IR26-61C/L746/R/TR8 Seitlich abstrahlende IR-LED Datenblatt - 1,6mm rund - 1,25V - 940nm - 100mW - Technisches Dokument

1. Produktübersicht

Die IR26-61C/L746/R/TR8 ist eine subminiaturisierte, seitlich abstrahlende Infrarot (IR)-Emissionsdiode für Oberflächenmontage. Das Bauteil ist in einem kompakten, doppelseitigen Gehäuse aus wasserklarem Kunststoff mit sphärischer Linse untergebracht, das für eine effiziente Infrarotabstrahlung optimiert ist. Ihr spektraler Ausgang ist speziell auf Silizium-Fotodioden und Fototransistoren abgestimmt, was sie zu einer idealen Quelle für Annäherungssensoren, Objekterkennung und andere IR-basierte Systeme macht, die einen zuverlässigen und kompakten Emitter benötigen.

Zu den Hauptvorteilen dieser Komponente zählen ihr sehr kleiner Formfaktor, der Betrieb mit niedriger Flussspannung und die ausgezeichnete Kompatibilität mit Standard-Siliziumdetektoren. Das Bauteil wird auf 8 mm breitem Band geliefert, das auf 7-Zoll-Spulen aufgewickelt ist, was automatisierte Bestückungsprozesse erleichtert. Es entspricht den Umweltstandards RoHS, EU REACH und ist halogenfrei.

1.1 Bauteilauswahlhilfe

Das Bauteil wird durch die Artikelnummer IR26-61C/L746/R/TR8 identifiziert. Es verwendet einen GaAlAs (Gallium-Aluminium-Arsenid)-Chip, ein gängiges Halbleitermaterial zur Erzeugung von Infrarotlicht. Die Linse ist wasserklar, was eine maximale Transmission der emittierten Infrarotstrahlung ohne jegliche Filterung oder Farbtönung ermöglicht, die das Signal abschwächen könnte.

2. Vertiefung der technischen Parameter

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 (IF):65 mA. Dies ist der maximale Gleichstrom, der kontinuierlich durch die LED fließen darf.
• Sperrspannung (VR):5 V. Das Anlegen einer höheren Sperrspannung kann den LED-Übergang zerstören.
• Betriebs- & Lagertemperatur (Topr, Tstg):-40°C bis +100°C. Das Bauteil ist für einen weiten industriellen Temperaturbereich ausgelegt.
• Löttemperatur (Tsol):260°C für maximal 5 Sekunden. Dies definiert die Toleranz des maximalen Reflow-Profils.
• Verlustleistung (Pc):100 mW bei oder unter 25°C Umgebungstemperatur. Dies begrenzt die gesamte elektrische Leistung, die innerhalb des Gehäuses in Wärme umgewandelt werden kann.

2.2 Elektro-optische Eigenschaften

Diese Parameter sind bei einer Umgebungstemperatur (Ta) von 25°C spezifiziert und definieren die typische Leistung des Bauteils unter normalen Betriebsbedingungen.

• Strahlstärke (IE):Die pro Raumwinkeleinheit abgestrahlte optische Leistung. Typische Werte sind 8,0 mW/sr bei 20mA und können unter gepulstem Betrieb bei 100mA (Pulsbreite ≤100μs, Tastverhältnis ≤1%) bis zu 40,0 mW/sr erreichen.
• Spitzenwellenlänge (λp):940 nm. Dies ist die Wellenlänge, bei der die LED die meiste optische Leistung emittiert, perfekt abgestimmt auf die maximale Empfindlichkeit vieler siliziumbasierter Detektoren.
• Spektrale Bandbreite (Δλ):30 nm (typisch). Dies gibt den Bereich der emittierten Wellenlängen an, der um das Maximum zentriert ist.
• Flussspannung (VF):Typisch 1,25V mit einem Maximum von 1,50V bei 20mA. Bei 100mA (gepulst) steigt sie auf typisch 1,40V mit einem Maximum von 1,90V. Die niedrige VF trägt zu einer höheren Systemeffizienz bei.
• Sperrstrom (IR):Maximal 10 μA bei einer Sperrspannung von 5V, was auf eine gute Übergangsqualität hinweist.
• Abstrahlwinkel (2θ1/2):20 Grad. Dies ist der volle Winkel, bei dem die Strahlstärke auf die Hälfte ihres Maximalwerts (auf der Achse) abfällt, was einen relativ schmalen, gerichteten Strahl definiert.

3. Analyse der Kennlinien

Das Datenblatt enthält mehrere Kennlinien, die einen tieferen Einblick in das Verhalten des Bauteils unter verschiedenen Bedingungen geben.

3.1 Durchlassstrom vs. Umgebungstemperatur

Dieses Diagramm zeigt die Reduzierung des maximal zulässigen Durchlassstroms mit steigender Umgebungstemperatur. Um Überhitzung zu vermeiden und die Zuverlässigkeit zu gewährleisten, muss der Durchlassstrom bei Betrieb über 25°C reduziert werden. Die Kurve zeigt typischerweise einen linearen Abfall vom Nennwert 65mA bei 25°C auf null bei der maximalen Sperrschichttemperatur.

3.2 Spektrale Verteilung

Die spektrale Ausgangskurve zeigt die relative Strahlstärke über die Wellenlängen. Sie bestätigt das Maximum bei 940nm und die etwa 30nm Bandbreite und zeigt eine gaußähnliche Verteilung, die für LED-Quellen typisch ist.

3.3 Strahlstärke vs. Durchlassstrom

Diese Darstellung zeigt den Zusammenhang zwischen Treiberstrom und optischer Ausgangsleistung. Er ist im unteren Strombereich im Allgemeinen linear, kann aber bei sehr hohen Strömen aufgrund thermischer und anderer nichtlinearer Effekte im Halbleiter Anzeichen von Sättigung oder Effizienzabfall zeigen.

3.4 Durchlassstrom vs. Flussspannung

Die IV-Kennlinie ist für den Schaltungsentwurf essenziell. Sie zeigt die für eine Diode typische exponentielle Beziehung. Die spezifizierten VF-Werte bei 20mA und 100mA sind Punkte auf dieser Kurve. Entwickler nutzen dies, um den notwendigen Wert des strombegrenzenden Widerstands für eine gegebene Versorgungsspannung zu berechnen.

3.5 Relative Strahlstärke vs. Winkelabweichung

Dieses Polardiagramm definiert visuell das Abstrahlverhalten oder Strahlprofil der LED. Für diese seitlich abstrahlende Komponente mit einem Abstrahlwinkel von 20 Grad zeigt das Diagramm einen Lichtkeil, der senkrecht zur Montageebene emittiert wird, wobei die Intensität außerhalb des ±10-Grad-Halbwinkels stark abfällt.

4. Mechanische und Verpackungsinformationen

4.1 Gehäuseabmessungen und Polarität

Die LED hat ein rundes 1,6mm-Gehäuse. Detaillierte mechanische Zeichnungen liefern genaue Abmessungen für den Körper, die Anschlüsse und die Linse. Anode und Kathode sind im Diagramm klar gekennzeichnet. Das empfohlene Lötpad-Layout (Land Pattern) wird ebenfalls angegeben, um eine korrekte mechanische und thermische Verbindung während der Leiterplattenbestückung zu gewährleisten und die Belastung der Komponente zu minimieren.

4.2 Trägerband- und Spulenspezifikationen

Das Bauteil ist für die automatisierte Platzierung verpackt. Die Abmessungen des Trägerbands (Taschengröße, Teilung usw.) und die Spulenspezifikationen (7-Zoll-Durchmesser, 1500 Teile pro Spule) sind detailliert angegeben, um die Kompatibilität mit Standard-Bestückungsautomaten sicherzustellen.

5. Löt- und Bestückungsrichtlinien

5.1 Kritische Vorsichtsmaßnahmen

• Überstromschutz:Ein externer strombegrenzender Widerstand ist zwingend erforderlich. Die exponentielle IV-Kennlinie der LED bedeutet, dass eine kleine Spannungserhöhung einen großen, zerstörerischen Stromanstieg verursachen kann.
• Lagerung:Das Bauteil ist feuchtigkeitsempfindlich (MSL). Ungeöffnete Beutel müssen bei ≤30°C und ≤90% r.F. gelagert und innerhalb eines Jahres verwendet werden. Nach dem Öffnen müssen die Teile innerhalb von 168 Stunden (7 Tagen) verwendet werden, wenn sie bei ≤30°C/≤70% r.F. gelagert werden. Bei Überschreitung dieser Grenzwerte ist vor der Verwendung ein Trocknen bei 60±5°C für mindestens 24 Stunden erforderlich.

5.2 Lötbedingungen

• Reflow-Löten:Es wird ein bleifreies Temperaturprofil referenziert. Der Reflow-Vorgang sollte nicht mehr als zweimal durchgeführt werden, um thermische Schäden am Kunststoffgehäuse und den Bonddrähten zu vermeiden.
• Handlöten:Falls erforderlich, verwenden Sie eine Lötspitzentemperatur unter 350°C für maximal 3 Sekunden pro Anschluss. Verwenden Sie einen Lötkolben mit einer Leistung von 25W oder weniger und halten Sie eine Abkühlpause von mindestens 2 Sekunden zwischen den Anschlüssen ein.
• Reparatur:Vermeiden Sie Nacharbeit nach dem Löten. Wenn unvermeidbar, muss ein Doppelspitzen-Lötkolben verwendet werden, um beide Anschlüsse gleichzeitig zu erhitzen, um mechanische Spannung zu vermeiden, die ein Pad anheben könnte, während das andere noch gelötet ist.

6. Verpackungs- und Bestellinformationen

Die Endverpackung umfasst das Versiegeln der Spulen in aluminiumbeschichteten Feuchtigkeitsschutzbeuteln mit Trockenmittel. Das Etikett auf dem Beutel enthält wichtige Informationen für Rückverfolgbarkeit und Verwendung: Kunden-Artikelnummer (CPN), Hersteller-Artikelnummer (P/N), Menge (QTY), Leistungsklasse (CAT), Spitzenwellenlänge (HUE), Referenzcodes, Losnummer (LOT No.) und Herkunftsland.

7. Anwendungsvorschläge

7.1 Typische Anwendungsszenarien

Diese IR-LED ist ausgelegt fürInfrarot-Anwendungssysteme. Ihre Schlüsseleigenschaften machen sie geeignet für:

• Annäherungs- und Präsenzerkennung:Gepaart mit einem Fototransistor oder einer Fotodiode, um die An- oder Abwesenheit eines Objekts in kurzer Entfernung zu detektieren.
• Objekterfassung und Kantendetektion:In Automatisierungsanlagen zum Zählen von Teilen auf einem Förderband oder zur Kantenerkennung.
• Optische Schalter und Encoder:Wo ein Infrarotstrahl durch ein bewegliches Teil unterbrochen wird, um ein digitales Signal zu erzeugen.
• Kurzstrecken-Datenübertragung:In einfachen IR-Kommunikationsverbindungen (z.B. Fernbedienungen, IrDA), wobei ihr schmaler Strahl möglicherweise eine sorgfältige Ausrichtung erfordert.

7.2 Design-Überlegungen

• Treiber-Schaltung:Verwenden Sie stets einen Vorwiderstand, um den Durchlassstrom einzustellen. Berechnen Sie den Widerstandswert als R = (Vcc - Vf) / If, wobei Vcc die Versorgungsspannung, Vf die Flussspannung aus dem Datenblatt (für ein sicheres Design den Maximalwert verwenden) und If der gewünschte Durchlassstrom (z.B. 20mA) ist.
• Thermisches Management:Für Dauerbetrieb nahe dem maximalen Nennstrom ist die Fähigkeit des Leiterplattenlayouts, Wärme von den Lötpads der LED abzuführen, zu berücksichtigen.
• Optische Ausrichtung:Der 20-Grad-Abstrahlwinkel und die seitliche Abstrahlrichtung erfordern ein präzises mechanisches Design, um sicherzustellen, dass der IR-Strahl korrekt auf den Detektor gerichtet ist.
• Unempfindlichkeit gegen Umgebungslicht:Für Sensoranwendungen sollte die Verwendung modulierter IR-Signale und synchroner Detektion im Empfänger in Betracht gezogen werden, um Umgebungslichtrauschen, insbesondere von Quellen wie Sonnenlicht oder Leuchtstofflampen, die IR-Komponenten enthalten, zu unterdrücken.

8. Technischer Vergleich und Differenzierung

Im Vergleich zu Standard-IR-LEDs mit Top-Emission bietet das seitlich abstrahlende Gehäuse einen deutlichen mechanischen Vorteil. Es ermöglicht, dass der IR-Strahl parallel zur Leiterplattenoberfläche emittiert wird, was den optischen Pfadentwurf in platzbeschränkten Anwendungen vereinfachen kann, bei denen Sender und Empfänger auf derselben Ebene platziert und einander gegenüberliegend über einen Spalt hinweg angeordnet werden müssen. Sein Durchmesser von 1,6 mm und seine geringe Bauhöhe machen ihn zu einem der kleineren verfügbaren SMD-IR-Emitter, geeignet für miniaturisierte Geräte. Die Kombination aus GaAlAs-Chip-Technologie, 940nm-Wellenlänge und klarer Linse bietet hohe Effizienz und gute Anpassung an Siliziumdetektoren, ohne die Dämpfung durch gefärbte (z.B. blaue oder schwarze) Epoxid-Linsen, die manchmal zur Blockierung von sichtbarem Licht verwendet werden.

9. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

9.1 Welchen Zweck hat die "wasserklare" Linse?

Die wasserklare Linse hat eine minimale Absorption über das sichtbare und infrarote Spektrum. Für eine IR-LED maximiert dies die Transmission des 940nm-Infrarotlichts aus dem Gehäuse. Sie filtert kein sichtbares Licht, aber da der Chip fast ausschließlich im IR-Bereich emittiert, wird ohnehin sehr wenig sichtbares Licht erzeugt.

9.2 Kann ich diese LED mit 100mA kontinuierlich betreiben?

Nein. Der 100mA-Wert für die Strahlstärke ist unter gepulsten Bedingungen spezifiziert (Pulsbreite ≤100μs, Tastverhältnis ≤1%), um übermäßige Erwärmung zu verhindern. Der maximaleDauer-Durchlassstrom (IF) beträgt 65 mA bei 25°C, und dieser muss bei höheren Umgebungstemperaturen gemäß der relevanten Kurve reduziert werden.

9.3 Warum ist die Lagerzeit nach dem Öffnen des Beutels so kurz?

Die Kunststoffverpackung von SMD-Bauteilen kann Feuchtigkeit aus der Luft aufnehmen. Während des Hochtemperaturlötens (Reflow) kann diese eingeschlossene Feuchtigkeit schnell verdampfen und innere Delamination, Risse oder "Popcorning" verursachen, was das Bauteil zerstört. Die Standzeit von 168 Stunden ist der Zeitraum, für den die Komponente nach Exposition gegenüber einem bestimmten Maß an Umgebungsfeuchtigkeit ausgelegt ist, bevor ein erneutes Trocknen erforderlich ist.

9.4 Wie identifiziere ich Anode und Kathode?

Das Gehäusediagramm im Datenblatt zeigt die physikalische Kennzeichnung. Typischerweise kann ein Anschluss markiert sein (z.B. durch eine Kerbe, einen grünen Punkt oder einen längeren Anschluss) oder die Form des internen Reflektors könnte asymmetrisch sein. Das Diagramm zeigt eindeutig, welche Seite der Anode und welche der Kathode entspricht.

10. Praktische Design-Fallstudie

Szenario:Entwurf eines Papierdetektionssensors für einen Drucker.

Umsetzung:Die IR26-61C/L746/R/TR8 ist auf einer Seite des Papierwegs montiert und einem passenden Silizium-Fototransistor auf der gegenüberliegenden Seite zugewandt. Beide sind seitlich abstrahlend, sodass ihre Strahlen horizontal über den Spalt hinweg gerichtet sind. Wenn kein Papier vorhanden ist, erreicht der IR-Strahl den Detektor und erzeugt ein hohes Signal. Wenn Papier durchläuft, blockiert es den Strahl, wodurch das Detektorsignal abfällt. Der 20-Grad-Schmalstrahl hilft sicherzustellen, dass der Sensor nur auf Objekte direkt im Papierweg reagiert und weniger von Streureflexionen beeinflusst wird. Ein Mikrocontroller treibt die LED mit einem 20mA-Strom (durch einen Widerstand eingestellt) an und liest die analoge Spannung vom Kollektor des Fototransistors, um die Papierpräsenz zu bestimmen.

Schlüsselberechnungen:Bei Verwendung einer 5V-Versorgung und unter Annahme einer maximalen Vf von 1,5V bei 20mA beträgt der Vorwiderstandswert R = (5V - 1,5V) / 0,02A = 175 Ohm. Ein Standard-180-Ohm-Widerstand würde verwendet werden, was einem Strom von etwa 19,4mA entspricht.

11. Funktionsprinzip

Eine Infrarot-Leuchtdiode (IR-LED) arbeitet nach dem Prinzip der Elektrolumineszenz in einem Halbleiter-p-n-Übergang. Wenn eine Flussspannung angelegt wird, werden Elektronen aus dem n-Typ-Material und Löcher aus dem p-Typ-Material in den Übergangsbereich injiziert. Wenn diese Ladungsträger rekombinieren, setzen sie Energie frei. Im in dieser LED verwendeten GaAlAs-Material wird diese Energie hauptsächlich als Photonen im Infrarotspektrum, speziell um 940 Nanometer, freigesetzt. Das seitlich abstrahlende Gehäuse enthält eine geformte Epoxidlinse, die das emittierte Licht zu einem gerichteten Strahl mit dem spezifizierten Abstrahlwinkel formt und so die Kopplungseffizienz in ausgerichteten Systemen verbessert.

12. Technologietrends

Das Gebiet der Infrarot-Optoelektronik entwickelt sich ständig weiter. Trends, die für Komponenten wie die IR26-61C/L746/R/TR8 relevant sind, umfassen:

• Zunehmende Miniaturisierung:Die anhaltende Nachfrage nach kleineren Sensoren in der Unterhaltungselektronik (Smartphones, Wearables) treibt die Entwicklung noch kompakterer IR-Emitter-Gehäuse an.
• Höhere Effizienz:Fortschritte in der Halbleiterepitaxie und Chip-Entwicklung zielen darauf ab, bei gleichem elektrischem Eingang mehr optische Leistung (Strahlstärke) zu erzeugen, was die Batterielebensdauer und das Signal-Rausch-Verhältnis des Systems verbessert.
• Integration:Es gibt einen Trend zur Integration von IR-Emitter, Detektor und manchmal auch Kontrolllogik in ein einziges Modul oder Gehäuse, was den Entwurf und die Bestückung für Endkunden vereinfacht.
• Wellenlängendiversifizierung:Während 940nm Standard bleibt, werden andere Wellenlängen wie 850nm (oft als schwaches rotes Leuchten sichtbar) oder 1050nm für spezifische Anwendungen verwendet, die unterschiedliche Materialdurchdringung oder Umgebungslichtunterdrückung erfordern.