IR333C 5mm 적외선 LED 데이터시트 - 5mm T-1 패키지 - 940nm 피크 파장 - 1.5V 순방향 전압 - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

IR333C는 표준 5mm (T-1) 투명 플라스틱 패키지에 장착된 고강도 적외선 발광 다이오드입니다. 비가시광원이 필요한 애플리케이션에 이상적인 940nm 피크 파장의 빛을 방출하도록 설계되었습니다. 이 소자는 일반적인 실리콘 포토트랜지스터, 포토다이오드 및 적외선 수신 모듈과 스펙트럼적으로 매칭되어 신호 전송 시스템에서 최적의 성능을 보장합니다.

이 부품의 주요 장점은 높은 신뢰성, 높은 복사 강도 출력 및 낮은 순방향 전압 요구 사항을 포함합니다. 2.54mm 리드 간격은 표준 브레드보드 및 PCB와 호환됩니다. 또한 무연(Pb-Free) 및 RoHS 준수 제품으로 제조되어 현대적인 환경 표준을 준수합니다.

1.1 핵심 특징 및 목표 시장

IR333C를 정의하는 주요 특징은 적외선 애플리케이션에 맞춤화된 광학 및 전기적 특성입니다. 940nm에서 피크를 이루는 높은 복사 강도는 자유 공간 광통신에 매우 효율적입니다. 낮은 순방향 전압은 배터리 구동 장치에 중요한 전력 소비를 줄입니다.

목표 애플리케이션은 다양하며 다음을 포함합니다:

• 자유 공간 전송 시스템:단거리 무선 데이터 링크에 사용됩니다.
• 적외선 리모컨 유닛:특히 더 긴 거리 또는 장애물 통과 작동을 위한 고출력 요구 사항이 있는 제품에 사용됩니다.
• 연기 감지기:연기 입자를 감지하기 위한 광학 챔버 설계에 사용됩니다.
• 일반 적외선 응용 시스템:이는 물체 감지, 근접 감지 및 산업 자동화를 포함합니다.

2. 심층 기술 파라미터 분석

신뢰할 수 있는 회로 설계 및 시스템 통합을 위해서는 소자의 사양을 철저히 이해하는 것이 중요합니다.

2.1 절대 최대 정격

이 정격은 소자에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 한계를 정의합니다. 순간적으로라도 절대 초과해서는 안 됩니다.

• 연속 순방향 전류 (I_F):100 mA. 이는 지정된 조건에서 무기한으로 LED를 통해 흐를 수 있는 최대 DC 전류입니다.
• 피크 순방향 전류 (I_FP):1.0 A. 이 높은 전류는 펄스 조건(펄스 폭 ≤ 100μs, 듀티 사이클 ≤ 1%)에서만 허용됩니다. 이는 매우 높은 순간 복사 출력을 달성하는 데 유용합니다.
• 역방향 전압 (V_R):5 V. 역방향으로 인가할 수 있는 최대 전압입니다. 이를 초과하면 접합 파괴가 발생할 수 있습니다.
• 전력 소산 (P_d):25°C 이하에서 150 mW. 이 정격은 순방향 전압 강하와 전류를 모두 고려합니다. 이 한계 이상으로 작동하면 과도한 가열로 인해 성능이 저하되거나 고장이 발생할 수 있습니다.
• 온도 범위:작동 및 보관 온도는 -40°C에서 +85°C로 지정되어 산업 및 자동차 환경에 적합함을 나타냅니다.
• 솔더링 온도 (T_sol):최대 5초 동안 260°C. 이는 패키지 손상을 방지하기 위한 웨이브 또는 리플로우 솔더링 공정에 중요합니다.

2.2 전기-광학 특성

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

• 복사 강도 (E_e):이는 단위 입체각당 방출되는 광전력(mW/sr)입니다. I_F=20mA에서의 전형적인 값은 15 mW/sr입니다. I_F=100mA의 펄스 조건에서는 60 mW/sr로 증가하며, I_F=1A에서는 450 mW/sr에 도달합니다. 이는 펄스 구동 사용 시 출력의 상당한 이득을 보여줍니다.
• 피크 파장 (λ_p):940 nm (전형적). 이는 근적외선 스펙트럼에 속하며, 인간의 눈에는 보이지 않지만 실리콘 기반 센서에 의해 효율적으로 감지됩니다.
• 스펙트럼 대역폭 (Δλ):45 nm (전형적). 이는 피크를 중심으로 방출되는 파장의 범위를 정의합니다. 좁은 대역폭은 주변광 노이즈를 걸러내는 데 유리할 수 있습니다.
• 순방향 전압 (V_F):I_F=20mA에서 전형적으로 1.5V, I_F=100mA (펄스)에서 최대 1.85V입니다. 낮은 V_F는 저전압 회로 설계의 주요 장점입니다.
• 역방향 전류 (I_R):V_R=5V에서 최대 10 μA. 이 누설 전류는 매우 낮습니다.
• 시야각 (2θ_1/2):20도 (전형적). 이 좁은 빔 각도는 복사 강도를 지향성 빔으로 집중시켜 리모컨과 같은 애플리케이션의 유효 범위를 증가시킵니다.

3. 빈닝 시스템 설명

IR333C는 표준 테스트 전류 20mA에서의 복사 강도에 따라 다른 빈으로 분류됩니다. 이를 통해 설계자는 애플리케이션에 대해 보장된 최소 성능 수준의 부품을 선택할 수 있습니다.

빈닝 구조는 다음과 같습니다:

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

일관된 밝기 또는 더 긴 범위가 필요한 애플리케이션의 경우, 더 높은 빈(예: P 또는 Q)을 지정하는 것이 좋습니다. 제품 라벨에는 등급을 나타내는 \"CAT\" 필드가 포함됩니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트는 파라미터가 작동 조건에 따라 어떻게 변화하는지 보여주는 여러 특성 곡선을 제공합니다.

4.1 순방향 전류 대 주변 온도 (그림 1 & 8)

이 곡선들은 최대 허용 순방향 전류와 주변 온도 사이의 관계를 보여줍니다. 온도가 증가함에 따라 최대 허용 연속 전류는 선형적으로 감소합니다. 이는 더 높은 온도에서 전력 소산 능력이 감소하기 때문입니다. 설계자는 신뢰성을 보장하기 위해 예상 최대 주변 온도를 기반으로 작동 전류를 감액해야 합니다.

4.2 스펙트럼 분포 (그림 2)

이 그래프는 파장에 대한 상대 강도를 표시합니다. 940nm에서의 피크 방출을 확인하고 방출 스펙트럼의 모양과 폭(약 45nm)을 보여줍니다. 이는 수신기에서 적절한 광학 필터를 선택하는 데 중요합니다.

4.3 피크 파장 대 온도 (그림 3)

피크 방출 파장은 약간의 온도 계수를 가지며, 일반적으로 접합 온도가 증가함에 따라 더 긴 파장(적색 편이)으로 이동합니다. 이 편이는 적외선 LED의 경우 일반적으로 작지만 정밀 감지 애플리케이션에서는 고려해야 합니다.

4.4 순방향 전류 대 순방향 전압 (그림 4)

이는 다이오드의 표준 I-V 곡선입니다. 지수 관계를 보여줍니다. 이 곡선을 통해 설계자는 주어진 구동 전류에 대한 전압 강하를 결정할 수 있으며, 이는 직렬 저항 값 또는 구동 회로 요구 사항을 계산하는 데 필수적입니다.

4.5 상대 강도 대 순방향 전류 (그림 5)

이 곡선은 일반적인 작동 범위에서 복사 출력이 순방향 전류와 거의 선형적임을 보여줍니다. 그러나 매우 높은 전류에서는 가열 및 기타 효과로 인해 효율이 떨어질 수 있습니다.

4.6 상대 복사 강도 대 각도 변위 (그림 6)

이 극좌표 플롯은 시야각을 시각적으로 정의합니다. 강도는 0도(축상)에서 가장 높고 각도가 증가함에 따라 감소하여 약 ±10도(따라서 20도 전체 시야각)에서 최대값의 절반에 도달합니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

이 소자는 업계 표준 5mm T-1 패키지를 사용합니다. 리드 간격은 2.54mm(0.1인치)로 많은 프로토타입 보드 및 PCB 레이아웃의 표준 피치입니다. 패키지는 940nm 적외선에 투명한 투명 플라스틱으로 성형되어 광학 손실을 최소화합니다. 캐소드는 일반적으로 플라스틱 렌즈 림의 평평한 부분 및/또는 더 짧은 리드로 식별됩니다. 데이터시트의 상세한 기계 도면은 PCB 풋프린트 설계 및 하우징 또는 렌즈에의 적절한 장착을 보장하는 데 필수적인 모든 중요한 치수와 공차를 제공합니다.

6. 솔더링 및 조립 지침

조립 중 손상을 방지하려면 특정 솔더링 조건을 따라야 합니다. 솔더링 온도의 절대 최대 정격은 260°C이며, 솔더링 시간은 5초를 초과해서는 안 됩니다. 이는 핸드 솔더링 및 웨이브 솔더링 공정 모두에 적용됩니다. 리플로우 솔더링의 경우, 피크가 260°C 이하인 프로파일이 필요합니다. 고온에 장시간 노출되면 에폭시 패키지가 균열이 생기거나 내부 와이어 본드가 손상될 수 있습니다. 또한 리플로우 중 \"팝콘 현상\"을 일으킬 수 있는 수분 흡수를 방지하기 위해 부품을 건조한 환경에 보관하는 것이 좋습니다.

7. 포장 및 주문 정보

IR333C의 표준 포장은 다음과 같습니다: 500개가 한 봉지에 포장되고, 5봉지가 한 박스에 들어가며, 10박스가 한 카톤을 구성합니다. 이는 카톤당 총 25,000개입니다. 제품 라벨에는 추적성 및 식별을 위한 몇 가지 주요 필드가 포함됩니다: CPN (고객 부품 번호), P/N (제조업체 부품 번호), QTY (수량), CAT (강도 등급/빈), HUE (피크 파장), REF (참조), LOT No (로트 번호).

8. 애플리케이션 설계 제안

8.1 전형적인 애플리케이션 회로

가장 일반적인 구동 회로는 간단한 직렬 저항입니다. 저항 값 (R_s)은 옴의 법칙을 사용하여 계산됩니다: R_s= (V_supply- V_F) / I_F. 예를 들어, 전형적인 V_F가 1.5V인 LED를 5V 공급 전압에서 20mA로 구동하려면: R_s= (5V - 1.5V) / 0.02A = 175Ω. 표준 180Ω 저항이 적합할 것입니다. 고전류(예: 1A)에서의 펄스 작동의 경우, 트랜지스터 또는 MOSFET 스위치가 필요하며, 종종 마이크로컨트롤러에 의해 구동됩니다.

8.2 설계 고려 사항

• 열 관리:패키지는 작지만, 높은 연속 전류에서 전력 소산(P_d= V_F* I_F)이 150mW 한계에 접근할 수 있습니다. 적절한 환기를 보장하거나 평균 전력을 줄이기 위해 펄스 구동 사용을 고려하십시오.
• 광학 설계:20도의 시야각은 집중된 빔을 제공합니다. 더 넓은 커버리지를 위해서는 확산 렌즈가 필요할 수 있습니다. 반대로, 매우 긴 범위 애플리케이션의 경우, 보조 콜리메이팅 렌즈를 사용하여 빔을 더 좁힐 수 있습니다.
• 수신기 매칭:항상 IR333C를 940nm 영역에 민감한 수신기(포토트랜지스터, 포토다이오드 또는 IC)와 페어링하십시오. 가시광선을 차단하는 광학 필터를 사용하면 주변광에서 신호 대 잡음비를 크게 향상시킬 수 있습니다.

9. 기술 비교 및 차별화

표준 가시광선 LED 또는 다른 적외선 LED와 비교하여, IR333C의 주요 차별화 요소는 높은 펄스 출력 능력(1A에서 450 mW/sr), 낮은 순방향 전압 및 좁은 20도 빔 각도의 조합입니다. 일부 경쟁 소자는 더 넓은 커버리지를 위해 더 넓은 시야각을 제공할 수 있지만, 축상 강도를 희생합니다. 940nm 파장은 가장 일반적이고 비용 효율적인 파장 중 하나로, 대기 전송이 양호하고 수신기 옵션이 풍부합니다. 이는 예를 들어 약간의 가시적 붉은 빛을 내는 850nm LED와 비교됩니다.

10. 자주 묻는 질문 (FAQ)

Q: 이 LED를 마이크로컨트롤러 핀에서 직접 구동할 수 있나요?

A: 20mA에서 연속 작동의 경우, 마이크로컨트롤러의 GPIO 핀이 그만큼의 전류를 공급하거나 싱크할 수 있는지 확인하십시오. 많은 핀은 10-25mA만 처리할 수 있습니다. 스위치로 트랜지스터를 사용하는 것이 더 안전한 경우가 많습니다.

Q: 펄스 조건에서 복사 강도가 훨씬 더 높은 이유는 무엇인가요?

A> 전류를 펄싱하면 접합을 과열시키지 않고 DC 정격보다 훨씬 높은 전류로 LED를 구동할 수 있습니다. 빛 출력은 주로 순간 전류의 함수이므로 짧고 높은 전류의 펄스는 매우 밝은 섬광을 생성합니다.

Q: 캐소드를 어떻게 식별하나요?

A: 둥근 플라스틱 렌즈의 평평한 가장자리를 찾으십시오. 이 평평한 부분에 인접한 리드가 캐소드입니다. 또한, 캐소드 리드는 일반적으로 애노드 리드보다 짧습니다.

Q: 이런 적외선 LED는 눈에 안전한가요?

A> 보이지 않더라도, 적외선 복사는 여전히 눈의 수정체에 의해 망막에 초점이 맞춰질 수 있습니다. 고출력 애플리케이션, 특히 렌즈를 사용하는 경우에는 직접 보는 것을 피하는 것이 신중합니다. 대부분의 소비자용 리모컨은 매우 낮은 평균 전력을 사용하며 눈에 안전한 것으로 간주됩니다.

11. 실제 사용 사례 예시

시나리오: 게이트 오프너용 장거리 적외선 리모컨.

설계자는 주간에 50미터 범위의 리모컨이 필요합니다. 최대 강도를 위해 빈 Q의 IR333C를 선택합니다. 회로는 데이터 코드로 진폭 변조된 38kHz 반송파 신호를 생성하기 위해 마이크로컨트롤러를 사용합니다. NPN 트랜지스터를 사용하여 매우 낮은 듀티 사이클(예: 1%)로 LED를 1A로 펄스 구동합니다. LED 앞에 간단한 플라스틱 렌즈를 추가하여 빔을 약간 평행하게 만듭니다. 수신기 측에서는 940nm 필터가 있는 표준 38kHz IR 수신 모듈을 사용합니다. 이 설계는 LED의 높은 펄스 출력과 좁은 빔을 활용하여 필요한 범위를 달성하면서도 긴 배터리 수명을 위한 낮은 평균 전력 소비를 유지합니다.

12. 작동 원리 소개

적외선 발광 다이오드(IR LED)는 반도체 p-n 접합 다이오드입니다. 순방향 전압이 인가되면, n 영역의 전자와 p 영역의 정공이 접합을 가로질러 주입됩니다. 이 전하 캐리어들이 재결합할 때 에너지를 방출합니다. IR LED에서 반도체 재료(IR333C의 경우 GaAlAs)는 이 에너지가 주로 전자기 스펙트럼의 적외선 부분(약 940nm)에서 광자로 방출되도록 선택됩니다. 투명 에폭시 패키지는 렌즈 역할을 하여 방출된 빛을 특징적인 빔 패턴으로 형성합니다.

13. 기술 동향

적외선 LED의 동향은 더 높은 효율성(전기 와트 입력당 더 많은 복사 출력)과 더 높은 전력 밀도를 지향하고 있습니다. 이는 휴대용 장치에서 더 긴 배터리 수명과 더 긴 작동 범위를 가능하게 합니다. 또한 가스 분석 및 분광 측정과 같은 고급 감지 애플리케이션을 위한 다중 파장 및 가변 IR 소스 개발도 진행 중입니다. LED 구동 회로 및 심지어 센서를 컴팩트 모듈로 통합하는 것은 또 다른 일반적인 동향으로, 최종 사용자를 위한 설계를 단순화합니다. RoHS 및 친환경 제조 표준에 대한 근본적인 추진력은 업계 전반에 걸쳐 여전히 강력합니다.