HIR323C 5mm 적외선 LED 데이터시트 - 5mm 직경 - 1.45V 순방향 전압 - 850nm 파장 - 150mW 전력 소산 - 기술 문서

1. 제품 개요

HIR323C는 투명 플라스틱 렌즈가 장착된 표준 T-1(5mm) 패키지에 수납된 고출력 적외선 발광 다이오드입니다. 이 소자는 적외선 감지 및 통신 시스템에서 신뢰할 수 있는 성능을 제공하도록 설계되었습니다. 그 스펙트럼 출력은 일반적인 실리콘 포토트랜지스터, 포토다이오드 및 적외선 수신 모듈과의 호환성을 위해 특별히 매칭되어 최적의 시스템 효율을 보장합니다. 이 부품의 주요 응용 분야는 리모컨, 물체 감지, 근접 감지 및 광학 스위치를 포함할 수 있는 적외선 응용 시스템 내부입니다.

1.1 핵심 장점 및 목표 시장

이 적외선 LED의 주요 장점은 그 설계와 재료 선택에서 비롯됩니다. 효율적인 적외선 방출로 알려진 GaAlAs(갈륨 알루미늄 비소) 칩 재료를 사용합니다. 이 패키지는 강력한 신호 전송을 가능하게 하는 높은 방사 강도를 제공합니다. 중요한 특징은 최종 응용에서 낮은 전력 소비에 기여하는 낮은 순방향 전압입니다. 이 제품은 납(Pb)이 없고, RoHS 준수, EU REACH 준수 및 할로겐 프리로 현대적인 환경 및 안전 표준을 준수하도록 설계되어 신뢰할 수 있고 장수명의 적외선 광원이 필요한 소비자 가전, 산업 자동화 및 보안 시스템을 포함한 글로벌 시장에 적합합니다.

2. 기술 파라미터 심층 분석

이 섹션은 데이터시트에 나열된 주요 기술 파라미터에 대한 상세하고 객관적인 해석을 제공하며, 설계 엔지니어에게 그 중요성을 설명합니다.

2.1 절대 최대 정격

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

• 연속 순방향 전류 (IF):100 mA. 이는 지정된 조건에서 LED를 무기한 통과시킬 수 있는 최대 DC 전류입니다.
• 피크 순방향 전류 (IFP):1.0 A. 이 높은 전류는 펄스 조건(펄스 폭 ≤ 100μs, 듀티 사이클 ≤ 1%)에서만 허용됩니다. 매우 짧고 고강도의 펄스가 필요한 응용에 유용합니다.
• 역방향 전압 (VR):5 V. 역방향 바이어스 방향으로 이 전압을 초과하면 접합 파괴가 발생할 수 있습니다.
• 동작 및 저장 온도:-40°C ~ +85°C(동작) 및 -40°C ~ +100°C(저장) 범위입니다. 이 넓은 범위는 가혹한 환경에서의 신뢰성을 보장합니다.
• 전력 소산 (Pd):주변 온도 25°C 이하에서 150 mW. 이는 패키지가 열로 방산할 수 있는 최대 전력입니다. 실제 허용 순방향 전류는 주변 온도가 높아질수록 감소합니다.

2.2 전기-광학 특성

이 파라미터들은 표준 테스트 조건(Ta=25°C)에서 측정되며 소자의 성능을 정의합니다.

• 방사 강도 (Ie):이는 단위 입체각당 방출되는 광전력으로, mW/sr로 측정됩니다. IF=20mA에서의 전형적인 값은 30 mW/sr입니다. 100mA의 펄스 동작에서는 130 mW/sr에 도달할 수 있습니다. 더 높은 방사 강도는 더 긴 동작 범위 또는 더 나은 신호 대 잡음비로 이어집니다.
• 피크 파장 (λp):850 nm(전형적). 이는 광 출력 전력이 최대가 되는 파장입니다. 850nm는 근적외선 스펙트럼에 속하며, 인간의 눈에는 보이지 않지만 실리콘 기반 센서에 의해 효율적으로 감지됩니다.
• 스펙트럼 대역폭 (Δλ):45 nm(전형적). 이는 피크 파장을 중심으로 방출되는 파장의 범위를 정의합니다. 더 좁은 대역폭은 주변광 잡음을 걸러내는 데 유리할 수 있습니다.
• 순방향 전압 (VF):20mA에서 1.45V(전형적), 최대 1.65V입니다. 100mA(펄스)에서 최대값은 2.40V입니다. 낮은 VF는 핵심 효율 파라미터입니다.
• 시야각 (2θ1/2):15도(전형적). 이는 방사 강도가 최대값(축상)의 절반으로 떨어지는 전체 각도입니다. 좁은 시야각은 더 집중된 빔을 생성합니다.

3. 빈닝 시스템 설명

HIR323C는 표준 테스트 전류 20mA에서 측정된 방사 강도에 따라 소자를 분류하는 빈닝 시스템을 사용합니다. 이를 통해 설계자는 응용 분야에 대한 특정 최소 출력 요구 사항을 충족하는 부품을 선택할 수 있습니다.

• 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).
• 빈 R:방사 강도 범위 30.0 mW/sr(최소) ~ 48.0 mW/sr(최대).

더 높은 빈(예: R)을 선택하면 더 높은 최소 출력이 보장되며, 이는 특히 온도 변화와 제품 수명 동안 일관된 시스템 성능을 보장하는 데 중요할 수 있습니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트에는 다양한 조건에서 소자의 동작을 설명하는 여러 그래프가 포함되어 있습니다. 이를 이해하는 것은 견고한 회로 설계에 중요합니다.

4.1 순방향 전류 대 주변 온도

이 곡선은 주변 온도가 증가함에 따라 허용 최대 연속 순방향 전류의 감소를 보여줍니다. 온도가 상승하면 패키지의 열 방산 능력이 감소하므로, 최대 전력 소산에 의해 정의된 안전 동작 영역(SOA) 내에 머물도록 전류를 줄여야 합니다. 설계자는 예상 동작 환경에 적절한 전류 제한 저항이나 드라이버를 선택하기 위해 이 그래프를 사용해야 합니다.

4.2 방사 강도 대 순방향 전류

이 그래프는 구동 전류(IF)와 광 출력(Ie) 사이의 관계를 나타냅니다. 일반적으로 비선형입니다. 출력은 전류와 함께 증가하지만, 열적 및 효율 효과로 인해 매우 높은 전류에서 포화될 수 있습니다. 이 곡선은 원하는 출력 수준을 달성하는 데 필요한 구동 전류를 결정하는 데 도움이 됩니다.

4.3 스펙트럼 분포

이 플롯은 파장의 함수로서 상대 방사 강도를 보여줍니다. 피크 파장(λp ~850nm)과 스펙트럼 대역폭(Δλ)을 확인시켜 줍니다. 이 곡선의 모양은 수신 센서(포토트랜지스터/포토다이오드)의 스펙트럼 감도 곡선과의 호환성을 보장하는 데 중요합니다.

4.4 상대 방사 강도 대 각도 변위

이 극좌표 플롯은 LED의 방출 패턴을 보여줍니다. 강도는 중심축(0°)을 따라 가장 높고 각도가 증가함에 따라 감소합니다. 15도의 시야각은 강도가 피크의 50%로 떨어지는 지점에서 정의됩니다. 이 정보는 광학 설계, 시스템에서의 빔 확산 및 정렬 공차 결정에 매우 중요합니다.

5. 기계적 및 패키징 정보

5.1 패키지 치수 도면

이 소자는 표준 T-1(5mm) 원형 LED 패키지 외곽선을 따릅니다. 주요 치수에는 전체 직경(전형적 5.0mm), 렌즈 높이 및 리드 간격(2.54mm 또는 0.1인치, 표준 PCB 홀 간격)이 포함됩니다. 도면은 애노드와 캐소드 리드를 지정하며, 일반적으로 더 긴 리드가 애노드입니다. 지정되지 않은 모든 공차는 ±0.25mm입니다. 엔지니어는 PCB 풋프린트 설계 및 기계적 간섭 검사를 위해 이 도면을 참조해야 합니다.

5.2 극성 식별

이 부품은 표준 LED 극성 규칙을 사용합니다: 더 긴 리드는 애노드(+), 더 짧은 리드는 캐소드(-)입니다. 패키지에는 캐소드 리드 근처 림에 평평한 면이 있을 수도 있습니다. 올바른 극성은 동작에 필수적입니다; 5V를 초과하는 역방향 바이어스는 소자를 손상시킬 수 있습니다.

6. 납땜 및 조립 지침

적절한 취급은 소자의 신뢰성과 성능을 유지하는 데 중요합니다.

6.1 리드 성형

• 굽힘은 내부 다이 및 와이어 본드에 응력을 피하기 위해 에폭시 불브의 베이스에서 최소 3mm 떨어진 곳에서 이루어져야 합니다.
• 성형은 항상 납땜 공정 전에 수행되어야 합니다.
• 성형 중 패키지에 가해지는 기계적 응력은 균열이나 내부 손상을 방지하기 위해 최소화되어야 합니다.
• PCB 홀 정렬은 장착 응력을 피하기 위해 정밀해야 합니다.

6.2 저장 조건

권장 저장 환경은 30°C 이하 및 상대 습도(RH) 70% 이하입니다. 이러한 조건에서의 유통 기한은 출하일로부터 3개월입니다. 더 긴 저장(최대 1년)을 위해서는 납땜성과 신뢰성에 영향을 줄 수 있는 수분 흡수를 방지하기 위해 질소 분위기와 건조제가 있는 밀봉 용기에 보관해야 합니다.

6.3 납땜 파라미터

열 손상을 방지하기 위해 납땜 접합부와 에폭시 불브 사이에 최소 3mm의 거리를 유지해야 합니다.

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

데이터시트는 권장 납땜 온도 프로파일을 제공하며, 열 충격을 방지하기 위한 제어된 상승, 피크 온도 및 냉각 속도의 중요성을 강조합니다. 납땜(딥 또는 핸드)은 한 번 이상 수행해서는 안 됩니다. 납땜 후, 소자가 실온으로 냉각될 때까지 진동으로부터 보호되어야 합니다.

6.4 세척

세척이 필요한 경우, 실온의 이소프로필 알코올만 사용해야 하며, 지속 시간은 1분을 초과하지 않아야 합니다. 초음파 세척은 고주파 진동이 LED의 내부 구조를 손상시킬 수 있으므로 강력히 권장하지 않습니다. 절대적으로 필요한 경우, 공정은 사전에 신중하게 검증되어야 합니다.

7. 패키징 및 주문 정보

7.1 포장 사양

소자는 일반적으로 정전기 방전(ESD)으로 인한 손상을 방지하기 위해 정전기 방지 백에 포장됩니다. 일반적인 포장 구성은 다음과 같습니다: 백당 200-500개, 내부 카톤에 5백, 마스터(외부) 카톤에 10개의 내부 카톤.

7.2 라벨 양식 사양

포장의 라벨에는 추적성과 올바른 적용을 위한 중요한 정보가 포함되어 있습니다:

• P/N:제품 번호(HIR323C).
• CAT:발광 강도 등급(즉, 빈 코드: P, Q 또는 R).
• LOT No:제조 추적성을 위한 로트 번호.
• 다른 코드에는 고객 부품 번호(CPN), 수량(QTY) 및 날짜 코드가 포함될 수 있습니다.

8. 응용 제안

8.1 전형적인 응용 시나리오

• 적외선 리모컨:TV, 오디오 시스템 및 기타 소비자 가전용.
• 물체/근접 감지:가전제품, 자판기 및 산업 장비에서 물체의 유무를 감지하기 위해.
• 광학 스위치 및 인코더:적외선 빔을 차단하거나 반사시켜 위치나 움직임을 나타내는 곳.
• 보안 시스템:적외선 침입 감지 빔의 일부로.
• 데이터 전송:단거리, 단방향 직렬 데이터 링크용(IrDA 호환 시스템은 특정 소자가 필요할 수 있음).

8.2 설계 고려 사항

• 전류 제한:LED는 전류 구동 소자입니다. 항상 직렬 저항이나 정전류 드라이버를 사용하여 공급 전압(Vcc), LED 순방향 전압(VF) 및 원하는 전류로부터 계산된 순방향 전류(IF)를 원하는 값으로 설정하십시오: R = (Vcc - VF) / IF.
• 열 관리:더 높은 전류에서의 연속 동작이나 높은 주변 온도에서는 감소 곡선을 고려하십시오. LED 리드에서 열을 효과적으로 방산하기 위해 충분한 PCB 구리 면적이나 다른 수단을 확보하십시오.
• 광학 정렬:좁은 15도의 시야각은 최적의 신호 강도를 위해 송신기와 검출기 사이의 신중한 기계적 정렬을 요구합니다.
• 주변광 내성:변동하는 주변광(예: 햇빛)이 있는 환경에서 작동하는 시스템의 경우, 특정 주파수에서 적외선 신호를 변조하고 해당 주파수에 맞춘 수신기를 사용하여 배경 잡음을 제거하는 것을 고려하십시오.

9. 기술 비교 및 차별화

많은 5mm 적외선 LED가 존재하지만, HIR323C는 파라미터의 조합을 통해 차별화됩니다. 높은 전형적 방사 강도(20mA에서 30 mW/sr)는 패키지 크기에 대해 더 높은 성능 계층에 위치시킵니다. 매우 낮은 전형적 순방향 전압(1.45V)은 에너지 효율을 향상시키며, 이는 배터리 구동 응용에서 특히 가치가 있습니다. 실리콘 광검출기와의 특정 매칭 및 엄격한 환경 표준(할로겐 프리, REACH) 준수는 신뢰할 수 있고 장기적인 성능이 필요한 현대적이고 환경을 고려한 설계에 적합한 선택입니다.

10. 자주 묻는 질문(기술 파라미터 기반)

Q1: 이 LED를 3.3V 또는 5V 마이크로컨트롤러 핀에서 직접 구동할 수 있나요?

A: 아니요. LED는 전류가 제한되어야 합니다. MCU 핀과 같은 낮은 임피던스 전압원에 직접 연결하면 과도한 전류가 흐르며, LED와 MCU 출력 모두를 파괴할 수 있습니다. 항상 전류 제한 저항이나 드라이버 회로를 사용하십시오.

Q2: P, Q, R 빈의 차이점은 무엇인가요?

A: 그들은 보장된 최소 방사 출력 수준이 다릅니다. 빈 R은 가장 높은 최소 출력(30 mW/sr)을 가지며, 그 다음이 Q(21 mW/sr), 그 다음이 P(15 mW/sr)입니다. 응용 분야에서 필요한 신호 강도와 링크 마진에 따라 선택하십시오.

Q3: 데이터시트에 피크 순방향 전류 1A가 표시되어 있습니다. 고출력 펄스 응용에 사용할 수 있나요?

A: 예, 하지만 명시된 엄격한 조건에서만 가능합니다: 펄스 폭은 100 마이크로초 이하여야 하며, 듀티 사이클은 1% 이하여야 합니다(예: 10ms마다 하나의 100μs 펄스). 이렇게 하면 LED가 과열 없이 높은 순간 전력을 처리할 수 있습니다.

Q4: 저장 조건과 유통 기한이 왜 중요한가요?

A: 플라스틱 패키지 전자 부품은 대기 중의 수분을 흡수할 수 있습니다. 고온 납땜 공정 중에 갇힌 이 수분이 빠르게 팽창하여 내부 박리 또는 \"팝콘 현상\"을 일으켜 패키지를 균열시키고 소자를 파괴할 수 있습니다. 저장 지침을 준수하고 필요한 경우 부품을 베이킹하는 것은 높은 수율의 제조에 중요합니다.

11. 실용적인 설계 및 사용 사례

사례: 간단한 물체 감지 센서 설계.

일반적인 사용은 차단 빔 센서입니다. HIR323C는 경로의 한쪽에 배치되고, 포토트랜지스터(850nm에 매칭)는 정반대편에 배치됩니다. 마이크로컨트롤러는 5V 공급에서 100Ω 저항을 통해 LED를 구동하여 약 (5V - 1.45V)/100Ω = 35.5mA의 순방향 전류를 생성합니다. LED는 전력을 절약하고 마이크로컨트롤러의 동기 감지를 통해 주변광을 제거하기 위해 50% 듀티 사이클로 1kHz에서 펄스됩니다. 포토트랜지스터의 출력은 MCU의 ADC에 의해 읽힙니다. 물체가 빔을 차단하면 ADC 판독값이 떨어져 동작을 트리거합니다. HIR323C의 좁은 15도 시야각은 잘 정의된 감지 영역을 생성하는 데 도움이 되어 근처를 지나가지만 빔을 통과하지 않는 물체로 인한 오작동을 줄입니다.

12. 원리 소개

적외선 발광 다이오드(IR LED)는 순방향 바이어스가 인가될 때 빛을 방출하는 반도체 p-n 접합 다이오드입니다. 전류가 애노드(p형 재료)에서 캐소드(n형 재료)로 흐를 때, 전자는 접합 영역에서 정공과 재결합하여 광자의 형태로 에너지를 방출합니다. 방출된 빛의 파장은 반도체 재료의 에너지 밴드갭에 의해 결정됩니다. HIR323C의 경우, GaAlAs 재료 시스템은 850 나노미터 근처의 근적외선 영역에 해당하는 광자에 해당하는 밴드갭을 가집니다. 투명 에폭시 렌즈는 이 파장에 투명하며 원하는 방사 패턴(시야각)을 생성하도록 성형됩니다.

13. 개발 동향

적외선 송신기 기술의 동향은 더 높은 효율(전기 입력 와트당 더 많은 광 출력 전력)을 지속적으로 추구하고 있으며, 이는 더 긴 범위, 더 낮은 전력 소비 또는 둘 다를 가능하게 합니다. 또한, 자동화 조립을 위해 T-1과 같은 스루홀 타입보다 표면 실장 장치(SMD) 패키지가 더 보편화되는 소형화 추세도 있습니다. 통합은 또 다른 동향으로, 결합된 송신기-센서 모듈 및 내장 신호 처리가 있는 지능형 센서가 일반화되고 있습니다. 더 나아가, 할로겐 프리 요구 사항과 같은 환경 규정을 준수하고 초과하는 것은 글로벌 시장에 서비스하는 부품 제조업체의 주요 초점으로 남아 있습니다. 표준 850nm는 실리콘 센서 응답이 좋고 비용이 낮아 인기가 있지만, 희미한 붉은 빛(일부 850nm LED에 존재)의 가시성이 바람직하지 않은 응용 분야에서는 940nm와 같은 다른 파장이 인기를 얻고 있습니다.