IR LED 1206 패키지 데이터시트 - 크기 3.2x1.6x1.1mm - 전압 1.7V - 전력 110mW - 적외선 940nm - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

IR11-21C/L491/TR8은 미니어처 1206 패키지에 장착된 표면 실장 적외선 발광 다이오드입니다. 평면 탑뷰 내부 렌즈를 갖춘 투명 플라스틱 캡슐화로 설계되었습니다. 이 소자의 주요 기능은 피크 파장 940nm에서 적외선을 방출하는 것으로, 일반적인 실리콘 기반 광검출기 및 포토트랜지스터와의 호환성을 위해 스펙트럼 최적화되었습니다. 이는 비접촉식 감지 및 검출 응용 분야에 이상적인 구성 요소입니다.

1.1 핵심 장점

• 소형 설계:작은 양단형 1206 SMD 풋프린트는 고밀도 PCB 장착을 가능하게 하여 귀중한 보드 공간을 절약합니다.
• 높은 신뢰성:다양한 작동 조건에서 일관된 성능과 장기 안정성을 위해 설계되었습니다.
• 광학 효율:통합 내부 렌즈는 80도의 제어된 시야각을 제공하여 빛의 방향성을 향상시킵니다.
• 환경 규정 준수:본 제품은 무연이며, RoHS, EU REACH 및 무할로겐 표준(Br <900ppm, Cl <900ppm, Br+Cl <1500ppm)을 준수합니다.
• 공급망 친화적:7인치 직경 릴에 8mm 테이프로 공급되며, 자동 픽 앤 플레이스 조립 장비와 호환됩니다.

1.2 목표 응용 분야

이 적외선 LED는 주로 PCB 장착 적외선 센서 시스템의 광원으로 사용하기 위한 것입니다. 일반적인 응용 분야로는 근접 센서, 물체 감지, 비접촉 스위치, 신뢰할 수 있는 적외선 방출이 필요한 광학 인코더 등이 있습니다.

2. 기술 사양

2.1 절대 최대 정격

다음 정격은 소자에 영구적 손상이 발생할 수 있는 한계를 정의합니다. 이러한 조건에서의 작동은 보장되지 않습니다.

• 연속 순방향 전류 (I_F):65 mA
• 역방향 전압 (V_R):5 V
• 작동 온도 (T_opr):-25°C ~ +85°C
• 보관 온도 (T_stg):-40°C ~ +85°C
• 솔더링 온도 (T_sol):260°C, ≤ 5초
• 전력 소산 (P_d):110 mW (자유 공기 온도 25°C 이하 기준)

2.2 전기-광학 특성 (T_a= 25°C)

이 매개변수들은 지정된 테스트 조건에서 소자의 일반적인 성능을 정의합니다.

• 복사 강도 (I_e):1.0 mW/sr (최소), 2.8 mW/sr (일반) (I_F= 20mA 기준)
• 피크 파장 (λ_p):940 nm (일반)
• 스펙트럼 대역폭 (Δλ):30 nm (일반)
• 순방향 전압 (V_F):1.3 V (최소), 1.7 V (일반)
• 시야각 (2θ_1/2):80도 (일반)
• 역방향 전류 (I_R):10 µA (최대) (V_R= 5V 기준)

3. 성능 곡선 분석

3.1 순방향 전류 대 주변 온도

그림 1은 주변 온도의 함수로서 허용 가능한 최대 순방향 전류의 디레이팅 곡선을 보여줍니다. 소자는 약 25°C까지만 전체 65mA를 처리할 수 있습니다. 온도가 상승함에 따라 과열을 방지하고 신뢰성을 보장하기 위해 최대 전류를 선형적으로 감소시켜야 하며, 약 100°C에서 0에 도달합니다. 이 그래프는 응용 설계에서 열 관리에 매우 중요합니다.

3.2 스펙트럼 분포

그림 2는 파장에 대해 그려진 상대 복사 강도를 보여줍니다. 곡선은 일반적인 피크 파장 940nm를 중심으로 하며, 특징적인 반치폭(FWHM)은 약 30nm입니다. 이 좁은 대역폭은 근적외선 영역에서 최대 감도를 갖는 실리콘 검출기와의 효율적인 결합을 보장합니다.

3.3 상대 강도 대 순방향 전류

그림 3은 상대 복사 강도와 순방향 전류 간의 관계를 나타냅니다. 출력 광 강도는 권장 작동 범위 내에서 일반적으로 선형적인 방식으로 전류와 함께 증가합니다. 이 특성은 감지 시스템에서 간단한 아날로그 또는 PWM 기반 밝기 제어를 가능하게 합니다.

3.4 순방향 전류 대 순방향 전압

그림 4는 전류-전압(I-V) 특성 곡선입니다. 이는 다이오드의 일반적인 지수 관계를 보여줍니다. 순방향 전압은 상대적으로 낮으며, 20mA에서 약 1.7V로, 이는 시스템에서 더 낮은 전력 소비에 기여합니다.

3.5 방사 패턴

그림 5는 중심축(시야각)으로부터의 각 변위의 함수로서 상대 복사 강도를 나타냅니다. 패턴은 대략적으로 람베르시안(Lambertian)이며, 강도는 중심으로부터 약 ±40도에서 피크 값의 절반으로 떨어져 80도의 전체 시야각을 확인시켜 줍니다. 이 패턴은 방출된 IR 빛의 커버리지 영역을 결정하는 데 중요합니다.

4. 기계적 및 패키징 정보

4.1 패키지 치수

소자는 표준 1206 (3216 미터법) 패키지 외곽선을 따릅니다. 주요 치수는 다음과 같습니다:

• 길이 (L):3.20 mm ± 0.10 mm
• 폭 (W):1.60 mm ± 0.10 mm
• 높이 (H):1.10 mm ± 0.10 mm

PCB 레이아웃 참조를 위해 데이터시트에 랜드 패턴 권장 사항이 포함된 상세한 기계 도면이 제공됩니다. 제안된 패드 설계는 적절한 솔더링과 기계적 안정성을 보장합니다.

4.2 극성 식별

캐소드는 일반적으로 소자 본체에 표시되어 있습니다. 조립 중 올바른 방향을 보장하기 위해 정확한 표시 방식을 확인하려면 패키지 도면을 참조하십시오.

5. 솔더링 및 조립 가이드라인

5.1 보관 및 취급

LED는 습기에 민감합니다. 사용 전 원래의 방습 백에 10°C ~ 30°C 및 <90% RH 조건으로 보관해야 합니다. 유통기한은 1년입니다. 백을 개봉한 후, "플로어 라이프"는 10°C ~ 30°C 및 ≤ 60% RH로 보관할 경우 168시간(7일)입니다. 기간을 초과한 소자는 리플로우 솔더링 전에 베이킹(예: 60°C ± 5°C, <5% RH에서 96시간)이 필요합니다.

5.2 리플로우 솔더링 프로파일

무연 리플로우 솔더링 프로파일을 권장합니다. 피크 온도는 260°C를 초과하지 않아야 하며, 240°C 이상의 시간은 제어되어야 합니다. 동일한 소자에 대해 리플로우는 두 번 이상 수행해서는 안 됩니다. 가열 중에 부품에 스트레스를 가하지 말고 솔더링 후 PCB를 뒤틀리지 않도록 하십시오.

5.3 핸드 솔더링 및 리워크

핸드 솔더링이 필요한 경우, 팁 온도 350°C 미만, 정격 전력 25W 미만의 솔더링 아이언을 사용하십시오. 단자당 접촉 시간은 3초로 제한해야 합니다. 리워크의 경우, 양쪽 단자를 동시에 가열하고 열 스트레스를 피하기 위해 듀얼 헤드 솔더링 아이언을 사용하는 것이 좋습니다. 리워크가 소자 특성에 미치는 영향은 사전에 확인해야 합니다.

6. 포장 및 주문 정보

6.1 테이프 및 릴 사양

구성 요소는 7인치 직경 릴에 감긴 8mm 너비의 엠보싱 캐리어 테이프로 공급됩니다. 각 릴에는 2000개가 들어 있습니다. 캐리어 테이프 치수(포켓 피치, 너비 등)는 표준 SMD 조립 장비와의 호환성을 보장하기 위해 지정됩니다.

6.2 라벨 정보

릴 라벨에는 부품 번호(P/N), 로트 번호(LOT No.), 수량(QTY), 피크 파장(HUE), 등급(CAT), 습기 민감도 수준(MSL)과 같은 중요한 정보가 포함됩니다.

7. 응용 설계 고려사항

7.1 전류 제한

중요:LED와 직렬로 외부 전류 제한 저항을 항상 사용해야 합니다. 순방향 전압은 음의 온도 계수를 가지며, 접합 온도가 상승함에 따라 감소한다는 의미입니다. 저항 없이는 전압의 작은 증가가 전류의 크고 파괴적인 증가(열 폭주)를 일으킬 수 있습니다. 저항 값은 공급 전압(V_CC), 원하는 순방향 전류(I_F), 일반 순방향 전압(V_F)을 기반으로 옴의 법칙을 사용하여 계산해야 합니다: R = (V_CC- V_F) / I_F.

7.2 광학 설계

센서 시스템용 렌즈, 조리개 또는 도광판을 설계할 때 80도의 시야각을 고려하십시오. 방사 패턴은 감지 범위와 시야각에 영향을 미칩니다. 더 긴 범위 감지를 위해서는 방출된 빛을 집중시키기 위해 외부 콜리메이팅 광학 장치가 필요할 수 있습니다.

7.3 검출기 페어링

이 LED의 940nm 출력은 실리콘 포토다이오드 및 포토트랜지스터의 스펙트럼 응답에 최적으로 정합됩니다. 최대 시스템 신호 대 잡음비를 위해 선택한 검출기가 이 파장 영역에 민감한지 확인하십시오.

8. 기술 비교 및 차별화

기존의 스루홀 IR LED와 비교하여, 이 1206 SMD 버전은 소형화 및 자동화 제조 적합성에서 상당한 이점을 제공합니다. SMD IR LED 카테고리 내에서의 주요 차별점은 상대적으로 높은 복사 강도(일반 2.8 mW/sr)와 표준적이고 널리 채택된 1206 풋프린트의 조합, 그리고 엄격한 환경 규정 준수입니다. 통합 평면 렌즈는 내부 렌즈가 없는 소자에 비해 일관된 광학 출력을 제공합니다.

9. 자주 묻는 질문 (FAQ)

9.1 전류 제한 저항이 왜 필수인가요?

LED는 전압 구동이 아닌 전류 구동 장치입니다. 그들의 I-V 특성은 지수적입니다. 명목 V_F에 가까운 전압원에서도 직접 작동시키면 제어되지 않은 전류 흐름, 급격한 가열 및 즉각적인 고장으로 이어질 수 있습니다. 직렬 저항은 작동 전류를 설정하는 선형적이고 안정적인 방법을 제공합니다.

9.2 습기 민감도 가이드라인을 따르지 않으면 어떻게 되나요?

플라스틱 패키지에 흡수된 수분은 고온 리플로우 솔더링 공정 중에 급격히 증발할 수 있습니다. 이는 내부 박리, 패키지 균열("팝콘 현상") 또는 와이어 본드 손상을 일으켜 즉각적인 고장이나 장기 신뢰성 저하로 이어질 수 있습니다.

9.3 이 LED를 데이터 전송에 사용할 수 있나요?

변조된 빛을 방출하지만, 주요 설계는 감지 응용 분야를 위한 것입니다. 이 데이터시트에서는 일반적으로 스위칭 속도가 명시되지 않습니다. 고속 데이터 전송(예: IR 리모컨)의 경우, 빠른 응답 시간을 위해 특별히 특성화된 LED를 선택해야 합니다.

10. 실용 설계 예시

시나리오:이 IR LED와 실리콘 포토트랜지스터를 사용하여 간단한 근접 센서 설계.

1. 구동 회로:LED 애노드를 전류 제한 저항을 통해 5V 전원에 연결합니다. 목표 I_F가 20mA이고 V_F가 1.7V인 경우, R = (5V - 1.7V) / 0.02A = 165Ω을 계산합니다. 가장 가까운 표준 값(예: 160Ω 또는 180Ω)을 사용하십시오. 트랜지스터나 마이크로컨트롤러 GPIO 핀이 LED를 켜고 끌 수 있습니다.
2. 검출 회로:포토트랜지스터를 근처에 배치합니다. 물체가 IR 빛을 검출기로 반사할 때, 컬렉터 전류가 증가합니다. 이 전류는 부하 저항을 사용하여 전압으로 변환하고 비교기나 마이크로컨트롤러 ADC에 입력하여 물체의 존재를 감지할 수 있습니다.
3. 레이아웃:LED와 검출기를 PCB에서 가까이 배치하되, 직접적인 크로스토크(LED의 빛이 반사 없이 검출기로 직접 들어가는 것)를 방지하기 위해 물리적 장벽이나 광학 분리기를 사용해야 합니다.

11. 동작 원리

적외선 LED는 반도체 p-n 접합 다이오드입니다. 순방향 전압이 인가되면, n 영역의 전자가 활성 영역에서 p 영역의 정공과 재결합합니다. 이 재결합 과정은 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. 특정 물질 구성(이 경우 GaAlAs)은 밴드갭 에너지를 결정하며, 이는 방출된 광자의 파장을 정의합니다. 여기서는 940nm의 적외선 스펙트럼입니다. 내부 렌즈는 방출된 빛을 특정 방사 패턴으로 형성합니다.

12. 기술 동향

감지를 위한 적외선 구성 요소의 동향은 더 높은 통합도, 더 작은 패키지, 향상된 효율성을 지향하고 있습니다. LiDAR 및 비행 시간(ToF) 감지와 같은 더 긴 범위 응용 분야를 위해 더 좁은 스펙트럼 대역폭과 더 높은 출력 전력을 가진 IR LED에 대한 수요가 증가하고 있습니다. 또한, IR 발광기와 검출기를 단일 모듈로 통합하면 시스템 설계가 단순화됩니다. 환경 및 규제 준수는 모든 전자 구성 요소에 대한 중요한 동인으로 남아 있습니다.