세라믹 3535 시리즈 1W 적외선 LED 데이터시트 - 크기 3.5x3.5x0.9mm - 전압 1.5V - 출력 1W - 적외선 850nm

1. 제품 개요

세라믹 3535 시리즈는 견고하고 신뢰할 수 있는 적외선 조명이 필요한 애플리케이션을 위해 설계된 고출력 표면 실장 LED입니다. 이 1W 장치는 세라믹 기판을 사용하여 기존 플라스틱 패키지에 비해 우수한 열 관리와 장기 안정성을 제공합니다. 주요 방출 파장은 850nm로, 다양한 센싱, 머신 비전 및 보안 애플리케이션에 적합합니다.

이 시리즈의 핵심 장점은 세라믹 구조로 인한 탁월한 방열 능력, 넓은 범위를 위한 120도의 광각, 고밀도 PCB 레이아웃을 용이하게 하는 컴팩트한 3.5mm x 3.5mm 크기입니다. 목표 시장은 산업 자동화, 감시 시스템, 생체 인식 센서 및 일관된 고강도 적외선 광을 요구하는 모든 애플리케이션입니다.

2. 기술 파라미터 및 객관적 해석

2.1 절대 최대 정격

다음 파라미터는 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 한계를 정의합니다. 이러한 조건에서의 동작은 보장되지 않습니다.

• 순방향 전류 (IF):500 mA (DC)
• 순방향 펄스 전류 (IFP):700 mA (펄스 폭 ≤10ms, 듀티 사이클 ≤1/10)
• 소비 전력 (PD):1000 mW
• 동작 온도 (Topr):-40°C ~ +100°C
• 보관 온도 (Tstg):-40°C ~ +100°C
• 접합 온도 (Tj):125°C
• 솔더링 온도 (Tsld):230°C 또는 260°C에서 리플로우 솔더링, 최대 10초.

2.2 전기-광학 특성 (전형적 @ Ta=25°C)

이 파라미터들은 지정된 테스트 조건에서의 전형적인 성능을 나타냅니다.

• 순방향 전압 (VF):IF=350mA에서 1.5 V (전형적), 2.0 V (최대). 낮은 순방향 전압은 높은 시스템 효율에 기여합니다.
• 역방향 전압 (VR):5 V. 역방향 바이어스에서 이 전압을 초과하면 즉시 고장이 발생할 수 있습니다.
• 피크 파장 (λd):850 nm. 이는 복사 강도가 가장 높은 파장입니다.
• 역방향 전류 (IR):VR=5V에서 50 μA (최대).
• 광각 (2θ1/2):120도. 이 넓은 각도는 넓고 균일한 조명 패턴을 제공합니다.

2.3 열적 특성

세라믹 패키지가 핵심 열적 특징입니다. 세라믹 재료는 높은 열전도율을 가져 LED 칩의 접합부에서 PCB 및 주변 환경으로 열을 효율적으로 전달합니다. 이는 장치의 수명과 발광 유지에 직접적인 영향을 미칩니다. 특히 전체 350mA 구동 전류로 동작할 때 접합 온도를 최대 125°C 정격 이하로 유지하기 위해 적절한 구리 면적 및 잠재적 히트싱크를 포함한 애플리케이션 PCB의 적절한 열 설계가 중요합니다.

3. 빈닝 시스템 설명

제품은 생산 배치 내 일관성을 보장하기 위해 빈으로 분류됩니다. 설계자는 애플리케이션에서 성능 일치를 보장하기 위해 빈을 지정해야 합니다.

3.1 순방향 전압 빈닝

LED는 테스트 전류에서의 순방향 전압(VF)에 따라 분류됩니다.

• 코드 A:VF = 1.4V ~ 1.6V
• 코드 B:VF = 1.6V ~ 1.8V
• 코드 C:VF = 1.8V ~ 2.0V

참고: 측정 허용 오차는 ±0.08V입니다.좁은 전압 빈을 선택하면 전류 조절 회로 설계를 단순화할 수 있습니다.

3.2 피크 파장 빈닝

이 특정 모델(T1901PIA)의 경우 파장은 다음과 같이 빈닝됩니다:

• 코드 I2:λd = 845nm ~ 865nm. 이 좁은 20nm 범위는 특정 적외선 파장에 민감한 야간 투시경이나 광학 센서와 같은 애플리케이션에 적합합니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트는 회로 및 열 설계에 필수적인 그래픽 데이터를 제공합니다.

4.1 순방향 전류 대 순방향 전압 (I-V 곡선)

이 곡선은 전류와 전압 사이의 지수 관계를 보여줍니다. 350mA에서의 전형적인 VF 1.5V가 핵심 포인트입니다. 설계자는 이 곡선을 사용하여 적절한 전류 제한 저항을 선택하거나 정전류 드라이버를 설계합니다. 곡선은 온도에 따라 이동합니다. 주어진 전류에 대해 접합 온도가 증가함에 따라 전압이 감소합니다.

4.2 상대 복사 출력 대 접합 온도

이 그래프는 LED 출력의 열적 디레이팅을 보여줍니다. 적외선 LED는 일반적으로 가시광선 LED에 비해 온도에 따른 효율 저하가 적지만, 접합 온도가 상승함에 따라 출력은 여전히 감소합니다. 이는 제품 수명 동안 및 동작 온도 범위에서 일관된 성능을 보장하기 위해 열 관리에서 고려되어야 합니다.

4.3 스펙트럼 분포 곡선

이 곡선은 지배적인 850nm 피크 파장을 확인하고 스펙트럼 대역폭을 보여줍니다. 좁은 대역폭은 고품질 적외선 방출기의 전형적 특징입니다. 스펙트럼을 이해하는 것은 특정 스펙트럼 감응도를 가진 일치하는 광검출기나 카메라 센서와의 페어링에 중요합니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 패키지 치수 및 외형도

장치는 3.5mm x 3.5mm 크기의 정사각형 세라믹 본체를 가지고 있습니다. 전체 높이는 약 0.9mm입니다. 정밀한 PCB 레이아웃을 위해 허용 오차(예: .X 치수에 대해 ±0.10mm, .XX 치수에 대해 ±0.05mm)가 포함된 상세 치수 도면이 제공됩니다.

5.2 권장 패드 레이아웃 및 스텐실 설계

신뢰할 수 있는 솔더링과 최적의 열 전달을 보장하기 위해 랜드 패턴 설계가 제안됩니다. 패드 레이아웃은 일반적으로 두 개의 애노드/캐소드 패드와 중앙 열 패드를 포함합니다. 스텐실 설계(솔더 페이스트 마스크)도 지정되며, 대형 열 패드에 대해 솔더 브리징과 과도한 페이스트 양을 방지하기 위해 축소된 개구부를 권장하는 경우가 많습니다. 이러한 권장 사항을 따르는 것은 신뢰할 수 있는 솔더 접합을 달성하고 열 패드에서 PCB로의 열 방출을 극대화하는 데 중요합니다.

5.3 극성 식별

캐소드는 일반적으로 패키지 상단에 녹색 색조나 렌즈의 노치/모서리 절단으로 표시됩니다. PCB 풋프린트는 잘못된 배치를 방지하기 위해 이 특징과 일치하는 극성 마커를 포함해야 합니다.

6. 솔더링 및 조립 가이드라인

6.1 리플로우 솔더링 파라미터

이 LED는 표준 적외선 또는 대류 리플로우 공정과 호환됩니다. 최대 피크 온도는 260°C이며, 액상선 온도(예: 217°C) 이상의 시간은 10초를 초과하지 않아야 합니다. 열 충격을 피하기 위해 권장 리플로우 프로파일을 따라야 합니다. 세라믹 패키지는 일반적으로 플라스틱 패키지보다 수분 흡수에 더 강하지만, 사용된 특정 재료에 따라 습기 민감 장치(MSD)에 대한 표준 취급 주의사항이 여전히 적용될 수 있습니다.

6.2 취급 및 보관 주의사항

LED를 건조하고 정전기 방지 환경에 보관하십시오. 렌즈에 기계적 스트레스를 피하십시오. 취급 중 ESD 예방 조치를 사용하십시오. 솔더링 후 초음파 세척기로 청소하지 마십시오. 이는 내부 구조를 손상시킬 수 있습니다.

7. 패키징 및 주문 정보

7.1 테이프 및 릴 패키징

제품은 릴에 감긴 엠보싱 캐리어 테이프에 공급되며, 자동 픽 앤 플레이스 조립 기계에 적합합니다. 테이프 치수(포켓 크기, 피치)는 표준화되어 있습니다. 릴 수량은 일반적으로 릴당 수천 개입니다.

7.2 모델 번호 시스템

부품 번호(예: T1901PIA)는 주요 속성을 인코딩합니다:

• T:시리즈 식별자.
• 19:세라믹 3535 패키지 코드.
• P:단일 고출력 다이에 대한 다이 개수 코드.
• I:적외선(IR) 색상 코드.
• A:내부 코드 또는 빈 코드.
• 추가 접미사는 전압 빈, 파장 빈 등을 나타낼 수 있습니다.

시스템에 정의된 다른 코드에는 색상(R, G, B, Y, W 등), 다이 개수(S, P, 2, 3), 렌즈 유형(00 없음, 01 렌즈)이 포함됩니다.

8. 애플리케이션 제안

8.1 전형적인 애플리케이션 시나리오

• 감시 및 보안:IR-cut 필터가 있는 CCTV 카메라 조명, 보이지 않는 야간 투시경 제공.
• 머신 비전:자동 검사 시스템의 구조화된 조명, 대비 향상 또는 결함 감지.
• 생체 인식 센서:홍채 인식, 얼굴 인식 또는 지문 스캐너.
• 근접 및 제스처 센싱:소비자 가전 및 자동차 애플리케이션에서 사용.
• 광학 스위치 및 인코더:차단 기반 센싱을 위한 광원 제공.

8.2 설계 고려사항

• 드라이버 회로:안정적인 출력을 위해 정전류 드라이버를 사용하십시오. 낮은 VF는 저전압 공급원에서의 동작을 가능하게 합니다. 전체 출력에서 고효율 동작을 위해 스위칭 레귤레이터 사용을 고려하십시오.
• 열 관리:이것이 가장 중요합니다. 열 패드를 내부 레이어 또는 하단 측 히트싱크로 연결되는 다중 열 비아를 가진 PCB의 대형 구리 영역에 연결하십시오. 고출력 또는 고주변 온도 애플리케이션의 경우 열 시뮬레이션을 권장합니다.
• 광학 설계:120도 빔은 특정 애플리케이션을 위해 빔을 형성하기 위해 2차 광학 요소(렌즈, 확산판)가 필요할 수 있습니다. 세라믹 패키지 표면은 직접 광학 커플링에 이상적이지 않을 수 있습니다. 1차 렌즈가 종종 통합됩니다.

9. 기술 비교 및 차별화

표준 플라스틱 3535 LED와 비교하여 이 세라믹 버전은 상당한 장점을 제공합니다:

• 우수한 열 성능:접합부에서 보드로의 낮은 열저항으로 인해 낮은 동작 접합 온도, 높은 최대 구동 전류 잠재력 및 고출력에서 상당히 긴 수명을 가져옵니다.
• 향상된 신뢰성:세라믹은 불활성이며 일부 플라스틱과 달리 고온 또는 고자외선 노출에서 열화되거나 황변되지 않습니다. 또한 기계적 균열에 더 강합니다.
• 안정적인 광학 출력:더 나은 열 관리는 시간 및 온도 사이클에 걸쳐 더 안정적인 파장과 복사 출력을 가져옵니다.
• 트레이드오프는 일반적으로 플라스틱 패키지에 비해 약간 높은 단가입니다.

10. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

10.1 순방향 전류(IF)와 펄스 전류(IFP)의 차이는 무엇인가요?

IF (500mA)는 LED가 처리할 수 있는 최대 연속 DC 전류입니다.IFP (700mA)는 짧은 펄스(≤10ms 폭, ≤10% 듀티 사이클)에서 허용되는 최대 전류입니다. 펄싱은 더 높은 순간 복사 출력을 가능하게 하여 스트로보 또는 펄스 센싱 애플리케이션에 유용하지만, 평균 전력은 1W 한도를 초과해서는 안 됩니다.

10.2 올바른 전압 빈을 어떻게 선택하나요?

설계가 전류 제한을 위해 간단한 직렬 저항을 사용하는 경우, 좁은 VF 빈(예: 모두 코드 B)은 더 일관된 전류와 따라서 배열 내 모든 LED에서 일관된 밝기를 보장합니다. 능동 정전류 드라이버를 사용하는 설계의 경우, 드라이버가 설정 전류를 유지하기 위해 전압을 조정하므로 전압 빈은 덜 중요합니다.

10.3 히트싱크 없이 이 LED를 구동할 수 있나요?

전체 350mA/1W 정격에서는 적절한 열 경로가 필수입니다. 세라믹 패키지는 도움이 되지만 PCB의 열 관리 시스템에 연결되어야 합니다. 낮은 구동 전류(예: 100-200mA) 또는 펄스 동작의 경우 요구 사항은 덜 엄격하지만 여전히 열 분석을 권장합니다.

11. 실용 애플리케이션 사례 연구

시나리오: 고속 산업용 바코드 스캐너.스캐너는 빠르게 움직이는 포장재의 코드를 읽어야 합니다. 시스템은 대상물을 조명하기 위해 펄스 850nm 적외선 LED 어레이를 사용합니다. 세라믹 3535 LED는 선명한 단시간 플래시를 위한 높은 펄스 전류(최대 700mA)를 처리할 수 있는 능력 때문에 선택되었으며, 모션 블러 없이 선명한 이미지를 캡처합니다. 세라믹 패키지의 열 안정성은 따뜻한 공장 환경에서 긴 동작 기간 동안 일관된 펄스 진폭과 파장을 보장합니다. 넓은 120도 빔은 더 적은 LED로 스캔 영역을 커버할 수 있게 합니다. PCB는 각 LED의 열 패드 아래에 두꺼운 구리 레이어와 열 비아를 설계하여 펄스 동작 중 생성된 평균 열을 방출합니다.

12. 동작 원리 소개

적외선 발광 다이오드(IR LED)는 가시광선 LED와 동일한 전기발광 원리로 동작합니다. p-n 접합에 순방향 전압이 인가되면 활성 영역에서 전자와 정공이 재결합하여 광자의 형태로 에너지를 방출합니다. 방출된 빛의 파장(색상)은 사용된 반도체 재료의 밴드갭 에너지에 의해 결정됩니다. 850nm 방출을 위해 알루미늄 갈륨 비소(AlGaAs)와 같은 재료가 일반적으로 사용됩니다. 세라믹 패키지는 주로 반도체 다이, 와이어 본드 및 1차 광학 요소(있는 경우)를 위한 기계적으로 견고하고 열전도성이 좋은 하우징 역할을 합니다.

13. 기술 트렌드 및 발전

고출력 적외선 LED의 트렌드는 더 높은 벽면 효율(입력 전기 와트당 더 많은 광 출력)과 증가된 전력 밀도 쪽으로 나아가고 있습니다. 이는 최적의 열 관리를 위한 플립칩, 박막과 같은 고급 칩 기술 및 세라믹 및 금속 코어 기판과 같은 패키징 재료의 채택을 촉진합니다. 또한 가혹한 조건(고온, 고습)에서의 신뢰성과 수명 향상에 초점을 맞추고 있습니다. 더 나아가, 드라이버와 센서를 LED와 통합하여 스마트 모듈로 만드는 것은 최종 사용자를 위한 시스템 설계를 단순화하는 성장하는 트렌드입니다. 센싱 애플리케이션을 위한 특정하고 좁은 파장 대역에 대한 수요는 에피택셜 재료 성장 및 장치 엔지니어링의 발전을 계속해서 추진하고 있습니다.