LTE-3226 적외선 발광 다이오드 데이터시트 - 5.0mm 패키지 - 850nm 파장 - 1.6V 순방향 전압 - 120mW 소비 전력 - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

LTE-3226은 빠른 응답 시간과 상당한 광 출력이 필요한 애플리케이션을 위해 설계된 고성능 적외선(IR) 발광 다이오드입니다. 핵심 장점으로는 고속 동작, 높은 복사 출력, 펄스 구동 방식에 적합함, 정밀한 광학 정렬을 용이하게 하는 투명한 패키지가 있습니다. 이 소자는 일반적으로 신뢰할 수 있는 적외선 신호 전송이 필수적인 리모컨 시스템, 광학 스위치, 산업용 센서, 단거리 데이터 통신 링크를 포함하는 시장을 대상으로 합니다.

2. 심층 기술 파라미터 분석

2.1 절대 최대 정격

이 정격은 소자에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 한계를 정의합니다. 이 한계 또는 그 근처에서 장시간 동작하는 것은 권장되지 않습니다.

• 소비 전력 (P_D):120 mW. 이는 주변 온도(T_A) 25°C에서 모든 동작 조건 하에 소자가 열로 발산할 수 있는 최대 총 전력입니다.
• 피크 순방향 전류 (I_FP):1 A. 이 높은 전류는 펄스 폭 10 µs, 펄스 반복률이 초당 300 펄스(pps)를 초과하지 않는 특정 펄스 조건에서만 허용됩니다. 이 정격은 고휘도, 단시간 신호 전송과 같은 애플리케이션에 중요합니다.
• 연속 순방향 전류 (I_F):60 mA. 이는 소자에 연속적으로 인가할 수 있는 최대 DC 전류입니다.
• 역방향 전압 (V_R):5 V. 역방향으로 이 전압을 초과하면 접합 파괴가 발생할 수 있습니다.
• 동작 및 보관 온도 범위:-40°C ~ +85°C. 이 넓은 범위는 가혹한 환경 조건에서도 신뢰성을 보장합니다.
• 리드 납땜 온도:패키지 본체에서 1.6mm 떨어진 지점에서 측정 시 6초 동안 260°C. 이는 조립 공정에 대한 열 프로파일 허용 오차를 정의합니다.

2.2 전기 및 광학적 특성

이 파라미터들은 T_A=25°C에서 측정되며, 지정된 테스트 조건에서 소자의 일반적인 성능을 정의합니다.

• 복사 강도 (I_e):핵심 광학 출력 파라미터입니다. I_F=20mA에서 26 mW/sr, I_F=50mA에서 65 mW/sr이 일반적인 값입니다. 전류 증가에 따른 상당한 증가는 소자의 고출력 능력을 강조합니다.
• 피크 발광 파장 (λ_P):850 nm (일반값). 이는 소자를 근적외선 스펙트럼에 위치시켜, 실리콘 광검출기에 이상적이며 더 짧은 파장보다 인간의 눈에 덜 보이게 합니다.
• 스펙트럼 선 반폭 (Δλ):40 nm (일반값). 이는 발광의 스펙트럼 대역폭을 나타냅니다.
• 순방향 전압 (V_F):1.6 V (일반값), I_F=50mA에서 최대 2.0 V. 이 낮은 전압은 저전력 회로 설계에 유리합니다.
• 역방향 전류 (I_R):V_R=5V에서 100 µA (최대값).
• 시야각 (2θ_1/2):25도 (일반값). 이는 복사 강도가 피크 값의 절반으로 떨어지는 전체 각도로, 빔의 각도 확산을 정의합니다.

3. 성능 곡선 분석

데이터시트는 설계 최적화에 중요한 소자 동작의 여러 그래픽 표현을 제공합니다.

3.1 스펙트럼 분포 (그림 1)

이 곡선은 파장의 함수로서 상대 복사 강도를 보여주며, 특징적인 40nm 반폭을 가진 850nm 피크를 중심으로 합니다. 이는 소자가 의도한 적외선 대역에서 발광함을 확인시켜 줍니다.

3.2 순방향 전류 대 순방향 전압 (그림 3)

이 IV 곡선은 전류와 전압 사이의 비선형 관계를 설명합니다. 50mA에서 일반적인 V_F값인 1.6V가 보입니다. 설계자는 이를 사용하여 LED의 직렬 저항 값과 소비 전력을 계산합니다.

3.3 상대 복사 강도 대 순방향 전류 (그림 5)

이 그래프는 구동 전류에 따른 광학 출력의 초선형적 증가를 보여주며, 매우 높은 순간 휘도를 달성하기 위해 펄스 고전류 동작(최대 1A 피크 정격까지)의 사용을 정당화합니다.

3.4 상대 복사 강도 대 주변 온도 (그림 4)

이 곡선은 광학 출력의 음의 온도 계수를 보여줍니다. 주변 온도가 상승함에 따라 복사 강도는 감소합니다. 이는 일관된 신호 강도를 보장하기 위해 전체 온도 범위에서 동작하는 설계에 반드시 고려되어야 합니다.

3.5 방사 패턴 (그림 6)

이 극좌표 그림은 25도의 시야각을 시각적으로 나타내며, 방출된 적외선의 공간적 분포를 보여줍니다. 이는 렌즈, 반사경 설계 및 발광기와 검출기의 정렬에 필수적입니다.

4. 기계적 및 패키징 정보

4.1 패키지 치수

LTE-3226은 투명한 렌즈가 있는 표준 5.0mm 방사형 리드 패키지로 제공됩니다. 주요 치수 사항은 다음과 같습니다: 모든 치수는 밀리미터 단위이며, 일반 허용 오차는 ±0.25mm입니다; 플랜지 아래의 최대 수지 돌출은 1.5mm입니다; 리드 간격은 리드가 패키지 본체를 빠져나가는 지점에서 측정됩니다.

4.2 극성 식별

소자의 패키지 본체에는 평평한 면이 있으며, 이는 일반적으로 캐소드(음극) 리드를 나타냅니다. 더 긴 리드는 일반적으로 애노드(양극)입니다. 역방향 바이어스 손상을 방지하기 위해 연결 전에 항상 극성을 확인하십시오.

5. 납땜 및 조립 지침

납땜 사양 준수는 신뢰성에 매우 중요합니다. 절대 최대 정격은 패키지 본체에서 1.6mm 떨어진 지점에서 측정 시 리드가 6초 동안 260°C에 노출될 수 있음을 명시합니다. 이는 웨이브 또는 핸드 납땜 중 열 노출 시간을 최소화해야 함을 의미합니다. 리플로우 납땜의 경우, 이 한계 내에 머물기 위해 피크 온도가 260°C 미만인 프로파일을 권장합니다. 고온에 장시간 노출되면 내부 에폭시 및 반도체 재료가 열화될 수 있습니다.

6. 애플리케이션 제안

6.1 일반적인 애플리케이션 시나리오

• 적외선 리모컨:고속 및 고출력으로 인해 코딩된 데이터 펄스를 전송하는 데 적합합니다.
• 광학 스위치 및 센서:광검출기와 함께 사용될 때 물체 감지, 계수 및 위치 감지에 사용됩니다.
• 산업용 데이터 링크:전기적 노이즈가 많은 환경에서 단거리, 노이즈 내성 직렬 통신용입니다.
• 보안 시스템:IR 감지 카메라용 보이지 않는 조명 소스로 사용됩니다.

6.2 설계 고려 사항

• 전류 제한:항상 직렬 저항 또는 정전류 드라이버를 사용하여 순방향 전류를 원하는 수준(예: 20mA, 50mA 또는 펄스 1A)으로 제한하고, 절대 전압원에 직접 연결하지 마십시오.
• 열 관리:패키지가 120mW를 발산할 수 있지만, 높은 연속 전류 또는 높은 주변 온도에서 동작할 경우 성능과 수명을 유지하기 위해 열 환경을 고려해야 할 수 있습니다.
• 광학 설계:25도의 시야각과 투명한 패키지는 특정 애플리케이션을 위해 빔을 형성하기 위해 렌즈 또는 라이트 파이프와 쉽게 결합할 수 있게 합니다.
• 회로 보호:회로가 LED를 5V를 초과하는 잠재적 전압 역전에 노출시킬 경우, 병렬로 역방향 바이어스 보호 다이오드를 추가하는 것을 고려하십시오.

7. 기술 비교 및 차별화

표준 저전력 IR LED와 비교하여, LTE-3226의 주요 차별화 요소는고속 능력과고출력, 특히 펄스 조건 하에서입니다. 1A 피크 전류 정격은 일반적인 표시기 IR LED보다 훨씬 높습니다. 확산 또는 착색된 패키지와 달리 투명한 패키지는 더 지향적이고 효율적인 빔을 제공하여 집중된 애플리케이션에 유리합니다. 850nm 파장은 일반적인 표준으로, 실리콘 광검출기 및 수신기와의 광범위한 호환성을 보장합니다.

8. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

Q: 이 LED를 5V 마이크로컨트롤러 핀으로 직접 구동할 수 있나요?

A: 아닙니다. 일반적인 마이크로컨트롤러 핀은 50-60mA를 연속적으로 공급할 수 없으며, LED에는 전류 제한이 필요합니다. MCU 핀으로 구동되는 트랜지스터 스위치(예: BJT 또는 MOSFET)를 사용해야 하며, 공급 전압과 LED의 V_F.

Q: 복사 강도(mW/sr)와 조리개 복사 조도(mW/cm²)의 차이는 무엇인가요?

A: 복사 강도는 입체각(스테라디안)당 광학 전력을 측정하여 빔이 얼마나 집중되어 있는지 설명합니다. 조리개 복사 조도는 주어진 거리에서 특정 표면적(cm²)에 도달하는 전력 밀도를 측정합니다. 후자는 알려진 면적의 검출기에서 신호 레벨을 계산하는 데 더 직접적으로 유용합니다.

Q: 25도의 시야각이 제 설계에 어떤 영향을 미치나요?

A: 이는 빔 확산을 정의합니다. 장거리 또는 협각 빔 애플리케이션의 경우, 평행 광선 렌즈가 필요할 수 있습니다. 더 넓은 커버리지를 위해서는 기본 각도로 충분할 수 있거나, 확산기를 사용할 수 있습니다.

9. 실용적인 설계 사례

시나리오: 장거리 적외선 비콘 설계

목표: 펄스 비콘의 감지 범위 최대화

설계 접근 방식:

1. 구동 회로:타이머 IC로 제어되는 MOSFET 스위치를 사용하여 LED를 최대 정격으로 펄스 구동합니다: 10µs 폭, 낮은 듀티 사이클(예: 300pps에서 <0.3%)의 1A 펄스. 이는 DC 동작을 훨씬 초과하는 피크 광학 전력을 제공합니다.

2. 전류 설정:직렬 저항 계산: R = (V_공급- V_F) / I_FP. 5V 공급 전압과 고전류에서 V_F~1.8V인 경우, R = (5 - 1.8) / 1 = 3.2Ω. 3.3Ω, 고와트 저항을 사용하십시오.

3. 광학:LED를 작은 평행 광선 렌즈와 함께 사용하여 유효 빔 각도를 25도에서 아마도 5-10도로 줄여, 방출된 전력을 더 좁은 빔에 집중시켜 거리에서의 강도를 증가시킵니다.

4. 열 점검:평균 전력 계산: P_평균= V_F* I_FP* 듀티 사이클. 0.3% 듀티 사이클에서, P_평균≈ 1.8V * 1A * 0.003 = 5.4mW로, 120mW 소비 한계 내에 잘 들어가 과열이 없음을 보장합니다.

10. 동작 원리 소개

LTE-3226은 발광 다이오드(LED)입니다. 그 동작은 반도체 p-n 접합에서의 전계 발광을 기반으로 합니다. 접합의 내장 전위(이 재료의 경우 약 1.6V)를 초과하는 순방향 전압이 인가되면, n 영역의 전자와 p 영역의 정공이 활성 영역으로 주입됩니다. 이 전하 캐리어들이 재결합할 때, 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. 사용된 특정 반도체 재료(일반적으로 알루미늄 갈륨 비소 - AlGaAs)가 방출되는 광자의 파장을 결정하며, 이 경우 850nm 적외선 범위입니다. 투명한 에폭시 패키지는 렌즈 역할을 하여 출력 빔을 형성합니다.

11. 기술 동향

적외선 발광기 분야의 일반적인 동향은 다음과 같습니다:

효율 증가:단위 전기 입력 전력(와트)당 더 많은 광학 전력(루멘 또는 복사 플럭스)을 생산하기 위한 재료 및 구조 개발로 열 발생과 에너지 소비를 줄입니다.

고속화:광통신 애플리케이션에서 더 높은 데이터 전송 속도를 지원하기 위해 더 빠른 변조 속도에 대한 최적화.

소형화:자동화 조립 및 더 작은 폼 팩터를 위한 표면 실장 장치(SMD) 패키지로 이동 중이지만, 5mm와 같은 방사형 리드 패키지는 프로토타이핑 및 특정 고출력/레거시 애플리케이션에서 여전히 인기가 있습니다.

파장 다양화:850nm와 940nm가 표준이지만, 특정 감지 애플리케이션(예: 가스 감지, 생체 의학 모니터링)을 위해 다른 파장이 개발되고 있습니다. LTE-3226은 850nm 소자로서 실리콘 검출기와의 호환성으로 인해 주류 구성 요소로 남아 있습니다.