HIR26-21C/L423/TR8 IR-LED Datenblatt - 1,6mm Rundgehäuse - 1,45V Durchlassspannung - 850nm Wellenlänge - 16mW/sr Strahlstärke - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die HIR26-21C/L423/TR8 ist eine leistungsstarke Infrarot (IR)-Emissionsdiode für die Oberflächenmontage (SMT). Sie gehört zur Kategorie der subminiaturisierten Reverse-Package-Chip-LEDs mit einem kompakten, runden Gehäuse von 1,6mm. Ihre Kernfunktion ist die Emission von Infrarotlicht mit einer Spitzenwellenlänge von 850 Nanometern, die optimal auf die spektrale Empfindlichkeit von Silizium-Fotodetektoren und Fototransistoren abgestimmt ist. Dies macht sie zur idealen Quelle für eine Vielzahl von Sensor- und Signalübertragungsanwendungen, bei denen unsichtbare Lichtübertragung erforderlich ist.

Die LED ist aus Gallium-Aluminium-Arsenid (GaAlAs) gefertigt und in einem wasserklaren Kunstharz mit sphärischer Linse verkapselt. Dieses Design gewährleistet eine effiziente Lichteinkopplung und ein konsistentes Abstrahlverhalten. Ein wesentlicher Vorteil dieser Komponente ist ihre niedrige Durchlassspannung, die zu einem energieeffizienten Betrieb beiträgt. Darüber hinaus ist das Produkt bleifrei und entspricht den RoHS-Umweltstandards, was den modernen Fertigungsanforderungen an reduzierte Gefahrstoffe entspricht.

2. Detaillierte technische Spezifikationen

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Werte definieren die Grenzen, deren Überschreitung zu dauerhaften Schäden am Bauteil führen kann. Ein Betrieb unter diesen Bedingungen ist nicht garantiert.

• Dauer-Durchlassstrom (I_F): 65 mA
• Sperrspannung (V_R): 5 V
• Verlustleistung (P_d) bei T_a≤ 25°C: 110 mW
• Betriebstemperatur (T_opr): -40°C bis +85°C
• Lagertemperatur (T_stg): -40°C bis +85°C
• Löttemperatur (T_sol): 260°C (maximal 10 Sekunden während des Reflow-Lötens)

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

Diese Parameter definieren die Leistung des Bauteils unter typischen Betriebsbedingungen, gemessen bei einem Durchlassstrom von 20mA, sofern nicht anders angegeben.

• Strahlstärke (I_e): 14,0 mW/sr (Min), 16,0 mW/sr (Typ). Dies misst die optische Leistung pro Raumwinkeleinheit und gibt die Helligkeit des IR-Strahls an.
• Spitzenwellenlänge (λ_p): 850 nm (Typ). Die Wellenlänge, bei der die optische Ausgangsleistung maximal ist, perfekt geeignet für siliziumbasierte Empfänger.
• Spektrale Bandbreite (Δλ): 42 nm (Typ). Der Bereich der emittierten Wellenlängen, zentriert um die Spitzenwellenlänge.
• Durchlassspannung (V_F): 1,45 V (Typ), 1,70 V (Max). Der Spannungsabfall über der LED beim Betrieb mit dem spezifizierten Strom. Der niedrige typische Wert ist ein bedeutender Effizienzvorteil.
• Sperrstrom (I_R): 10 μA (Max) bei V_R=5V. Der geringe Leckstrom, wenn das Bauteil in Sperrrichtung betrieben wird.
• Optische Anstiegs-/Abfallzeit (t_r/t_f): 25/15 ns (Typ), 35/35 ns (Max) bei I_F=50mA. Diese schnellen Schaltzeiten ermöglichen einen gepulsten Hochgeschwindigkeitsbetrieb für die Datenübertragung.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2): 20 Grad (Typ). Der volle Winkel, bei dem die Strahlstärke die Hälfte der maximalen Intensität (auf der Achse) beträgt. Dies definiert die Strahlbreite.

3. Analyse der Kennlinien

Das Datenblatt enthält mehrere charakteristische Kurven, die für Entwicklungsingenieure von entscheidender Bedeutung sind.

3.1 Durchlassstrom in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur

Diese Kurve zeigt die Reduzierung des maximal zulässigen Durchlassstroms bei steigender Umgebungstemperatur. Um thermische Schäden zu verhindern, muss der Durchlassstrom bei Betrieb über 25°C reduziert werden. Die Verlustleistungsgrenze von 110mW bestimmt diese Beziehung.

3.2 Spektrale Verteilung

Das Diagramm zeigt die relative Strahlstärke in Abhängigkeit von der Wellenlänge und bestätigt das Maximum bei 850nm sowie die Bandbreite von etwa 42nm. Dies ist entscheidend für die Gewährleistung der Kompatibilität mit der spektralen Empfindlichkeit des Empfängers.

3.3 Spitzenemissionswellenlänge in Abhängigkeit von der Temperatur

Die Spitzenwellenlänge hat einen leichten Temperaturkoeffizienten und verschiebt sich typischerweise um etwa 0,1 bis 0,3 nm/°C. Diese Kurve ermöglicht es Entwicklern, die Betriebswellenlängenverschiebung über den beabsichtigten Temperaturbereich ihrer Anwendung vorherzusagen.

3.4 Durchlassstrom in Abhängigkeit von der Durchlassspannung

Diese I-V-Kennlinie ist für den Entwurf der strombegrenzenden Schaltung wesentlich. Sie zeigt die nichtlineare Beziehung zwischen Strom und Spannung und unterstreicht die Bedeutung der Verwendung eines Vorwiderstands oder Konstantstromtreibers zur Einstellung des Arbeitspunkts.

3.5 Strahlstärke in Abhängigkeit vom Winkel

Dieses Polardiagramm definiert visuell den 20-Grad-Abstrahlwinkel. Das Abstrahlverhalten ist innerhalb dieses Kegels annähernd lambertisch, was für die Berechnung der Bestrahlungsstärke auf ein Ziel in einer bestimmten Entfernung und unter einem bestimmten Winkel wichtig ist.

3.6 Relative Strahlstärke in Abhängigkeit vom Durchlassstrom

Diese Kurve zeigt, dass die optische Ausgangsleistung im typischen Betriebsbereich nahezu linear mit dem Treiberstrom ist. Sie hilft bei der Bestimmung des erforderlichen Treiberstroms, um ein bestimmtes Strahlstärkeniveau zu erreichen.

4. Mechanische und Verpackungsinformationen

4.1 Gehäuseabmessungen

Das Bauteil hat ein rundes, subminiaturisiertes Reverse-Package. Wichtige Abmessungen sind ein Gehäusedurchmesser von 1,6mm. Detaillierte mechanische Zeichnungen im Datenblatt spezifizieren alle kritischen Maße, einschließlich Anschlussabstand, Gesamthöhe und Linsengeometrie, mit einer Standardtoleranz von ±0,1mm, sofern nicht anders angegeben. Ingenieure müssen auf diese Zeichnungen für ein genaues Leiterplatten-Layout-Design zurückgreifen.

4.2 Polaritätskennzeichnung

Die Kathode ist typischerweise durch eine Markierung auf dem Gehäuse oder eine spezifische Anschlusskonfiguration gekennzeichnet, wie in der Maßzeichnung dargestellt. Die korrekte Polarisierungsausrichtung während der Montage ist zwingend erforderlich, um einen Bauteilausfall zu verhindern.

5. Löt- und Montagerichtlinien

Eine sachgemäße Handhabung ist für SMD-Bauteile entscheidend, um die Zuverlässigkeit zu gewährleisten.

5.1 Lagerung und Feuchtigkeitssensitivität

Die LEDs sind in feuchtigkeitsdichten Beuteln verpackt. Die Standzeit nach dem Öffnen des Beutels beträgt 1 Jahr unter Bedingungen von 30°C oder weniger und 60% relativer Luftfeuchtigkeit oder weniger. Wird die Lagerzeit überschritten oder ändert sich der Feuchtigkeitsindikator, ist vor dem Reflow-Löten eine Trocknung bei 60 ±5°C für 24 Stunden erforderlich, um "Popcorning"-Schäden zu verhindern.

5.2 Reflow-Lötprofil

Ein bleifreies (Pb-free) Reflow-Lötprofil wird empfohlen. Die maximale Löttemperatur darf 260°C nicht überschreiten, und die Zeit über 250°C sollte auf maximal 10 Sekunden begrenzt sein. Das Reflow-Löten sollte nicht mehr als zweimal am selben Bauteil durchgeführt werden.

5.3 Handlöten und Nacharbeit

Wenn Handlöten unvermeidbar ist, muss äußerste Vorsicht walten. Die Lötspitzentemperatur sollte unter 350°C liegen, und die Kontaktzeit pro Anschluss sollte auf 3 Sekunden oder weniger begrenzt sein. Ein Lötkolben mit geringer Leistung (≤25W) wird empfohlen. Für Nacharbeiten wird ein Doppelspitzen-Lötkolben vorgeschlagen, um beide Anschlüsse gleichzeitig zu erhitzen und mechanische Belastung zu vermeiden. Die Auswirkung der Nacharbeit auf die Bauteileigenschaften sollte vorab überprüft werden.

5.4 Leiterplatten-Design

Nach dem Löten sollte die Leiterplatte nicht verformt oder mechanischen Belastungen ausgesetzt werden, da dies das LED-Gehäuse zum Reißen bringen oder die internen Bondverbindungen beschädigen kann.

6. Verpackungs- und Bestellinformationen

6.1 Spezifikationen für Rolle und Band

Das Produkt wird auf industrieüblichen 8mm-Trägerbändern geliefert, die auf Rollen mit 7 Zoll Durchmesser aufgewickelt sind. Jede Rolle enthält 1500 Stück (PCS) der HIR26-21C/L423/TR8 LED. Detaillierte Abmessungen des Trägerbands, einschließlich Taschengröße, Teilung und Stanzlochspezifikationen, werden bereitgestellt, um die Kompatibilität mit automatischen Bestückungsanlagen sicherzustellen.

7. Anwendungsvorschläge

7.1 Typische Anwendungsszenarien

• Leiterplattenmontierte Infrarotsensoren:Verwendung als Lichtquelle in Annäherungssensoren, Objekterkennung und Linienfolgerobotern.
• Infrarot-Fernbedienungen:Ideal für hohe Leistungsanforderungen in Fernbedienungen für Unterhaltungselektronik (Fernseher, Audiosysteme) aufgrund ihrer guten Strahlstärke.
• Scanner:Kann in Barcode-Scannern und Dokumentenscannern eingesetzt werden, bei denen IR-Beleuchtung benötigt wird.
• Allgemeine Infrarotsysteme:Geeignet für jede Anwendung, die eine kompakte, effiziente und zuverlässige Quelle für 850nm Infrarotlicht erfordert.

7.2 Designüberlegungen

• Strombegrenzung:Ein externer Vorwiderstand istabsolut zwingend erforderlich, um den Betriebsstrom einzustellen. Die niedrige Durchlassspannung der LED bedeutet, dass selbst eine kleine Erhöhung der Versorgungsspannung zu einem großen, zerstörerischen Stromanstieg führen kann.
• Thermisches Management:Obwohl das Gehäuse klein ist, muss die Verlustleistung berücksichtigt werden, insbesondere in Umgebungen mit hoher Umgebungstemperatur oder beim Betrieb nahe dem Maximalstrom. Eine ausreichende Kupferfläche auf der Leiterplatte kann bei der Wärmeableitung helfen.
• Optical Design:Optisches Design:
• Der 20-Grad-Abstrahlwinkel sollte in das Gehäusedesign einfließen, um das gewünschte Beleuchtungsmuster auf dem Ziel oder Empfänger zu erreichen.Empfängerabstimmung:

Kombinieren Sie diese LED mit einer Silizium-Fotodiode oder einem Fototransistor, der eine maximale Empfindlichkeit um 850nm aufweist, um eine optimale Systemleistung und ein gutes Signal-Rausch-Verhältnis zu erzielen.

8. Zuverlässigkeitstests

• Das Bauteil durchläuft eine umfassende Reihe von Zuverlässigkeitstests, um die Langzeitleistung unter verschiedenen Belastungen sicherzustellen. Die Tests werden mit einem Konfidenzniveau von 90% und einer Los-Toleranz-Prozent-Defekt (LTPD) von 10% durchgeführt. Zu den wichtigsten Tests gehören:
• Reflow-Lötsimulation (260°C)
• Temperaturwechsel (-40°C bis +100°C)
• Temperaturschock (-10°C bis +100°C)
• Hochtemperaturlagerung (+100°C)
• Tieftemperaturlagerung (-40°C)
• DC-Betriebslebensdauer (1000 Stunden bei 20mA)

Betriebslebensdauer bei hoher Temperatur/hoher Luftfeuchtigkeit (85°C/85% RH für 1000 Stunden)_RDie Ausfallkriterien für die Umwelttests basieren auf Änderungen der Schlüsselparameter wie Sperrstrom (I_e), Strahlstärke (I_F) und Durchlassspannung (V

).

9. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

9.1 Warum ist ein Vorwiderstand notwendig?

Die Infrarot-LED hat eine sehr nichtlineare und steile Strom-Spannungs (I-V)-Kennlinie. Eine kleine Änderung der Durchlassspannung führt zu einer großen Stromänderung. Ohne einen strombegrenzenden Widerstand würde die LED übermäßigen Strom aus einer typischen Spannungsversorgung (z.B. 3,3V oder 5V) ziehen, was zu sofortiger Überhitzung und katastrophalem Ausfall führt. Der Widerstand legt einen stabilen Arbeitspunkt fest.

9.2 Wie berechne ich den Wert des Vorwiderstands?_{Verwenden Sie das Ohmsche Gesetz: R = (V}Versorgung_F- V_F) / I_F. Zum Beispiel bei einer 5V-Versorgung, einem Zielstrom von 20mA und einem typischen V_Fvon 1,45V: R = (5 - 1,45) / 0,02 = 177,5 Ω. Ein Standard-180-Ω-Widerstand wäre geeignet. Verwenden Sie für ein konservatives Design stets den maximalen V

-Wert aus dem Datenblatt (1,70V), um sicherzustellen, dass der Strom die gewünschte Grenze nicht überschreitet.

9.3 Kann diese LED für Datenübertragung verwendet werden?

Ja, ihre schnellen Anstiegs- und Abfallzeiten (typisch 25ns/15ns) machen sie für modulierten oder gepulsten Betrieb in Infrarot-Datenübertragungssystemen wie IrDA oder einfachen seriellen Kommunikationsverbindungen geeignet. Die Treiberschaltung muss in der Lage sein, mit diesen Geschwindigkeiten zu schalten.

9.4 Was ist der Unterschied zwischen Strahlstärke und Leistung?

Strahlstärke (gemessen in mW/sr) ist die optische Leistung pro Raumwinkeleinheit. Sie beschreibt, wie "gebündelt" der Strahl ist. Der gesamte Strahlungsfluss (Leistung in mW) wäre das Integral der Intensität über alle Winkel. Für einen schmalen 20-Grad-Strahl deutet ein hoher Strahlstärkewert auf einen hellen, konzentrierten Strahl hin, der für gerichtete Anwendungen geeignet ist.

10. Funktionsprinzip

Die HIR26-21C/L423/TR8 ist eine Halbleiter-Leuchtdiode. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die ihre Bandlückenenergie übersteigt, rekombinieren Elektronen und Löcher im aktiven Bereich (aus GaAlAs) und setzen Energie in Form von Photonen frei. Die spezifische Zusammensetzung des GaAlAs-Materials bestimmt die Bandlückenenergie, die wiederum die Spitzenwellenlänge des emittierten Lichts definiert – in diesem Fall 850nm im Infrarotspektrum. Das wasserklare Epoxidharzgehäuse fungiert als Linse und formt den Ausgangsstrahl in den spezifizierten 20-Grad-Abstrahlwinkel.

11. Branchenkontext und Trends