0.8mm 초박형 플랫탑 적외선 LED HIR25-21C/L423/TR8 데이터시트 - 치수 2.0x1.25x0.8mm - 전압 1.35V - 출력 100mW - 워터클리어 렌즈 - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

HIR25-21C/L423/TR8은 초소형 표면 실장 장치(SMD) 적외선 발광 다이오드입니다. 이 장치는 양단이 노출된 컴팩트한 패키지에 0.8mm의 극도로 낮은 프로파일로 구성되어 공간이 제한된 애플리케이션에 적합합니다. 워터클리어 플라스틱과 플랫탑 렌즈로 성형되어 특정한 방사 패턴을 제공합니다. 핵심 반도체 재료는 갈륨 알루미늄 비소(GaAlAs)로, 실리콘 포토다이오드 및 포토트랜지스터와의 최적의 스펙트럼 정합을 위해 설계되어 검출 시스템에서 높은 효율을 보장합니다.

본 제품은 낮은 순방향 전압 특성을 갖추어 전체 시스템의 전력 효율에 기여합니다. 무연(Pb-free), EU REACH 규정 준수, 무할로겐 요구사항(Br<900 ppm, Cl<900 ppm, Br+Cl<1500 ppm) 충족 등 현대적인 환경 및 안전 표준을 완전히 준수합니다. 장치는 자동화 조립 공정을 용이하게 하기 위해 7인치 직경 릴에 장착된 8mm 테이프로 공급됩니다.

2. 기술 파라미터 심층 해석

2.1 절대 최대 정격

장치의 동작 한계는 주변 온도(Ta) 25°C 조건에서 정의됩니다. 이 정격을 초과하면 영구적인 손상이 발생할 수 있습니다. 역방향 전압(V_R)은 5V로 지정됩니다. 순방향 전류(I_F)의 최대 정격은 100mA입니다. 소비 전력(P_D) 정격은 100mW입니다. 동작 온도 범위는 -40°C에서 +85°C이며, 저장 온도 범위는 -40°C에서 +100°C까지입니다. 무연 리플로우 프로파일에 따라 피크 온도 260°C에서 10초 동안 납땜 온도를 신중하게 관리해야 합니다.

2.2 전기-광학 특성

주요 성능 파라미터는 일반적으로 I_F=20mA 및 Ta=25°C에서 측정됩니다. 순방향 전압(V_F)은 일반적으로 1.35V입니다. 복사 강도(I_e)는 광학 출력 전력을 정의하는 최소값으로 지정됩니다. 피크 발광 파장(λ_p)은 적외선 스펙트럼 중심에 위치하며, 일반적으로 940nm 근처로, 일반적인 실리콘 기반 수신기의 최대 감도와 완벽하게 일치합니다. 스펙트럼 대역폭(반치폭)도 정의되어 방출되는 파장의 범위를 나타냅니다. 시야각은 플랫탑 렌즈 설계에 의해 결정되며, 목표 애플리케이션에 적합한 특정 방사 패턴을 제공합니다.

3. 빈닝 시스템 설명

부품 번호 HIR25-21C/L423/TR8은 일관된 성능을 보장하기 위한 빈닝 구조를 포함하고 있습니다. 데이터시트는 GaAlAs 칩 재료와 워터클리어 렌즈를 나타내는 일반적인 장치 선택 가이드를 제공하지만, 피크 파장(HUE) 및 복사 강도(CAT)와 같은 파라미터에 대한 구체적인 빈은 생산 과정에서 관리됩니다. 고객은 이러한 핵심 파라미터에 대해 지정된 허용 오차 범위 내의 부품을 수령하게 되어, 특정 회로 및 애플리케이션에서 요구하는 성능을 장치가 발휘할 것임이 보장됩니다. 부품 번호 내의 'L423' 및 'TR8' 코드는 각각 특정 성능 빈과 테이프/릴 패키징 사양과 관련이 있습니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트에는 표 형식의 데이터 이상으로 장치 동작에 대한 깊은 통찰력을 제공하는 여러 특성 곡선이 포함되어 있습니다.

4.1 순방향 전류 대 순방향 전압 (I-V 곡선)

이 곡선은 LED를 통해 흐르는 전류와 단자 간 전압의 관계를 보여줍니다. 일반적으로 정의된 "무릎" 전압과 함께 지수 관계를 나타냅니다. 이 LED의 낮은 순방향 전압 특성은 여기서 시각적으로 확인되며, 일부 대안에 비해 더 낮은 전압에서 유의미하게 전도하기 시작함을 보여주어 저전압 회로 설계에 유리합니다.

4.2 복사 강도 대 순방향 전류

이 그래프는 구동 전류의 함수로서 광학 출력(복사 강도)을 보여줍니다. 일반적으로 권장 동작 전류 범위 내에서 선형 관계를 보여주어, 광 출력이 전류에 정비례함을 확인시켜 줍니다. 이 선형성은 적외선 데이터 전송과 같이 변조 신호가 필요한 애플리케이션에서 매우 중요합니다.

4.3 복사 강도 대 주변 온도

이 곡선은 주변 온도가 증가함에 따라 광학 출력 전력이 어떻게 감소하는지를 나타냅니다. 모든 LED와 마찬가지로, 이 적외선 방출기의 효율은 온도 상승에 따라 떨어집니다. 이 디레이팅을 이해하는 것은 특히 고온 환경에서 전체 온도 범위에 걸쳐 안정적으로 동작하는 시스템을 설계하는 데 중요합니다. 일관된 출력을 유지하기 위해 고출력 또는 고온 애플리케이션에서는 적절한 열 관리가 필요할 수 있습니다.

4.4 스펙트럼 분포

스펙트럼 분포 그래프는 서로 다른 파장에 걸쳐 방출되는 상대적 복사 전력을 보여줍니다. 명목 파장(예: 940nm)에서 특징적인 모양과 반치폭을 가진 명확한 피크를 표시할 것입니다. 이 시각적 확인은 동일한 근적외선 영역에서 감도 곡선이 피크를 이루는 실리콘 광검출기와의 우수한 스펙트럼 정합을 확인시켜 줍니다.

5. 기계적 및 패키징 정보

5.1 패키지 치수

LED는 매우 컴팩트한 설치 면적을 가지고 있습니다. 패키지 치수는 길이 2.0mm, 너비 1.25mm, 높이 0.8mm(공칭값)입니다. 상세한 기계 도면은 리드 간격, 패드 위치, 렌즈 형상을 포함한 모든 중요 치수를 제공합니다. 별도로 명시되지 않는 한 대부분 치수의 허용 오차는 ±0.1mm입니다. 애노드와 캐소드는 조립 중 올바른 극성 식별을 위해 패키지에 명확하게 표시되어 있습니다.

5.2 권장 패드 레이아웃

PCB 설계를 위한 권장 랜드 패턴(풋프린트)이 제공됩니다. 여기에는 신뢰할 수 있는 납땜과 기계적 안정성을 보장하기 위한 패드 크기 및 간격 권장 사항이 포함됩니다. 데이터시트는 이것이 참고용일 뿐이며, 설계자는 열 또는 기계적 응력 고려사항과 같은 특정 PCB 제조 능력 및 애플리케이션 요구사항에 기반하여 패드 치수를 수정해야 한다고 명시적으로 언급하고 있습니다.

5.3 캐리어 테이핑 치수

장치는 자동 픽 앤 플레이스 조립을 위해 엠보싱된 캐리어 테이프로 공급됩니다. 테이프 너비는 8mm입니다. LED를 고정하는 포켓 캐비티, 포켓 간 간격(피치), 스프로킷 홀의 위치에 대한 상세 치수가 제공됩니다. 각 릴에는 2000개(PCS)가 들어 있습니다.

6. 납땜 및 조립 지침

6.1 습기 민감도 및 보관

LED는 건조제와 함께 방습 백에 포장되어 있습니다. 부품을 사용할 준비가 될 때까지 백을 열어서는 안 됩니다. 개봉 후 LED는 30°C 이하 및 상대 습도 60% 이하에서 보관해야 합니다. 백을 개봉한 후 168시간(7일) 이내에 사용해야 합니다. 보관 시간을 초과하거나 건조제가 습기 흡수를 나타내는 경우, 사용 전 60 ± 5°C에서 24시간 동안 베이킹 처리를 수행하여 리플로우 납땜 중 "팝콘 현상"을 방지해야 합니다.

6.2 리플로우 납땜 프로파일

무연 리플로우 납땜 온도 프로파일을 권장합니다. 주요 파라미터에는 예열 단계, 점진적인 온도 상승, 260°C를 초과하지 않는 피크 온도, 액상선 온도(일반적으로 217°C) 이상 유지 시간 30-60초가 포함됩니다. 피크 온도는 최대 10초 동안 유지되어야 합니다. 동일한 장치에 대해 리플로우 납땜을 2회 이상 수행해서는 안 되며, 이는 플라스틱 패키지와 반도체 다이에 대한 열 손상을 피하기 위함입니다.

6.3 핸드 솔더링 및 리워크

핸드 솔더링이 필요한 경우 극도의 주의가 필요합니다. 솔더링 아이언 팁 온도는 350°C 이하여야 하며, 단자당 접촉 시간은 3초 이내로 제한해야 합니다. 저전력 아이언(25W 이하)을 권장합니다. 두 단자를 납땜하는 사이에는 최소 2초의 냉각 간격을 두어야 합니다. 납땜 후 수리는 강력히 권장하지 않습니다. 불가피한 경우, 한쪽 패드가 여전히 납땜된 상태에서 다른 패드가 들리지 않도록 열 응력을 방지하기 위해 두 단자를 동시에 가열하는 전문 이중 헤드 솔더링 아이언을 사용해야 합니다. 리워크 중 손상 가능성이 높으므로 사전에 평가해야 합니다.

7. 패키징 및 주문 정보

표준 패키징은 8mm 너비 캐리어 테이프에 7인치 릴당 2000개입니다. 부품 번호 HIR25-21C/L423/TR8은 제품 시리즈, 특정 성능 빈, 패키징 유형을 포함합니다. 릴의 라벨에는 부품 번호(P/N), 로트 번호(LOT No), 수량(QTY), 피크 파장(HUE), 등급(CAT), 습기 민감도 등급(MSL-X)이 포함됩니다.

8. 애플리케이션 제안

8.1 대표적인 애플리케이션 회로

PCB 장착 적외선 센서:LED는 근접 센서, 물체 감지, 라인 팔로우 로봇에서 광원으로 사용됩니다. 종종 포토트랜지스터 또는 포토다이오드와 쌍을 이룹니다. LED의 순방향 전압은 음의 온도 계수를 가지며 신뢰할 수 있는 전류 제한기가 아니므로, 과전류 손상을 방지하기 위해 LED와 직렬로 전류 제한 저항을 반드시 사용해야 합니다.

적외선 리모컨:고출력 요구 사항이 있는 리모컨의 경우, 이 LED는 더 긴 거리나 장애물을 통과하기에 충분한 복사 강도를 제공할 수 있습니다. 일반적으로 데이터 전송을 위한 밝은 빛 폭발을 달성하기 위해 연속 DC 정격(예: 100mA)보다 높은 펄스 전류로 구동됩니다.

스캐너 및 적외선 응용 시스템:바코드 스캐너, 제스처 인식 시스템, 광학 인코더에 사용됩니다.

8.2 설계 고려사항

전류 구동:항상 직렬 저항 또는 정전류 드라이버를 사용하십시오. 저항 값은 R = (V_공급- V_F) / I_F.

열 관리:패키지가 작지만, 고온 환경에서 고전류로 연속 동작하면 과열 및 수명 단축으로 이어질 수 있습니다. 필요한 경우 충분한 PCB 구리 면적 또는 열 비아를 확보하십시오.

광학 정렬:플랫탑 렌즈는 특정 빔 패턴을 제공합니다. 수신기와의 최적 결합을 위해 상대적 배치 및 필요한 렌즈 또는 조리개를 고려하십시오.

ESD 보호:이 데이터시트에서 명시적으로 민감하다고 언급되지는 않았지만, 모든 반도체 장치를 ESD 예방 조치와 함께 다루는 것이 좋은 관행입니다.

9. 기술 비교 및 차별화

HIR25-21C/L423/TR8의 주요 차별화 요소는초저 0.8mm 프로파일으로, 많은 표준 SMD LED보다 얇으며,플랫탑 워터클리어 렌즈를 갖추고 있습니다. 돔형 렌즈와 비교하여 플랫탑은 더 집중되거나 다른 형태의 방사 패턴을 제공할 수 있으며, 이는 빛이 특정 방식으로 향해야 하는 특정 감지 애플리케이션에 유익할 수 있습니다. 낮은 순방향 전압은 에너지 효율에 기여합니다. GaAlAs 재료 사용과 정밀한 빈닝은 실리콘 검출기와의 우수하고 일관된 정합을 보장하여, 더 넓거나 불일치하는 스펙트럼을 가진 LED에 비해 센서 시스템의 신호 대 잡음비를 향상시킬 수 있습니다.

10. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

Q: 직렬 저항이 왜 필수인가요?

A: LED의 I-V 곡선은 지수적입니다. 무릎점을 넘어서는 약간의 전압 증가는 매우 크고 파괴적일 수 있는 전류 증가를 유발합니다. 저항은 공급 전압과 전류 사이에 선형 관계를 제공하여 동작점을 안정화시킵니다.

Q: 이 LED를 100mA보다 높은 펄스로 구동할 수 있나요?

A: 가능할 수 있지만, 이 발췌문에 제공되지 않은 디레이팅 곡선에 정의된 특정 펄스 조건(낮은 듀티 사이클, 짧은 펄스 폭)에서만 가능합니다. 어떤 조건에서도 절대 최대 정격을 초과하면 즉각적인 손상 위험이 있습니다.

Q: "실리콘 광검출기와의 스펙트럼 정합"이 무슨 뜻인가요?

A: LED가 방출하는 빛의 피크 파장과 스펙트럼 폭이 표준 실리콘 포토다이오드 또는 포토트랜지스터의 최대 감도 영역과 밀접하게 일치함을 의미합니다. 이는 주어진 광학 전력에 대해 검출기에 의해 생성되는 전기 신호를 최대화하여 시스템 효율과 범위를 향상시킵니다.

Q: 백 개봉 후 7일의 플로어 라이프는 얼마나 중요한가요?

A: 장치가 리플로우 납땜을 거칠 경우 매우 중요합니다. 흡수된 수분은 고온 리플로우 과정 중에 기화하여 내부 박리 또는 균열("팝콘 현상")을 일으킬 수 있습니다. 플로어 라이프를 초과하면 베이킹이 필요합니다.

11. 실제 사용 사례

사례 1: 비접촉식 물체 감지 스위치.LED는 간격의 한쪽에 장착되고, 포토트랜지스터는 반대쪽에 장착됩니다. 간격을 통과하는 물체는 적외선 빔을 차단하여 포토트랜지스터의 출력을 변화시킵니다. 낮은 프로파일 덕분에 이 센서를 매우 얇은 장치에 통합할 수 있습니다. 일관된 파장은 온도 변화에 걸쳐 신뢰할 수 있는 트리거링을 보장합니다.

사례 2: 향상된 TV 리모컨.설계자는 더 넓은 각도에서 또는 약간의 장애물을 통해서도 작동하는 리모컨이 필요합니다. 이 LED를 더 높은 펄스 전류 구동과 함께 사용하면 표준 IR LED보다 더 큰 복사 강도를 제공하여 성능을 향상시킬 수 있습니다. 플랫 렌즈는 더 넓은 커버리지를 위해 빛을 약간 다르게 분산시키는 데도 도움이 될 수 있습니다.

사례 3: 초소형 광학 인코더.소형 회전식 인코더에서 LED와 검출기는 코드 디스크의 양쪽에 배치됩니다. 얇은 0.8mm 패키지는 인코더의 빡빡한 기계적 조립체에 맞추는 데 중요합니다. 우수한 스펙트럼 정합은 디스크가 회전함에 따라 검출기로부터 깨끗한 디지털 신호를 보장합니다.

12. 동작 원리 소개

적외선 발광 다이오드(IR LED)는 반도체 p-n 접합 다이오드입니다. 순방향 전압이 인가되면, n형 영역의 전자와 p형 영역의 정공이 접합 영역으로 주입됩니다. 이 전하 캐리어들이 재결합할 때 에너지가 방출됩니다. 여기서 사용된 GaAlAs 재료에서 이 에너지는 적외선 스펙트럼(일반적으로 약 940nm 파장)의 광자에 해당합니다. 갈륨, 알루미늄, 비소 원자의 특정 구성은 밴드갭 에너지를 결정하며, 따라서 방출되는 빛의 파장을 결정합니다. 워터클리어 에폭시 패키지는 칩을 캡슐화하고 기계적 보호를 제공하며, 플랫탑 표면은 방출된 빛의 방사 패턴을 형성하는 기본 렌즈 역할을 합니다.

13. 기술 동향 및 발전

SMD 적외선 LED의 동향은 계속해서더 높은 효율(입력 전력당 더 많은 복사 출력),더 작은 패키지 크기로 점점 더 컴팩트한 장치를 위한 방향으로, 그리고가혹한 조건에서의 증가된 신뢰성으로 나아가고 있습니다. 또한 고급 감지 애플리케이션을 위한 특정하고 좁은 스펙트럼 출력을 가진 LED를 만들고, 단일 패키지에 여러 방출기(예: 다른 파장)를 통합하는 개발도 진행 중입니다. 배터리 구동 IoT 장치에서 더 낮은 전력 소비를 위한 추진은 더 낮은 순방향 전압과 더 높은 효율을 요구합니다. 더 나아가, 패키징 재료의 발전은 열 성능과 내습성을 향상시켜 일부 엄격한 취급 요구사항을 완화할 수 있는 가능성을 목표로 하고 있습니다.