SMD 적외선 LED 0603 패키지 - 1.6x0.8x0.8mm - 피크 파장 870nm - 65mA - 110mW - 기술 데이터시트

1. 제품 개요

본 문서는 고성능 소형 표면 실장 적외선(IR) 발광 다이오드의 사양을 상세히 설명합니다. 이 소자는 컴팩트한 0603 패키지에 장착되어, 신뢰할 수 있는 적외선 방출이 필요한 공간 제약이 있는 애플리케이션에 적합합니다. 주요 기능은 근적외선 스펙트럼에서 빛을 방출하는 것으로, 일반적인 피크 파장은 870 나노미터(nm)이며, 이는 실리콘 포토다이오드 및 포토트랜지스터의 스펙트럼 감도에 최적으로 맞춰져 있습니다. 핵심 재료는 효율적인 적외선 생성으로 알려진 AlGaAs(알루미늄 갈륨 비소)입니다.

1.1 핵심 장점 및 목표 시장

이 소자는 현대 전자 설계에 몇 가지 주요 장점을 제공합니다. 소형 양단 SMD 패키지는 고밀도 PCB 장착을 가능하게 하며 자동화 피크 앤 플레이스 조립 공정과 호환됩니다. 적외선 및 증기상 리플로우 솔더링 모두와 호환되도록 설계되어 현대 제조 워크플로우를 용이하게 합니다. 본 제품은 RoHS(유해물질 제한), EU REACH 규정을 포함한 주요 환경 및 안전 표준을 준수하며, 할로겐 프리(Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm)입니다. 이러한 소형 크기, 성능 및 규정 준수의 조합은 소비자 가전, 산업용 센서 및 통신 장치에 이상적입니다.

주요 애플리케이션은 다음과 같습니다:

• PCB 장착 적외선 근접 및 존재 센서.
• 더 높은 방사 강도가 필요한 적외선 리모컨 유닛.
• 바코드 스캐너 및 광학 인코더.
• 다양한 적외선 기반 데이터 전송 및 감지 시스템.

2. 심층 기술 파라미터 분석

전기적 및 광학적 파라미터를 철저히 이해하는 것은 신뢰할 수 있는 회로 설계와 LED가 안전 작동 영역(SOA) 내에서 작동하도록 보장하는 데 중요합니다.

2.1 절대 최대 정격

이 정격은 소자에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 한계를 정의합니다. 정상 작동을 위한 것이 아닙니다.

• 연속 순방향 전류 (I_F):65 mA. 이 전류를 초과하면, 순간적으로라도 반도체 접합의 과열로 인해 치명적인 고장이 발생할 수 있습니다.
• 역방향 전압 (V_R):5 V. LED는 낮은 역방향 항복 전압을 가집니다. 회로 설계는 LED가 이 값을 초과하는 역방향 바이어스에 노출되지 않도록 해야 하며, 종종 AC 또는 양방향 신호 환경에서 보호가 필요합니다.
• 전력 소산 (P_c):25°C에서 110 mW. 이는 패키지가 열로 방산할 수 있는 최대 전력입니다. 실제 허용 전력은 주변 온도(T_a)가 증가함에 따라 감소합니다. 고온 애플리케이션에서는 디레이팅이 필요합니다.
• 온도 범위:작동: -25°C ~ +85°C; 보관: -40°C ~ +100°C.
• 솔더링 온도 (T_sol):최대 5초 동안 260°C. 이는 리플로우 솔더링 프로파일 제약 조건을 정의합니다.

2.2 전기-광학 특성 (T_a=25°C)

이는 지정된 테스트 조건에서의 일반적인 성능 파라미터입니다. 설계자는 설계 마진에 적합한 일반 또는 최대/최소값을 사용해야 합니다.

• 방사 강도 (I_E):I_F=20mA에서 1.3 mW/sr (일반값). 방사 강도는 단위 입체각(스테라디안)당 방출되는 광전력을 측정합니다. 이는 수신기에서의 신호 강도를 결정하는 핵심 파라미터입니다. 지정된 최소값은 1.0 mW/sr입니다.
• 피크 파장 (λ_p):870 nm (일반값), 범위는 860 nm에서 900 nm까지입니다. 이는 방출 스펙트럼이 가장 강한 파장입니다. 이를 수신기(예: ~850-950nm의 실리콘 광검출기)의 최대 감도와 일치시키면 시스템 효율이 극대화됩니다.
• 스펙트럼 대역폭 (Δλ):45 nm (일반값). 이는 방출 스펙트럼의 반치폭(FWHM)으로, 방출되는 파장의 범위를 나타냅니다.
• 순방향 전압 (V_F):I_F=20mA에서 1.35 V (일반값), 범위는 1.20 V에서 1.70 V까지입니다. 이 파라미터는 전류 제한 저항값 계산에 필수적입니다: R = (V_supply- V_F) / I_F. 견고한 설계에서는 이 변동을 고려해야 합니다.
• 역방향 전류 (I_R):V_R=5V에서 10 µA (최대값).
• 시야각 (2θ_1/2):140도. 이는 방사 강도가 피크 값(축상)의 절반으로 떨어지는 전체 각도입니다. 넓은 시야각은 근접 센서와 같이 넓은 커버리지가 필요한 애플리케이션에 유리합니다.

3. 성능 곡선 분석

제공된 특성 곡선은 다양한 조건에서 소자의 동작에 대한 귀중한 통찰력을 제공하며, 실제 애플리케이션 설계에 매우 중요합니다.

3.1 순방향 전류 대 주변 온도

이 곡선은 최대 허용 연속 순방향 전류와 주변 온도 간의 관계를 보여줍니다. 전력 소산 한계 내에 머물기 위해 온도가 증가함에 따라 순방향 전류의 필요한 디레이팅을 보여줍니다. 최대 작동 온도(+85°C)에 가까운 온도에서는 허용 연속 전류가 25°C에서의 65mA 절대 최대 정격보다 훨씬 낮습니다.

3.2 스펙트럼 분포

스펙트럼 분포 그래프는 파장의 함수로서 상대 방사 전력 출력을 보여줍니다. 870nm의 피크 파장(λ_p)과 약 45nm의 일반적인 스펙트럼 대역폭(Δλ)을 확인시켜 줍니다. 이 곡선의 모양은 필터링 및 수신기의 스펙트럼 응답과의 호환성을 보장하는 데 중요합니다.

3.3 피크 방출 파장 대 주변 온도

이 곡선은 피크 파장이 양의 온도 계수를 가짐을 보여주며, 접합 온도가 증가함에 따라 약간 증가한다는 의미입니다. 이 이동(일반적으로 AlGaAs 소자의 경우 약 0.1-0.3 nm/°C)은 파장 안정성이 중요한 정밀 감지 애플리케이션에서 중요합니다.

3.4 순방향 전압 대 주변 온도

순방향 전압(V_F)은 음의 온도 계수를 가집니다; 온도가 증가함에 따라 감소합니다. 이 특성은 정전류 구동 회로에서 고려해야 하며, 고온에서 낮은 V_F는 단순한 직렬 저항을 사용하는 경우 전력 소산 계산에 약간 영향을 미칠 수 있습니다.

3.5 상대 방사 강도 대 각도 변위

이 극좌표 플롯은 시야각(반강도 지점에서 140°)을 시각적으로 정의합니다. 이 패키지 스타일의 경우 방사 패턴은 일반적으로 람베르시안 또는 근접 람베르시안이며, 다양한 각도와 거리에서 목표 표면의 조도 모델링에 유용합니다.

4. 기계적 및 패키징 정보

4.1 패키지 치수 (0603)

4.2 극성 식별

데이터시트에는 애노드와 캐소드 단자를 나타내는 다이어그램이 포함되어 있습니다. 소자 작동을 위해서는 올바른 극성이 필수적입니다. 일반적으로 캐소드는 노치, 녹색 표시기 또는 테이프 및 릴 패키징의 특정 패드 모양으로 표시될 수 있습니다.

4.3 테이프 및 릴 사양

제품은 7인치 직경 릴에 8mm 너비의 엠보싱 캐리어 테이프로 공급됩니다. 캐리어 테이프 치수는 표준 SMD 조립 장비와의 호환성을 보장하도록 지정됩니다. 각 릴에는 4000개가 들어 있습니다.

5. 솔더링 및 조립 지침

적절한 취급은 소자의 신뢰성과 성능을 유지하는 데 중요합니다.

5.1 습기 민감도 및 보관

이 소자는 습기에 민감합니다(MSL). 주의사항은 다음과 같습니다:

사용 준비가 될 때까지 방습 배리어 백을 열지 마십시오.

• 열지 않은 백은 ≤30°C 및 ≤90% RH에서 보관하십시오.
• 출하 후 1년 이내에 사용하십시오.
• 개봉 후에는 ≤30°C 및 ≤60% RH에서 보관하십시오.
• 백 개봉 후 168시간(7일) 이내에 사용하십시오.
• 보관 시간을 초과하거나 건조제가 습기 침투를 나타내는 경우 사용 전 최소 24시간 동안 60 ±5°C에서 베이킹하십시오.
• 5.2 리플로우 솔더링 프로파일

무연 리플로우 솔더링 프로파일을 권장합니다. 주요 파라미터에는 피크 온도 260°C가 포함되며, 240°C 이상의 시간은 권장 한도(260°C에서 최대 5초로 암시됨)를 초과하지 않아야 합니다. 에폭시 패키지 및 와이어 본드에 과도한 열 응력을 피하기 위해 리플로우 솔더링은 두 번 이상 수행해서는 안 됩니다.

5.3 핸드 솔더링 및 리워크

핸드 솔더링이 필요한 경우, 팁 온도가 350°C 미만인 솔더링 아이언을 사용하고 각 단자에 3초 이내로 열을 가하십시오. 저전력 아이언(≤25W)을 사용하십시오. 각 단자를 솔더링하는 사이에 2초 이상의 냉각 간격을 두십시오. 리워크의 경우, 기계적 응력을 피하기 위해 양쪽 단자를 동시에 가열하는 듀얼 헤드 솔더링 아이언을 권장합니다. 리워크의 실행 가능성 및 소자 특성에 미치는 영향은 사전에 확인해야 합니다.

6. 애플리케이션 설계 고려사항

6.1 전류 제한은 필수입니다

LED는 전류 구동 소자입니다.

직렬 전류 제한 저항이 절대적으로 필요합니다.순방향 전압(V)은 좁은 범위를 가지며, V_F를 초과하는 인가 전압의 작은 증가는 순방향 전류(I_F)의 크고 잠재적으로 파괴적인 증가를 유발합니다. 저항값은 공급 전압(V_Fsupply_{), 원하는 순방향 전류(I}) 및 순방향 전압(V_F)을 기반으로 계산되며, 최악의 경우 V_F(최소값)을 사용하여 전류가 설계 최대값을 초과하지 않도록 합니다._F6.2 열 관리

패키지는 작지만, 전력 소산(최대 110mW)은 열을 발생시킵니다. 고전류 또는 고온 주변 환경에서 연속 작동의 경우, PCB의 열 저항을 고려하십시오. 솔더 패드 주변에 충분한 구리 면적(열 릴리프 패드)을 제공하면 열을 방산하고 더 낮은 접합 온도를 유지하는 데 도움이 되어 장기 신뢰성을 향상시키고 발광 출력 저하를 방지합니다.

6.3 광학 설계

140도의 시야각은 넓은 방출을 제공합니다. 더 집중된 빔이 필요한 애플리케이션의 경우 외부 렌즈 또는 반사기를 사용할 수 있습니다. 반대로, 매우 넓은 영역 커버리지의 경우 기본 각도로 충분할 수 있습니다. 워터 클리어 렌즈는 정확한 방출 지점이 중요하지 않은 애플리케이션에 적합합니다. 조립 정렬을 위해 특정 색상 또는 확산이 필요한 경우, 렌즈가 이를 제공하지 않으므로 이를 고려해야 합니다.

6.4 회로 보호

역방향 전압 서지가 가능한 환경(예: 유도성 부하, 핫 플러깅)에서는 LED와 병렬로(캐소드에서 애노드로) 보호 다이오드를 추가하여 역방향 전압을 5V 최대 정격 미만으로 클램핑하는 것을 고려하십시오.

7. 비교 및 선택 가이드

이 소자는 IR LED 제품군의 일부입니다. 제공된 가이드의 주요 선택 기준은 칩 재료(AlGaAs)와 렌즈 색상(워터 클리어)입니다. IR LED를 선택할 때 엔지니어는 다음 주요 파라미터를 비교해야 합니다:

파장 (λ

• ):_p수신기(포토다이오드, 포토트랜지스터 또는 IC)의 최대 감도와 일치시킵니다. 870nm는 일반적인 표준입니다.방사 강도 (I
• ):_E더 높은 강도는 더 강한 신호를 제공하여 더 긴 범위 또는 더 낮은 구동 전류를 가능하게 합니다.시야각:
• 좁은 각도는 더 긴 범위와 더 집중된 빛을 제공합니다; 넓은 각도는 더 넓은 커버리지를 제공합니다.패키지 크기:
• 0603 패키지는 소형화 설계를 위한 매우 작은 풋프린트를 제공합니다.순방향 전압:
• 낮은 V는 저전압 배터리 구동 회로에서 유리할 수 있습니다._F이 특정 부품의 주요 차별점은 표준 0603 풋프린트와 상대적으로 높은 방사 강도 및 넓은 시야각의 조합으로, 범용 IR 감지 및 통신에 적합합니다.

8. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

8.1 870nm 파장의 목적은 무엇인가요?

870nm는 근적외선 스펙트럼에 속하며, 인간의 눈에는 보이지 않습니다. 이는 저렴하고 일반적인 실리콘 기반 광검출기에 의해 효율적으로 검출되며, 이들의 최대 감도는 약 800-950nm 부근입니다. 이로 인해 감지, 리모컨 및 광절연 애플리케이션에 이상적입니다.

8.2 이 LED를 3.3V 또는 5V 마이크로컨트롤러 핀에서 직접 구동할 수 있나요?

전류 제한 저항을 사용해야 합니다. 예를 들어, 3.3V 공급 전압에서 I

No.=20mA로 구동하려면, 일반적인 V_F가 1.35V라고 가정할 때: R = (3.3V - 1.35V) / 0.020A = 97.5Ω입니다. 표준 100Ω 저항을 사용하십시오. 최악의 경우 V_F에서 전류가 최대값을 초과하지 않는지 항상 확인하십시오._F conditions.

8.3 온도가 성능에 어떤 영향을 미치나요?

온도가 증가함에 따라: 방사 출력은 일반적으로 감소하고, 순방향 전압은 감소하며, 피크 파장은 약간 증가합니다. 안정적인 작동을 위해, 특히 전체 -25°C ~ +85°C 범위에서 작동하는 경우 이러한 변동을 고려한 구동 회로를 설계하십시오.

8.4 방열판이 필요한가요?

실온에서 절대 최대 전류(65mA)로 연속 작동하는 경우, 전력 소산은 P = V_F* I_F≈ 1.35V * 0.065A ≈ 88mW이며, 이는 110mW 정격 미만입니다. 그러나 고온 주변 환경에서는 디레이팅이 필요합니다. 좋은 PCB 열 설계(구리 패드)로 일반적으로 충분합니다; 0603 패키지에는 별도의 방열판이 일반적이지 않습니다.

9. 실용 애플리케이션 예시: 간단한 IR 근접 센서

일반적인 사용 사례는 반사식 물체 센서입니다. IR LED는 포토트랜지스터 옆에 배치됩니다. 마이크로컨트롤러는 LED를 펄싱합니다(예: 20mA에서). 빛은 근처 물체에서 반사되어 포토트랜지스터에 의해 검출되며, 그 출력은 마이크로컨트롤러에 의해 읽힙니다. 설계 단계:

1. LED 구동:GPIO 핀과 NPN 트랜지스터(또는 MOSFET) 및 직렬 저항을 사용하여 원하는 전류로 LED를 펄싱합니다. 펄싱은 평균 전력을 낮게 유지하면서 더 높은 순간 전류(더 강한 신호를 위해)를 허용합니다.
2. 수신기 회로:포토트랜지스터는 전압 출력을 생성하기 위해 풀업 저항이 있는 공통 이미터 구성으로 연결됩니다. 컬렉터 저항의 값은 감도 및 응답 속도를 결정합니다.
3. 광학적 고려사항:PCB 상의 LED와 포토트랜지스터 사이의 작은 장벽은 직접적인 크로스토크를 줄이는 데 도움이 됩니다. LED의 넓은 140° 시야각은 센서 앞의 넓은 영역을 조명하는 데 도움이 됩니다.
4. 신호 처리:마이크로컨트롤러는 동기 검출(LED 펄스 동안에만 수신기를 읽음)을 사용하여 주변광 간섭을 제거할 수 있습니다.

10. 동작 원리 및 기술 동향

10.1 기본 동작 원리

적외선 LED는 반도체 p-n 접합 다이오드입니다. 순방향 바이어스가 가해지면, n 영역의 전자는 활성 영역(AlGaAs로 구성)에서 p 영역의 정공과 재결합합니다. 이 재결합 과정은 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. AlGaAs 재료의 특정 밴드갭 에너지는 방출된 광자의 파장을 결정하며, 이 경우 870nm 적외선 범위에 있습니다. 워터 클리어 에폭시 패키지는 칩을 캡슐화하고 기계적 보호를 제공하며 방출 패턴을 형성하는 렌즈 역할을 합니다.

10.2 산업 동향

SMD 적외선 LED의 동향은 더 높은 효율(단위 전기 입력당 더 많은 방사 출력), 더 큰 설계 유연성을 위한 더 작은 패키지 크기 및 증가된 통합을 지속적으로 향하고 있습니다. 여기에는 내장 드라이버가 있는 소자, 향상된 노이즈 내성을 위한 변조 출력, 다른 파장을 결합하거나 단일 패키지에 발광기와 검출기를 결합한 멀티칩 패키지가 포함됩니다. 또한 자동차 및 산업 애플리케이션을 위한 고온 성능 및 신뢰성 향상에도 강력한 초점이 맞춰져 있습니다. 여기에 설명된 소자는 이 진화하는 환경 내에서 성숙하고 신뢰할 수 있으며 널리 채택된 솔루션을 나타냅니다.