LTE-3277 고속 고출력 적외선 발광/수광기 데이터시트 - 투명 패키지

1. 제품 개요

LTE-3277은 빠른 응답 시간과 상당한 복사 출력이 필요한 응용 분야를 위해 설계된 고성능 광전자 소자입니다. 이 소자의 핵심 장점은 고속 동작과 높은 복사 강도를 결합한 것으로, 펄스 구동 시스템에 적합합니다. 투명한 패키지에 장착되어 있어, 정밀한 광학 정렬이 필요하거나 발광/수광된 빛에 패키지 간섭이 최소화되어야 하는 응용 분야에 유리합니다. 목표 시장은 산업 자동화, 통신 시스템(적외선 데이터 전송 등), 센싱 응용, 그리고 신뢰할 수 있는 적외선 신호 전송 또는 감지가 중요한 보안 시스템을 포함합니다.

2. 심층 기술 파라미터 분석

2.1 절대 최대 정격

이 정격은 소자에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 한계를 정의합니다. 이 한계에서 또는 그 근처에서 소자를 지속적으로 동작시키는 것은 권장되지 않습니다.

• 소비 전력 (P_D):120 mW. 이는 모든 동작 조건에서 소자가 열로 발산할 수 있는 최대 총 전력입니다.
• 피크 순방향 전류 (I_FP):1 A. 이 높은 전류 정격은 펄스 조건(초당 300 펄스, 10 µs 펄스 폭)에서만 적용 가능합니다. 이는 소자가 짧은 시간 동안 고강도 빛을 방출할 수 있는 능력을 강조합니다.
• 연속 순방향 전류 (I_F):100 mA. 이는 소자에 지속적으로 인가할 수 있는 최대 DC 전류입니다.
• 역방향 전압 (V_R):5 V. 역방향으로 이 전압을 초과하면 항복이 발생할 수 있습니다.
• 동작 및 보관 온도:-40°C ~ +85°C. 이 넓은 범위는 가혹한 환경 조건에서도 신뢰성을 보장합니다.
• 리드 납땜 온도:본체에서 1.6mm 거리에서 6초간 260°C. 이는 PCB 조립 공정에서 열 손상을 방지하기 위해 중요합니다.

2.2 전기 및 광학적 특성

이 파라미터들은 주변 온도(T_A) 25°C에서 지정되며, 소자의 대표적인 성능을 정의합니다.

• 복사 강도 (I_E):I_F= 20mA에서 20 mW/sr (최소), 36 mW/sr (대표값). 이는 단위 입체각당 방출되는 광 출력을 측정하여 밝기를 나타냅니다.
• 피크 발광 파장 (λ_P):865 nm (대표값). 이는 소자를 근적외선 스펙트럼 영역에 위치시켜, 인간의 눈에는 보이지 않지만 실리콘 포토다이오드로 감지 가능하게 합니다.
• 스펙트럼 선 반폭 (Δλ):25 nm (대표값). 이는 방출되는 빛의 스펙트럼 순도 또는 대역폭을 나타냅니다.
• 순방향 전압 (V_F):I_F= 20mA에서 1.45V (대표값), 1.65V (최대값). 이는 소자가 전도 상태일 때 소자 양단에 걸리는 전압 강하입니다.
• 순방향 전압 변화 (ΔV_F):0.4V (최대값). V_F@50mA - V_F@20mA로 정의되며, 동적 저항 특성을 나타냅니다.
• 역방향 전류 (I_R):V_R= 5V에서 10 µA (최대값). 이는 소자가 역방향 바이어스되었을 때의 누설 전류입니다.
• 시야각 (2θ_1/2):25° (최소), 30° (대표값). 이는 복사 강도가 피크 값의 절반으로 떨어지는 전체 각도로, 빔의 확산을 정의합니다.
• 다이 중심:0 ~ 0.12 mm. 이는 패키지 내 반도체 다이 위치에 대한 허용 오차를 지정하며, 광학 정렬에 중요합니다.

3. 성능 곡선 분석

데이터시트는 주요 관계를 설명하는 여러 그래프를 제공합니다. 이는 비표준 조건에서의 성능 이해와 회로 설계에 필수적입니다.

3.1 스펙트럼 분포 (그림 1)

이 곡선은 파장의 함수로서 상대 복사 강도를 보여줍니다. 약 865 nm에서의 피크와 25 nm 반폭을 확인시켜 주며, 필터링 및 수신기 선택에 유용한 스펙트럼 특성에 대한 통찰력을 제공합니다.

3.2 순방향 전류 대 주변 온도 (그림 2)

이 디레이팅 곡선은 열 관리에 매우 중요합니다. 주변 온도가 증가함에 따라 허용 가능한 최대 연속 순방향 전류가 어떻게 감소하는지 보여주어, 소자가 안전 동작 영역(SOA) 및 소비 전력 한계 내에 머물도록 보장합니다.

3.3 순방향 전류 대 순방향 전압 (그림 3)

이것은 표준 I-V 특성 곡선입니다. 전류와 전압 사이의 지수 관계를 보여주며, 정전류 구동이든 펄스 구동이든 구동 회로 설계의 기초가 됩니다.

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

그림 4는 고정 구동 전류(예: 20mA)에서 광 출력이 온도 증가에 따라 어떻게 감소하는지 보여줍니다. 이 온도 계수는 안정적인 출력이 필요한 응용 분야에 매우 중요합니다. 그림 5는 출력이 구동 전류 증가에 따라 어떻게 증가하는지 보여주며, 비선형 관계와 더 높은 전류에서의 포화 효과를 강조합니다.

3.5 방사 패턴 (그림 6)

이 극좌표 그림은 시야각(2θ_1/2≈ 30°)을 시각적으로 나타냅니다. 동심원은 상대 강도 레벨(예: 1.0, 0.8, 0.6...)을 나타냅니다. 이 다이어그램은 광학 시스템, 렌즈 설계 및 방출된 빛의 공간적 분포 이해에 필수적입니다.

4. 기계적 및 패키징 정보

4.1 패키지 치수

이 소자는 표준 스루홀 패키지를 사용합니다. 데이터시트의 주요 치수 정보는 다음과 같습니다:

• 모든 치수는 밀리미터 단위입니다(괄호 안은 인치).
• 다르게 명시되지 않는 한 ±0.25mm(.010")의 일반 공차가 적용됩니다.
• 플랜지 아래 수지의 최대 돌출은 1.5mm(.059")입니다.
• 리드 간격은 리드가 패키지 본체를 빠져나가는 지점에서 측정됩니다.

투명한 패키지 재료는 방출된 적외선 빛의 흡수를 최소화하고 내부 다이의 육안 검사를 가능하게 합니다.

4.2 극성 식별

표준 LED 패키지의 경우, 일반적으로 더 긴 리드가 애노드(양극)를 나타내고, 더 짧은 리드나 패키지 가장자리의 평평한 면이 캐소드(음극)를 나타냅니다. 설계자는 명확한 식별을 위해 특정 패키지 도면을 참조해야 합니다.

5. 납땜 및 조립 가이드라인

리드 납땜에 대한 절대 최대 정격은 명시적으로 주어집니다: 패키지 본체에서 1.6mm (0.063 인치) 거리에서 최대 6초간 260°C. 이 파라미터는 웨이브 솔더링 또는 핸드 솔더링 공정에 매우 중요합니다.

• 리플로우 납땜:SMD에 대해 명시적으로 언급되지는 않았지만, 260°C 한계는 많은 무연 리플로우 프로파일과의 호환성을 시사합니다. 단, 피크 온도와 액상선 이상 유지 시간을 패키지 인터페이스의 리드가 사양 내에 있도록 신중하게 제어해야 합니다.
• 주의사항:리드에 기계적 스트레스를 피하십시오. 납땜 중 적절한 열 완화를 사용하십시오. 지정된 온도와 시간을 초과하지 마십시오.
• 보관 조건:습기 흡수(리플로우 중 "팝콘" 현상 유발) 및 정전기 방전 손상을 방지하기 위해 지정된 온도 범위(-40°C ~ +85°C) 내의 건조한 정전기 방지 환경에 보관하십시오.

6. 응용 제안

6.1 대표적인 응용 시나리오

• 적외선 데이터 전송:고속 능력으로 인해 IrDA 호환 데이터 링크, 리모컨, 단거리 무선 통신에 적합합니다.
• 산업용 센싱:근접 센서, 물체 감지, 계수 시스템, 자동화의 에지 감지에 사용됩니다. 투명 패키지가 유리합니다.
• 보안 시스템:침입 경보용 빔 차단 감지기 또는 IR 감지 카메라와 함께 사용되는 CCTV 조명용 보이지 않는 광원으로 사용될 수 있습니다.
• 광학 스위치 및 엔코더:빠른 응답 시간은 위치나 속도의 급격한 변화를 감지하는 데 이상적입니다.

6.2 설계 시 고려사항

• 구동 회로:펄스 동작(1A 피크 전류 활용)의 경우, 고속 스위칭 트랜지스터 또는 MOSFET 구동 회로가 필요합니다. DC 동작의 경우 100mA 연속 전류를 초과하지 않도록 전류 제한 저항이 필수입니다.
• 열 관리:최대 120mW의 소비 전력이라도, 특히 높은 주변 온도에서 최대 정격 근처에서 동작할 경우 충분한 PCB 구리 면적 또는 방열판을 보장하십시오. 디레이팅 곡선(그림 2)을 참조하십시오.
• 광학 설계:30° 시야각과 방사 패턴(그림 6)은 원하는 빔 형상과 감지 감도를 달성하기 위해 렌즈, 조리개 또는 수신기와 짝을 지을 때 고려해야 합니다.
• 수신기 페어링:발광기로 사용할 때, 최적의 시스템 성능을 위해 865 nm 근처에 민감한 광검출기(포토다이오드 또는 포토트랜지스터)와 페어링하십시오.

7. 기술 비교 및 차별화

표준 적외선 LED와 비교하여, LTE-3277은 주로 투명 패키지에서의고속및고출력능력을 통해 차별화됩니다. 많은 표준 IR LED는 더 낮은 피크 전류 정격과 더 느린 상승/하강 시간을 가져 고대역폭 펄스 응용 분야에서의 사용이 제한됩니다. 1A 피크 전류와 펄스 동작 적합성의 조합은 짧은 펄스 동안 빠른 열 발산을 위한 최적화된 반도체 설계 및 패키징을 나타내며, 더 밝고 빠른 신호를 가능하게 합니다.

8. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

Q: 이 LED를 5V 공급 전원으로 직접 구동할 수 있나요?
A: 아닙니다. 직렬 전류 제한 저항을 사용해야 합니다. 예를 들어, V_F~1.5V, 5V 공급 전원에서 I_F=20mA를 달성하려면: R = (5V - 1.5V) / 0.02A = 175Ω입니다. 다음 표준 값(예: 180Ω)을 사용하고 저항의 소비 전력을 확인하십시오.

Q: "펄스 동작 가능"이 실제로 무엇을 의미하나요?
A: 이는 반도체 접합과 패키지가 매우 짧은 지속 시간(10µs) 동안 매우 높은 순간 전류(최대 1A)를 열화 없이 처리하도록 설계되었음을 의미하며, DC 정격이 시사하는 것보다 훨씬 더 높은 피크 광 출력을 가능하게 합니다. 이는 펄스 시스템에서 긴 거리 또는 높은 신호 대 잡음비를 달성하는 데 핵심입니다.

Q: 시야각이 왜 중요한가요?
A> 이는 방출된 빛의 공간적 커버리지를 결정합니다. 좁은 각도(30°와 같은)는 더 집중된 빔을 생성하여 더 긴 거리의 지향성 통신에 적합합니다. 넓은 각도는 단거리, 넓은 영역 조명 또는 센싱에 더 적합합니다.

9. 실제 사용 사례

근접 센서 설계:LTE-3277은 반사형 근접 센서의 발광기로 사용될 수 있습니다. 낮은 듀티 사이클(예: 1%)에서 10µs 동안 1A로 펄스 구동됩니다. 근처에 배치된 매칭된 광검출기는 물체에서 반사된 적외선 빛을 감지합니다. 감지된 펄스의 타이밍과 진폭은 존재 여부와 대략적인 거리를 나타냅니다. 높은 피크 출력은 강한 반환 신호를 보장하는 반면, 투명 패키지는 방출되거나 반사된 빛을 감쇠시키지 않습니다. 회로에는 고전류 펄스를 위한 구동기와 검출기 신호를 위한 민감한 증폭기가 포함되어야 합니다.

10. 동작 원리

LTE-3277이 적외선 발광기로 기능할 때, 반도체 p-n 접합에서의 전계발광 원리에 따라 동작합니다. 순방향 바이어스(애노드가 캐소드에 비해 양극)가 인가되면, 전자와 정공이 접합을 가로질러 주입됩니다. 이들의 재결합은 광자의 형태로 에너지를 방출합니다. 사용된 특정 반도체 재료(일반적으로 알루미늄 갈륨 비소 - AlGaAs)는 약 865 nm 파장에서 피크를 이루는 적외선 빛에 해당하는 에너지를 가진 광자를 생성하도록 선택됩니다. "고속"은 캐리어 수명과 회로 용량에 의해 결정되는 접합을 켜고 끌 수 있는 빠른 속도를 의미합니다.

11. 기술 트렌드

적외선 광전자 분야에서의 트렌드는 데이터 통신(예: Li-Fi 또는 고속 산업 버스)을 위한 더 높은 변조 속도의 소자 개발, 증가된 전력 효율(mA당 더 많은 mW/sr), 그리고 발광기와 검출기를 다중 소자 어레이로 통합하거나 스마트 센서 모듈에서 구동 IC와 결합하는 것을 포함합니다. 또한 열 성능을 유지하거나 개선하면서 표면 실장 장치(SMD) 패키지의 소형화를 추구하고 있습니다. 투명 패키지 트렌드는 정밀한 광학 결합과 최소의 신호 손실이 필요한 응용 분야를 지원합니다.