5mm 적외선 LED IR8353-14C 데이터시트 - 5mm 패키지 - 1.2V-1.8V 순방향 전압 - 940nm 파장 - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

본 문서는 고강도 5mm 적외선(IR) 발광 다이오드의 사양을 상세히 설명합니다. 이 소자는 투명 플라스틱 패키지로 캡슐화되어 있어 다양한 적외선 감지 및 전송 응용 분야에 적합합니다. 그 스펙트럼 출력은 일반적인 포토트랜지스터, 포토다이오드 및 적외선 수신기 모듈과 효율적으로 동작하도록 특별히 맞춰져 있습니다.

1.1 핵심 장점

• 높은 신뢰성:일관된 성능과 장기간 작동을 위해 설계되었습니다.
• 높은 방사 강도:효과적인 신호 전송을 위한 강력한 적외선 출력을 제공합니다.
• 낮은 순방향 전압:일반적으로 20mA에서 1.2V로, 에너지 효율적인 작동에 기여합니다.
• 환경 규정 준수:본 제품은 RoHS, EU REACH를 준수하며 할로겐 프리입니다 (Br < 900ppm, Cl < 900ppm, Br+Cl < 1500ppm).

1.2 목표 응용 분야

이 IR LED는 리모컨, 근접 센서, 물체 감지, 광학 스위치 및 단거리 데이터 전송을 포함하되 이에 국한되지 않는 다양한 적외선 시스템에서 사용하기 위한 것입니다.

2. 기술 파라미터 분석

2.1 절대 최대 정격

다음 정격은 소자에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 한계를 정의합니다. 이러한 조건에서의 작동은 보장되지 않습니다.

• 연속 순방향 전류 (I_F):100 mA
• 피크 순방향 전류 (I_FP):1.0 A (펄스 폭 ≤100μs, 듀티 ≤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 (자유 공기 온도 25°C 이하에서)

2.2 전기-광학 특성

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

• 방사 강도 (I_e):7.8 - 17.6 mW/sr (I_F=20mA, 빈에 따라 다름). I_F=100mA에서 최대 50 mW/sr (일반적).
• 피크 파장 (λ_p):940 nm (I_F=20mA에서).
• 스펙트럼 대역폭 (Δλ):45 nm (I_F=20mA에서).
• 순방향 전압 (V_F):20mA에서 1.2V (일반) / 1.5V (최대); 100mA에서 1.4V (일반) / 1.8V (최대).
• 역방향 전류 (I_R):10 μA (최대) V_R=5V에서.
• 시야각 (2θ_1/2):27° ~ 43° (I_F=20mA에서).

3. 빈닝 시스템 설명

이 LED의 방사 강도는 응용 설계의 일관성을 보장하기 위해 서로 다른 빈으로 분류됩니다. 빈닝은 순방향 전류 20mA에서 정의됩니다.

• 빈 M:방사 강도 범위 7.80 mW/sr ~ 12.50 mW/sr.
• 빈 N:방사 강도 범위 11.0 mW/sr ~ 17.6 mW/sr.

이를 통해 설계자는 특정 감도 요구 사항에 대해 보장된 최소 출력을 가진 LED를 선택할 수 있습니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트에는 회로 설계 및 열 관리에 필수적인 여러 특성 곡선이 포함되어 있습니다.

4.1 순방향 전류 대 주변 온도

이 디레이팅 곡선은 주변 온도의 함수로서 허용 가능한 최대 연속 순방향 전류를 보여줍니다. 온도가 상승함에 따라 소자의 전력 소산 한계를 초과하지 않도록 하고 장기적인 신뢰성을 보장하기 위해 최대 전류를 감소시켜야 합니다. 설계자는 응용 분야의 열 환경에 적합한 작동 전류를 선택하기 위해 이 곡선을 사용해야 합니다.

4.2 방사 강도 대 순방향 전류

이 그래프는 구동 전류와 광 출력(방사 강도) 사이의 관계를 설명합니다. 출력은 일정 범위에서 일반적으로 선형이지만 매우 높은 전류에서는 포화됩니다. 이는 수신기에서 원하는 신호 강도를 달성하기 위해 필요한 구동 전류를 결정하는 데 중요합니다.

4.3 스펙트럼 분포

스펙트럼 곡선은 일반적인 대역폭 45nm로 940nm에서 피크 방출을 확인시켜 줍니다. 이 파장은 가시 스펙트럼 밖에 위치하여 가시광 간섭을 최소화하고 실리콘 기반 광검출기의 감도와 잘 일치하므로 이상적입니다.

4.4 상대 방사 강도 대 각도 변위

이 극좌표 그래프는 시야각 (2θ_1/2)을 정의하며, 이는 방사 강도가 0°(온축)에서의 값의 절반으로 떨어지는 각도입니다. 지정된 27° ~ 43° 범위는 빔 확산을 나타냅니다. 좁은 각도는 더 집중된 빛을 제공하는 반면, 넓은 각도는 더 넓은 커버리지를 제공합니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 패키지 치수

소자는 표준 5mm 원형 LED 패키지에 장착되어 있습니다. 주요 치수에는 전체 직경(일반적으로 5.0mm), 리드 간격(표준 2.54mm / 0.1 인치), 베이스에서 렌즈 돔까지의 거리가 포함됩니다. 리드는 일반적으로 직경 0.45mm입니다. 별도로 명시되지 않는 한 모든 치수는 ±0.25mm의 공차를 가집니다. 정확한 PCB 레이아웃을 위해 원본 데이터시트에 상세한 치수 도면이 제공됩니다.

5.2 극성 식별

캐소드(음극 리드)는 일반적으로 플라스틱 렌즈 림의 평평한 부분 및/또는 더 짧은 리드로 식별됩니다. 애노드(양극 리드)는 더 깁니다. 회로 조립 중 올바른 극성을 준수해야 합니다.

6. 납땜 및 조립 지침

6.1 리드 성형

• 굽힘은 에폭시 불브 베이스에서 최소 3mm 떨어진 곳에서 이루어져야 합니다.
• 성형은 납땜 전에 실온에서 이루어져야 합니다.
• 굽힘 또는 절단 중 패키지에 스트레스를 가하지 마십시오.
• PCB 구멍은 LED 리드와 완벽하게 정렬되어 장착 스트레스를 피해야 합니다.

6.2 보관 조건

• 권장 보관: ≤30°C 및 ≤70% 상대 습도.
• 이 조건에서 출하 후 유통기한은 3개월입니다.
• 더 긴 보관(최대 1년)의 경우, 질소와 건조제가 있는 밀봉 용기를 사용하십시오.
• 습한 환경에서 급격한 온도 변화를 피하여 응결을 방지하십시오.

6.3 납땜 파라미터

핸드 납땜:

• 인두 팁 온도: 최대 300°C (최대 30W)
• 납땜 시간: 리드당 최대 3초.
• 납땜 접합부에서 에폭시 불브까지 최소 거리: 3mm.

웨이브/딥 납땜:

• 예열 온도: 최대 100°C (최대 60초)
• 솔더 배스 온도: 최대 260°C
• 배스 시간: 최대 5초
• 납땜 접합부에서 에폭시 불브까지 최소 거리: 3mm.

중요 참고사항:

• LED가 뜨거울 때 리드에 스트레스를 가하지 마십시오.
• 한 번 이상 납땜(딥 또는 핸드)하지 마십시오.
• LED가 실온으로 식을 때까지 충격/진동으로부터 보호하십시오.
• 신뢰할 수 있는 접합을 달성하는 가능한 가장 낮은 납땜 온도를 사용하십시오.

6.4 세척

• 필요한 경우, 실온에서 이소프로필 알코올로만 최대 1분 동안 세척하십시오.
• 사전 검증되지 않은 경우 초음파 세척을 사용하지 마십시오. 손상을 초래할 수 있습니다.

7. 열 관리

효과적인 열 방산은 LED 성능과 수명에 매우 중요합니다. 전류는 "순방향 전류 대 주변 온도" 곡선에 따라 디레이팅되어야 합니다. 최종 응용 분야에서 LED 주변의 온도를 제어해야 합니다. 여기에는 적절한 PCB 구리 면적을 히트싱크로 사용하거나, 충분한 환기를 보장하거나, 고전류를 연속 구동하는 경우 히트싱크를 사용하는 것이 포함될 수 있습니다.

8. 포장 및 주문 정보

8.1 포장 사양

• LED는 정전기 방지 백에 포장됩니다.
• 포장 수량:백당 200-500개. 내부 카톤당 5백. 마스터(외부) 카톤당 10개의 내부 카톤.

8.2 라벨 정보

제품 라벨에는 주요 식별자가 포함됩니다: 고객 부품 번호(CPN), 제품 번호(P/N), 포장 수량(QTY), 발광 강도 등급(CAT), 주 파장 등급(HUE), 순방향 전압 등급(REF), 로트 번호 및 날짜 코드.

9. 응용 설계 고려사항

9.1 LED 구동

항상 직렬 전류 제한 저항을 사용하십시오. 저항 값은 옴의 법칙을 사용하여 계산할 수 있습니다: R = (V_공급- V_F) / I_F. 보수적인 설계를 위해 데이터시트의 최대 V_F를 사용하십시오. 펄스 작동(예: 리모컨)의 경우, 과열을 피하기 위해 피크 전류(I_FP) 및 듀티 사이클 한계를 초과하지 않도록 하십시오.

9.2 광학 설계

시스템용 렌즈 또는 반사경을 설계할 때 시야각을 고려하십시오. 940nm 파장은 보이지 않으므로 작동 확인을 위해 표시 LED 또는 회로 피드백이 필요할 수 있습니다. 최적의 감도를 위해 수신기(포토트랜지스터, IC)가 940nm에 스펙트럼적으로 일치하는지 확인하십시오.

9.3 전기적 노이즈 내성

전기적으로 노이즈가 많은 환경에서는 LED/수신기 쌍을 차폐하거나, 해당 복조 수신기가 있는 변조 IR 신호(예: 38kHz 반송파)를 사용하고, 주변광 및 노이즈 스파이크를 제거하기 위한 소프트웨어 필터링을 구현하는 것을 고려하십시오.

10. 기술 비교 및 포지셔닝

이 5mm, 940nm IR LED는 범용 적외선 응용 분야에 대해 성능과 비용의 균형을 제공합니다. 주요 차별화 요소는 표준 5mm 패키지에서 상대적으로 높은 방사 강도(최대 17.6 mW/sr)와 전력 소비를 줄이는 낮은 순방향 전압입니다. 오래된 880nm 또는 850nm LED와 비교하여 940nm 방출은 덜 보이므로(희미한 붉은 빛 없음) 은밀한 응용 분야에 더 적합합니다. 극도로 좁은 빔 각도 또는 더 높은 전력이 필요한 응용 분야의 경우 대체 패키지 스타일(예: 사이드 뷰, 고출력 SMD)이 더 적절할 것입니다.

11. 자주 묻는 질문 (FAQ)

11.1 빈 M과 빈 N의 차이점은 무엇인가요?

빈 M과 빈 N은 20mA에서 보장된 최소 방사 강도를 기준으로 LED를 분류합니다. 빈 N LED는 빈 M(7.8 mW/sr)에 비해 더 높은 최소 출력(11.0 mW/sr)을 가집니다. 더 강한 신호 강도 또는 더 긴 거리가 필요한 응용 분야에는 빈 N을 선택하십시오.

11.2 이 LED를 100mA로 연속 구동할 수 있나요?

예, 연속 순방향 전류에 대한 절대 최대 정격은 100mA입니다. 그러나 디레이팅 곡선을 참조해야 합니다. 주변 온도 25°C에서는 100mA가 허용되지만, 주변 온도가 상승함에 따라 접합 온도를 안전한 한계 내로 유지하기 위해 허용 가능한 최대 연속 전류가 감소합니다. 연속 고전류 작동에는 적절한 히트싱크가 중요합니다.

11.3 최소 납땜 거리(3mm)가 중요한 이유는 무엇인가요?

3mm 거리는 납땜 과정 중 과도한 열이 리드를 따라 올라가 내부 반도체 다이 또는 에폭시 캡슐화를 손상시키는 것을 방지합니다. 과도한 열은 균열, 박리 또는 영구적인 전기적 성능 저하를 일으킬 수 있습니다.

12. 설계 사용 사례 예시

시나리오: 간단한 물체 근접 센서.

설계:IR LED와 포토트랜지스터를 나란히 같은 방향을 향하도록 배치합니다. 20mA 정전류로 LED를 구동합니다(5V 공급에서 저항 사용: R = (5V - 1.5V) / 0.02A = 175Ω, 표준값 180Ω 사용). 물체가 범위 내에 들어오면 적외선이 물체에서 반사되어 포토트랜지스터로 들어가고, 이로 인해 컬렉터 전류가 증가합니다. 이 전류 변화는 풀업 저항을 통해 전압으로 변환되고 비교기 또는 마이크로컨트롤러 ADC에 입력되어 물체의 존재를 감지할 수 있습니다. 940nm 파장은 가시 주변광을 제거하는 데 도움이 됩니다. 빈 M 또는 N 중 선택은 필요한 감지 거리와 물체 반사율에 따라 다릅니다.

13. 동작 원리

적외선 발광 다이오드(IR LED)는 반도체 p-n 접합 다이오드입니다. 순방향 바이어스(애노드에 캐소드에 비해 양의 전압이 인가됨)가 걸리면 활성 영역에서 전자와 정공이 재결합하여 광자의 형태로 에너지를 방출합니다. 사용된 특정 반도체 재료(이 경우 갈륨 알루미늄 비소 - GaAlAs)가 방출되는 빛의 파장을 결정합니다. GaAlAs의 경우, 이는 가시 스펙트럼 밖에 있는 약 940 나노미터를 중심으로 하는 적외선 방사로 이어집니다. 투명 렌즈는 빛을 여과하거나 색을 입히지 않아 적외선 출력의 최대 전송을 허용합니다.

14. 기술 트렌드

이산 5mm 스루홀 LED는 프로토타이핑, 취미 프로젝트 및 일부 산업 응용 분야에서 여전히 인기가 있지만, 산업 트렌드는 표면 실장 소자(SMD) 패키지로 강력하게 이동하고 있습니다. SMD IR LED는 더 작은 공간 점유율, 자동 픽 앤 플레이스 조립에 더 적합함, PCB에 직접 장착으로 인해 종종 개선된 열 성능과 같은 장점을 제공합니다. 또한 IR 방출기의 효율성(전기 와트 입력당 더 많은 방사 출력)과 신뢰성을 높이기 위한 지속적인 개발이 진행 중입니다. 그러나 동작의 기본 원리와 파장, 강도, 시야각과 같은 주요 파라미터는 모든 IR 응용 분야에 대한 중요한 선택 기준으로 남아 있습니다.