5.0mm 적외선 LED IR333-A 데이터시트 - T-1 3/4 패키지 - 피크 파장 940nm - 순방향 전압 1.5V - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

IR333-A는 표준 5.0mm(T-1 3/4) 블루 플라스틱 패키지에 장착된 고강도 적외선(IR) 발광 다이오드입니다. 이 소자는 940 나노미터의 피크 파장(λp)에서 빛을 방출하도록 설계되어 광트랜지스터, 포토다이오드, 적외선 수신 모듈과 같은 일반적인 실리콘 기반 광검출기에 최적으로 매칭됩니다. 주요 기능은 다양한 센싱 및 전송 시스템에서 신뢰할 수 있는 적외선 광원 역할을 하는 것입니다.

1.1 핵심 장점 및 타겟 시장

IR333-A는 산업 및 소비자 애플리케이션에 적합하도록 하는 몇 가지 주요 장점을 제공합니다. 강력한 신호 전송을 보장하는 높은 방사 강도를 특징으로 합니다. 에너지 효율성에 기여하는 낮은 순방향 전압으로 동작합니다. 이 소자는 환경 규정 준수를 고려하여 설계되었으며, 무연(Pb-free), EU REACH 규정 준수, 할로겐 프리 기준(Br < 900ppm, Cl < 900ppm, Br+Cl < 1500ppm)을 충족합니다. 2.54mm 리드 간격은 표준 브레드보드 및 PCB와 호환됩니다. 타겟 시장에는 신뢰할 수 있는 적외선 신호 전송이 필요한 산업 자동화, 소비자 가전, 안전 시스템 및 데이터 통신 인터페이스가 포함됩니다.

2. 심층 기술 파라미터 분석

이 섹션은 데이터시트에 명시된 전기적, 광학적 및 열적 특성에 대한 상세하고 객관적인 해석을 제공합니다.

2.1 절대 최대 정격

이 정격은 소자에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 한계를 정의합니다. 정상 작동을 위한 것이 아닙니다.

• 연속 순방향 전류 (IF):100 mA. 이는 LED의 성능이나 수명을 저하시키지 않고 연속적으로 인가할 수 있는 최대 DC 전류입니다.
• 피크 순방향 전류 (IFP):1.0 A. 이 높은 전류는 펄스 폭 ≤ 100μs이고 듀티 사이클 ≤ 1%인 펄스 조건에서만 허용됩니다. 이는 특정 센싱 또는 통신 프로토콜에 유용한 매우 짧은 고강도 빛의 폭발을 가능하게 합니다.
• 역방향 전압 (VR):5 V. LED 양단에 역방향으로 인가할 수 있는 최대 전압입니다. 이를 초과하면 항복이 발생할 수 있습니다.
• 동작 온도 (Topr):-40°C ~ +85°C. 소자가 사양에 따라 동작이 보장되는 주변 온도 범위입니다.
• 보관 온도 (Tstg):-40°C ~ +100°C. 소자가 작동하지 않을 때 보관하기 위한 온도 범위입니다.
• 솔더링 온도 (Tsol):최대 10초 동안 260°C. 이는 패키지 손상을 방지하기 위한 리플로우 솔더링 프로파일 한계를 정의합니다.
• 전력 소산 (Pd):자유 공기 온도 25°C 이하에서 150 mW. 이는 패키지가 열로 소산할 수 있는 최대 전력입니다.

2.2 전기-광학 특성

이 파라미터들은 Ta=25°C의 표준 테스트 조건에서 측정되며, 정상 작동 조건에서 소자의 성능을 정의합니다.

• 방사 강도 (Ie):이는 단위 입체각(스테라디안)당 방출되는 광전력입니다. 표준 구동 전류 20mA에서 전형적인 값은 20 mW/sr이며, 최소 7.8 mW/sr, 최대 48 mW/sr입니다. 펄스 조건(100mA, 듀티 ≤1%)에서 전형적인 강도는 85 mW/sr로 상승하며, 1A의 피크 펄스 전류에서는 750 mW/sr에 도달할 수 있습니다. 이는 펄스로 구동될 때 고출력 애플리케이션에 대한 소자의 능력을 보여줍니다.
• 피크 파장 (λp):940 nm (전형적). 이는 LED가 가장 많은 광전력을 방출하는 파장입니다. 근적외선 영역에서 좋은 감도를 갖는 실리콘 검출기와 함께 사용하기에 적합합니다.
• 스펙트럼 대역폭 (Δλ):45 nm (전형적). 이는 피크를 중심으로 방출되는 파장의 범위를 나타냅니다. 좁은 대역폭은 주변광 노이즈를 걸러내는 데 유리할 수 있습니다.
• 순방향 전압 (VF):20mA에서 전형적인 순방향 전압은 1.5V입니다(최소 1.2V, 표에서 20mA에 대한 최대값은 명시되지 않았으나 다른 조건으로 암시됨). 이 상대적으로 낮은 전압은 낮은 전력 소비에 기여합니다. 전압은 전류와 함께 증가하며, 100mA 펄스에서 1.4V(전형), 1A 펄스에서 2.6V(전형)로 표시됩니다.
• 역방향 전류 (IR):VR=5V에서 최대 10 μA. 이는 소자가 역바이어스되었을 때 흐르는 작은 누설 전류입니다.
• 시야각 (2θ1/2):20도 (전형적). 이는 방사 강도가 최대값(축상)의 절반으로 떨어지는 전체 각도입니다. 20도 각도는 중간 정도로 집중된 빔을 나타내며, 지향성 센싱 애플리케이션에 유용합니다.

3. 빈닝 시스템 설명

데이터시트에는 방사 강도에 대한 빈닝 테이블이 포함되어 있으며, 이는 측정된 성능에 따라 LED를 분류하는 일반적인 관행입니다.

3.1 방사 강도 빈닝

LED는 IF=20mA에서 측정된 방사 강도에 따라 다른 "빈" 또는 등급(M, N, P, Q, R)으로 분류됩니다. 이를 통해 설계자는 애플리케이션에 대해 보장된 최소 성능 수준의 부품을 선택할 수 있습니다. 예를 들어, "Q" 빈 부품을 선택하면 21.0에서 34.0 mW/sr 사이의 방사 강도가 보장됩니다. 이 시스템은 생산 런의 일관성을 보장합니다. 데이터시트는 이 특정 부품 번호에 대해 피크 파장이나 순방향 전압에 대한 빈닝을 나타내지 않으며, 이는 해당 파라미터에 대한 엄격한 제어 또는 단일 사양을 암시합니다.

4. 성능 곡선 분석

전형적인 특성 곡선은 다양한 조건에서 LED가 어떻게 동작하는지에 대한 귀중한 통찰력을 제공합니다. 특정 그래픽 데이터 포인트는 텍스트에 제공되지 않지만, 참조된 곡선을 통해 다음과 같은 분석이 가능합니다.

4.1 순방향 전류 대 주변 온도 (그림 1)

이 곡선은 일반적으로 주변 온도가 증가함에 따라 허용 가능한 최대 순방향 전류의 디레이팅을 보여줍니다. 과열을 방지하고 신뢰성을 보장하기 위해 25°C 이상에서 작동할 때 연속 순방향 전류를 줄여야 합니다. 150mW의 절대 최대 전력 소산이 제한 요소입니다.

4.2 스펙트럼 분포 (그림 2)

이 플롯은 파장의 함수로서 상대 광전력 출력을 시각화합니다. 940 nm를 중심으로 45 nm 스펙트럼 대역폭을 가진 종 모양의 곡선을 보여줄 것입니다. 이는 적외선 빛의 순도와 검출기 스펙트럼 응답과의 매칭을 이해하는 데 도움이 됩니다.

4.3 피크 방출 파장 대 온도 (그림 3)

LED의 피크 파장은 온도 계수를 가지며, 일반적으로 접합 온도가 증가함에 따라 더 긴 파장(적색 편이)으로 이동합니다. 이 곡선은 IR333-A에 대한 그 편이를 정량화하며, 정밀한 파장 매칭이 필요한 애플리케이션에 중요합니다.

4.4 순방향 전류 대 순방향 전압 (IV 곡선) (그림 4)

이 기본 곡선은 LED 양단에 인가된 전압과 결과적인 전류 사이의 지수 관계를 보여줍니다. 전류 제한 구동 회로 설계에 중요합니다. 곡선은 전형적인 "무릎" 전압(약 1.2-1.5V)과 전류가 증가함에 따라 전압이 어떻게 상승하는지 보여줄 것입니다.

4.5 방사 강도 대 순방향 전류 (그림 5)

이 곡선은 구동 전류와 광 출력 사이의 비선형 관계를 보여줍니다. 강도는 전류와 함께 증가하지만, 효율성(단위 전기 입력당 광 출력)은 매우 높은 전류에서 열 발생 증가로 인해 일반적으로 감소합니다. 표의 데이터(20mA -> 20 mW/sr 전형, 100mA 펄스 -> 85 mW/sr 전형)는 이 관계를 암시합니다.

4.6 상대 방사 강도 대 각도 변위 (그림 6)

이는 LED의 공간 방사 패턴입니다. 중심축으로부터의 각도의 함수로서 정규화된 강도를 플롯합니다. 돔 렌즈가 있는 5mm LED의 경우, 이 패턴은 일반적으로 람베르시안 또는 근사 람베르시안입니다. 지정된 20도 시야각(2θ1/2)은 이 곡선의 핵심 데이터 포인트로, 빔의 폭을 정의합니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 패키지 치수

IR333-A는 산업 표준 T-1 3/4(직경 5.0mm) 패키지를 사용합니다. 리드 간격은 2.54mm(0.1인치)로, 인쇄 회로 기판의 스루홀 부품에 대한 표준 피치입니다. 패키지 재질은 블루 플라스틱으로, 어느 정도 가시광선 필터 역할을 하여 패키지에 도달하는 주변 가시광선의 양을 줄이고 검출 회로에서의 간섭을 잠재적으로 감소시킬 수 있습니다. 캐소드는 일반적으로 패키지 림의 평평한 부분 및/또는 더 짧은 리드로 식별됩니다. 설계자는 정확한 치수와 공차(별도 명시되지 않는 한 ±0.25mm)를 위해 상세 패키지 도면("패키지 치수" 섹션으로 암시됨)을 참조해야 합니다.

6. 솔더링 및 조립 지침

솔더링 온도의 절대 최대 정격은 10초를 초과하지 않는 기간 동안 260°C입니다. 이는 무연 리플로우 솔더링 공정의 전형적인 정격입니다. 핸드 솔더링의 경우, 온도 제어 납땜 인두를 사용하고 접촉 시간을 최소화하여 플라스틱 패키지와 내부 와이어 본드의 열 손상을 방지해야 합니다. LED는 민감한 반도체 소자이므로 취급 및 조립 중에 표준 ESD(정전기 방전) 예방 조치를 준수해야 합니다. 보관은 건조한 환경에서 지정된 온도 범위인 -40°C ~ +100°C 내에서 이루어져야 합니다.

7. 포장 및 주문 정보

표준 포장 사양은 다음과 같습니다: 200~500개가 한 봉지에 포장됩니다. 그런 다음 다섯 봉지가 한 박스에 들어갑니다. 마지막으로, 열 박스가 한 마스터 카톤에 포장됩니다. 포장의 라벨에는 추적성과 식별을 위한 중요한 정보가 포함됩니다: 고객 생산 번호(CPN), 생산 번호(P/N), 포장 수량(QTY), 등급(CAT, 강도 빈 참조), 피크 파장(HUE), 참조 코드, 제조 월을 포함하는 로트 번호(LOT No).

8. 애플리케이션 권장 사항

8.1 전형적인 애플리케이션 시나리오

• 자유 공간 전송 시스템:적외선 신호가 공기를 통해 전송되는 리모컨, 단거리 데이터 링크 또는 근접 센서에 사용됩니다.
• 광전 스위치 및 물체 감지:광트랜지스터 또는 포토다이오드와 페어링하여 계수, 위치 감지 또는 리밋 스위치용 차단 빔 센서를 생성합니다.
• 플로피 디스크 드라이브:과거에 쓰기 금지 탭 또는 디스크 존재 감지에 사용되었습니다.
• 연기 감지기:LED와 검출기 사이의 적외선 빔을 연기 입자가 산란시키는 폐색형 연기 감지기에 사용됩니다.
• 일반 적외선 응용 시스템:신뢰할 수 있는 변조 또는 연속 IR 광원이 필요한 임베디드 시스템.

8.2 설계 고려 사항

• 전류 제한:LED는 전류 구동 소자입니다. 순방향 전류를 안전한 값(예: 연속 작동 시 20mA)으로 제한하기 위해 직렬 저항 또는 정전류 구동 회로가 필수적입니다. 저항 값은 옴의 법칙을 사용하여 계산할 수 있습니다: R = (공급 전압 - VF) / IF.
• 열 관리:전력 소산은 낮지만, 높은 주변 온도 또는 최대 전류 근처에서 작동하면 열이 발생합니다. 디레이팅 곡선에 표시된 대로 적절한 환기를 보장하거나 작동 전류를 디레이팅하십시오.
• 광학 정렬:페어링된 발광기-검출기 시스템에서 최대 신호 강도를 위해, 특히 20도 시야각에서 정밀한 기계적 정렬이 중요합니다.
• 주변광 제거:강한 주변 IR(예: 햇빛)이 있는 환경에서 LED 구동 신호를 변조하고 해당 변조 주파수에 맞춘 검출기 회로를 사용하면 신호 대 잡음비를 극적으로 개선할 수 있습니다.
• 역방향 전압 보호:소자가 최대 5V까지 역방향으로 견딜 수 있지만, 역바이어스를 피하는 것이 좋은 관행입니다. AC 또는 양극성 회로에서는 병렬(캐소드에서 애노드로) 보호 다이오드가 필요할 수 있습니다.

9. 기술 비교 및 차별화

일반적인 5mm IR LED와 비교하여, IR333-A의 주요 차별화 요소는 명확히 지정된 높은 방사 강도(R 빈의 경우 최대 48 mW/sr 최소)와 포괄적인 환경 규정 준수(RoHS, REACH, 할로겐 프리)입니다. 상세한 빈닝 시스템은 대량 생산에서 설계 일관성에 필수적인 보장된 성능 수준을 제공합니다. 940nm 파장은 가장 일반적이고 다용도 중 하나로, 검출기 감도와 더 긴 파장에 비해 대기 중 낮은 흡수 사이의 좋은 균형을 제공합니다. 낮은 순방향 전압은 더 높은 Vf를 가진 LED에 비해 배터리 구동 장치에서 약간 낮은 전력 소비로 이어질 수 있습니다.

10. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

1. Q: 이 LED를 5V 마이크로컨트롤러 핀에서 직접 구동할 수 있나요?A: 아니요. 마이크로컨트롤러 핀은 일반적으로 20mA를 안전하게 공급할 수 없으며, 더 중요한 것은 전류 제한이 없다는 점입니다. 트랜지스터를 스위치로 사용하고 직렬 저항을 사용하여 전류를 원하는 값(예: 20mA)으로 제한해야 합니다. 저항을 다음과 같이 계산합니다: R = (5V - 1.5V) / 0.02A = 175Ω. 가장 가까운 표준 값(예: 180Ω)을 사용하십시오.
2. Q: 연속 작동과 펄스 작동의 차이는 무엇인가요?A: 연속 작동(DC)은 일정한 열을 발생시킵니다. 펄스 작동(낮은 듀티 사이클)은 펄스 사이에 LED가 냉각할 시간이 있어 열 과부하를 방지하므로 훨씬 더 높은 순간 전류(최대 1A)를 허용합니다. 이는 훨씬 더 높은 피크 광 출력을 제공합니다.
3. Q: 캐소드를 어떻게 식별하나요?A: 이 패키지의 경우, LED 플라스틱 림의 평평한 부분을 찾으십시오. 이 평평한 부분에 가장 가까운 리드가 캐소드입니다. 또한, 캐소드 리드는 종종 애노드 리드보다 짧습니다.
4. Q: 방열판이 필요한가요?A: 20mA에서 연속 작동(약 30mW 전력 소산)의 경우, 일반적으로 방열판이 필요하지 않습니다. 최대 전류(100mA DC) 근처 또는 높은 주변 온도에서 작동하는 경우, 열 디레이팅을 고려하고 잠재적으로 보드 수준의 냉각을 제공하십시오.
5. Q: 패키지가 왜 파란색인가요?A: 파란색 플라스틱은 일부 가시광선을 차단하는 필터 역할을 하여 패키지를 어둡게 보이게 합니다. 이는 패키지에 들어가 IR 발광 칩에 도달할 수 있는 주변 가시광선의 양을 줄여 검출 회로에서의 간섭을 줄이는 데 도움이 됩니다.

11. 실제 사용 사례 예시

간단한 물체 감지 센서 설계:일반적인 애플리케이션은 차단 빔 센서입니다. IR333-A를 한쪽에 놓고 광트랜지스터(예: 940nm에 맞춤)를 다른 쪽에 같은 축에 정렬하여 배치합니다. 5V 공급원에서 180Ω 저항으로 LED를 구동하여 약 20mA의 전류를 흐르게 합니다. 물체가 그 사이를 지나갈 때 적외선 빔을 차단합니다. 광트랜지스터의 콜렉터-이미터 저항이 극적으로 변합니다. 이 변화는 풀업 저항을 사용하여 전압 신호로 변환되고 비교기 또는 마이크로컨트롤러 ADC 핀에 공급되어 물체의 존재를 감지할 수 있습니다. 주변광에 대처하기 위해 특정 주파수(예: 1kHz)로 LED를 펄스 구동하고 수신기 회로에서 대역 통과 필터 또는 동기 검출을 사용할 수 있습니다.

12. 동작 원리

적외선 발광 다이오드(IR LED)는 반도체 p-n 접합 다이오드입니다. 순방향 바이어스(애노드에 캐소드에 비해 양의 전압 인가)되면, n형 영역의 전자와 p형 영역의 정공이 접합 영역으로 주입됩니다. 이 전하 캐리어들이 재결합할 때 에너지를 방출합니다. IR LED에서 이 에너지는 주로 적외선 스펙트럼의 광자(빛 입자) 형태로 방출됩니다. 특정 파장(이 경우 940nm)은 사용된 반도체 재료(갈륨 알루미늄 비소 - GaAlAs, 장치 선택 가이드에 명시됨)의 밴드갭 에너지에 의해 결정됩니다. 플라스틱 패키지는 칩을 캡슐화하고 기계적 보호를 제공하며, 방출된 빛을 지정된 시야각 패턴으로 형성하는 렌즈를 포함합니다.

13. 기술 동향

적외선 LED 기술은 계속 발전하고 있습니다. 산업의 일반적인 동향은 더 높은 방사 강도와 벽면 효율성(광전력 출력 / 전기 입력 전력)을 가진 소자의 개발을 포함합니다. 또한 공간 제약 애플리케이션을 위해 T-1 3/4와 같은 스루홀 패키지보다 표면 실장 소자(SMD) 패키지가 더 보편화되는 소형화 추세도 있습니다. 가스 감지 또는 생체 의학 모니터링과 같은 특수 애플리케이션을 위한 특정, 좁은 파장 대역에 대한 수요가 증가하고 있습니다. 더 나아가, 통합이 핵심 동향으로, 단일 패키지에 결합된 발광기-검출기 쌍 또는 내장 드라이버가 있는 LED가 회로 설계를 단순화하고 공간을 줄이기 위해 제공되고 있습니다.