IR204-A 3.0mm 적외선 LED 데이터시트 - 3mm 패키지 - 940nm 파장 - 100mA 전류

1. 제품 개요

IR204-A는 표준 3mm(T-1) 블루 플라스틱 패키지에 수납된 고강도 적외선 발광 다이오드입니다. 피크 파장 940nm에서 빛을 방출하도록 설계되어, 일반적인 포토트랜지스터, 포토다이오드 및 적외선 수신 모듈과 스펙트럼적으로 정확히 매칭됩니다. 이 장치는 높은 신뢰성, 높은 방사 강도 및 낮은 순방향 전압을 특징으로 하여 다양한 적외선 전송 응용 분야에 적합합니다.

1.1 핵심 장점

• 높은 방사 강도:신뢰할 수 있는 신호 전송을 위한 강력한 적외선 출력을 제공합니다.
• 파장 매칭:940nm 피크 파장은 표준 IR 수신기와의 호환성을 위해 최적화되었습니다.
• 소형 및 표준화:2.54mm 리드 간격을 가진 3mm 패키지는 표준 PCB 레이아웃에 쉽게 통합될 수 있도록 합니다.
• 규정 준수:본 제품은 RoHS, EU REACH 및 무할로겐 기준(Br < 900ppm, Cl < 900ppm, Br+Cl < 1500ppm)을 준수합니다.

1.2 목표 응용 분야

이 적외선 LED는 주로 비가시광선 통신이 필요한 시스템을 위해 고안되었습니다. 주요 응용 분야로는 고출력 요구사항이 있는 적외선 리모컨 유닛, 자유 공간 전송 시스템, 연기 감지기 및 기타 일반 적외선 기반 감지 또는 통신 시스템이 포함됩니다.

2. 기술 파라미터: 심층적 객관적 해석

2.1 절대 최대 정격

이 정격은 장치에 영구적 손상이 발생할 수 있는 한계를 정의합니다. 이 한계에서 또는 그 이상으로 동작하는 것은 보장되지 않습니다.

• 연속 순방향 전류 (IF):100 mA. 연속적으로 인가할 수 있는 최대 DC 전류입니다.
• 피크 순방향 전류 (IFP):1.0 A. 이 높은 전류는 펄스 조건(펄스 폭 ≤ 100μs, 듀티 사이클 ≤ 1%)에서만 허용됩니다.
• 역방향 전압 (VR):5 V. 역방향 바이어스에서 이 전압을 초과하면 다이오드 접합이 손상될 수 있습니다.
• 동작 및 저장 온도 (Topr/Tstg):-40°C ~ +85°C. 이 장치는 산업용 온도 범위로 정격화되었습니다.
• 전력 소산 (Pd):25°C에서 150 mW. 패키지가 열적 한계를 초과하지 않고 소산할 수 있는 최대 전력입니다.

2.2 전기-광학적 특성

이 파라미터들은 표준 접합 온도 25°C에서 측정되며, 지정된 조건에서 장치의 성능을 정의합니다.

• 방사 강도 (Ie):핵심 성능 지표입니다. 표준 구동 전류 20mA에서, 전형적인 방사 강도는 5.6 mW/sr입니다. 고전류 펄스 동작(100mA, 1A) 하에서는 출력이 각각 38 mW/sr 및 350 mW/sr로 크게 증가하여 장거리 또는 고휘도 펄스 응용이 가능합니다.
• 피크 파장 (λp):940 nm (전형적). 이는 근적외선 스펙트럼에 속하며, 인간의 눈에는 보이지 않지만 실리콘 기반 센서에 의해 효율적으로 감지됩니다.
• 스펙트럼 대역폭 (Δλ):약 45 nm. 이는 피크 파장 주변에서 방출되는 빛의 스펙트럼 폭을 정의합니다.
• 순방향 전압 (VF):20mA에서 전형적으로 1.2V이며, 전류에 따라 증가합니다. 이 낮은 전압은 설계에서 낮은 전력 소비에 기여합니다.
• 시야각 (2θ1/2):35도. 이는 방사 강도가 피크 값의 절반으로 떨어지는 각도 확산으로, 빔 패턴을 정의합니다.

3. 빈닝 시스템 설명

데이터시트에는 방사 강도 빈닝 구조가 포함되어 있습니다. LED는 IF=20mA에서 측정된 출력에 따라 그룹(K, L, M, N)으로 분류됩니다. 예를 들어, 'L' 빈은 최소 강도 5.6 mW/sr, 최대 강도 8.9 mW/sr을 가집니다. 이를 통해 설계자는 일관된 시스템 동작을 위해 보장된 최소 성능 수준의 부품을 선택할 수 있습니다. 이 특정 부품 번호에 대해서는 파장 또는 순방향 전압에 대한 빈닝은 표시되지 않습니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트는 설계에 중요한 여러 특성 곡선을 제공합니다.

4.1 순방향 전류 대 주변 온도 (그림 1)

이 곡선은 주변 온도가 25°C 이상으로 증가함에 따라 최대 허용 연속 순방향 전류가 어떻게 감소하는지 보여줍니다. 설계자는 응용 분야의 최대 주변 온도에서 동작 전류가 안전 한계를 초과하지 않도록 이 그래프를 사용해야 합니다.

4.2 스펙트럼 분포 (그림 2)

지정된 ~45nm 대역폭을 가진 940nm 피크를 중심으로 파장의 함수로서 상대 방사 전력을 설명합니다.

4.3 피크 방출 파장 대 온도 (그림 3)

주변(및 접합) 온도 변화에 따른 피크 파장의 이동을 보여줍니다. 이는 검출기와의 정밀한 스펙트럼 매칭이 중요한 응용 분야에서 중요합니다.

4.4 순방향 전류 대 순방향 전압 (IV 곡선) (그림 4)

전류와 전압 사이의 비선형 관계를 묘사합니다. 이 곡선은 전류 제한 회로(예: 직렬 저항 계산) 설계에 필수적입니다.

4.5 상대 강도 대 순방향 전류 (그림 5)

광 출력이 전류에 비례하지 않음을 보여주며, 특히 고전류에서는 가열 및 기타 효과로 인해 효율이 떨어질 수 있습니다.

4.6 상대 방사 강도 대 각도 변위 (그림 6)

이것은 공간 방사 패턴으로, 35도의 시야각을 그래픽으로 보여줍니다. 적절한 정렬 및 커버리지를 보장하기 위한 광학 설계에 필수적입니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 패키지 치수

이 장치는 표준 T-1(3mm) 원형 패키지를 사용합니다. 데이터시트의 상세한 기계 도면은 본체 직경(전형적 3.0mm), 리드 간격(2.54mm) 및 리드 직경을 포함한 모든 중요한 치수를 제공합니다. 달리 명시되지 않는 한 공차는 전형적으로 ±0.25mm입니다. 패키지 재질은 블루 색조의 플라스틱으로, 내장 필터 역할을 합니다.

5.2 극성 식별

긴 리드가 애노드(+)이고, 짧은 리드가 캐소드(-)입니다. 이는 LED의 표준 규칙입니다. 패키지 가장자리의 평평한 면도 캐소드 측을 나타낼 수 있습니다.

6. 납땜 및 조립 지침

• 납땜 온도:최대 납땜 온도는 260°C입니다.
• 납땜 시간:리드는 260°C 이상의 납땜 온도에 5초 이상 노출되어서는 안 됩니다.
• 일반 취급:반도체 접합의 손상을 방지하기 위해 취급 및 조립 중 표준 ESD(정전기 방전) 예방 조치를 준수해야 합니다.
• 저장 조건:장치는 지정된 온도 범위인 -40°C ~ +85°C 내의 건조한 환경에 보관해야 합니다.

7. 포장 및 주문 정보

7.1 포장 사양

LED는 일반적으로 봉지에 포장됩니다(봉지당 200-1000개). 4개의 봉지가 하나의 박스에 들어가며, 10개의 박스가 하나의 카톤을 구성합니다.

7.2 라벨 정보

포장의 라벨에는 부품 번호(P/N), 수량(QTY), 등급/빈(CAT), 피크 파장(HUE), 로트 번호(LOT No.) 및 참조 코드와 같은 주요 정보가 포함됩니다. 이 추적성은 품질 관리에 중요합니다.

8. 응용 제안

8.1 전형적인 응용 회로

기본 회로에서 LED는 전압원에 의해 전류 제한 저항을 통해 구동됩니다. 저항 값(R)은 옴의 법칙을 사용하여 계산됩니다: R = (Vcc - Vf) / If, 여기서 Vcc는 공급 전압, Vf는 LED의 순방향 전압(예: 20mA에서 1.2V), If는 원하는 순방향 전류입니다. 펄스 동작(예: 리모컨)의 경우, 일반적으로 트랜지스터 스위치를 사용하여 커패시터 또는 전원 공급 장치로부터 높은 피크 전류(최대 1A)를 제공합니다.

8.2 설계 고려사항

• 전류 구동:LED는 항상 고정 전압이 아닌 제어된 전류로 구동해야 합니다. 직렬 저항 또는 정전류 드라이버를 사용하십시오.
• 열 관리:패키지의 열 저항이 낮지만, 고전류(100mA에 근접)에서의 연속 동작 또는 고주변 온도에서는 과열을 피하기 위해 감액 곡선을 고려해야 합니다.
• 광학 정렬:35도의 시야각은 최적의 신호 강도를 위해 수신 센서와의 적절한 정렬이 필요합니다. 필요한 경우 렌즈나 반사경을 사용하여 빔 패턴을 수정할 수 있습니다.
• 전원 공급 장치 노이즈:민감한 아날로그 감지 응용 분야에서는 LED 구동 회로가 검출기의 약한 신호를 간섭할 수 있는 전기적 노이즈를 유발하지 않도록 해야 합니다.

9. 기술 비교 및 차별화

IR204-A의 주요 차별점은 표준 3mm 패키지, 높은 펄스 방사 강도(최대 350 mW/sr) 및 정확히 정의된 940nm 파장의 조합입니다. 일반적인 IR LED와 비교하여 보장된 최소 성능(빈닝을 통해) 및 현대 환경 규정 준수를 제공합니다. GaAlAs 칩 재질은 효율적인 적외선 방출을 위한 표준입니다.

10. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

10.1 이 LED를 5V 또는 3.3V 마이크로컨트롤러 핀에서 직접 구동할 수 있나요?

아니요, 직접은 불가능합니다.마이크로컨트롤러 핀은 일반적으로 20mA를 연속적으로 공급할 수 없으며(MCU 데이터시트 확인), 1A 피크 전류를 제공할 수는 없습니다. 더 중요한 것은 원하는 값(예: 20mA)으로 전류를 제한하기 위해 직렬 저항을 사용해야 한다는 점입니다. LED에 필요한 더 높은 전류를 스위칭하려면 트랜지스터(BJT 또는 MOSFET)가 필요합니다.

10.2 펄스 조건에서 방사 강도가 훨씬 더 높은 이유는 무엇인가요?

더 높은 펄스 정격(100mA, 1A)은 접합을 매우 짧은 시간 동안 훨씬 더 많은 전류로 구동할 수 있게 합니다. 이는 칩과 패키지의 열 질량이 펄스 사이에 냉각할 시간이 있기 때문에 평균 접합 온도가 파괴적인 수준으로 상승하지 않으면서 더 많은 빛을 생성합니다. 이는 리모컨과 같은 버스트 통신에 이상적입니다.

10.3 "포토트랜지스터와 스펙트럼적으로 매칭된다"는 것은 무엇을 의미하나요?

실리콘 기반 포토트랜지스터와 포토다이오드는 근적외선 영역(약 800-900nm)에서 최고 감도를 가집니다. IR204-A의 940nm 방출은 이 고감도 대역 내에 속하여 검출기가 강한 신호를 수신하도록 보장하며, 이는 시스템의 신호 대 잡음비 및 동작 거리를 향상시킵니다.

11. 실용적 설계 및 사용 사례

사례: 간단한 적외선 리모컨 송신기.일반적인 용도는 TV 리모컨입니다. 마이크로컨트롤러는 변조된 디지털 코드(예: 38kHz 반송파)를 생성합니다. 이 신호는 트랜지스터의 베이스를 구동합니다. 트랜지스터는 IR204-A를 통과하는 컬렉터 전류를 스위칭합니다. LED 근처의 커패시터는 강한 신호에 필요한 짧은 고전류 펄스(최대 100mA 이상)를 제공할 수 있습니다. LED는 38kHz 주파수로 펄스됩니다. 940nm 빛은 보이지 않으며, 높은 펄스 강도는 신호가 벽에 반사되어도 방 전체에서 수신기에 의해 감지될 수 있게 합니다. 낮은 순방향 전압은 배터리 전력 절약에 도움이 됩니다.

12. 원리 소개

적외선 발광 다이오드(IR LED)는 반도체 p-n 접합 다이오드입니다. 순방향 전압이 인가되면, n 영역의 전자와 p 영역의 정공이 접합 영역으로 주입됩니다. 이 전하 캐리어들이 재결합할 때 에너지를 방출합니다. 이 특정 장치에서는 이 에너지가 주로 적외선 스펙트럼(940 나노미터 파장)의 광자 형태로 방출되도록 반도체 재료(갈륨 알루미늄 비소 - GaAlAs)가 선택되었습니다. 블루 플라스틱 패키지는 필터 역할을 하여 일부 가시광선을 차단하고 출력 빔을 형성하는 렌즈 역할도 할 수 있습니다.

13. 발전 동향

적외선 LED 기술의 동향에는 더 높은 벽 플러그 효율(전기 와트 입력당 더 많은 광 출력)을 가진 장치 개발이 포함되어, 더 긴 배터리 수명 또는 더 긴 거리를 가능하게 합니다. 또한 정밀한 파장 제어가 필요하고 주변광 노이즈에 대한 감도를 줄이기 위한 응용 분야를 위해 더 좁은 스펙트럼 대역폭을 가진 LED를 생산하기 위한 지속적인 연구가 진행 중입니다. LED를 드라이버 IC 또는 광검출기와 단일 모듈로 통합하는 것은 또 다른 동향으로, 시스템 설계를 단순화합니다. 더 작은 패키지에서 더 높은 전력 밀도를 위한 추진은 환경 및 안전 규정에 대한 완전한 준수를 위한 보편적인 산업적 추진과 함께 계속되고 있습니다.