3mm 적외선 LED HIR234C 데이터시트 - T-1 패키지 - 피크 파장 850nm - 순방향 전압 1.65V - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

HIR234C는 표준 3mm (T-1) 투명 플라스틱 패키지에 장착된 고강도 적외선 발광 다이오드입니다. 피크 파장 850nm에서 빛을 방출하도록 설계되어 일반적인 실리콘 포토트랜지스터, 포토다이오드 및 적외선 수신 모듈과 스펙트럼 호환성을 가집니다. 이 소자는 신뢰할 수 있고 효율적인 적외선 전송이 필요한 응용 분야를 위해 설계되었습니다.

1.1 핵심 장점

• 높은 방사 강도:강력한 광학 출력을 제공하여 장거리 또는 저감도 수신기 시스템에 적합합니다.
• 높은 신뢰성:일관된 성능과 긴 작동 수명을 위해 제작되었습니다.
• 낮은 순방향 전압:20mA에서 일반적으로 1.65V로, 설계에서 낮은 전력 소비에 기여합니다.
• 환경 규정 준수:본 제품은 RoHS, EU REACH 및 무할로겐 표준 (Br < 900ppm, Cl < 900ppm, Br+Cl < 1500ppm)을 준수합니다.
• 표준 패키지:2.54mm 리드 간격을 가진 친숙한 T-1 (3mm) 폼 팩터는 기존 설계 및 PCB 레이아웃에 쉽게 통합되도록 보장합니다.

1.2 목표 응용 분야

이 적외선 LED는 비가시광선 통신 또는 감지가 필요한 다양한 시스템에 적합합니다.

• 적외선 리모컨 유닛, 특히 더 높은 전력 요구 사항이 있는 제품.
• 자유 공간 광학 데이터 전송 링크.
• 연기 감지 시스템.
• 근접 센서 및 물체 카운터를 포함한 범용 적외선 응용 시스템.

2. 기술 파라미터 분석

2.1 절대 최대 정격

이 정격은 소자에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 한계를 정의합니다. 이러한 조건에서의 동작은 보장되지 않습니다.

• 연속 순방향 전류 (I_F):100 mA
• 피크 순방향 전류 (I_FP):1.0 A (펄스 폭 ≤ 100μs, 듀티 사이클 ≤ 1%)
• 역방향 전압 (V_R):5 V
• 작동 온도 (T_opr):-40°C ~ +85°C
• 보관 온도 (T_stg):-40°C ~ +100°C
• 전력 소산 (P_d):150 mW (주변 온도 25°C 이하에서)
• 납땜 온도 (T_sol):260°C, 최대 5초

2.2 전기-광학 특성

이 파라미터들은 주변 온도 (T_a) 25°C에서 측정되며, 소자의 일반적인 성능을 정의합니다.

• 방사 강도 (I_e):
  • 7.8 mW/sr (최소) / 15 mW/sr (일반) (I_F= 20mA (DC)에서).
  • 50 mW/sr (일반) (I_F= 100mA (펄스)에서).
  • 300 mW/sr (일반) (I_F= 1A (펄스)에서).
• 피크 파장 (λ_p):850 nm (일반) (I_F= 20mA에서).
• 스펙트럼 대역폭 (Δλ):45 nm (일반) (I_F= 20mA에서).
• 순방향 전압 (V_F):
  • 1.45V (최소) / 1.65V (일반) / 1.65V (최대) (I_F= 20mA에서).
  • 1.80V (일반) / 2.40V (최대) (I_F= 100mA (펄스)에서).
  • 4.10V (일반) / 5.25V (최대) (I_F= 1A (펄스)에서).
• 역방향 전류 (I_R):10 μA (최대) (V_R= 5V에서).
• 시야각 (2θ_1/2):30도 (일반) (I_F= 20mA에서).

측정 허용 오차:순방향 전압 ±0.1V, 방사 강도 ±10%, 피크 파장 ±1.0nm.

3. 성능 곡선 분석

데이터시트는 다양한 작동 조건에서 소자 동작을 이해하는 데 중요한 여러 특성 곡선을 제공합니다.

3.1 열 및 전류 의존성

순방향 전류 대 주변 온도 (그림 1):이 곡선은 주변 온도가 증가함에 따라 허용 가능한 최대 순방향 전류의 디레이팅을 보여줍니다. 신뢰성을 보장하고 전력 소산 한계 내에서 유지하려면 더 높은 온도에서 구동 전류를 줄여야 합니다.

피크 방출 파장 대 주변 온도 (그림 3):LED의 피크 파장은 온도 계수를 가지며, 일반적으로 온도에 따라 약간 이동합니다. 이 곡선은 HIR234C에 대한 그 이동을 정량화하며, 정밀한 스펙트럼 매칭이 중요한 응용 분야에 중요합니다.

순방향 전류 대 순방향 전압 (그림 4):이것은 다이오드의 기본 I-V 곡선입니다. 전류와 전압 사이의 지수 관계를 보여줍니다. 이 곡선은 전류 제한 회로 설계 및 다양한 구동 조건에서 LED 양단의 전압 강하를 이해하는 데 도움이 됩니다.

3.2 광학 출력 특성

스펙트럼 분포 (그림 2):이 그래프는 상대 방사 강도를 파장에 대해 표시합니다. 850nm 피크와 약 45nm의 스펙트럼 대역폭을 시각적으로 확인하며, 방출되는 파장 범위를 보여줍니다.

방사 강도 대 순방향 전류 (그림 5):이 곡선은 광학 출력 전력 (mW/sr 단위)과 전기 입력 전류 사이의 관계를 보여줍니다. 일반적으로 중간 범위에서는 선형이지만, 열 및 효율 효과로 인해 매우 높은 전류에서 포화될 수 있습니다.

상대 방사 강도 대 각도 변위 (그림 6):이 극좌표 그래프는 LED의 방사 패턴을 정의합니다. 중심축 (0°)에서 멀어질수록 강도가 어떻게 감소하는지 보여주며, 결국 강도가 피크 값의 절반으로 떨어지는 30도 시야각을 정의합니다.

방사 강도 대 주변 온도 (그림 7):광학 출력은 접합 온도가 상승함에 따라 감소합니다. 이 곡선은 주변 (및 결과적으로 접합) 온도가 증가함에 따라 방사 강도의 일반적인 감소를 정량화하며, 넓은 온도 범위에서 작동하는 시스템 설계에 필수적입니다.

상대 순방향 전압 대 주변 온도 (그림 8):다이오드의 순방향 전압은 음의 온도 계수를 가집니다. 이 곡선은 V_F가 일반적으로 온도가 증가함에 따라 어떻게 감소하는지 보여주며, 이는 정전압 구동 방식이나 LED를 온도 센서로 사용할 때 고려해야 할 요소가 될 수 있습니다.

4. 기계적 및 패키징 정보

4.1 소자 선택 및 구조

• 칩 재료:GaAlAs (갈륨 알루미늄 비소).
• 렌즈/색상:투명 플라스틱.

4.2 패키지 치수 (T-1, 3mm)

본 소자는 표준 T-1 (3mm) 원형 LED 패키지 치수를 따릅니다. 데이터시트의 주요 기계적 사항은 다음과 같습니다:

• 모든 치수는 밀리미터 (mm) 단위입니다.
• 별도로 명시되지 않는 한 표준 치수 허용 오차는 ±0.25mm입니다.
• 도면은 일반적으로 본체 직경 (3.0mm), 리드 간격 (2.54mm), 렌즈 모양 및 리드 길이/직경을 포함한 전체 치수를 보여줍니다.

극성 식별:캐소드는 일반적으로 플라스틱 렌즈 림의 평평한 부분 및/또는 더 짧은 리드로 식별됩니다. 확실한 식별을 위해 항상 패키지 도면을 참조하십시오.

5. 납땜 및 조립 지침

• 핸드 납땜:온도 제어 납땜 인두를 사용하십시오. 리드당 납땜 시간은 350°C를 초과하지 않는 온도에서 최대 3초로 제한하십시오.
• 웨이브 납땜:사용 가능하지만, 플라스틱 패키지에 가해지는 열 응력을 최소화하기 위해 예열 및 노출 시간을 제어해야 합니다.
• 리플로우 납땜:본 소자는 절대 최대 정격에 따라 최대 5초 동안 260°C의 피크 납땜 온도를 견딜 수 있습니다. 이는 표준 무연 (Pb-free) 리플로우 프로파일 (예: IPC/JEDEC J-STD-020)과 호환됩니다.
• 일반 주의사항:
  • 취급 중 리드나 렌즈에 기계적 응력을 가하지 마십시오.
  • 지정된 보관 온도 범위를 초과하지 마십시오.
  • 취급 및 조립 중 적절한 ESD (정전기 방전) 예방 조치를 사용하십시오.

6. 포장 및 주문 정보

6.1 포장 사양

• 표준 포장: 봉지당 200~1000개.
• 5봉지를 1박스에 포장.
• 10박스를 1카톤에 포장.

6.2 라벨 정보

제품 라벨에는 추적성 및 검증을 위한 주요 식별자가 포함됩니다:

• CPN:고객 부품 번호
• P/N:생산 번호 (HIR234C)
• QTY:포장 내 수량
• CAT:등급/카테고리 (예: 밝기 빈)
• HUE:피크 파장 정보
• REF:참조
• LOT No:추적성을 위한 제조 로트 번호

7. 응용 설계 고려사항

7.1 LED 구동

정전류 구동:LED는 전류 구동 소자입니다. 안정적이고 예측 가능한 광학 출력을 위해 정전류원 또는 전압원과 직렬로 연결된 전류 제한 저항을 사용하십시오. 저항 값은 옴의 법칙을 사용하여 계산할 수 있습니다: R = (V_supply- V_F) / I_F. 보수적인 설계를 위해 데이터시트의 최대 V_F값을 항상 사용하십시오.

펄스 동작:매우 높은 순간 강도가 필요한 응용 분야 (장거리 리모컨 등)의 경우, LED는 지정된 대로 짧고 높은 전류의 펄스 (최대 1A)로 구동될 수 있습니다. 과열을 방지하기 위해 펄스 폭 (≤100μs) 및 듀티 사이클 (≤1%) 한계를 엄격히 준수해야 합니다.

7.2 광학 설계

렌즈 선택:투명 렌즈는 30도 빔을 방출합니다. 더 좁거나 다른 모양의 빔을 위해 2차 광학 소자 (플라스틱 렌즈, 반사경)를 사용할 수 있습니다.

수신기 매칭:850nm 피크 파장은 실리콘 기반 센서에 의해 최적으로 감지됩니다. 선택한 포토트랜지스터, 포토다이오드 또는 IR 수신 모듈이 800-900nm 범위에서 피크 감도를 가지는지 확인하십시오.

주변광 내성:강한 주변광 (특히 IR을 포함하는 햇빛)이 있는 환경에서는 LED 구동 신호를 특정 주파수로 변조하고 해당 주파수에 맞춘 수신기를 사용하여 배경 잡음을 제거하는 것을 고려하십시오.

8. 기술 비교 및 포지셔닝

HIR234C는 보편적인 3mm 패키지에서 범용, 고신뢰성 적외선 방출기로 자리매김합니다.

• 표준 5mm IR LED 대비:3mm 패키지는 더 작은 설치 면적을 제공하여 소형화 설계에서 유리할 수 있으며, 여전히 상당한 방사 강도를 제공합니다.
• SMD IR LED 대비:스루홀 T-1 패키지는 프로토타이핑, 수동 조립 또는 표면 실장 소자에 비해 더 높은 기계적 견고성이나 리드를 통한 쉬운 방열이 필요한 응용 분야에서 종종 선호됩니다.
• 핵심 차별화 요소:높은 펄스 방사 강도 (300 mW/sr)와 표준 패키지의 조합은 일반적으로 사용 가능한 폼 팩터에서 강력한 IR 빛의 폭발이 필요한 응용 분야에 적합하게 만듭니다.높은 펄스 방사 강도 (300 mW/sr)및표준 패키지의 조합은 일반적으로 사용 가능한 폼 팩터에서 강력한 IR 빛의 폭발이 필요한 응용 분야에 적합하게 만듭니다.

9. 자주 묻는 질문 (FAQ)

Q1: 방사 강도 (mW/sr)와 출력 전력 (mW)의 차이는 무엇인가요?

A1: 방사 강도는 단위 입체각 (스테라디안)당 광학 전력을 측정합니다. 빔이 얼마나 집중되어 있는지를 나타냅니다. 총 방사 플럭스 (mW)는 전체 방사 패턴에 대해 강도를 적분해야 합니다. 30도 LED의 경우 총 전력은 피크 강도 값보다 훨씬 낮습니다.

Q2: 이 LED를 100mA에서 연속적으로 구동할 수 있나요?

A2: 연속 순방향 전류에 대한 절대 최대 정격은 100mA입니다. 그러나 이 최대 전류에서 연속 작동은 상당한 열을 발생시켜 접합 온도를 상승시킵니다. 신뢰할 수 있는 장기 작동을 위해 더 낮은 전류 (예: 20-50mA)에서 작동하거나, 특히 높은 주변 온도에서 적절한 방열을 구현하는 것이 좋습니다.

Q3: 왜 1A 펄스 (최대 5.25V)에서 순방향 전압이 20mA DC (최대 1.65V)에 비해 훨씬 높나요?

A3: 이는 LED 칩 및 패키지 내부의 직렬 저항 때문입니다. 매우 높은 전류에서 이 내부 저항 양단의 전압 강하가 상당해져 총 V_F가 더 높아집니다. 이는 모든 LED의 공통적인 특성입니다.

Q4: 850nm LED는 보이나요?

A4: 850nm는 근적외선 (NIR) 스펙트럼에 있습니다. 일반적으로 인간의 눈에는 보이지 않습니다. 그러나 고출력 850nm LED에서 매우 희미한 짙은 붉은 빛을 감지할 수 있는 사람도 있습니다. 방출 스펙트럼이 가시 붉은 영역으로 확장되는 작은 "꼬리"를 가지기 때문입니다. 완전히 은밀한 작동을 위해서는 일반적으로 940nm LED가 사용됩니다.

10. 설계 및 사용 사례 연구

사례: 장거리 적외선 리모컨 송신기

목표:일반적인 거실 환경에서 15미터 거리에서 안정적으로 작동해야 하는 리모컨을 설계합니다.

설계 선택:

1. LED 선택:높은 펄스 방사 강도 (1A에서 일반 300 mW/sr) 때문에 HIR234C가 선택되었습니다.
2. 구동 회로:간단한 트랜지스터 스위치를 사용하여 3V 배터리 공급원에서 LED를 펄스 구동합니다. 배터리 전압 강하 및 고전류에서의 LED V_F를 고려하여 펄스 전류를 약 800mA (최대 1A 안전하게 아래)로 제한하도록 직렬 저항이 계산됩니다.
3. 신호 변조:구동 펄스는 IR 리모컨의 일반적인 표준인 38kHz 반송파 주파수로 인코딩됩니다.
4. 광학:간단한 플라스틱 콜리메이팅 렌즈를 LED 앞에 배치하여 빔을 30도에서 약 10도로 좁혀, 방출된 에너지의 더 많은 부분을 원격 수신기 쪽으로 집중시킵니다.

결과:고강도 펄스 구동과 빔 콜리메이션의 조합은 중간 정도의 주변 IR 잡음이 있는 경우에도 목표 거리에서 IR 수신 모듈에 도달하는 강력하고 감지 가능한 신호를 보장합니다.

11. 동작 원리

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 에너지가 방출됩니다. HIR234C의 GaAlAs 재료의 경우, 이 에너지는 전자기 스펙트럼의 적외선 부분에 있는 약 850 나노미터 중심 파장의 광자에 해당합니다. 특정 파장은 반도체 재료의 밴드갭 에너지에 의해 결정됩니다. 투명 에폭시 패키지는 렌즈 역할을 하여 방출된 빛을 지정된 시야각으로 형성합니다.

12. 기술 동향

적외선 LED 기술은 가시광선 LED 기술과 함께 계속 발전하고 있습니다. HIR234C와 같은 소자와 관련된 일반적인 동향은 다음과 같습니다:

• 효율 증가:지속적인 재료 및 에피택셜 성장 개선으로 인해 벽면 플러그 효율 (입력 전기 와트당 더 많은 빛 출력)이 높아져 전력 소비 및 열 발생이 감소합니다.
• 고속 변조:더 빠른 스위칭이 가능한 LED의 개발은 광학 데이터 통신 (IrDA, Li-Fi) 및 비행 시간 (ToF)과 같은 고급 감지 응용 분야에 의해 주도됩니다.
• 소형화:스루홀 패키지가 여전히 인기가 있지만, 자동화 조립 및 공간 제약 설계를 위한 표면 실장 소자 (SMD) 패키지 (예: 0805, 0603, 칩 스케일)로의 강력한 시장 이동이 있습니다.
• 다중 파장 및 VCSEL:특수 감지 (예: 가스 분석, 생체 인식)를 위해 다중 파장 IR 소스가 등장하고 있습니다. 수직 공진 표면 발광 레이저 (VCSEL)도 정밀한 빔 특성으로 인해 고성능 3D 감지 및 구조화 광 응용 분야에서 인기를 얻고 있습니다.

HIR234C는 이러한 진화하는 환경 내에서 성숙하고 신뢰할 수 있으며 비용 효율적인 솔루션을 나타내며, 소비자 가전 및 산업 감지 분야의 목표 응용 분야에 완벽하게 적합합니다.