5mm 적외선 LED HIR333C/H0 데이터시트 - 5.0mm 패키지 - 850nm 파장 - 1.65V 순방향 전압 - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

본 문서는 5.0mm (T-1 3/4) 스루홀 적외선(IR) 발광 다이오드의 사양을 상세히 설명합니다. 이 소자는 피크 파장 850nm에서 빛을 방출하도록 설계되어 다양한 적외선 감지 및 전송 응용 분야에 적합합니다. 높은 방사 출력을 가능하게 하는 투명 플라스틱 패키지에 장착되어 있습니다.

1.1 핵심 장점

이 부품의 주요 장점은 높은 신뢰성과 높은 방사 강도를 포함합니다. 낮은 순방향 전압을 특징으로 하여 회로 설계에서 에너지 효율성에 기여합니다. 본 소자는 무연 재료로 제작되었으며 RoHS, EU REACH 및 무할로겐 표준(Br < 900ppm, Cl < 900ppm, Br+Cl < 1500ppm)을 포함한 주요 환경 및 안전 규정을 준수합니다.

1.2 목표 시장 및 응용 분야

이 적외선 LED는 일반적인 실리콘 포토트랜지스터, 포토다이오드 및 적외선 수신 모듈과 스펙트럼적으로 매칭됩니다. 대표적인 응용 분야는 다음과 같습니다:

• 데이터 통신을 위한 자유 공간 전송 시스템.
• 더 높은 출력 전력이 필요한 적외선 리모컨 유닛.
• 연기 감지 시스템.
• 감지 및 검출을 위한 일반 적외선 응용 시스템.

2. 심층 기술 파라미터 분석

다음 섹션들은 소자의 전기적, 광학적 및 열적 특성에 대한 상세한 분석을 제공합니다.

2.1 절대 최대 정격

이 정격들은 소자에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 한계를 정의합니다. 이는 연속 작동을 위한 것이 아닙니다.

• 연속 순방향 전류 (IF):100 mA
• 피크 순방향 전류 (IFP):1.0 A (펄스 폭 ≤100μs, 듀티 사이클 ≤1%)
• 역방향 전압 (VR):5 V
• 작동 온도 (Topr):-40°C ~ +85°C
• 보관 온도 (Tstg):-40°C ~ +85°C
• 납땜 온도 (Tsol):260°C, ≤5초
• 25°C에서 소비 전력 (Pd):150 mW

2.2 전기-광학 특성

이 파라미터들은 주변 온도(Ta) 25°C에서 측정되며, 지정된 조건에서 소자의 대표적인 성능을 정의합니다.

• 방사 강도 (Ie):순방향 전류(IF) 20mA에서 최소 대표값은 7.8 mW/sr입니다. 펄스 조건(IF=100mA, 펄스 폭 ≤100μs, 듀티 ≤1%)에서 대표적인 방사 강도는 80 mW/sr입니다. 동일한 펄스 조건에서 피크 전류 1A에서는 800 mW/sr에 도달합니다.
• 피크 파장 (λp):IF=20mA에서 850 nm (대표값).
• 스펙트럼 대역폭 (Δλ):IF=20mA에서 45 nm (대표값), 이는 최대 강도의 절반에서의 스펙트럼 폭을 나타냅니다.
• 순방향 전압 (VF):IF=20mA에서 1.45V(대표값)에서 최대 1.65V까지 범위입니다. 전류가 높아짐에 따라 증가하여, 펄스 동작 시 100mA에서 최대 2.40V, 1A에서 5.25V에 도달합니다.
• 역방향 전류 (IR):VR=5V에서 최대 10 μA.
• 시야각 (2θ1/2):IF=20mA에서 30도 (대표값), 방사 강도가 피크 값의 절반 이상인 각도 범위를 정의합니다.

2.3 열적 특성

소자의 성능은 온도에 의존합니다. 최대 소비 전력은 25°C 자유 공기 중에서 150 mW로 정격되어 있습니다. 설계자는 더 높은 주변 온도에서 작동할 때 장기 신뢰성을 보장하고 열 폭주를 방지하기 위해 이 값을 디레이팅해야 합니다.

3. 빈닝 시스템 설명

이 제품은 IF=20mA에서 측정된 방사 강도에 따라 다른 성능 등급 또는 "빈"으로 제공됩니다. 이를 통해 설계자는 응용 분야의 감도 요구사항에 정확히 맞는 부품을 선택할 수 있습니다.

방사 강도에 대한 빈닝 구조는 다음과 같습니다:

• 빈 M:7.8 - 12.5 mW/sr
• 빈 N:11.0 - 17.6 mW/sr
• 빈 P:15.0 - 24.0 mW/sr
• 빈 Q:21.0 - 34.0 mW/sr
• 빈 R:30.0 - 48.0 mW/sr

데이터시트는 또한 주도 파장(HUE) 및 순방향 전압(REF)에 대한 등급으로도 제공된다고 명시하고 있지만, 제공된 발췌문에는 이러한 파라미터에 대한 구체적인 빈 코드는 상세히 설명되어 있지 않습니다.

4. 성능 곡선 분석

그래픽 데이터는 다양한 조건에서 소자의 거동에 대한 깊은 통찰력을 제공합니다.

4.1 순방향 전류 대 주변 온도

이 곡선은 주변 온도가 25°C 이상으로 증가함에 따라 허용 가능한 최대 순방향 전류의 디레이팅을 보여줍니다. 신뢰성을 유지하기 위해 더 높은 온도에서는 작동 전류를 줄여야 합니다.

4.2 스펙트럼 분포

이 그래프는 850nm 피크를 중심으로 파장 스펙트럼 전체에 걸친 상대 방사 출력을 보여줍니다. 45nm 대역폭은 방출되는 파장의 범위를 나타냅니다.

4.3 피크 방출 파장 대 주변 온도

이 관계는 피크 파장(λp)이 접합 온도 변화에 따라 어떻게 이동하는지를 보여줍니다. 일반적으로 파장은 온도 상승에 따라 약간 증가하며, 이는 검출기와의 정밀한 스펙트럼 매칭이 필요한 응용 분야에서 중요한 요소입니다.

4.4 순방향 전류 대 순방향 전압 (IV 곡선)

이 기본 곡선은 다이오드에 걸리는 전압과 그에 따른 전류 흐름 사이의 지수 관계를 묘사합니다. 전류 제한 회로(예: 직렬 저항 선택) 설계에 필수적입니다.

4.5 방사 강도 대 순방향 전류

이 그래프는 방사 강도가 순방향 전류에 대해 초선형적으로 증가함을 보여줍니다. 그러나 매우 높은 전류(특히 DC)에서 작동하면 열 발생이 증가하고 효율 손실 가능성이 있어, 고강도 요구사항에는 펄스 동작이 바람직합니다.

4.6 상대 방사 강도 대 각도 변위

이 극좌표 그래프는 시야각(2θ1/2 = 30°)을 시각적으로 나타냅니다. 관찰 각도가 중심축(0°)에서 멀어질수록 강도가 어떻게 감소하는지를 보여주며, 이는 광학 시스템 설계 및 발광기와 검출기 정렬에 중요합니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 패키지 치수

이 소자는 표준 T-1 3/4 (5mm) 레이디얼 리드 패키지를 따릅니다. 주요 치수는 약 5.0mm의 전체 직경과 표준 퍼포레이티드 보드와 호환되는 표준 2.54mm (0.1인치) 리드 간격을 포함합니다. 치수 도면은 달리 명시되지 않는 한 ±0.25mm의 공차를 지정합니다. 렌즈 돔의 정확한 모양과 리드 길이는 상세 패키지 도면에 정의되어 있습니다.

5.2 극성 식별

캐소드는 일반적으로 플라스틱 렌즈 림의 평평한 부분 또는 더 짧은 리드로 식별됩니다. 역바이어스 손상을 방지하기 위해 회로 조립 중 올바른 극성을 준수해야 합니다.

6. 납땜 및 조립 지침

적절한 취급은 기계적 및 열적 손상을 방지하는 데 중요합니다.

6.1 리드 성형

• 굽힘은 에폭시 불브의 베이스에서 최소 3mm 이상 떨어진 곳에서 이루어져야 합니다.
• 납땜 전에 리드를 성형하십시오.
• 굽힘 중 패키지에 스트레스를 가하지 마십시오.
• 상온에서 리드를 자르십시오.
• LED 리드와 PCB 구멍이 완벽하게 정렬되어 장착 스트레스를 피하도록 하십시오.

6.2 보관 조건

• ≤30°C 및 ≤70% 상대 습도(RH)에서 보관하십시오.
• 원래 포장 상태에서 최대 보관 수명은 3개월입니다.
• 더 긴 보관(최대 1년)을 위해서는 질소 분위기와 건조제가 있는 밀봉 용기를 사용하십시오.
• 습한 환경에서 급격한 온도 변화를 피해 응결을 방지하십시오.

6.3 납땜 파라미터

핸드 납땜:인두 팁 온도 ≤300°C (최대 30W 인두), 납땜 시간 리드당 ≤3초. 납땜 접합부에서 에폭시 불브까지 최소 3mm 거리를 유지하십시오.

웨이브/딥 납땜:예열 온도 ≤100°C, ≤60초. 솔더 배스 온도 ≤260°C, ≤5초. 3mm 거리 규칙을 유지하십시오.

일반 규칙:고온에서 리드에 스트레스를 가하지 마십시오. 동일한 소자를 두 번 이상 납땜하지 마십시오. 상온으로 냉각되는 동안 소자를 충격/진동으로부터 보호하십시오. 급속 냉각 공정을 사용하지 마십시오. 웨이브 납땜을 위해 권장 납땜 프로파일을 따르십시오.

6.4 세척

데이터시트는 세척은 필요한 경우에만 수행해야 한다고 언급하고 있지만, 제공된 발췌문에는 구체적인 세척제 권장사항이나 초음파 세척 파라미터는 상세히 설명되어 있지 않습니다. 표준 관행은 에폭시 수지와 호환되는 온화하고 비공격적인 세정제를 사용하는 것입니다.

7. 포장 및 주문 정보

7.1 포장 사양

이 소자는 ESD 보호를 위해 정전기 방지 백에 포장됩니다. 표준 포장 흐름은 다음과 같습니다:

1. 정전기 방지 백당 500개.

2. 내부 카톤당 5백 (2,500개).

3. 마스터 외부 카톤당 10개의 내부 카톤 (25,000개).

7.2 라벨 양식 사양

제품 라벨에는 추적성 및 식별을 위한 주요 정보가 포함됩니다:

- CPN (고객 부품 번호)

- P/N (제조사 부품 번호: HIR333C/H0)

- QTY (포장 수량)

- CAT (휘도/방사 강도 등급, 예: M, N, P, Q, R)

- HUE (주도 파장 등급)

- REF (순방향 전압 등급)

- LOT No. (추적성을 위한 로트 번호)

- Date Code

8. 응용 설계 고려사항

8.1 대표적인 응용 회로

가장 일반적인 구동 회로는 순방향 전류를 제한하는 간단한 직렬 저항입니다. 저항 값(R)은 옴의 법칙을 사용하여 계산됩니다: R = (Vcc - Vf) / If, 여기서 Vcc는 공급 전압, Vf는 LED의 순방향 전압(신뢰성을 위해 최대값 사용), If는 원하는 순방향 전류입니다. 펄스 동작(예: 리모컨)의 경우, 일반적으로 트랜지스터 스위치를 사용하여 높은 피크 전류(최대 1A)를 전달하면서 평균 전력이 한계 내에 있도록 낮은 듀티 사이클을 유지합니다.

8.2 광학 설계 참고사항

30도의 시야각은 빔 집중과 커버리지 사이에 좋은 균형을 제공합니다. 더 긴 거리 또는 더 좁은 빔 응용 분야의 경우, 보조 광학 장치(렌즈)가 필요할 수 있습니다. 투명 렌즈는 850nm 전송에 최적입니다. 시스템 효율을 극대화하기 위해 수신기(포토트랜지스터, 포토다이오드 또는 IC)가 850nm 영역에서 스펙트럼적으로 민감한지 확인하십시오.

8.3 열 관리

패키지가 25°C에서 150mW를 소산할 수 있지만, 높은 전류 또는 상승된 주변 온도에서 연속 작동을 위해서는 리드를 통한 효과적인 방열판 또는 신중한 보드 레이아웃이 필요합니다. 펄스 구동 모드를 사용하면 평균 전력 소산과 열 스트레스가 크게 줄어듭니다.

9. 기술 비교 및 차별화

표준 가시광선 LED 또는 다른 IR LED와 비교하여, 이 소자의 주요 차별화 요소는 다음과 같은 조합입니다:높은 방사 강도(빈 R에서 최대 48 mW/sr),낮은 순방향 전압(대표적으로 1.45V), 그리고포괄적인 환경 규정 준수(RoHS, REACH, 무할로겐). GaAlAs 칩 재료의 사용은 고효율 850nm 방출을 위한 표준입니다. 5mm 패키지는 표면 실장 장치가 이상적이지 않을 수 있는 광범위한 산업 및 소비자 응용 분야에 적합한 견고한 스루홀 폼 팩터를 제공합니다.

10. 자주 묻는 질문 (FAQ)

Q: 이 LED를 100mA에서 연속 구동할 수 있나요?

A: 연속 순방향 전류에 대한 절대 최대 정격은 100mA입니다. 그러나 이 최대 전류에서 연속 작동은 상당한 열을 발생시킵니다(Pd ≈ Vf * If). 신뢰할 수 있는 장기 작동을 위해서는, 특히 주변 온도가 25°C 이상인 경우 전류를 디레이팅하거나 방열판을 사용하는 것이 좋습니다.

Q: 빈(M, N, P, Q, R) 사이의 차이점은 무엇인가요?

A: 빈은 LED가 20mA로 구동될 때의 최소 및 최대 방사 강도를 분류합니다. 빈 M은 가장 낮은 출력(7.8-12.5 mW/sr)을, 빈 R은 가장 높은 출력(30.0-48.0 mW/sr)을 가집니다. 수신 회로의 필요한 신호 강도와 감도에 따라 빈을 선택하십시오.

Q: 왜 순방향 전압이 1A에서 20mA보다 높나요?

A: 이는 반도체 다이와 본드 와이어의 내부 직렬 저항 때문입니다. 전류가 증가함에 따라 이 저항에 걸리는 전압 강하(V = I*R)가 증가하여 총 순방향 전압이 높아집니다.

Q: 800 mW/sr 방사 강도를 어떻게 달성하나요?

A: 이 강도는 펄스 조건에서 명시됩니다: 순방향 전류 1A, 펄스 폭 100 마이크로초 이하, 듀티 사이클 1% 이하. 이는 가열을 최소화하면서 매우 높은 순간 광 출력을 가능하게 합니다.

11. 설계 및 사용 사례 연구

사례 연구 1: 장거리 적외선 리모컨

한 설계자가 30미터 이상의 범위를 가진 리모컨이 필요합니다. 최대 출력을 위해 빈 R의 HIR333C/H0를 선택합니다. 회로는 변조된 데이터 펄스를 생성하기 위해 마이크로컨트롤러를 사용합니다. LED는 NPN 트랜지스터 스위치를 통해 1A 펄스(100μs 폭, 1% 듀티 사이클)로 구동됩니다. 높은 피크 강도는 먼 거리의 수신기에 강한 신호가 도달하도록 보장하는 반면, 낮은 듀티 사이클은 배터리 소비와 소자 가열을 최소로 유지합니다.

사례 연구 2: 산업 환경의 근접 센서

자동화 기계에 견고한 근접 센서가 필요합니다. IR LED와 포토트랜지스터가 컨베이어 경로를 가로질러 서로 마주보게 배치됩니다. LED는 일정한 50mA 전류(신뢰성을 위해 100mA 최대값에서 디레이팅)로 구동됩니다. 850nm 파장은 가시광선 적색 LED보다 주변 가시광선 간섭에 덜 취약합니다. 30도 빔은 과도한 확산 없이 충분한 커버리지를 제공합니다. 센서는 물체가 빔을 차단할 때 감지합니다.

12. 동작 원리

적외선 발광 다이오드(IR LED)는 반도체 p-n 접합 다이오드입니다. 순방향 전압이 인가되면, n 영역의 전자가 칩의 활성 영역 내에서 p 영역의 정공과 재결합합니다. 이 재결합 과정은 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. 칩의 활성 영역에 사용된 특정 재료(이 경우 갈륨 알루미늄 비소 - GaAlAs)가 방출되는 광자의 파장을 결정합니다. GaAlAs의 경우, 이는 피크 파장이 약 850nm인 적외선을 생성하며, 이는 인간의 눈에는 보이지 않지만 실리콘 기반 광검출기에는 쉽게 감지됩니다.

13. 기술 트렌드

적외선 LED의 트렌드는 더 높은 효율성(전기 와트 입력당 더 많은 방사 출력)을 지속적으로 향해 가고 있으며, 이는 동일한 패키지에서 더 낮은 전력 소비 또는 더 높은 출력을 가능하게 합니다. 또한 IrDA 및 광 무선 네트워크와 같은 데이터 통신 응용 분야를 위한 고속 변조 능력 향상으로의 추진도 있습니다. 패키징은 고전력 응용 분야를 위한 개선된 열 성능을 가진 표면 실장 장치(SMD)를 포함하도록 발전하고 있지만, 5mm와 같은 스루홀 패키지는 기계적 견고성과 프로토타이핑 용이성으로 인해 여전히 인기가 있습니다. 구동 회로 및 광검출기를 단일 모듈로 통합하는 것은 단순화된 시스템 설계를 위한 또 다른 일반적인 트렌드입니다.