적외선 발광 다이오드 850nm SMD 데이터시트 - 피크 파장 850nm - 순방향 전압 1.4V - 방사 강도 20mW/sr - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

본 문서는 표면 실장 기술(SMT) 응용을 위해 설계된 개별 적외선 발광 소자의 사양을 상세히 설명합니다. 이 소자는 AlGaAs 물질계로 구성된 850nm 적외선 발광 다이오드(IRED)로, 제어된 광 분포를 위한 검은색 돔 렌즈가 있는 표준 EIA 패키지에 캡슐화되어 있습니다. 자동화 조립 환경에서 안정적인 성능을 제공하도록 설계되었습니다.

이 소자의 핵심 기능은 피크 파장 850 나노미터에서 전류를 적외선으로 효율적으로 변환하는 것입니다. 이 파장은 가시광선 방출이 바람직하지 않거나 실리콘 기반 광검출기(850-940nm 부근에서 높은 감도를 가짐)와의 호환성이 필요한 응용 분야에서 일반적으로 사용됩니다. 본 제품은 RoHS 지침을 준수하며 그린 제품으로 분류됩니다.

1.1 주요 특징 및 응용 분야

이 적외선 발광 소자는 현대 전자 제조에 적합하도록 하는 몇 가지 주요 특징을 가지고 있습니다:

• 대량 PCB 조립에 필수적인 적외선 리플로우 솔더링 공정과의 호환성.
• 자동 피크 앤 플레이스 장비 사용을 위해 7인치 직경 릴에 8mm 테이프로 포장됨.
• 지향성 방사를 위해 20도의 전형적인 시야각(2θ1/2)을 제공하는 검은색 돔 렌즈가 있는 탑뷰 설계.
• 피크 방출 파장(λp)은 850nm로 지정됩니다.

주요 응용 분야:이 소자는 비가시광선 통신 또는 감지가 필요한 시스템에서 적외선 발광기로 사용하기 위한 것입니다. 일반적인 응용 분야에는 소비자 가전용 리모컨 유닛, 단거리 적외선 무선 데이터 전송 링크, 근접 센서 또는 차단기와 같은 PCB 장착 적외선 센서 시스템 등이 포함되나 이에 국한되지 않습니다.

2. 절대 최대 정격

이 한계를 초과하여 소자를 동작시키면 영구적인 손상을 초래할 수 있습니다. 모든 정격은 주변 온도(TA) 25°C에서 지정됩니다.

• 전력 소산(PD):100 mW
• 피크 순방향 전류(IFP):800 mA (펄스 조건 하: 초당 300 펄스, 10μs 펄스 폭)
• DC 순방향 전류(IF):60 mA
• 역방향 전압(VR):5 V
• 동작 온도 범위(Topr):-40°C ~ +85°C
• 보관 온도 범위(Tstg):-55°C ~ +100°C
• 적외선 리플로우 솔더링:최대 피크 온도 260°C를 10초 동안 허용합니다.

이 정격들은 신뢰할 수 있는 소자 수명을 위한 동작 경계를 정의합니다. DC 순방향 전류나 전력 소산을 초과하면 과도한 열이 발생하여 반도체 접합의 가속화된 열화를 초래할 수 있습니다. 역방향 전압 정격은 LED를 정전기 방전(ESD)이나 회로의 잘못된 극성 연결로부터 보호하는 데 중요합니다.

3. 전기 및 광학적 특성

다음 매개변수들은 지정된 테스트 조건 하에서 주변 온도 25°C에서 보장됩니다. 이 값들은 소자에서 기대되는 전형적인 성능을 나타냅니다.

• 방사 강도(I_E):20 mW/sr (전형적) 순방향 전류(I_F) 20mA에서. 이 측정의 테스트 허용 오차는 ±15%입니다.
• 피크 방출 파장(λ_Peak):850 nm (전형적) I_F= 20mA에서.
• 스펙트럼 선 반폭(Δλ):50 nm (전형적) I_F= 20mA에서. 이는 방사 강도가 피크 값의 절반 이상인 스펙트럼 대역폭을 나타냅니다.
• 순방향 전압(V_F):1.4 V (전형적), 최대 1.7 V I_F= 20mA에서.
• 역방향 전류(I_R):10 μA (최대) 역방향 전압(V_R) 5V에서.
• 시야각(2θ_1/2):20도 (전형적). θ_1/2는 방사 강도가 광축(0도)에서의 값의 절반으로 떨어지는 축 이탈 각도로 정의됩니다.

순방향 전압은 회로 설계에 있어 중요한 매개변수로, LED 양단의 전압 강하를 결정하며 전류 제한 저항 값을 계산하는 데 필요합니다. 20도의 시야각은 비교적 좁은 빔을 의미하며, 특정 영역이나 거리에 걸쳐 지향성 조명이 필요한 응용 분야에 유리합니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트는 다양한 조건에서의 소자 동작을 설명하는 여러 특성 곡선을 제공합니다. 이 곡선들을 이해하는 것은 견고한 시스템 설계에 필수적입니다.

4.1 스펙트럼 분포

스펙트럼 분포 곡선은 파장의 함수로서 상대적 방사 강도를 보여줍니다. 이 850nm 발광기의 경우, 출력은 850nm를 중심으로 하며 전형적인 반폭은 50nm입니다. 이 특성은 발광기를 수신 광검출기(예: 실리콘 PIN 포토다이오드 또는 포토트랜지스터)의 스펙트럼 감도와 일치시켜 신호 대 잡음비를 최대화하는 데 중요합니다.

4.2 순방향 전류 대 주변 온도

이 디레이팅 곡선은 주변 온도가 증가함에 따라 허용 가능한 최대 DC 순방향 전류가 감소하는 것을 보여줍니다. 최대 동작 온도인 +85°C에서는 허용되는 연속 전류가 25°C에서의 60mA 정격보다 현저히 낮습니다. 설계자는 이 곡선을 사용하여 고온 환경에서 LED가 과구동되지 않도록 해야 합니다.

4.3 순방향 전류 대 순방향 전압 (IV 곡선)

IV 곡선은 인가된 순방향 전압과 LED를 통해 흐르는 결과 전류 사이의 비선형 관계를 나타냅니다. 20mA에서의 전형적인 순방향 전압 1.4V가 이 곡선에 표시됩니다. 곡선의 지수적 특성은 전압의 작은 변화가 전류의 큰 변화를 일으킬 수 있기 때문에 LED가 전류원으로 구동되거나 직렬 전류 제한 저항과 함께 사용되어야 하는 이유를 강조합니다.

4.4 상대 방사 강도 대 순방향 전류

이 곡선은 정상 동작 범위 내에서 광 출력(방사 강도)이 순방향 전류에 거의 비례함을 보여줍니다. 가열 및 기타 효율 요인으로 인해 완벽하게 선형적이지는 않지만, 전류를 제어하는 것이 광 출력을 제어하는 주요 방법임을 확인시켜 줍니다.

4.5 상대 방사 강도 대 주변 온도

LED의 출력 전력은 접합 온도가 상승함에 따라 감소합니다. 이 곡선은 그 관계를 정량화하여, 구동 전류가 일정하게 유지되더라도 주변 온도가 증가함에 따라 상대 방사 강도가 떨어지는 것을 보여줍니다. 이 열적 디레이팅은 넓은 온도 범위에 걸쳐 안정적인 출력이 필요한 응용 분야에서 고려되어야 합니다.

4.6 방사 패턴 (극좌표도)

극좌표도는 시야각을 그래픽으로 나타냅니다. 정규화된 강도가 중심축으로부터의 각도에 대해 도표화됩니다. 이 소자의 도표는 20도의 반각을 확인시켜 주며, 중심에서 가장 강하고 대칭적으로 감소하는 빔 패턴을 보여줍니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 외형 치수

이 소자는 표준 EIA 표면 실장 패키지 외형을 따릅니다. 주요 치수에는 본체 크기, 리드 간격 및 전체 높이가 포함됩니다. 달리 명시되지 않는 한 모든 치수는 밀리미터 단위로 제공되며 전형적인 허용 오차는 ±0.1mm입니다. 패키지는 돔 렌즈가 있는 검은색 에폭시 본체를 특징으로 합니다.

5.2 권장 솔더링 패드 레이아웃

리플로우 중 신뢰할 수 있는 솔더 접합 형성을 보장하기 위해 PCB 설계를 위한 권장 랜드 패턴(풋프린트)이 제공됩니다. 치수는 기본 패드 영역에 대해 길이 1.8mm, 너비 1.0mm이며, 그 사이 간격은 1.0mm입니다. 솔더 페이스트 도포에는 두께 0.1mm(4 mils) 또는 0.12mm(5 mils)의 금속 스텐실 사용을 권장합니다.

5.3 테이프 및 릴 포장 치수

부품들은 7인치(178mm) 직경 릴에 엠보싱된 캐리어 테이프로 공급됩니다. 테이프 너비는 8mm입니다. 각 릴에는 2000개가 들어 있습니다. 포장은 ANSI/EIA 481-1-A-1994 사양을 준수합니다. 테이프는 커버 테이프로 밀봉되며, 릴당 허용되는 연속 누락 부품의 최대 개수는 2개입니다.

6. 조립, 취급 및 응용 가이드라인

6.1 솔더링 및 리플로우 프로파일

이 소자는 SMT 조립의 표준인 적외선(IR) 리플로우 솔더링 공정과 호환됩니다. 무연(Pb-free) 솔더에 대한 JEDEC 준수 리플로우 프로파일을 권장합니다. 이 프로파일의 주요 매개변수는 다음과 같습니다: 150-200°C에서 최대 120초 동안의 예열 단계, 그 후 최대 260°C의 피크 온도까지의 온도 상승. 245°C 이상의 시간은 제어되어야 하며, 260°C의 피크 온도에서의 총 시간은 10초를 초과해서는 안 됩니다. 솔더 페이스트 제조사의 권장 사항을 따르고 보드 수준 특성화를 수행하는 것이 중요합니다. 왜냐하면 이상적인 프로파일은 특정 PCB 조립에 따라 달라질 수 있기 때문입니다.

솔더링 아이언을 사용한 수동 리워크의 경우, 팁 온도는 300°C를 초과해서는 안 되며, 접촉 시간은 솔더 접합당 3초로 제한해야 합니다.

6.2 보관 및 습기 민감도

원래의 방습 배리어 백(건조제 포함)이 밀봉된 상태에서는, 부품들은 30°C 이하 및 90% 상대 습도(RH) 이하에서 보관해야 합니다. 이러한 조건에서의 유통 기한은 1년입니다. 배리어 백이 개봉되면, 부품들은 주변 습도에 노출됩니다. 원래 포장 외부에서 장기간 보관(1주일 이상)할 경우, 건조제가 들어 있는 밀봉 용기나 질소 퍼지된 데시케이터에 보관하는 것을 강력히 권장합니다. 부품들이 주변 조건에 1주일 이상 노출된 경우, 리플로우 솔더링 전에 흡수된 수분을 제거하고 리플로우 중 "팝콘" 현상 손상을 방지하기 위해 베이킹 절차(약 60°C에서 최소 20시간)가 필요합니다.

6.3 세척

솔더링 후 세척이 필요한 경우, 이소프로필 알코올(IPA)과 같은 알코올 기반 용매만 사용해야 합니다. 강력하거나 공격적인 화학 세척제는 에폭시 렌즈나 패키지를 손상시킬 수 있습니다.

6.4 구동 회로 설계

LED는 전류 구동 소자입니다. 일관된 광 출력을 보장하고 손상을 방지하기 위해 제어된 전류원으로 구동되어야 합니다. 가장 간단하고 일반적인 방법은 직렬 전류 제한 저항을 사용하는 것입니다. 저항 값(R_series)은 옴의 법칙을 사용하여 계산할 수 있습니다: R_series= (V_supply- V_F) / I_F, 여기서 V_F는 원하는 전류 I_F에서의 LED의 순방향 전압입니다. 여러 LED가 병렬로 연결될 때, 순방향 전압이 소자마다 약간씩 다를 수 있으므로, 전류 편중을 방지하고 균일한 밝기를 보장하기 위해 각 LED마다 별도의 전류 제한 저항을 사용하는 것을(원본 문서의 "회로 A"와 같이) 매우 권장합니다.

6.5 응용 고려사항 및 주의사항

이 제품은 사무용 장비, 통신 장치 및 가전 제품을 포함한 표준 상업용 및 산업용 전자 장비에서 사용하도록 설계되었습니다. 고장이 생명이나 건강을 위협할 수 있는 예외적인 신뢰성이 필요한 응용 분야(예: 항공, 의료 시스템, 중요한 안전 장치)의 경우, 설계 도입 전에 구성 요소 제조업체와의 특정 자격 검증 및 상담이 필수적입니다. 설계자는 응용 분야의 최악의 환경 시나리오를 고려하여 소자를 절대 최대 정격 및 권장 동작 조건 내에서 항상 동작시켜야 합니다.