LTE-3371T 적외선(IR) 발광 다이오드 데이터시트 - 고출력 940nm - 순방향 전압 1.6V - 150mW - 투명 패키지

1. 제품 개요

LTE-3371T는 견고한 광학 출력과 까다로운 전기적 조건에서도 안정적인 동작이 필요한 애플리케이션을 위해 설계된 고성능 적외선(IR) 발광 다이오드입니다. 이 제품의 핵심 설계 철학은 낮은 순방향 전압 강하를 유지하면서 높은 복사 출력을 제공하여 연속 및 펄스 구동 방식 모두에 효율적입니다. 이 장치는 피크 파장 940 나노미터에서 빛을 방출하며, 야간 투시 시스템, 리모컨, 광학 센서 등 인간의 눈에 보이지 않는 것이 바람직한 애플리케이션에 이상적입니다.

이 발광 다이오드는 투명한 패키지에 장착되어 광 추출을 극대화하고 넓은 시야각을 제공하여 균일한 방사 패턴을 보장합니다. 이 제품은 특히 온도와 전류 범위에서 일관된 성능이 중요한 산업, 자동차 및 소비자 가전 애플리케이션에 적합합니다.

2. 심층 기술 파라미터 분석

이 섹션은 데이터시트에 명시된 주요 전기 및 광학 파라미터에 대한 상세하고 객관적인 해석을 제공하며, 설계 엔지니어에게 그 중요성을 설명합니다.

2.1 절대 최대 정격

이 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 한계를 정의합니다. 정상 작동을 위한 값이 아닙니다.

• 전력 소산 (150 mW):이것은 주변 온도(T_A)가 25°C일 때 장치가 열로 소산할 수 있는 최대 전력량입니다. 이 한계를 초과하면 반도체 접합부가 과열되어 성능 저하가 가속화되거나 파괴적 고장이 발생할 위험이 있습니다. 설계자는 PCB 및 주변 환경의 열 관리가 접합부 온도를 안전한 한계 내로 유지하도록 해야 하며, 특히 높은 연속 전류에서 작동할 때 더욱 중요합니다.
• 피크 순방향 전류 (2 A @ 300pps, 10μs 펄스):이 장치는 매우 높은 순간 전류를 처리할 수 있지만, 특정 펄스 조건(초당 300 펄스, 각 펄스 폭 10 마이크로초)에서만 가능합니다. 이 정격은 적외선 통신과 같이 짧고 고출력의 버스트로 데이터를 전송하는 애플리케이션에 매우 중요합니다. 펄스 동작 중 평균 전류는 여전히 연속 전류 및 전력 소산 한계 내에 머물도록 관리되어야 합니다.
• 연속 순방향 전류 (100 mA):명시된 조건에서 장치를 통해 무기한으로 흐를 수 있는 최대 DC 전류입니다. 이 한계에 가깝게 작동하려면 우수한 방열 설계가 필요합니다.
• 역방향 전압 (5 V):역방향 바이어스 방향으로 인가할 수 있는 최대 전압입니다. 이를 초과하면 항복 및 즉각적인 고장이 발생할 수 있습니다. 직렬 저항 또는 병렬 보호 다이오드와 같은 회로 보호가 종종 필요합니다.
• 동작 및 보관 온도 범위:이 장치는 산업 등급 온도 범위(-40°C ~ +85°C 동작, -55°C ~ +100°C 보관)로 정격되어 있어 가혹한 환경에서의 견고성을 나타냅니다.
• 리드 솔더링 온도 (260°C, 5초):웨이브 또는 핸드 솔더링에 대한 지침을 제공하며, 패키지 본체에서 1.6mm 떨어진 지점에서 리드가 노출될 수 있는 최대 온도와 시간을 명시합니다.

2.2 전기 및 광학 특성

이 파라미터들은 표준 시험 조건(T_A=25°C)에서 측정되며 장치의 성능을 정의합니다.

• 개구 복사 조도 (E_e) 및 복사 강도 (I_E):이들은 핵심 광학 출력 파라미터입니다. E_e는 전력 밀도(mW/cm²)를 측정하고, I_E는 단위 입체각당 방출되는 전력(mW/sr)을 측정합니다. 둘 다 순방향 전류(I_F) 20mA에서 시험됩니다. 값들은 빈(Bin)으로 분류되며(섹션 3 참조), 일반적인 범위는 0.64-1.20 mW/cm² (Bin B)부터 4.0 mW/cm² (Bin G)까지입니다. 더 높은 빈은 상당히 더 많은 광학 출력을 제공합니다.
• 피크 방출 파장 (λ_피크):명목상 940 nm입니다. 이 파장은 실리콘 포토다이오드에 의해 효율적으로 감지되며 대부분 보이지 않아 은밀한 조명에 완벽합니다.
• 스펙트럼 선 반치폭 (Δλ):약 50 nm입니다. 이는 스펙트럼 대역폭을 지정하며, 더 좁은 폭은 더 단색광에 가까운 광원을 의미하며, 센싱 애플리케이션에서 주변광을 걸러내는 데 중요할 수 있습니다.
• 순방향 전압 (V_F):핵심 전기 효율 파라미터입니다. 일반적인 V_F는 50mA에서 1.6V, 250mA에서 2.1V입니다. 높은 전류에서 상대적으로 낮은 V_F(250mA에서 최소 1.65V, 최대 2.1V)는 강조된 특징으로, LED 자체의 전력 손실과 발열을 줄입니다.
• 역방향 전류 (I_R):역방향 전압(V_R) 5V에서 최대 100 μA입니다. 낮은 누설 전류가 바람직합니다.
• 시야각 (2θ_1/2):40도 (최소). 이는 복사 강도가 최대값(축상)의 절반으로 떨어지는 전체 각도입니다. 40°의 넓은 시야각은 근접 센서나 영역 조명과 같은 애플리케이션에 적합한 넓고 균일한 조명을 제공합니다.

3. 빈닝 시스템 설명

LTE-3371T는 복사 출력에 대해 Bin B부터 Bin G까지 범주화된 엄격한 빈닝 시스템을 사용합니다. 이 시스템은 생산 배치 내 일관성을 보장하고 설계자가 특정 광학 출력 요구 사항에 맞는 장치를 선택할 수 있게 합니다.

• 광학 출력 빈닝:주요 빈닝 파라미터는 복사 강도(I_E)와 개구 복사 조도(E_e)입니다. 예를 들어, Bin D 장치는 일반적인 I_E 범위가 8.42-16.84 mW/sr인 반면, Bin G 장치는 30 mW/sr(최소)로 정격됩니다. Bin G에는 상한이 지정되지 않아 생산에서 가장 성능이 높은 유닛을 나타냅니다.
• 설계 영향:시스템을 설계할 때, 예측 가능한 성능을 위해 빈 코드를 지정하는 것이 필수적입니다. 더 낮은 빈을 사용하면 더 높은 빈과 동일한 광학 출력을 얻기 위해 더 높은 구동 전류가 필요할 수 있으며, 이는 시스템 효율성과 열 설계에 영향을 미칩니다. 비용에 민감한 애플리케이션의 경우 더 낮은 빈으로 충분할 수 있지만, 고성능 시스템은 Bin E, F 또는 G가 필요합니다.
• 파장 일관성:데이터시트는 빈닝 없이 단일 피크 파장(940nm)을 지정하며, 이는 에피택셜 성장 공정에 대한 엄격한 제어를 암시하여 모든 빈에 걸쳐 일관된 스펙트럼 특성을 보장합니다.

4. 성능 곡선 분석

제공된 그래프들은 비표준 조건에서 장치의 동작에 대한 중요한 통찰력을 제공합니다.

4.1 스펙트럼 분포 (그림 1)

이 곡선은 940nm에서의 피크 방출과 약 50nm의 스펙트럼 반치폭을 확인시켜 줍니다. 형태는 AlGaAs 기반 IR 발광 다이오드의 전형적입니다. 이 곡선은 가시 스펙트럼에서 최소한의 방출을 보여 은밀한 특성을 확인시킵니다.

4.2 순방향 전류 대 주변 온도 (그림 2)

이 디레이팅 곡선은 열 관리에 매우 중요합니다. 주변 온도가 증가함에 따라 허용 가능한 최대 연속 순방향 전류가 감소하는 것을 보여줍니다. 85°C에서 허용 가능한 최대 전류는 25°C에서의 100mA 정격보다 현저히 낮습니다. 설계자는 이 그래프를 사용하여 애플리케이션의 최악의 경우 주변 온도에 대한 안전한 동작 전류를 결정해야 합니다.

4.3 순방향 전류 대 순방향 전압 (그림 3)

이것은 지수 관계를 보여주는 표준 I-V 곡선입니다. 이 곡선은 설계자가 주어진 동작 전류에 대한 전압 강하와 전력 소산(V_F* I_F)을 추정할 수 있게 하며, 적절한 전류 제한 저항이나 구동 회로를 선택하는 데 필수적입니다.

4.4 상대 복사 강도 대 주변 온도 (그림 4) 및 순방향 전류 (그림 5)

그림 4는 광학 출력이 온도가 증가함에 따라 감소함(음의 온도 계수)을 보여주며, 이는 LED의 일반적인 특성입니다. 그림 5는 전류에 따른 출력의 초선형적 증가를 보여줍니다. 출력은 전류와 함께 증가하지만, 매우 높은 전류에서는 발열 증가로 인해 효율이 종종 떨어집니다. 이 곡선들은 출력 전력, 효율성 및 장치 수명 사이의 균형을 맞추는 데 도움이 됩니다.

4.5 방사 다이어그램 (그림 6)

이 극좌표 플롯은 시야각을 시각적으로 나타냅니다. 동심원은 상대 강도(0에서 1.0까지)를 나타냅니다. 이 플롯은 넓고 대략적으로 람베르시안(코사인 형태) 방사 패턴을 확인시켜 주며, 중심축에서 약 ±20°(총 40°)에서 강도가 피크 값의 절반으로 떨어집니다.

5. 기계적 및 패키징 정보

이 장치는 투명한 수지 렌즈가 있는 표준 스루홀 패키지를 사용합니다. 데이터시트의 주요 치수 정보는 다음과 같습니다:

• 다르게 명시되지 않는 한 모든 치수는 밀리미터 단위이며, 표준 공차는 ±0.25mm입니다.
• 플랜지 아래 최대 1.5mm의 수지 돌출이 허용되며, 이는 PCB 스탠드오프 및 세정 시 고려해야 합니다.
• 리드 간격은 리드가 패키지 본체를 빠져나가는 지점에서 측정되며, 이는 PCB 풋프린트 설계에 중요합니다.
• 패키지에는 플랜지가 포함되어 있어 솔더링 중 기계적 안정성을 돕고 방향에 대한 시각적 및 물리적 기준을 제공합니다.

극성 식별:데이터시트는 표준 LED 극성(일반적으로 더 긴 리드가 애노드)을 암시합니다. 그러나 설계자는 항상 패키지 플랜지의 평평한 부분이나 노치로 표시되는 애노드/캐소드 마킹에 대한 특정 패키지 도면을 확인해야 합니다.

6. 솔더링 및 조립 지침

이 지침을 준수하는 것은 신뢰성에 필수적입니다.

• 솔더링:절대 최대 정격은 패키지 본체에서 1.6mm 떨어진 지점에서 리드 솔더링을 260°C에서 최대 5초로 지정합니다. 이는 표준 웨이브 또는 핸드 솔더링 공정과 호환됩니다. 리플로우 솔더링의 경우, 플라스틱 패키지나 내부 다이 본드에 대한 열 손상을 방지하기 위해 피크 온도가 260°C 미만이고 액상선 위에서 제한된 시간을 갖는 프로파일을 사용해야 합니다.
• 핸들링:반도체 접합부는 정전기로 인해 손상될 수 있으므로 표준 ESD(정전기 방전) 예방 조치를 준수해야 합니다.
• 세정:투명 수지 패키지는 특정 강력한 용제에 민감할 수 있습니다. 솔더링 후 세정이 필요한 경우 호환성을 확인해야 합니다.
• 보관:장치는 지정된 온도 범위(-55°C ~ +100°C) 내에서 저습도, 비부식성 환경에 보관해야 합니다. 습기에 민감한 장치는 사용 전 베이킹되지 않은 경우 건조제가 들어 있는 밀봉 백에 보관해야 합니다.

7. 애플리케이션 제안

7.1 일반적인 애플리케이션 시나리오

• CCTV/야간 투시용 적외선 조명:이러한 발광 다이오드 어레이는 IR 감지 센서가 있는 보안 카메라용 은밀한 조명을 제공하는 데 사용될 수 있습니다.
• 근접 및 존재 감지:광검출기와 함께 사용하면, 이 발광 다이오드는 터치리스 스위치, 물체 감지 및 액위 감지에 사용될 수 있습니다.
• 광학 데이터 전송:높은 펄스 전류 능력 덕분에 단거리, 저데이터 속도 IR 통신 링크(예: 리모컨, 산업 원격 측정)에 적합합니다.
• 산업 자동화:광학 인코더, 생산 라인에서의 물체 계수, 광차단 센서에 사용됩니다.

7.2 설계 고려 사항

• 전류 구동:LED는 전류 구동 장치입니다. 항상 전압원과 직렬로 정전류원 또는 전류 제한 저항을 사용하십시오. 저항 값은 R = (V_공급- V_F) / I_F로 계산됩니다. 모든 조건에서 전류가 원하는 값을 초과하지 않도록 데이터시트의 최대 V_F를 사용하십시오.
• 열 관리:높은 전류(예: >50mA)에서 연속 동작의 경우, 전력 소산(P_D= V_F* I_F)을 고려하십시오. PCB에 리드에서 열을 전도할 수 있는 충분한 구리 면적(열 패드)이 있는지 확인하십시오. 디레이팅 곡선(그림 2)을 참조하십시오.
• 광학 설계:넓은 시야각은 장거리 애플리케이션을 위해 빛을 평행하게 만들기 위해 렌즈나 반사경이 필요할 수 있습니다. 확산 조명의 경우 넓은 각도가 유리합니다.
• 전기적 보호:구동 회로가 역방향 전압을 유도할 수 있는 경우, LED와 직렬로 서지 전류를 제한하기 위한 소값 저항과 LED 양단에 역방향 바이어스 보호 다이오드를 추가하는 것을 고려하십시오.

8. 기술 비교 및 차별화

그 사양에 기초하여, LTE-3371T는 몇 가지 핵심 영역에서 차별화됩니다:

• 고전류 능력:2A 피크 펄스 전류 정격은 이 패키지 스타일의 장치에 비해 현저히 높아, 장거리 감지나 통신에 이상적인 매우 밝고 짧은 지속 시간의 펄스를 가능하게 합니다.
• 낮은 순방향 전압:50mA에서 일반적인 V_F 1.6V는 고출력 IR 발광 다이오드에 비해 상대적으로 낮습니다. 이는 더 높은 V_F.
• 를 가진 장치들과 비교하여 주어진 광학 출력에 대해 더 높은 전기 효율성과 더 적은 폐열로 직접 이어집니다.넓은 시야각 및 투명 패키지:
• 이 조합은 착색 패키지의 확산 효과 없이 균일하고 효율적인 광 출력을 제공하여 전달되는 총 광속을 극대화합니다.산업용 온도 정격:

-40°C ~ +85°C의 동작 범위는 표준 상용 등급 구성 요소가 고장날 수 있는 자동차 및 실외 애플리케이션에 적합하게 만듭니다.

9. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

9.1 이 LED를 5V 마이크로컨트롤러 핀에서 직접 구동할 수 있나요?아니요, 직접은 안 됩니다._F마이크로컨트롤러 GPIO 핀은 일반적으로 제한된 전류(예: 20-40mA)를 공급하며 필요한 전압 여유를 제공할 수 없습니다. 구동 회로를 사용해야 합니다. 가장 간단한 방법은 직렬 저항입니다: 5V 공급 및 목표 I_F 50mA, 최대 V² 1.6V를 사용하면, R = (5V - 1.6V) / 0.05A = 68Ω입니다. 저항 전력 정격은 P = I²R = (0.05)

* 68 = 0.17W이므로, 1/4W 저항으로 충분합니다.

9.2 복사 강도(mW/sr)와 개구 복사 조도(mW/cm²)의 차이는 무엇인가요?_E)복사 강도(I는 광원이 특정 방향(일반적으로 축상)으로 단위 입체각당 방출하는 광학 전력의 양을 측정합니다. 이는 빔의 "집중도"를 설명합니다.개구 복사 조도(E는 특정 거리에서, 일반적으로 빔에 수직으로 배치된 검출기의 활성 영역에 걸쳐 측정된 전력 밀도(단위 면적당 전력)입니다. 주어진 LED에 대해 이 둘은 관련이 있지만, I_e)는 광원 자체를 특성화하는 데 더 근본적이며, E_E는 특정 검출기에서의 신호를 계산하는 데 더 실용적입니다._e9.3 왜 광학 출력이 온도가 증가함에 따라 감소하나요? (그림 4)

이는 여러 반도체 물리 현상 때문입니다. 주로, 온도 증가는 LED의 활성 영역 내에서 비방사 재결합 사건의 확률을 높입니다. 광자(빛)를 생성하는 대신, 재결합하는 전자-정공 쌍의 에너지는 격자 진동(열)으로 변환됩니다. 이는 장치의 내부 양자 효율을 감소시킵니다. 또한, 피크 방출 파장은 온도에 따라 약간 이동할 수 있습니다.

10. 실용 설계 사례 연구

시나리오:

물체의 존재를 감지하기 위한 단거리(1미터) IR 근접 센서 설계.발광 다이오드 구동:

• LTE-3371T(양호한 출력을 위한 Bin D)를 사용합니다. MOSFET 스위치를 통해 5V 공급으로부터 100ms마다 100mA, 1ms 펄스(1% 듀티 사이클)로 구동합니다. 평균 전류는 1mA로 한계 내에 있습니다. (5V - 2.1V최대_{)/0.1A ≈ 30Ω의 직렬 저항이 필요합니다.}검출기:
• 스펙트럼 응답 피크가 940nm 근처에 있는 실리콘 포토트랜지스터나 포토다이오드를 사용합니다. 직접적인 결합을 피하기 위해 발광 다이오드에서 몇 센티미터 떨어진 곳에 배치합니다.광학:
• LTE-3371T의 넓은 40° 시야각은 센서 쌍 앞에 확산된 "광 커튼"을 만드는 데 완벽합니다. 이 단거리, 확산 애플리케이션에는 추가 렌즈가 필요하지 않습니다.신호 처리:
• 검출기의 출력은 기준 레벨(주변광)과 방출된 펄스가 근처 물체에서 반사될 때의 스파이크를 보여줄 것입니다. 동기 검출 회로(1ms 펄스 동안만 신호를 찾음)는 주변광 노이즈에 대한 내성을 크게 향상시킬 수 있습니다.11. 동작 원리

LTE-3371T는 반도체 발광 다이오드(LED)입니다. 그 동작은 직접 밴드갭 반도체 재료, 아마도 알루미늄 갈륨 비소(AlGaAs)의 전계발광을 기반으로 합니다. 순방향 전압이 인가되면, 전자는 n형 영역에서, 정공은 p형 영역에서 활성 영역(p-n 접합)으로 주입됩니다. 이들 전하 캐리어들은 재결합하며 에너지를 방출합니다. AlGaAs와 같은 직접 밴드갭 재료에서 이 에너지는 주로 광자(빛)로 방출됩니다. 940nm의 특정 파장은 활성층에 사용된 반도체 재료의 밴드갭 에너지에 의해 결정되며, 이는 에피택셜 성장 공정 중에 설계됩니다. 투명 에폭시 패키지는 반도체 다이를 보호하고, 리드에 기계적 지지를 제공하며, 방출되는 광 출력을 형성하는 렌즈 역할을 합니다.

12. 기술 동향

적외선 발광 다이오드 기술은 더 광범위한 광전자 트렌드와 함께 계속 발전하고 있습니다. 주요 개발 영역은 다음과 같습니다:

증가된 전력 밀도 및 효율성:

• 에피택셜 성장 및 칩 설계의 지속적인 개선은 주어진 칩 크기에서 더 많은 광학 전력을 추출하면서 순방향 전압을 최소화하는 것을 목표로 하며, 이는 직접적으로 루멘-퍼-와트(또는 전기 와트 대 광학 와트) 효율성을 향상시킵니다.고급 패키징:
• 트렌드에는 향상된 열 성능(예: 칩 온 보드 또는 COB 설계)을 가진 표면 실장 장치(SMD) 패키지가 포함되어 더 높은 연속 동작 전류와 더 나은 신뢰성을 허용합니다. 또한 특정 빔 패턴을 위한 통합 렌즈나 확산기가 있는 패키지 개발도 진행 중입니다.다중 파장 및 VCSEL:
• 비행 시간(ToF) 및 LiDAR와 같은 센싱 애플리케이션을 위해, 수직 공동 표면 발광 레이저(VCSEL)의 상당한 성장이 있으며, 이는 LTE-3371T와 같은 기존 LED 발광 다이오드보다 더 좁은 스펙트럼 폭, 더 빠른 변조 속도 및 더 낮은 발산을 제공합니다. 그러나 LED는 많은 애플리케이션에 대해 여전히 매우 비용 효율적이고 신뢰할 수 있습니다.구동기와의 통합:
• 더 스마트한 구성 요소로의 트렌드가 있으며, 일부 발광 다이오드는 패키지 내에 간단한 구동 회로나 보호 기능(예: ESD 다이오드)을 통합하고 있습니다.LTE-3371T는 고전류 펄스 능력, 낮은 V

및 견고한 구조에 초점을 맞춰, 이 발전하는 환경 내에서 성숙하고 신뢰할 수 있는 솔루션을 나타내며, 특히 비용 효율적이고 고출력 IR 조명이 필요한 애플리케이션에 적합합니다._F, and robust construction, represents a mature and reliable solution within this evolving landscape, particularly suited for applications where cost-effective, high-output IR illumination is required.