. Mit steigender Temperatur muss der Maximalstrom linear reduziert werden, um Überhitzung zu vermeiden und die Zuverlässigkeit sicherzustellen, bis er bei etwa 100°C auf null sinkt. Dieses Diagramm ist entscheidend für das thermische Management im Anwendungsdesign.

3.2 Spektrale Verteilung

Abbildung 2 zeigt die relative Strahlungsintensität über der Wellenlänge aufgetragen. Die Kurve ist bei der typischen Spitzenwellenlänge von 940 nm zentriert mit einer charakteristischen Halbwertsbreite (FWHM) von etwa 30 nm. Diese schmale Bandbreite gewährleistet eine effiziente Kopplung mit Siliziumdetektoren, deren maximale Empfindlichkeit im nahen Infrarotbereich liegt.

3.3 Relative Intensität vs. Flussstrom

Abbildung 3 zeigt die Beziehung zwischen relativer Strahlungsintensität und Flussstrom. Die Ausgangslichtintensität steigt mit dem Strom im empfohlenen Betriebsbereich im Allgemeinen linear an. Diese Eigenschaft ermöglicht eine einfache analoge oder PWM-basierte Helligkeitssteuerung in Sensorsystemen.

3.4 Flussstrom vs. Flussspannung

Abbildung 4 zeigt die Strom-Spannungs-Kennlinie (I-V-Kennlinie). Sie zeigt die für eine Diode typische exponentielle Beziehung. Die Flussspannung ist relativ niedrig, etwa 1,7 V bei 20 mA, was zu einem geringeren Stromverbrauch im System beiträgt.

3.5 Abstrahlcharakteristik

Abbildung 5 zeigt die relative Strahlungsintensität als Funktion der Winkelabweichung von der Mittelachse (Öffnungswinkel). Das Muster ist annähernd lambertisch, wobei die Intensität bei etwa ±40 Grad vom Zentrum auf die Hälfte des Spitzenwerts abfällt, was den vollen Öffnungswinkel von 80 Grad bestätigt. Dieses Muster ist wichtig, um den Abdeckungsbereich des emittierten IR-Lichts zu bestimmen.

4. Mechanische und Verpackungsinformationen

4.1 Gehäuseabmessungen

Das Bauteil entspricht dem Standard-1206-Gehäuse (3216 metrisch). Die wichtigsten Abmessungen sind:

• Länge (L):3,20 mm ± 0,10 mm
• Breite (W):1,60 mm ± 0,10 mm
• Höhe (H):1,10 mm ± 0,10 mm

Detaillierte mechanische Zeichnungen mit Empfehlungen für das Lötflächenlayout sind im Datenblatt für den Leiterplattenlayout-Referenz enthalten. Das vorgeschlagene Pad-Design gewährleistet eine korrekte Lötung und mechanische Stabilität.

Die Kathode ist typischerweise auf dem Bauteilgehäuse markiert. Konsultieren Sie die Gehäusezeichnung für das genaue Kennzeichnungsschema, um die korrekte Ausrichtung während der Bestückung sicherzustellen.

5. Richtlinien für Lötung und Bestückung

5.1 Lagerung und Handhabung

Die LEDs sind feuchtigkeitsempfindlich. Sie müssen vor der Verwendung in ihrer originalverpackten Feuchtigkeitsschutztüte bei 10°C bis 30°C und <90 % relativer Luftfeuchtigkeit gelagert werden. Die Haltbarkeit beträgt ein Jahr. Nach dem Öffnen der Tüte beträgt die "Bodenlebensdauer" 168 Stunden (7 Tage) bei Lagerung bei 10°C bis 30°C und ≤ 60 % relativer Luftfeuchtigkeit. Überschrittene Bauteile müssen vor der Reflow-Lötung getrocknet werden (z. B. 96 Stunden bei 60°C ± 5°C, <5 % relative Luftfeuchtigkeit).

5.2 Reflow-Lötprofil

Ein bleifreies Reflow-Lötprofil wird empfohlen. Die Spitzentemperatur sollte 260°C nicht überschreiten, und die Zeit über 240°C sollte kontrolliert werden. Reflow-Lötung sollte nicht mehr als zweimal am selben Bauteil durchgeführt werden. Vermeiden Sie mechanische Belastung der Komponente während des Erhitzens und verziehen Sie die Leiterplatte nach dem Löten nicht.

5.3 Handlötung und Nacharbeit

Falls Handlötung erforderlich ist, verwenden Sie einen Lötkolben mit einer Spitzentemperatur unter 350°C und einer Leistung unter 25 W. Die Kontaktzeit pro Anschluss sollte auf 3 Sekunden begrenzt werden. Für Nacharbeiten wird ein Doppelspitzen-Lötkolben empfohlen, um beide Anschlüsse gleichzeitig zu erhitzen und thermische Belastung zu vermeiden. Die Auswirkung der Nacharbeit auf die Bauteileigenschaften sollte vorab überprüft werden.

6. Verpackungs- und Bestellinformationen

6.1 Spezifikationen für Band und Rolle

Die Bauteile werden auf 8 mm breitem, geprägtem Trägerband geliefert, das auf 7-Zoll-Rollen aufgewickelt ist. Jede Rolle enthält 2000 Stück. Die Abmessungen des Trägerbands (Taschenabstand, Breite usw.) sind spezifiziert, um die Kompatibilität mit Standard-SMD-Bestückungsgeräten sicherzustellen.

6.2 Etiketteninformationen

Das Rollenetikett enthält wichtige Informationen wie die Teilenummer (P/N), die Losnummer (LOT No.), die Menge (QTY), die Spitzenwellenlänge (HUE), die Kategorie (CAT) und die Feuchtigkeitsempfindlichkeitsstufe (MSL).

7. Anwendungsdesign-Überlegungen

7.1 Strombegrenzung

Kritisch:

Ein externer strombegrenzender Widerstand muss stets in Reihe mit der LED geschaltet werden. Die Flussspannung hat einen negativen Temperaturkoeffizienten, d. h., sie sinkt mit steigender Sperrschichttemperatur. Ohne Widerstand kann eine kleine Spannungserhöhung zu einem großen, möglicherweise zerstörerischen Stromanstieg (thermisches Durchgehen) führen. Der Widerstandswert sollte basierend auf der Versorgungsspannung (V), dem gewünschten Flussstrom (I_CC) und der typischen Flussspannung (V_F) nach dem Ohmschen Gesetz berechnet werden: R = (V_F- V_CC) / I_F7.2 Optisches Design_F.

Berücksichtigen Sie den Öffnungswinkel von 80 Grad beim Design von Linsen, Blenden oder Lichtleitern für das Sensorsystem. Die Abstrahlcharakteristik beeinflusst den Erfassungsbereich und das Sichtfeld. Für Langstreckenerkennung können externe kollimierende Optiken erforderlich sein, um das emittierte Licht zu bündeln.

7.3 Detektor-Paarung

Die 940-nm-Ausgabe dieser LED ist optimal auf die spektrale Empfindlichkeit von Silizium-Fotodioden und Fototransistoren abgestimmt. Stellen Sie sicher, dass der gewählte Detektor in diesem Wellenlängenbereich empfindlich ist, um ein maximales Signal-Rausch-Verhältnis im System zu erreichen.

8. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu älteren bedrahteten IR-LEDs bietet diese 1206-SMD-Version erhebliche Vorteile in Bezug auf Miniaturisierung und Eignung für die automatisierte Fertigung. Ihre Hauptunterscheidungsmerkmale innerhalb der Kategorie der SMD-IR-LEDs sind die Kombination einer relativ hohen Strahlungsstärke (typ. 2,8 mW/sr) mit einem standardisierten, weit verbreiteten 1206-Fußabdruck sowie die Einhaltung strenger Umweltvorschriften. Die integrierte flache Linse bietet im Vergleich zu Bauteilen ohne Innenlinse eine konsistente optische Ausgabe.

9. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

9.1 Warum ist ein strombegrenzender Widerstand zwingend erforderlich?

LEDs sind stromgesteuerte, nicht spannungsgesteuerte Bauteile. Ihre I-V-Kennlinie ist exponentiell. Der Betrieb direkt an einer Spannungsquelle, selbst einer nahe der Nenn-V

, kann zu unkontrolliertem Stromfluss, schneller Erwärmung und sofortigem Ausfall führen. Der Reihenwiderstand bietet eine lineare, stabile Methode, um den Betriebsstrom einzustellen._F9.2 Was passiert, wenn die Feuchtigkeitsempfindlichkeits-Richtlinien nicht eingehalten werden?

Feuchtigkeit, die in das Kunststoffgehäuse eingedrungen ist, kann während des Hochtemperatur-Reflow-Lötprozesses schnell verdampfen. Dies kann zu innerer Delamination, Rissbildung im Gehäuse ("Popcorning") oder Beschädigung der Bonddrähte führen, was zu sofortigem Ausfall oder reduzierter Langzeit-Zuverlässigkeit führt.

9.3 Kann diese LED für Datenübertragung verwendet werden?

Obwohl sie moduliertes Licht emittiert, ist ihr primäres Design für Sensoranwendungen ausgelegt. Ihre Schaltgeschwindigkeit wird in diesem Datenblatt typischerweise nicht spezifiziert. Für Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung (z. B. IR-Fernbedienungen) sollten LEDs ausgewählt werden, die speziell für schnelle Ansprechzeiten charakterisiert sind.

10. Praktisches Designbeispiel

Szenario:

Entwurf eines einfachen Näherungssensors mit dieser IR-LED und einem Silizium-Fototransistor.Ansteuerschaltung:

1. Schließen Sie die LED-Anode über einen strombegrenzenden Widerstand an eine 5-V-Versorgung an. Für einen Ziel-Ivon 20 mA und V_Fvon 1,7 V berechnen Sie R = (5 V - 1,7 V) / 0,02 A = 165 Ω. Verwenden Sie den nächstgelegenen Standardwert (z. B. 160 Ω oder 180 Ω). Ein Transistor oder ein Mikrocontroller-GPIO-Pin kann die LED ein-/ausschalten._FDetektorschaltung:
2. Platzieren Sie den Fototransistor in der Nähe. Wenn ein Objekt das IR-Licht zum Detektor zurückreflektiert, erhöht sich dessen Kollektorstrom. Dieser Strom kann mit einem Lastwiderstand in eine Spannung umgewandelt und einem Komparator oder dem ADC eines Mikrocontrollers zugeführt werden, um die Anwesenheit des Objekts zu erkennen.Layout:
3. Platzieren Sie LED und Detektor nahe beieinander auf der Leiterplatte, aber stellen Sie sicher, dass physikalische Barrieren oder optische Trenner verwendet werden, um direkte Übersprecheffekte zu verhindern (Licht von der LED, das direkt in den Detektor gelangt, ohne reflektiert zu werden).11. Funktionsprinzip

Eine Infrarot-LED ist eine Halbleiter-pn-Übergangsdiode. Wenn eine Flussspannung angelegt wird, rekombinieren Elektronen aus dem n-Bereich mit Löchern aus dem p-Bereich im aktiven Bereich. Dieser Rekombinationsprozess setzt Energie in Form von Photonen (Licht) frei. Die spezifische Materialzusammensetzung (in diesem Fall GaAlAs) bestimmt die Bandlückenenergie, die die Wellenlänge der emittierten Photonen definiert, hier im Infrarotspektrum bei 940 nm. Die Innenlinse formt das emittierte Licht in ein spezifisches Abstrahlmuster.

12. Technologietrends

Der Trend bei Infrarotkomponenten für die Sensorik geht weiterhin in Richtung höherer Integration, kleinerer Gehäuse und verbesserter Effizienz. Es gibt eine wachsende Nachfrage nach IR-LEDs mit schmalerer spektraler Bandbreite und höherer Ausgangsleistung für Langstreckenanwendungen wie LiDAR und Time-of-Flight (ToF)-Sensorik. Darüber hinaus vereinfacht die Integration von IR-Emitter und Detektor in ein einzelnes Modul das Systemdesign. Die Einhaltung von Umwelt- und Regulierungsvorschriften bleibt ein kritischer Treiber für alle elektronischen Komponenten.

The trend in infrared components for sensing continues toward higher integration, smaller packages, and improved efficiency. There is a growing demand for IR LEDs with narrower spectral bandwidths and higher output power for longer-range applications like LiDAR and time-of-flight (ToF) sensing. Furthermore, integration of the IR emitter and detector into a single module simplifies system design. Environmental and regulatory compliance remains a critical driver for all electronic components.