5mm 적외선 LED 850nm HIR7373C 데이터시트 - 사이즈 5mm - 전압 1.45V - 전력 150mW - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

본 문서는 고강도 5mm 적외선(IR) 발광 다이오드의 사양을 상세히 설명합니다. 이 소자는 850 나노미터(nm)의 피크 파장을 특징으로 하며, 신뢰할 수 있는 적외선 방출이 필요한 애플리케이션을 위해 설계되었습니다. 표준 T-1 3/4 (5mm) 투명 플라스틱 패키지에 장착되어 적외선 광의 최적 전송을 가능하게 합니다. 이 부품은 일반적인 실리콘 포토트랜지스터, 포토다이오드 및 적외선 수신 모듈과 스펙트럼적으로 매칭되어 다양한 IR 감지 및 통신 시스템에 이상적인 광원 역할을 합니다.

본 제품의 핵심 장점은 높은 신뢰성, 상당한 방사 출력, 그리고 에너지 효율적인 동작에 기여하는 낮은 순방향 전압 특성을 포함합니다. 무연(Pb-Free)으로 제조되었으며 RoHS, EU REACH 및 할로겐 프리 기준(Br < 900ppm, Cl < 900ppm, Br+Cl < 1500ppm)을 포함한 주요 환경 규정을 준수합니다. 주요 타겟 시장은 근접 센서, 물체 감지, 리모컨 및 산업 자동화와 같은 적외선 기반 시스템을 작업하는 설계자 및 엔지니어를 포괄합니다.

2. 심층 기술 파라미터 분석

2.1 절대 최대 정격

본 소자는 연속 순방향 전류(I_F) 100 mA에 대해 정격 처리됩니다. 펄스 동작의 경우, 특정 조건(펄스 폭 ≤ 100μs, 듀티 사이클 ≤ 1%)에서 최대 1.0 A의 피크 순방향 전류(I_FP)를 처리할 수 있습니다. 허용 최대 역전압(V_R)은 5 V입니다. 동작 온도 범위는 -40°C ~ +85°C로 지정되며, 보관 온도 범위는 -40°C ~ +100°C입니다. 자유 공기 온도 25°C 이하에서 최대 전력 소산(P_d)은 150 mW입니다. 납땜 온도 정격은 5초를 초과하지 않는 기간 동안 260°C입니다.

2.2 전기-광학 특성

주요 성능 파라미터는 주변 온도(T_a) 25°C에서 측정됩니다. 방사 강도(I_e)는 주요 광학 출력 지표입니다. 표준 테스트 전류 20 mA에서, 일반적인 방사 강도는 15 mW/sr이며, 제품 빈에 따라 최소값은 7.8 mW/sr입니다. 최대 연속 전류 100 mA(펄스 조건 하)에서, 일반적인 방사 강도는 75 mW/sr로 증가합니다.

피크 방출 파장(λ_p)은 일반적으로 850 nm이며, 반치 최대 강도에서의 스펙트럼 대역폭(Δλ)은 약 45 nm입니다. 순방향 전압(V_F)은 20 mA에서 일반적으로 1.45 V이며, 최대 1.65 V입니다. 100 mA(펄스)에서 V_F는 1.80 V에서 2.40 V 사이입니다. 역전류(I_R)는 역전압 5 V가 인가될 때 최대 10 μA입니다. 시야각(2θ_1/2)은 반 강도에서의 전체 각도로 정의되며, 일반적으로 40도입니다.

3. 빈닝 시스템 설명

제품은 I_F= 20 mA에서 측정된 방사 강도에 따라 서로 다른 성능 빈으로 분류됩니다. 이를 통해 생산 시 선택의 일관성을 확보할 수 있습니다. 빈닝은 다음과 같이 정의됩니다:

• 빈 M:방사 강도 범위 7.8 mW/sr (최소) ~ 12.5 mW/sr (최대).
• 빈 N:방사 강도 범위 11.0 mW/sr (최소) ~ 17.6 mW/sr (최대).
• 빈 P:방사 강도 범위 15.0 mW/sr (최소) ~ 24.0 mW/sr (최대).
• 빈 Q:방사 강도 범위 21.0 mW/sr (최소) ~ 34.0 mW/sr (최대).

이 등급 시스템은 설계자가 특정 애플리케이션에 필요한 최소 출력 요구사항을 충족하는 부품을 선택하여 시스템 성능을 보장할 수 있게 합니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트는 설계에 중요한 여러 특성 곡선을 제공합니다.

4.1 순방향 전류 대 주변 온도

이 디레이팅 곡선은 주변 온도의 함수로서 허용 가능한 최대 연속 순방향 전류를 보여줍니다. 온도가 증가함에 따라, 과열을 방지하고 장기적인 신뢰성을 보장하기 위해 허용 가능한 최대 전류는 선형적으로 감소합니다. 설계자는 예상 환경 조건에 적절한 동작 전류를 선택하기 위해 이 곡선을 참조해야 합니다.

4.2 스펙트럼 분포

스펙트럼 분포 그래프는 상대 방사 강도를 파장에 대해 도표화합니다. 이는 850 nm에서의 피크와 약 45 nm의 대역폭을 확인시켜 줍니다. 이 곡선은 의도된 수신기(예: 850-950 nm 근처에서 피크 감도를 갖는 포토트랜지스터)의 스펙트럼 감도와의 호환성을 보장하는 데 중요합니다.

4.3 방사 강도 대 순방향 전류

이 그래프는 구동 전류와 광학 출력 사이의 관계를 설명합니다. 방사 강도는 전류와 함께 초선형적으로 증가합니다. 이는 설계자가 구동 전류, 광 출력 및 소자 효율 사이의 트레이드오프를 이해하는 데 도움이 됩니다.

4.4 상대 방사 강도 대 각도 변위

이 극좌표 그래프는 LED의 방출 패턴을 묘사합니다. 강도는 중심축(0°)을 따라 가장 높으며 각도가 증가함에 따라 감소하여 40도의 시야각을 정의합니다. 이 정보는 광학 설계, 예를 들어 감지 애플리케이션에서의 렌즈 선택 및 정렬에 매우 중요합니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

본 소자는 표준 5mm 방사형 리드 패키지를 사용합니다. 패키지 치수 도면은 에폭시 렌즈의 직경(일반적으로 5.0mm), 리드 간격(스루홀 부품 표준인 2.54mm 또는 0.1 인치) 및 전체 길이를 포함한 물리적 치수를 지정합니다. 도면에는 일반적으로 중요 치수에 대해 ±0.25mm의 공차가 포함됩니다. 애노드(양극) 리드는 일반적으로 더 긴 리드로 식별됩니다. 투명 렌즈 재료는 흡수를 최소화하면서 적외선 전송에 최적화되어 있습니다.

6. 납땜 및 조립 지침

6.1 리드 성형

리드를 구부려야 하는 경우, 에폭시 불브 기저부에서 최소 3mm 떨어진 지점에서 수행해야 합니다. 성형은 항상 납땜 전에 실온에서 수행하여 패키지에 스트레스를 주거나 내부 다이 및 와이어 본드를 손상시키는 것을 피해야 합니다. PCB 홀은 LED 리드와 정확히 정렬되어야 장착 스트레스를 방지할 수 있습니다.

6.2 보관

부품은 30°C 이하 및 상대 습도 70% 이하의 제어된 환경에 보관해야 합니다. 출하 후 권장 보관 수명은 3개월입니다. 더 긴 보관(최대 1년)의 경우, 질소 분위기와 건조제가 있는 밀봉 용기에 보관해야 합니다. 습한 환경에서의 급격한 온도 변화는 응결을 방지하기 위해 피해야 합니다.

6.3 납땜 공정

열 손상을 방지하기 위해 납땜은 주의해서 수행해야 합니다. 납땜 접합부는 에폭시 불브에서 최소 3mm 떨어져 있어야 합니다.

• 핸드 납땜:최대 인두 팁 온도 300°C (최대 30W 인두 기준), 리드당 납땜 시간 3초를 초과하지 않음.
• 웨이브/딥 납땜:최대 예열 온도 100°C, 최대 60초. 솔더 배스 온도는 260°C를 초과하지 않아야 하며, 부품은 최대 5초 동안 침지.

권장 납땜 온도 프로파일이 제공되며, 제어된 상승, 피크 온도 유지 및 제어된 냉각을 강조합니다. 급속 냉각은 권장되지 않습니다. 딥 또는 핸드 납땜은 한 번 이상 수행해서는 안 됩니다. 납땜 후, LED는 실온으로 돌아올 때까지 기계적 충격으로부터 보호되어야 합니다.

6.4 세척

세척이 필요한 경우, 실온에서 아이소프로필 알코올을 1분 이내로 사용한 후 공기 건조하십시오. 초음파 세척은 내부 구조 손상 위험으로 인해 일반적으로 권장되지 않습니다. 절대적으로 필요한 경우, 공정은 사전에 신중하게 검증되어야 합니다.

6.5 열 관리

본 소자는 저전력 장치이지만, 특히 최대 정격 근처에서 동작할 때 애플리케이션 설계에서 열 관리를 고려해야 합니다. 접합 온도를 안전한 한계 내로 유지하고 장기적인 신뢰성을 보장하기 위해 순방향 전류 대 주변 온도 곡선에 따라 전류를 디레이팅해야 합니다.

7. 포장 및 주문 정보

표준 포장 사양은 다음과 같습니다: 500개가 하나의 정전기 방지 백에 포장됩니다. 이러한 백 5개가 하나의 내부 카톤에 들어갑니다. 내부 카톤 10개가 하나의 마스터(외부) 카톤에 포장되어, 마스터 카톤당 총 25,000개가 됩니다.

포장의 라벨에는 여러 코드가 포함됩니다: 고객 제품 번호(CPN), 제조사 제품 번호(P/N), 포장 수량(QTY), 발광 강도 등급(CAT), 주 파장 등급(HUE), 순방향 전압 등급(REF), 로트 번호(LOT No.), 날짜 코드(Month X).

8. 애플리케이션 권장사항

8.1 일반적인 애플리케이션 시나리오

본 적외선 LED는 적외선 리모컨 송신기, 근접 및 물체 감지 센서, 산업용 광학 스위치 및 인코더, 야간 투시 조명 시스템, 광학 데이터 전송 링크, 비접촉식 사용자 인터페이스를 포함하되 이에 국한되지 않는 광범위한 애플리케이션에 적합합니다.

8.2 설계 고려사항

• 전류 제한:전압원에서 LED를 구동할 때는 항상 직렬 전류 제한 저항을 사용하십시오. 저항 값은 옴의 법칙을 사용하여 계산할 수 있습니다: R = (V_공급- V_F) / I_F.
• 수신기 매칭:선택된 광검출기(포토트랜지스터, 포토다이오드 또는 IR 수신 IC)가 최적 성능을 위해 850 nm 근처에서 피크 감도를 갖는지 확인하십시오.
• 광학 경로:더 긴 거리 또는 지향성 애플리케이션을 위해 IR 빔을 평행하게 만들거나 집중시키기 위한 렌즈 또는 조리개 필요성과 시야각을 고려하십시오.
• 전기적 노이즈:감지 애플리케이션에서, IR 신호의 변조(예: 특정 주파수 사용) 및 수신기에서의 동기 검출은 주변광 간섭에 대한 내성을 크게 향상시킬 수 있습니다.

9. 기술 비교 및 차별화

일반적인 적외선 LED와 비교하여, 본 소자는 높은 방사 강도(100mA 펄스 시 일반적으로 최대 75 mW/sr)와 상대적으로 낮은 순방향 전압(20mA에서 일반적으로 1.45V)의 잘 정의된 조합을 제공합니다. 850nm 파장은 일반적인 표준으로, 실리콘 기반 수신기와의 광범위한 호환성을 보장합니다. 엄격한 환경 표준(RoHS, REACH, 할로겐 프리) 준수는 녹색 인증이 필요한 현대 전자제품에 적합하게 만듭니다. 투명 패키지는 신호를 감쇠시킬 수 있는 착색 패키지와 비교하여 일관되고 여과되지 않은 출력을 제공합니다.

10. 자주 묻는 질문 (FAQ)

Q: 방사 강도(mW/sr)와 광도(mcd)의 차이는 무엇인가요?

A: 방사 강도는 모든 파장에 관련된 단위 입체각(스테라디안)당 방출되는 광 출력(밀리와트)을 측정합니다. 광도는 인간 눈의 감도(명시 곡선)에 의해 가중치가 부여되며 칸델라로 측정됩니다; 이는 본 850nm LED와 같은 적외선 광원에는 적용되지 않습니다.

Q: 이 LED를 100 mA의 정전류로 연속적으로 구동할 수 있나요?

A: 절대 최대 정격은 최대연속순방향 전류를 100 mA로 지정합니다. 그러나 신뢰할 수 있는 장기 동작을 위해, 특히 더 높은 주변 온도에서 디레이팅 곡선을 참조하여 이 최대값 아래에서 동작하는 것이 좋습니다.

Q: 시야각이 40도로 지정된 이유는 무엇인가요?

A> 40도 각도(2θ_1/2)는 방사 강도가 중심축에서 피크 값의 절반으로 떨어지는 지점에서의 전체 폭입니다. 이는 LED의 빔 확산을 설명합니다.

Q: 이 LED에 ESD 보호 다이오드가 필요한가요?

A> 데이터시트가 높은 ESD 정격을 지정하지는 않지만, LED를 포함한 모든 반도체 소자를 ESD 예방 조치와 함께 다루는 것이 일반적으로 좋은 관행입니다. 직렬로 전류 제한 저항을 포함하는 것도 일부 내재된 보호 기능을 제공합니다.

11. 실용적인 설계 및 사용 예시

예시 1: 간단한 근접 센서.LED를 짧은 거리에 배치된 포토트랜지스터와 페어링합니다. 그 사이를 지나가는 물체는 빔을 차단하여 포토트랜지스터의 전류 감소로 감지됩니다. 변조된 LED 신호(예: 38 kHz 구형파)와 조정된 수신기를 사용하면 주변광을 제거할 수 있습니다.

예시 2: 야간 투시 카메라용 IR 조명기.이러한 LED의 어레이를 1A 피크 전류 근처 또는 그 이상에서(적절한 듀티 사이클로) 펄스 모드로 구동하면, 850nm 빛에 민감한 카메라에 상당한 보이지 않는 조명을 제공하여 저조도 조건에서의 유효 범위를 확장할 수 있습니다.

12. 동작 원리 소개

적외선 발광 다이오드(IR LED)는 반도체 p-n 접합 다이오드입니다. 순방향 전압이 인가되면, n 영역의 전자와 p 영역의 정공이 활성 영역으로 주입됩니다. 이러한 전하 캐리어가 재결합할 때, 광자의 형태로 에너지를 방출합니다. 사용된 특정 반도체 재료(본 경우 갈륨 알루미늄 비소 - GaAlAs)는 밴드갭 에너지를 결정하며, 따라서 본 소자의 경우 적외선 스펙트럼(850nm)에서 방출되는 빛의 파장을 결정합니다. 투명 에폭시 패키지는 렌즈 역할을 하여 출력 빔을 형성합니다.

13. 기술 트렌드

적외선 방출기 기술의 트렌드는 더 높은 효율(전기 와트 입력당 더 많은 방사 출력), 더 긴 거리 애플리케이션을 위한 증가된 전력 밀도, 자동화 조립 및 더 작은 폼 팩터를 위한 표면 실장 장치(SMD) 패키지 개발을 지속적으로 향하고 있습니다. 또한 분광학 및 가스 감지와 같은 고급 감지 애플리케이션을 위한 다중 파장 및 광범위 스펙트럼 IR 광원 개발도 진행 중입니다. LED 구동 회로 및 보호 기능을 부품 자체에 통합하는 것은 또 다른 발전 영역입니다.