850nm 적외선 LED 3.0x3.0x2.1mm 1.7V 1.7W EMC 패키지 데이터시트

1. 제품 개요

이 적외선 LED는 높은 신뢰성을 가진 EMC 패키지로 설계되어, 보안 감시, 카메라 적외선 조명 및 머신 비전 시스템에 적합합니다. 패키지 크기는 3.00mm x 3.00mm x 2.10mm입니다. 피크 파장 850nm, 낮은 순방향 전압, RoHS 준수 기능을 갖추고 있습니다. 흡습 민감도 레벨은 레벨 3입니다.

1.1 일반 설명

이 제품은 EMC(Epoxy Molding Compound) 패키지 구조를 사용하여 뛰어난 신뢰성과 기계적 강도를 제공합니다. 다양한 보안 감시 및 센서 전자 제품에 널리 적용됩니다. 3.0mm 정사각형의 작은 풋프린트는 고밀도 어레이 설계를 가능하게 합니다.

1.2 특징

• 낮은 순방향 전압 (1000mA에서 일반 1.7V)
• 피크 파장 λp=850nm
• 무연 리플로우 솔더링 적용 가능
• 흡습 민감도 레벨: 레벨 3 (168시간 플로어 수명)
• RoHS 준수

1.3 응용 분야

• 감시 시스템
• 카메라용 적외선 조명
• 머신 비전 시스템

2. 기술 파라미터 분석

2.1 광학 및 전기적 특성

다음 표는 Ts=25°C, 순방향 전류 1000mA(특별히 명시되지 않는 한)에서 측정된 주요 광학 및 전기적 파라미터를 요약합니다:

순방향 전압은 1000mA에서 1.4V~2.0V 범위이며, 일반값은 1.7V입니다. 이 낮은 순방향 전압은 전력 손실을 줄이고 시스템 효율성을 향상시킵니다. 피크 파장은 850nm로, 실리콘 기반 카메라 센서가 이 파장에서 최대 감도를 가지므로 이상적입니다. 스펙트럼 반치폭 37nm는 효율성과 필터 호환성 사이의 좋은 균형을 제공합니다. 총 복사속은 450mW~1120mW 범위로, 장거리 조명을 위한 높은 광출력을 허용합니다. 시야각 90°는 넓은 영역 조명에 적합한 넓은 빔을 제공합니다. 접합부에서 솔더 포인트까지의 열저항은 16°C/W로, 우수한 열 성능을 나타냅니다.

2.2 절대 최대 정격

안전한 작동을 보장하려면 LED가 다음 절대 최대 정격을 초과해서는 안 됩니다:

순방향 전류 1000mA는 펄스 동작(1/10 듀티 사이클, 0.1ms 펄스 폭)을 위한 것입니다. 연속 동작의 경우 열 방출을 주의하여 접합부 온도를 115°C 미만으로 유지해야 합니다. 취급 시 ESD 보호가 필수적입니다.

3. 빈 시스템

LED는 제조 과정에서 총 복사속(Φe)과 피크 파장(WLP)에 따라 분류되고 빈이 지정됩니다. 빈 코드는 특정 Φe 및 WLP 값과 함께 라벨에 인쇄됩니다. 이를 통해 카메라 조명 패널과 같이 일치하는 LED 어레이가 필요한 응용 분야에서 일관된 광학 성능을 보장합니다.

4. 성능 곡선 분석

4.1 순방향 전압 대 순방향 전류

그림 1-6은 순방향 전류의 함수로서 일반적인 순방향 전압을 보여줍니다. 1000mA에서 VF는 약 1.7V입니다. 곡선은 일반적인 다이오드 지수 거동을 따릅니다. 설계자는 정전류 드라이버를 설계할 때 이 변화를 고려해야 합니다.

4.2 순방향 전류 대 상대 강도

그림 1-7은 상대 복사 강도가 1000mA까지 순방향 전류에 거의 선형적으로 증가하여 우수한 효율을 나타냄을 보여줍니다. 낮은 전류에서는 출력이 비례적으로 낮지만, 선형성은 넓은 작동 범위에서 일관된 성능을 시사합니다.

4.3 온도 대 상대 강도

그림 1-8은 솔더 포인트 온도(Ts)가 증가함에 따라 상대 강도가 감소함을 보여줍니다. 85°C에서 강도는 25°C 값의 약 80%로 감소합니다. 이 열 효과는 고온 환경이나 LED를 최대 전류에 가깝게 구동할 때 고려해야 합니다.

4.4 스펙트럼 분포

그림 1-9는 850nm를 중심으로 한 반치폭 37nm의 방출 스펙트럼을 보여줍니다. 이 스펙트럼은 GaAs 재료 기반 적외선 LED의 일반적인 것입니다. 이 좁은 방출은 일반적인 실리콘 광검출기와 잘 일치합니다.

4.5 방사 다이어그램

그림 1-10은 반각 45°(반치전폭 90°)의 방사 패턴을 보여줍니다. 패턴은 거의 람베르시안 형태로 넓은 영역에 균일한 조명을 제공합니다.

4.6 온도 대 순방향 전류

그림 1-11은 솔더 포인트 온도의 함수로서 최대 허용 순방향 전류를 보여줍니다. Ts=25°C에서 최대 전류는 1000mA이고, Ts=85°C에서는 약 500mA로 감소합니다. 이 디레이팅 곡선은 열 관리에 중요합니다.

5. 기계 및 패키징 정보

5.1 패키지 치수

LED 패키지 크기는 3.00mm x 3.00mm x 2.10mm(길이x폭x높이)입니다. 패키지 본체는 검은색이며 적외선 투과 렌즈가 있습니다. 양극 및 음극 패드는 하단 보기에서 식별됩니다. 음극 패드는 방열을 위해 더 넓은 면적을 가지고 있습니다. 권장 솔더링 패드 패턴은 그림 1-5에 특정 치수(0.69mm, 1.45mm, 0.46mm 등)와 함께 제공되어 적절한 기계적 및 열적 부착을 보장합니다.

5.2 극성 식별

극성은 패키지에 표시되어 있습니다: 양극(양)과 음극(음)이 표시됩니다. 하단 보기는 패드 위치를 보여줍니다.

5.3 캐리어 테이프 및 릴 치수

LED는 그림 2-1과 같은 치수의 캐리어 테이프에 포장됩니다. 각 릴에는 3000개가 들어 있습니다. 릴 치수: A=12.7±0.3mm, B=330.2±2mm, C=79.5±1mm, D=14.3±0.2mm. 테이프에는 방향을 나타내는 극성 표시가 있습니다.

5.4 라벨 정보

라벨에는 부품 번호, 사양 번호, 로트 번호, 빈 코드(총 복사속 및 피크 파장 빈 포함), 순방향 전압 빈, 수량 및 날짜가 포함됩니다. 라벨에는 추적성을 위한 바코드도 포함됩니다.

6. 솔더링 및 조립 가이드

6.1 SMT 리플로우 솔더링 프로파일

권장 리플로우 솔더링 프로파일은 그림 3-1에 나와 있습니다. 주요 파라미터: 150°C~200°C로 60~120초 예열; 217°C 이상 유지 시간: 최대 60초; 피크 온도: 260°C, 최대 10초; 냉각 속도: 최대 6°C/s. 25°C에서 피크까지의 총 시간은 8분 미만이어야 합니다. 리플로우 솔더링은 두 번 이상 수행해서는 안 됩니다. 두 리플로우 사이에 24시간 이상 경과하면 흡습으로 인해 LED가 손상될 수 있습니다.

6.2 수동 솔더링

수동 솔더링이 필요한 경우, 인두 온도는 300°C 미만이어야 하며 접촉 시간은 3초 미만이어야 합니다. 수동 솔더링은 한 번만 허용됩니다.

6.3 수리

솔더링 후 수리는 권장되지 않습니다. 불가피한 경우 이중 헤드 솔더링 인두를 사용하고 LED 특성이 손상되지 않았는지 확인하십시오.

6.4 주의사항

봉합재는 실리콘이므로 부드럽습니다. 상단 표면에 과도한 압력을 가하지 마십시오. 휘어진 PCB에 LED를 장착하지 말고, 솔더링 후 보드를 구부리지 마십시오. 냉각 중에 기계적 힘이나 진동을 가하지 마십시오. 급속 냉각을 피해야 합니다.

7. 포장 및 주문 정보

7.1 포장 수량

표준 포장: 릴당 3000개. LED는 캐리어 테이프에 배치되어 EIA-481에 따라 릴에 감깁니다.

7.2 방습 포장

각 릴은 건조제와 습도 지시 카드와 함께 방습 장벽 백(MBB)에 넣습니다. 그런 다음 백을 밀봉하여 낮은 습도 환경을 유지합니다. 라벨에는 흡습 민감도 레벨 정보가 포함됩니다.

7.3 판지 상자

여러 릴을 운송을 위해 적절한 완충재와 함께 판지 상자에 포장합니다.

7.4 보관 조건

알루미늄 호일 백을 열기 전에는 ≤30°C 및 ≤75% RH에서 포장일로부터 최대 1년 동안 보관하십시오. 개봉 후에는 ≤30°C 및 ≤60% RH에서 보관할 경우 168시간(7일) 이내에 사용해야 합니다. 보관 시간이 초과되었거나 건조제가 퇴색한 경우 사용 전에 60±5°C에서 ≥24시간 동안 베이킹이 필요합니다.

8. 취급 주의사항

8.1 황 및 할로겐 제한

작동 환경 및 접촉 재료에는 황 원소 또는 화합물이 100PPM을 초과해서는 안 됩니다. 브롬 및 염소 함량은 각각 900PPM 미만이어야 하며, 총합은 1500PPM 미만이어야 합니다. 이는 LED의 부식 및 변색을 방지하는 데 도움이 됩니다.

8.2 VOC 및 재료 호환성

고정 장치 재료의 휘발성 유기 화합물(VOC)은 실리콘 봉합재를 침투하여 열과 빛에 노출될 때 변색을 일으킬 수 있습니다. 특정 응용 환경에서 모든 재료의 호환성을 테스트하는 것이 좋습니다. 유기 증기를 방출하는 접착제를 사용하지 마십시오.

8.3 실리콘 표면 취급

실리콘 렌즈 표면은 부드럽고 먼지가 쉽게 붙습니다. 핀셋이나 적절한 도구를 사용하여 부품의 측면을 잡으십시오. 렌즈 표면을 직접 만지지 마십시오. 세척이 필요한 경우 이소프로필 알코올을 사용하십시오. 초음파 세척은 LED를 손상시킬 수 있으므로 권장되지 않습니다.

8.4 회로 설계 고려사항

구동 회로를 설계하여 전류를 절대 최대 정격 이하로 제한하십시오. 전류 제한 저항기 또는 정전류 드라이버를 사용하십시오. 급격한 I-V 곡선으로 인해 약간의 전압 변동이 큰 전류 변화를 일으킬 수 있습니다. LED에 역전압을 인가하지 마십시오. 마이그레이션 및 손상이 발생할 수 있습니다.

8.5 열 설계

열 관리는 중요합니다. 접합부 온도는 항상 115°C를 초과해서는 안 됩니다. PCB 구리 영역과 열 비아를 통해 적절한 방열을 제공하십시오. 접합부에서 솔더 포인트까지의 열저항은 16°C/W이므로, 1.7W 전력 소산의 경우 솔더 포인트에서 접합부까지의 온도 상승은 약 27°C입니다. 주변 온도에 상승분을 더한 값이 115°C 미만인지 확인하십시오.

8.6 ESD 보호

LED의 ESD 내전압은 2000V(HBM)입니다. 그러나 취급 및 조립 중 ESD 보호가 필요합니다. 접지된 작업대, 정전기 방지 손목 스트랩 및 전도성 포장을 사용하십시오.

9. 응용 권장사항

850nm 적외선 LED는 보안 카메라, 야간 투시 조명 및 머신 비전 조명에 이상적입니다. 최적의 성능을 위해 PWM(펄스 폭 변조) 디밍 기능이 있는 정전류 드라이버를 설계하십시오. PCB에 열 비아 및 구리 면과 같은 방열 기술을 사용하십시오. 90° 시야각은 넓은 영역 조명에 적합하며, 더 좁은 빔이 필요한 경우 외부 광학 장치를 사용할 수 있습니다. LED 스펙트럼 출력이 카메라 센서 감도 피크(일반적으로 실리콘 센서의 경우 약 850nm)와 일치하는지 확인하십시오.

10. 신뢰성 테스트

10.1 테스트 항목 및 조건

이 제품은 JEDEC 표준에 따라 신뢰성 테스트를 거쳤습니다: 리플로우(260°C, 10초, 3회), 온도 사이클(-40°C~100°C, 100사이클), 열 충격(-40°C~100°C, 300사이클), 고온 보관(100°C, 1000시간), 저온 보관(-40°C, 1000시간), 수명 테스트(25°C, 1000mA, 1000시간), 고온 고습 수명 테스트(85°C/85%RH, 1000mA, 1000시간). 모든 테스트는 샘플 10개당 0개 불량의 합격 기준으로 통과했습니다.

10.2 불량 기준

불량은 다음과 같이 정의됩니다: 순방향 전압이 상위 규격 한계(U.S.L) x 1.1 초과; 역전류가 U.S.L x 2.0 초과; 총 복사속이 하위 규격 한계(L.S.L) x 0.7 미만.

11. 작동 원리

이 적외선 LED는 갈륨 비소(GaAs) 또는 관련 III-V 화합물로 만들어진 반도체 p-n 접합을 기반으로 합니다. 순방향 바이어스가 인가되면 전자가 활성 영역에서 정공과 재결합하여 광자 형태로 에너지를 방출합니다. 밴드갭 에너지는 광자 파장을 결정합니다. 850nm의 경우 일반적으로 약간의 알루미늄이 포함된 GaAs 재료가 사용됩니다. EMC 패키지는 칩을 캡슐화하고 방열 및 보호 기능을 제공합니다.

12. 개발 동향

감시 시스템, 자율 주행 차량(LiDAR) 및 산업 자동화의 확장으로 적외선 LED에 대한 수요는 계속 증가하고 있습니다. 미래 동향에는 더 높은 전력 밀도, 더 작은 패키지 및 향상된 효율이 포함됩니다. IR LED와 고급 드라이버 및 스마트 제어 시스템의 통합은 적응형 조명을 가능하게 할 것입니다. 또한 비공개 조명을 위한 더 긴 파장(940nm)으로의 이동이 증가하고 있지만, 표준 카메라의 경우 더 나은 센서 감도로 인해 850nm가 여전히 지배적입니다.

13. 자주 묻는 질문

Q: 최대 연속 순방향 전류는 얼마입니까? A: 절대 최대값은 1000mA이지만 펄스 동작(1/10 듀티)에만 해당됩니다. 연속 DC 동작의 경우 온도에 따라 전류를 디레이팅해야 합니다. 좋은 방열 조건에서 25°C 주변 온도에서 일반적인 연속 전류는 접합부 온도를 안전하게 유지하기 위해 약 500mA입니다.

Q: MSL 레벨 3 부품은 어떻게 처리해야 합니까? A: 밀봉된 방습 백에 보관하십시오. 개봉 후 168시간 이내에 사용하거나 리플로우 전에 60°C에서 24시간 동안 베이킹하십시오.

Q: 이 LED를 실외 카메라에 사용할 수 있습니까? A: 예, 작동 온도 범위가 -40°C~+85°C 이내이고 인클로저가 적절한 열 관리를 제공하는지 확인하십시오.

Q: 권장 LED 드라이버는 무엇입니까? A: 열 설계에 기반한 전류 정격의 정전류 드라이버를 사용하십시오. 예를 들어 700mA로 구동하는 경우 1.5W 드라이버로 충분할 수 있습니다.

14. 실제 응용 사례

사례 1: 총알 카메라 야간 투시 - 3x3 배열의 이 LED가 총알 카메라에 사용되어 최대 30m까지 효과적인 조명을 제공합니다. 90° 빔 각도는 카메라 시야를 커버합니다. 열 설계는 방열을 위해 알루미늄 코어 PCB를 사용합니다.

사례 2: 머신 비전 검사 - 공장에서 라인 스캔 카메라가 고출력 IR LED 어레이(12개 LED)를 사용하여 움직이는 부품을 조명합니다. 500mA, 50% 듀티 사이클의 펄스 동작으로 과열 없이 일관된 조명을 보장합니다.