3mm 적외선 LED IR204/H16/L10 데이터시트 - 직경 3mm - 전압 1.5V - 파장 940nm - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

본 문서는 고강도 3mm (T-1) 적외선 발광 다이오드(LED)의 사양을 상세히 설명합니다. 이 소자는 파란색 투명 플라스틱 패키지에 장착되어 있으며, 실리콘 포토디텍터, 포토트랜지스터 및 적외선 수신 모듈과의 최적의 스펙트럼 매칭을 위해 설계되었습니다. 주요 기능은 940 나노미터의 피크 파장에서 적외선을 방출하는 것으로, 인간의 눈에는 보이지 않지만 전자 센서에 의해 높은 감지 효율을 보입니다.

1.1 핵심 장점 및 타겟 시장

이 LED는 높은 신뢰성, 낮은 순방향 전압 및 높은 방사 강도를 포함한 여러 핵심 장점을 제공합니다. 표준 2.54mm 리드 간격으로 설계되어 PCB 통합이 용이합니다. 본 제품은 RoHS, EU REACH 및 무할로겐 표준(Br < 900ppm, Cl < 900ppm, Br+Cl < 1500ppm)을 준수하여 환경 친화적이고 규제된 시장에 적합합니다. 주요 타겟 응용 분야는 리모컨, 근접 센서, 물체 감지 및 광학 스위치와 같은 적외선 기반 시스템입니다.

2. 심층 기술 파라미터 분석

2.1 절대 최대 정격

이 소자는 장수명과 신뢰성을 보장하기 위해 엄격한 한도 내에서 작동하도록 설계되었습니다. 연속 순방향 전류(IF)는 100 mA를 초과해서는 안 됩니다. 펄스 폭 ≤100μs 및 듀티 사이클 ≤1%의 펄스 동작의 경우, 최대 1.0 A의 피크 순방향 전류(IFP)가 허용됩니다. 최대 역방향 전압(VR)은 5 V입니다. 작동 온도 범위(Topr)는 -40°C에서 +85°C이며, 저장 온도(Tstg)는 -40°C에서 +100°C까지입니다. 납땜 온도(Tsol)는 5초를 초과하지 않는 기간 동안 260°C 이하로 유지해야 합니다. 25°C 자유 공기 온도에서의 최대 전력 소산(Pd)은 150 mW입니다.

2.2 전기-광학 특성

별도로 명시하지 않는 한, 모든 전기-광학 특성은 주변 온도(Ta) 25°C 및 순방향 전류(IF) 20mA에서 지정됩니다. 방사 강도(IE)는 빈닝되며, 등급에 따라 최소값이 4.0에서 11.0 mW/sr 범위입니다. 피크 파장(λp)은 일반적으로 940 nm이며, 스펙트럼 대역폭(Δλ)은 45 nm입니다. 순방향 전압(VF)은 일반적으로 1.2 V이며 최대 1.5 V입니다. 역방향 전류(IR)는 역방향 전압 5V에서 최대 10 μA입니다. 반값 강도에서의 전체 각도로 정의되는 시야각(2θ1/2)은 일반적으로 50도입니다.

3. 빈닝 시스템 설명

LED의 방사 출력은 응용 설계의 일관성을 보장하기 위해 빈으로 분류됩니다. 빈닝은 IF=20mA에서 측정된 방사 강도를 기준으로 합니다. 사용 가능한 빈은 K, L, M, N이며, 해당하는 최소 및 최대 방사 강도 값은 다음과 같습니다: 빈 K: 4.0-6.4 mW/sr; 빈 L: 5.6-8.9 mW/sr; 빈 M: 7.8-12.5 mW/sr; 빈 N: 11.0-17.6 mW/sr. 이를 통해 설계자는 포토디텍터 회로의 특정 감도 요구 사항을 충족하는 부품을 선택할 수 있습니다.

4. 성능 곡선 분석

4.1 순방향 전류 대 주변 온도

디레이팅 곡선은 허용 가능한 최대 연속 순방향 전류와 주변 온도 간의 관계를 보여줍니다. 주변 온도가 증가함에 따라 허용 가능한 최대 순방향 전류는 선형적으로 감소합니다. 이는 열 폭주를 방지하고 접합 온도가 안전한 작동 한계 내에 유지되도록 하여 소자의 신뢰성을 유지하는 중요한 설계 고려사항입니다.

4.2 스펙트럼 분포

스펙트럼 분포 그래프는 파장의 함수로서 상대 방사 강도를 보여줍니다. 방출은 정의된 대역폭을 가진 일반적인 피크 파장 940 nm를 중심으로 합니다. 이 특성은 일반적으로 자체적인 스펙트럼 감도 곡선을 가진 수신 센서와의 호환성을 보장하는 데 중요합니다. 좋은 매칭은 시스템 효율성과 신호 대 잡음비를 최대화합니다.

4.3 방사 강도 대 순방향 전류

이 그래프는 방사 출력(Ie)과 순방향 전류(IF) 간의 비선형 관계를 나타냅니다. 방사 강도는 전류와 함께 증가하지만 완벽하게 선형적인 방식은 아니며, 특히 더 높은 전류 수준에서 그렇습니다. 이 곡선을 이해하는 것은 절대 최대 정격을 초과하지 않으면서 원하는 광학 출력을 달성하기 위해 LED를 올바르게 구동하는 데 필수적입니다.

4.4 상대 방사 강도 대 각도 변위

방사 패턴 그래프는 방출된 빛의 강도가 중심축(0°)으로부터의 각도에 따라 어떻게 변하는지 보여줍니다. 이 패키지 유형의 경우 패턴은 일반적으로 람베르트 또는 근접 람베르트 형태이며, 강도는 약 ±25도(결과적으로 50° 시야각)에서 축상 값의 50%로 떨어집니다. 이 정보는 광학 설계, 시스템 내 커버리지 영역 및 정렬 요구 사항 결정에 매우 중요합니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

LED는 표준 T-1 (3mm) 레이디얼 리드 패키지로 포장됩니다. 본체는 파란색 투명 플라스틱으로 만들어졌습니다. 리드는 표준 간격 2.54mm (0.1 인치)를 가집니다. 치수 도면(PDF에 암시됨)은 본체 직경, 리드 길이 및 기타 중요한 치수에 대한 정확한 측정값을 제공하며, 별도로 명시하지 않는 한 일반적으로 ±0.25mm의 공차를 가집니다. 캐소드는 일반적으로 렌즈 림의 평평한 부분이나 더 짧은 리드로 식별되지만, 특정 마킹은 기계 도면에서 확인해야 합니다.

6. 납땜 및 조립 지침

핸드 납땜 또는 웨이브 납땜 공정을 사용할 수 있습니다. 절대 최대 납땜 온도는 260°C이며, 납땜 시간은 5초를 초과해서는 안 됩니다. 스루홀 부품 납땜을 위한 표준 IPC 지침을 따르는 것이 좋습니다. 고온에 장시간 노출되면 플라스틱 패키지와 내부 반도체 다이가 손상될 수 있습니다. 이 소자는 습기 흡수를 방지하기 위해 건조한 환경에 보관해야 하며, 이는 해당되는 경우 리플로우 중 팝콘 현상을 일으킬 수 있지만, 이는 주로 스루홀 부품입니다.

7. 포장 및 주문 정보

표준 포장 사양은 백당 200~1000개, 박스당 4백, 카톤당 10박스입니다. 포장의 라벨에는 추적성 및 식별을 위한 중요한 정보가 포함됩니다: 고객 생산 번호(CPN), 생산 번호(P/N), 포장 수량(QTY), 등급(CAT), 피크 파장(HUE), 참조(REF), 로트 번호(LOT No) 및 생산지. 습기 방지 포장 재료는 저장 및 운송 중 부품을 보호하기 위해 사용됩니다.

8. 응용 권장사항

8.1 일반적인 응용 시나리오

이 적외선 LED는 다양한 비접촉식 감지 및 신호 응용 분야에 이상적으로 적합합니다. 일반적인 용도로는 소비자 가전(텔레비전, 오디오 시스템)용 적외선 리모컨, 가전제품 및 산업 장비의 근접 및 물체 감지, 광학 인코더, 빔 차단 센서, 그리고 계수 또는 레벨 감지를 위한 페어링된 에미터-디텍터 모듈의 광원으로 사용됩니다.

8.2 설계 고려사항

회로를 설계할 때는 항상 LED와 직렬로 전류 제한 저항을 포함시켜 순방향 전류를 제어하고 손상을 방지해야 합니다. 값은 옴의 법칙을 사용하여 계산할 수 있습니다: R = (공급 전압 - VF) / IF. 필요한 감지 거리와 디텍터의 감도에 따라 적절한 방사 강도 빈을 선택하십시오. LED를 수신기와 정렬할 때 시야각을 고려하십시오. 더 높은 순간 출력(예: 더 긴 범위)을 달성하기 위한 펄스 동작의 경우, 펄스 폭과 듀티 사이클이 IFP에 대해 지정된 한계 내에 머물도록 하십시오. 특히 최대 정격 근처에서 작동할 때 열을 발산하기에 충분한 PCB 레이아웃을 제공하십시오.

9. 기술 비교 및 차별화

일반적인 적외선 LED와 비교하여, 이 소자는 실리콘 포토다이오드 및 포토트랜지스터의 일반적인 피크 감도 파장인 940nm를 중심으로 잘 정의되고 일관된 스펙트럼 출력을 제공하여 효율적인 커플링을 보장합니다. 방사 강도 빈의 가용성은 대량 생산에서 예측 가능한 성능을 허용합니다. 낮은 순방향 전압(일반적으로 1.2V)과 높은 방사 강도의 조합은 더 전력 효율적인 설계로 이어질 수 있습니다. 현대적인 환경 표준(RoHS, REACH, 무할로겐) 준수는 엄격한 규제가 있는 글로벌 시장을 대상으로 하는 제품에 상당한 이점입니다.

10. 자주 묻는 질문 (FAQ)

Q: 빈 K, L, M, N의 차이점은 무엇입니까?

A: 빈은 최소 방사 강도의 다른 범위를 나타냅니다. 빈 N은 가장 높은 출력(11.0-17.6 mW/sr)을 가지며, 빈 K는 가장 낮은 출력(4.0-6.4 mW/sr)을 가집니다. 응용 분야에 필요한 신호 강도에 따라 빈을 선택하십시오.

Q: 이 LED를 5V 공급 전원으로 직접 구동할 수 있습니까?

A: 아닙니다. 순방향 전압은 약 1.2-1.5V에 불과합니다. 5V에 직접 연결하면 과도한 전류가 흘러 LED를 파괴할 것입니다. 반드시 직렬 전류 제한 저항을 사용해야 합니다.

Q: 캐소드는 어떻게 식별합니까?

A: 표준 T-1 패키지의 경우, 캐소드는 일반적으로 플라스틱 렌즈 림의 평평한 가장자리로 표시됩니다. 또는 LED를 아래에서 볼 때 평평한 면에 해당하는 리드가 캐소드입니다. 캐소드는 더 짧은 리드일 수도 있습니다.

Q: 일반적인 작동 수명은 얼마입니까?

A: 이 데이터시트에 명시적으로 명시되어 있지는 않지만, 이러한 적외선 LED는 특히 전류 및 온도 한계와 같은 지정된 절대 최대 정격 내에서 작동할 때 매우 긴 작동 수명(수만 시간)을 가집니다.

11. 실제 사용 사례 예시

시나리오: 간단한 물체 감지 센서 설계.

엔지니어는 갭을 통과하는 물체의 존재를 감지해야 합니다. 그들은 이 IR204 LED를 갭 반대편에 배치된 포토트랜지스터(스루-빔 구성)와 페어링합니다. 충분한 강도를 위해 빈 M의 LED를 선택합니다. LED는 100Ω 저항(R = (3.3V - 1.2V) / 0.02A ≈ 105Ω)을 통해 3.3V 마이크로컨트롤러 핀에서 20mA 정전류로 구동됩니다. 포토트랜지스터의 컬렉터는 저항을 통해 3.3V로 풀업되며, 컬렉터의 전압은 마이크로컨트롤러의 ADC에 의해 읽힙니다. 빔이 방해받지 않을 때, 포토트랜지스터는 전도를 하여 전압을 낮춥니다. 물체가 빔을 차단할 때, 포토트랜지스터는 전도를 멈추고 전압이 높아져 물체의 존재를 신호합니다. 50° 시야각은 약간의 오정렬에도 신뢰할 수 있는 감지를 위해 충분히 넓은 빔을 보장합니다.

12. 동작 원리 소개

적외선 LED는 반도체 p-n 접합 다이오드입니다. 밴드갭 에너지를 초과하는 순방향 전압이 인가되면, n 영역의 전자는 활성 영역(이 경우 GaAlAs로 구성)에서 p 영역의 정공과 재결합합니다. 이 재결합 과정은 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. 특정 물질 구성(갈륨 알루미늄 비소)이 방출된 광자의 파장을 결정하며, 이 소자에서는 약 940 nm의 적외선 스펙트럼에 있습니다. 파란색 투명 플라스틱 패키지는 필터가 아니라 출력 빔을 형성하고 반도체 칩을 보호하는 렌즈 역할을 합니다.

13. 기술 동향

적외선 LED 기술은 더 높은 효율성(전기 와트 입력당 더 많은 방사 출력), LiDAR 및 비행 시간 감지와 같은 장거리 응용을 위한 더 높은 전력 밀도, 그리고 소형 소비자 기기에 통합하기 위한 더 작은 패키지 크기로 계속 발전하고 있습니다. 또한 가스 감지 또는 생리학적 모니터링과 같은 특정 감지 응용을 위한 더 정밀한 파장 제어 및 좁은 스펙트럼 대역폭을 위한 추세도 있습니다. 드라이버 및 제어 논리를 LED 다이와 직접 통합하는 것(스마트 LED)은 또 다른 개발 영역입니다. 여기서 설명된 소자와 같은 장치의 기본 원리는 광범위한 기존 및 신흥 광전자 시스템에 여전히 중요합니다.