Technisches Datenblatt IR26-21C/L447/CT - 1,6 mm runde Subminiatur-Infrarot-LED - Spannung 1,3 V - Leistung 130 mW - Klarlinse

1. Produktübersicht

Die IR26-21C/L447/CT ist eine subminiaturierte, oberflächenmontierbare (SMD) Infrarot-Emissionsdiode. Sie ist in einem kompakten, doppelendigen Gehäuse aus klarem Kunststoff mit einer sphärischen Aufsichtslinse untergebracht. Die Hauptfunktion dieses Bauteils ist die Emission von Infrarotlicht mit einer Spitzenwellenlänge von 940 Nanometern. Diese Wellenlänge ist spektral auf siliziumbasierte Fotodetektoren und Fototransistoren abgestimmt, was sie ideal für Sensoranwendungen macht.

Diese LED ist mit einem GaAlAs-Chip (Gallium-Aluminium-Arsenid) aufgebaut. Ihre Kernvorteile umfassen eine sehr niedrige Durchlassspannung, eine kleine Bauform für platzbeschränkte Designs und eine gute Zuverlässigkeit. Das Bauteil entspricht wichtigen Umweltvorschriften, darunter bleifrei (Pb-free), RoHS-konform, EU-REACH-konform und halogenfrei, wobei spezifische Grenzwerte für Brom- und Chlorgehalt eingehalten werden.

2. Detaillierte technische Parameter

2.1 Absolute Maximalwerte

Das Bauteil ist für den Betrieb innerhalb strenger Grenzen ausgelegt, um Langlebigkeit und Zuverlässigkeit zu gewährleisten. Eine Überschreitung dieser Werte kann dauerhafte Schäden verursachen.

• Dauer-Durchlassstrom (I_F)): 65 mA. Dies ist der maximale Gleichstrom, der kontinuierlich durch die LED fließen darf.
• Sperrspannung (V_R)): 5 V. Das Anlegen einer höheren Sperrspannung kann den Halbleiterübergang der LED zerstören.
• Betriebstemperatur (T_opr)): -25°C bis +85°C. Der Umgebungstemperaturbereich für den Normalbetrieb.
• Lagertemperatur (T_stg)): -40°C bis +85°C. Der Temperaturbereich für die Lagerung des Bauteils bei Nichtgebrauch.
• Löttemperatur (T_sol)): 260°C für maximal 5 Sekunden. Dies definiert die Einschränkung für das Reflow-Lötprofil.
• Verlustleistung (P_d)): 130 mW bei oder unter 25°C freier Lufttemperatur. Dies ist die maximale Leistung, die das Gehäuse als Wärme abführen kann.

2.2 Elektro-optische Kenngrößen

Diese Parameter werden unter Standardtestbedingungen von 25°C Umgebungstemperatur und einem Durchlassstrom von 20 mA gemessen, was ein typischer Arbeitspunkt ist.

• Strahlungsstärke (I_e)): 11 mW/sr (Min), 18 mW/sr (Typ). Dies misst die abgegebene optische Leistung pro Raumwinkeleinheit (Steradiant). Der typische Wert gibt die erwartete Ausgangsleistung an.
• Spitzenwellenlänge (λ_p)): 940 nm (Typ). Die Wellenlänge, bei der die LED die meiste optische Leistung emittiert. Dies liegt im nahen Infrarotspektrum, für das menschliche Auge unsichtbar, aber optimal für Siliziumsensoren.
• Spektrale Bandbreite (Δλ)): 55 nm (Typ). Der Bereich der emittierten Wellenlängen, typischerweise bei halber Spitzenintensität gemessen (Full Width at Half Maximum - FWHM).
• Durchlassspannung (V_F)): 1,3 V (Typ), 1,5 V (Max). Der Spannungsabfall über der LED bei einem Betriebsstrom von 20mA. Die niedrige Spannung ist ein Effizienzvorteil.
• Sperrstrom (I_R)): 10 µA (Max) bei 5V Sperrspannung. Ein Maß für den Leckstrom des Übergangs im gesperrten Zustand.
• Abstrahlwinkel (2θ_1/2)): 25° (Typ). Der Winkelbereich, in dem die Strahlungsintensität mindestens die Hälfte des Spitzenwertes beträgt. Dies definiert das Strahlprofil.

3. Analyse der Kennlinien

Das Datenblatt enthält mehrere charakteristische Kurven, die für Entwicklungsingenieure entscheidend sind.

3.1 Durchlassstrom vs. Umgebungstemperatur

Diese Kurve zeigt die Reduzierung des maximal zulässigen Durchlassstroms mit steigender Umgebungstemperatur. Um Überhitzung zu verhindern, muss der Strom bei Betrieb über 25°C reduziert werden. Die Kurve zeigt typischerweise einen linearen Abfall und unterstreicht die Bedeutung des Wärmemanagements in Hochtemperaturumgebungen.

3.2 Spektrale Verteilung

Dieses Diagramm stellt die relative Strahlungsintensität über der Wellenlänge dar. Es bestätigt visuell das Maximum bei 940nm und die ungefähre spektrale Bandbreite von 55nm. Die Form ist charakteristisch für GaAlAs-Infrarot-LEDs.

3.3 Durchlassstrom vs. Durchlassspannung (I-V-Kennlinie)

Diese grundlegende Kurve veranschaulicht die exponentielle Beziehung zwischen Strom und Spannung für eine Diode. Sie hilft bei der Auslegung der strombegrenzenden Treiberschaltung. Die Kurve zeigt einen steilen Einschaltpunkt um den typischen V_F-Wert von 1,3V.

3.4 Relative Intensität vs. Durchlassstrom

3.5 Relative Strahlungsintensität vs. Winkelabweichung

Dieses Polardiagramm definiert das räumliche Abstrahlmuster. Für diese LED mit sphärischer Linse wird ein etwa lambertisches (Kosinusverteilung) oder leicht schmaleres Muster erwartet, das auf der Achse senkrecht zur Emissionsfläche zentriert ist. Der 25-Grad-Abstrahlwinkel wird aus dieser Kurve abgeleitet.

4. Mechanische und Verpackungsinformationen

4.1 Gehäuseabmessungen

Das Bauteil ist ein rundes, subminiaturiertes SMD-Gehäuse mit einem Körperdurchmesser von 1,6 mm. Detaillierte mechanische Zeichnungen im Datenblatt liefern alle kritischen Abmessungen einschließlich Gesamthöhe, Anschlussabstand und Linsengeometrie. Alle Abmessungen sind in Millimetern mit einer Standardtoleranz von ±0,1 mm, sofern nicht anders angegeben.

4.2 Lötflächenlayout und Lötdrahtempfehlung

Ein empfohlenes Land Pattern (Lötflächenlayout) für das Leiterplattendesign wird als Referenz bereitgestellt. Entwicklern wird empfohlen, dies basierend auf ihrem spezifischen Fertigungsprozess und Zuverlässigkeitsanforderungen anzupassen. Das Datenblatt empfiehlt eine Lötdrahtzusammensetzung von Sn/Ag3,0/Cu0,5 und eine Schablonenstärke von 0,10 mm für optimale Lötstellenbildung.

4.3 Polaritätskennzeichnung

Das Gehäuse hat ein doppelendiges Design. Die Polarität wird typischerweise durch eine Markierung auf der Kathodenseite oder durch ein spezifisches Formmerkmal am Gehäuse oder Band angezeigt. Die genaue Markierung sollte anhand der Gehäuseabmessungszeichnung überprüft werden.

4.4 Trägerbandabmessungen

Die LEDs werden in geprägten Trägerbändern auf 7-Zoll-Spulen für die automatisierte Pick-and-Place-Bestückung geliefert. Die Bandabmessungen (Taschengröße, Teilung usw.) sind spezifiziert, um die Kompatibilität mit Standard-SMD-Bestückungsgeräten sicherzustellen. Jede Spule enthält 1500 Stück.

5. Richtlinien für Lötung und Bestückung

5.1 Reflow-Lötprofil

Ein bleihaltiges Löttemperaturprofil wird empfohlen. Zu den Schlüsselparametern gehören eine Vorwärmphase, eine Spitzentemperatur von maximal 260°C und eine Zeit über der Liquidustemperatur (TAL), die kontrolliert wird, um thermische Schäden zu verhindern. Die Reflow-Lötung sollte nicht mehr als zweimal am selben Bauteil durchgeführt werden.

5.2 Vorsichtsmaßnahmen beim Handlöten

Falls Handlöten notwendig ist, muss äußerste Vorsicht walten. Die Temperatur der Lötspitze sollte unter 350°C liegen, und die Kontaktzeit pro Anschluss sollte 3 Sekunden nicht überschreiten. Ein Lötkolben mit geringer Leistung (≤25W) wird empfohlen, mit einem Intervall von mindestens 2 Sekunden zwischen dem Löten jedes Anschlusses, um Abkühlung zu ermöglichen.

5.3 Lagerung und Feuchtigkeitsempfindlichkeit

Die LEDs sind in einer feuchtigkeitsdichten Tüte verpackt. Die Tüte sollte erst unmittelbar vor der Verwendung geöffnet werden. Nach dem Öffnen sollten unbenutzte Bauteile bei ≤30°C und ≤60% relativer Luftfeuchtigkeit (RH) gelagert werden. Die "Floor Life" nach dem Öffnen beträgt 168 Stunden (7 Tage). Wird diese Zeit überschritten oder zeigt der Feuchtigkeitsindikator (Silikagel) Sättigung an, ist vor der Verwendung eine Trocknung bei 60±5°C für 24 Stunden erforderlich, um aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen und "Popcorning" während des Reflow-Lötens zu verhindern.

5.4 Reparatur und Nacharbeit

Reparaturen nach dem Löten werden dringend abgeraten. Falls unvermeidbar, muss ein spezieller Doppelspitzen-Lötkolben verwendet werden, um beide Anschlüsse gleichzeitig zu erhitzen und die thermische Belastung des Kunststoffgehäuses zu minimieren. Das Risiko einer Beschädigung der LED-Eigenschaften während der Reparatur muss vorab bewertet werden.

6. Anwendungsvorschläge

6.1 Typische Anwendungsschaltungen

Die kritischste Designüberlegung ist die Strombegrenzung. Ein externer Reihenwiderstand ist zwingend erforderlich. Aufgrund der exponentiellen I-V-Kennlinie der Diode kann eine kleine Spannungserhöhung einen großen, zerstörerischen Stromanstieg verursachen. Der Widerstandswert (R) wird berechnet mit: R = (V

versorgung_{- V}) / I_F. Für eine 5V-Versorgung und einen Zielstrom I_Fvon 20mA mit V_F~1,3V beträgt R ≈ (5 - 1,3) / 0,02 = 185 Ω. Ein Standard-180Ω- oder 200Ω-Widerstand wäre geeignet._F6.2 Designüberlegungen

Wärmeableitung

• : Obwohl klein, muss die Verlustleistung (bis zu 130mW) berücksichtigt werden, insbesondere bei hohen Umgebungstemperaturen oder höheren Treiberströmen. Eine ausreichende Kupferfläche auf der Leiterplatte um die Lötflächen kann als einfacher Kühlkörper dienen.Optische Ausrichtung
• : Der 25-Grad-Abstrahlwinkel erfordert eine sorgfältige Ausrichtung mit dem gekoppelten Fotodetektor in Schranken- oder Reflektionssensor-Designs, um ausreichende Signalstärke sicherzustellen.Elektrisches Rauschen
• : In empfindlichen analogen Sensor-Schaltungen sollte der LED-Treiber von empfindlichen Detektorverstärkern entkoppelt werden, um elektrische Übersprecheffekte zu verhindern.6.3 Häufige Anwendungsszenarien

Leiterplattenmontierte Infrarotsensoren

• : Verwendung als Lichtquelle in Annäherungssensoren, Objekterkennung und Tachometern.Miniatur-Lichtschranken / Gabellichtschranken
• : Gekoppelt mit einem Fototransistor zum Erkennen von Objekten, die einen Lichtstrahl unterbrechen, verwendet in Druckern, Encodern und Verkaufsautomaten.Diskettenlaufwerk
• : Historisch für Track-Zero-Erkennung und Schreibschutz-Erkennung verwendet.Optoelektronische Schalter
• : In Reflexionssensoren zum Erkennen von Oberflächenpräsenz oder Kontrast (z.B. Linienfolgeroboter).Rauchmelder
• : Eingesetzt in Abschwächungs-Rauchmeldern, bei denen Rauchpartikel einen internen Infrarotstrahl zwischen einer LED und einer Fotodiode streuen oder blockieren.7. Technischer Vergleich und Differenzierung

Die IR26-21C/L447/CT nimmt eine spezifische Nische im Infrarot-LED-Markt ein. Ihre Hauptunterscheidungsmerkmale sind das extrem kleine 1,6-mm-runde Gehäuse und die niedrige Durchlassspannung. Im Vergleich zu größeren 3-mm- oder 5-mm-Durchsteck-Infrarot-LEDs ermöglicht sie eine Miniaturisierung von Endprodukten. Im Vergleich zu anderen SMD-Infrarot-LEDs machen ihre Klarlinse (im Gegensatz zu getönten oder diffundierten Linsen) und die spezifische 940-nm-Wellenlänge mit guter Si-Abstimmung sie für einen maximalen Energieübertrag auf einen Silizium-Empfänger optimiert, was das Signal-Rausch-Verhältnis und die Reichweite in Sensoranwendungen verbessert. Die Halogenfreiheit und RoHS-Konformität stellen sicher, dass sie moderne Umweltstandards für die globale Elektronikfertigung erfüllt.

8. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

8.1 Warum ist ein strombegrenzender Widerstand zwingend erforderlich?

Eine LED ist ein stromgesteuertes, kein spannungsgesteuertes Bauteil. Ihre Durchlassspannung bleibt über einen weiten Strombereich relativ konstant. Ohne einen Reihenwiderstand würde der direkte Anschluss an eine Spannungsquelle einen Strom ziehen, der nur durch den Innenwiderstand der Quelle und den dynamischen Widerstand der LED begrenzt wird, der sehr niedrig ist. Dies würde mit hoher Wahrscheinlichkeit den maximalen Durchlassstrom (65mA) überschreiten und die LED sofort zerstören.

8.2 Kann ich diese LED mit einem PWM-Signal zur Helligkeitssteuerung ansteuern?

Ja, Pulsweitenmodulation (PWM) ist eine ausgezeichnete Methode zur Steuerung der mittleren Strahlungsintensität. Sie steuern die LED während der "Ein"-Impulse mit ihrem Nennstrom (z.B. 20mA) an. Die Frequenz sollte hoch genug sein, um sichtbares Flackern im Sensorsystem zu vermeiden (typischerweise >100Hz). Die Treiberschaltung (Transistor/MOSFET) muss den Spitzenstrom bewältigen können.

8.3 Was ist der Unterschied zwischen Strahlungsstärke (mW/sr) und Lichtstärke (mcd)?

Lichtstärke (gemessen in Candela) wird durch die Empfindlichkeit des menschlichen Auges (photopische Reaktion) gewichtet. Da es sich hier um eine Infrarot-LED mit 940 nm handelt, bei der das menschliche Auge keine Empfindlichkeit hat, ist ihre Lichtstärke effektiv null. Die Strahlungsstärke misst die tatsächliche abgegebene optische Leistung pro Raumwinkel, was die relevante Metrik für Maschinensensoren ist.

8.4 Wie ist der "Abstrahlwinkel" von 25 Grad zu interpretieren?

Der Abstrahlwinkel (2θ

1/2_{= 25°) bedeutet den gesamten Winkelbereich, in dem die Intensität mindestens die Hälfte des Spitzenwertes beträgt. Der Halbwinkel (θ}1/2_{) beträgt 12,5 Grad von der Mittelachse. Dies definiert einen relativ schmalen Strahl, der die Infrarotenergie für größere Reichweite oder gerichteteres Sensing im Vergleich zu LEDs mit größeren Winkeln (z.B. 60° oder 120°) konzentriert.}9. Funktionsprinzip

Eine Infrarot-LED ist eine Halbleiter-p-n-Übergangsdiode. Wenn eine Durchlassspannung angelegt wird, die die interne Potenzialbarriere des Übergangs übersteigt, werden Elektronen aus dem n-Bereich und Löcher aus dem p-Bereich über den Übergang injiziert. Wenn diese Ladungsträger im aktiven Bereich des Halbleiters (aus GaAlAs) rekombinieren, wird Energie freigesetzt. Bei dieser spezifischen Materialzusammensetzung entspricht die Energie Photonen im Infrarotspektrum mit einer Spitzenwellenlänge von 940 nm. Das klare Epoxidharzgehäuse dient sowohl als Schutzgehäuse als auch als Linse, um das Abstrahlmuster des emittierten Lichts zu formen.

10. Branchentrends und Kontext

Die Nachfrage nach miniaturisierten, hochzuverlässigen Infrarotkomponenten wächst weiter, angetrieben durch die Verbreitung des Internets der Dinge (IoT), Smart-Home-Sensoren, Industrieautomatisierung und Wearable Devices. Wichtige Trends, die Komponenten wie die IR26-21C/L447/CT beeinflussen, sind:

Erhöhte Integration

• : Bewegung hin zu Modulen, die die IR-LED, den Fotodetektor und die Signalaufbereitungsschaltung in einem einzigen Gehäuse kombinieren.Höhere Effizienz
• : Fortlaufende Entwicklung von Halbleitermaterialien und Chipdesigns, um bei gegebenem Eingangsstrom eine höhere Strahlungsleistung zu erreichen und so die Batterielaufzeit in tragbaren Geräten zu verbessern.Verbesserte Zuverlässigkeit
• : Fokus auf robuste Gehäuse, um höheren Reflow-Temperaturen und härteren Umweltbedingungen standzuhalten, wie sie für Automobil- und Industrieanwendungen erforderlich sind.Standardisierung
• : Die Einhaltung globaler Umwelt- (RoHS, REACH, halogenfrei) und Fertigungsstandards (MSL, Tape-and-Reel) ist heute eine Grundvoraussetzung für den Zugang zum Weltmarkt.Komponenten wie diese subminiaturierte Infrarot-LED sind grundlegende Bausteine, die berührungsloses Sensing ermöglichen, eine Schlüsseltechnologie in diesen sich entwickelnden Sektoren.

Components such as this subminiature infrared LED are fundamental building blocks enabling non-contact sensing, which is a critical technology across these evolving sectors.