LTE-S9511TS-R 적외선 발광 다이오드 데이터시트 - 940nm 파장 - 18° 발광각 - 1.6V 순방향 전압 - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

LTE-S9511TS-R은 신뢰성 있고 효율적인 적외선 광원이 필요한 응용 분야를 위해 설계된 개별 적외선 발광 다이오드입니다. 갈륨 비소(GaAs) 기술을 활용하여 가시광 간섭을 최소화하기에 이상적인 940nm 피크 파장의 빛을 방출합니다. 이 장치는 물처럼 투명한 렌즈가 장착된 사이드뷰 패키지를 특징으로 하며, 집중된 18도 반값 발광각을 제공합니다. 이는 방향성 적외선 신호 전송이 필요한 응용 분야에 적합합니다. 본 제품은 RoHS 및 친환경 제품 기준을 준수하며, 자동화 조립 공정을 위한 포장이 되어 있고, 적외선 리플로우 솔더링과 호환됩니다.

1.1 핵심 특징 및 목표 시장

이 적외선 발광 다이오드의 주요 특징은 높은 방사 강도, 컴팩트한 EIA 표준 패키지, 그리고 자동화 PCB 조립에 적합하다는 점입니다. 핵심 장점은 가시성이 낮고 실리콘 광검출기의 반응이 우수하여 소비자 가전 리모컨에 흔히 사용되는 특정 940nm 파장과, PCB 상에서 수평 방사가 가능하도록 하는 사이드뷰 구성입니다. 주요 목표 시장은 소비자 가전, 산업 자동화 및 보안 시스템입니다. 주요 응용 분야는 리모컨 장치의 적외선 발광기와 다양한 감지 및 데이터 전송 시스템의 PCB 장착형 센서 부품으로 사용됩니다.

2. 기술 파라미터 분석

2.1 절대 최대 정격

이 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 한계를 정의합니다. 주변 온도(TA) 25°C에서 최대 전력 소산은 140 mW입니다. 펄스 조건(초당 300 펄스, 10μs 펄스 폭)에서 최대 피크 순방향 전류는 1 암페어를 처리할 수 있으며, 최대 연속 DC 순방향 전류는 70 mA입니다. 장치는 최대 5볼트의 역방향 전압을 견딜 수 있습니다. 동작 온도 범위는 -40°C에서 +85°C이며, 저장 온도 범위는 -55°C에서 +100°C입니다. 최대 적외선 리플로우 솔더링 온도는 260°C에서 10초입니다.

2.2 전기적 및 광학적 특성

이는 TA=25°C에서 측정한 일반적인 성능 파라미터입니다. 방사 강도(I_E)는 순방향 전류(I_F) 20mA에서 24 mW/sr(일반값)이며, 시험 허용 오차는 ±15%입니다. 피크 발광 파장(λ_Peak)은 940nm입니다. 방출 파장의 확산을 나타내는 스펙트럼 대역폭(Δλ)은 50nm입니다. 순방향 전압(V_F)은 일반적으로 1.3V이며, I_F=20mA에서 최대 1.6V입니다. 역방향 전류(I_R)는 역방향 전압(V_R) 5V에서 최대 10 μA입니다. 발광각(2θ_1/2)은 강도가 축상 값의 절반으로 떨어지는 지점에서 18도입니다.

3. 성능 곡선 분석

데이터시트는 설계 엔지니어에게 중요한 여러 특성 곡선을 제공합니다. 스펙트럼 분포 곡선(그림 1)은 940nm를 중심으로 파장에 따른 상대 방사 강도를 보여줍니다. 순방향 전류 대 주변 온도 곡선(그림 2)은 열 관리에 중요한, 주변 온도가 증가함에 따라 허용 최대 순방향 전류가 어떻게 감소하는지 설명합니다. 순방향 전류 대 순방향 전압 곡선(그림 3)은 다이오드의 IV 특성을 보여줍니다. 상대 방사 강도 대 주변 온도 곡선(그림 4)은 광 출력이 온도 상승에 따라 어떻게 감소하는지 보여줍니다. 상대 방사 강도 대 순방향 전류 곡선(그림 5)은 구동 전류와 광 출력 사이의 비선형 관계를 보여줍니다. 마지막으로, 방사 패턴(그림 6)은 18도 발광각을 시각적으로 나타내는 극좌표 그래프입니다.

4. 기계적 및 패키징 정보

4.1 외형 및 패키지 치수

이 장치는 EIA 표준 패키지를 따릅니다. 외형도는 PCB 풋프린트 설계 및 기계적 통합을 위한 중요한 치수를 제공합니다. 모든 치수는 달리 명시되지 않는 한 ±0.15mm의 일반 공차를 가진 밀리미터 단위로 제공됩니다. 사이드뷰 방향이 명확하게 표시되어 있습니다.

4.2 솔더링 패드 레이아웃

리플로우 또는 웨이브 솔더링 중 신뢰할 수 있는 솔더 접합 형성을 보장하기 위해 권장 솔더링 패드 레이아웃이 제공됩니다. 치수는 패키지에 맞게 최적화되어 툼스토닝(tombstoning)이나 불량한 젖음(wetting)을 방지하는 데 도움이 됩니다. 솔더 페이스트 도포를 위해 0.12mm(5 mils)의 금속 스텐실 두께를 권장합니다.

4.3 테이프 및 릴 패키징

부품은 표준 자동화 피크 앤 플레이스 장비와 호환되는 7인치 직경 릴에 8mm 캐리어 테이프로 공급됩니다. 각 릴에는 1500개가 들어 있습니다. 포켓 치수, 테이프 너비, 릴 허브 크기를 포함한 패키징 사양은 ANSI/EIA 481-1-A-1994 표준을 따릅니다. 테이프는 커버 테이프로 밀봉되어 부품이 습기와 오염으로부터 보호됩니다.

5. 조립 및 취급 지침

5.1 솔더링 공정

이 장치는 적외선 리플로우 솔더링 공정, 특히 무연(Pb-free) 솔더 합금과 호환됩니다. 피크 온도가 260°C를 초과하지 않고 최대 10초를 넘지 않도록 강조하는 상세한 리플로우 프로파일 제안이 제공됩니다. 프로파일에는 열 충격을 최소화하기 위한 예열 단계가 포함됩니다. 수동 솔더링의 경우, 납땜 인두 온도는 300°C 미만에서 리드당 최대 3초를 권장합니다. 지침은 최종 프로파일이 사용된 특정 PCB 설계, 부품 및 솔더 페이스트에 맞게 특성화되어야 한다고 강조합니다.

5.2 저장 및 습기 민감도

부품의 습기 민감도 등급(MSL)은 3입니다. 건조제가 들어 있는 원래의 방습 봉지를 개봉하지 않은 상태에서는 ≤30°C 및 ≤90% RH에서 저장하고 1년 이내에 사용해야 합니다. 봉지를 개봉하면 부품은 ≤30°C 및 ≤60% RH에서 저장해야 합니다. 주변 조건에 1주일(168시간) 이상 노출된 경우, 리플로우 중 팝콘 크랙(popcorn cracking)을 방지하기 위해 솔더링 전에 60°C에서 최소 20시간 동안 베이크아웃(bake-out)이 필요합니다.

5.3 세척 및 구동 방법

솔더링 후 세척이 필요한 경우, 이소프로필 알코올과 같은 알코올 계 용매만 사용해야 합니다. 문서는 LED가 전류 구동 장치임을 강조합니다. 여러 LED를 병렬로 구동할 때 균일한 밝기를 보장하려면 각 LED와 직렬로 개별 전류 제한 저항을 배치해야 합니다. 이는 개별 장치 간의 순방향 전압(V_F)의 미세한 변동을 보상합니다.

6. 응용 노트 및 설계 고려사항

6.1 일반적인 응용 시나리오

주요 응용 분야는 TV, 오디오 시스템, 셋톱박스용 소비자 리모컨의 적외선 발광기입니다. 940nm 파장은 인간의 눈에 거의 보이지 않아 인지되는 광공해를 줄입니다. 또한 단거리 적외선 데이터 전송 링크, 보안 시스템 센서(예: 빔 차단 감지기) 및 비접촉 신호 전송이 필요한 산업 자동화에도 적합합니다. 사이드뷰 패키지는 IR 빔이 PCB 표면과 평행하게 방출되어야 할 때, 예를 들어 에지 센싱 응용 분야나 슬림 디바이스 내부에서 유리합니다.

6.2 설계 고려사항

설계자는 다음 사항을 고려해야 합니다:열 관리:장수명을 보장하기 위해 주변 온도 증가에 따른 최대 순방향 전류의 디레이팅(그림 2)을 준수해야 합니다.전류 구동:정전류원 또는 직렬 저항이 있는 전압원이 필수적입니다. 단순 전압원으로 구동하면 열 폭주(thermal runaway)와 고장으로 이어집니다.광학 정렬:좁은 18° 발광각은 수신 광검출기 또는 의도된 전송 경로와의 정밀한 정렬을 요구합니다.PCB 레이아웃:적절한 기계적 안정성과 솔더 접합 신뢰성을 보장하기 위해 권장 솔더 패드 치수를 따르십시오.

6.3 비교 및 선택

표준 5mm 또는 3mm 원형 IR LED와 비교하여, 이 사이드뷰 SMT 패키지는 수직 공간을 절약합니다. 더 넓은 발광각의 발광기와 비교하여, 좁은 빔은 축상에서 더 높은 강도를 제공하며, 이는 더 긴 거리 또는 더 낮은 전력 소비에 유리합니다. 940nm 파장은 더 일반적인 850nm 대비 가시적인 붉은 빛이 적어 소비자 응용 분야에서 바람직합니다. 설계자는 리모컨 또는 근접 감지를 위한 집중된 빔을 가진 표면 실장형, 사이드 발광 적외선 광원이 설계에 필요할 때 이 부품을 선택해야 합니다.

7. 자주 묻는 질문 (FAQ)

Q: 피크 파장(λ_Peak)과 주 파장(λ_d)의 차이는 무엇입니까?

A: 피크 파장은 방출된 광 출력이 최대가 되는 파장입니다(이 장치의 경우 940nm). 주 파장은 색상 인지에서 도출되며 단색 IR 장치에는 덜 관련이 있습니다. 가시광 LED에 더 중요합니다.

Q: 마이크로컨트롤러 핀에서 이 LED를 직접 구동할 수 있습니까?

A: 아닙니다. 마이크로컨트롤러 핀은 일반적으로 20mA를 안전하고 일관되게 공급할 수 없습니다. LED 전류를 처리하기 위해 마이크로컨트롤러로 제어되는 트랜지스터 스위치(예: NPN 또는 MOSFET)를 사용해야 하며, 항상 직렬 전류 제한 저항을 포함시켜야 합니다.

Q: 봉지를 개봉한 후 저장 조건이 왜 그렇게 엄격합니까?

A: 플라스틱 패키지는 습기를 흡수합니다. 고온 리플로우 솔더링 공정 중에 갇힌 이 습기가 급격히 증발하여 내부 박리 또는 \"팝콘 현상(popcorning)\"을 일으켜 부품에 균열이 생기고 파괴될 수 있습니다. 베이크아웃 공정은 이 흡수된 습기를 제거합니다.

Q: 직렬 저항 값을 어떻게 계산합니까?

A: 옴의 법칙을 사용하십시오: R = (V_supply- V_F) / I_F. 예를 들어, 5V 공급 전압, 일반적인 V_F 1.3V, 원하는 I_F 20mA인 경우: R = (5 - 1.3) / 0.02 = 185 옴입니다. 다음 표준 값(예: 180 또는 200 옴)을 사용하고 저항의 전력 정격이 충분한지 확인하십시오(P = I²* R).

8. 기술 원리 및 동향

8.1 동작 원리

적외선 발광 다이오드(IRED)는 반도체 p-n 접합에서 전계발광(electroluminescence) 원리로 동작합니다. 순방향 전압이 인가되면, n 영역의 전자와 p 영역의 정공이 접합 영역으로 주입됩니다. 이 전하 캐리어들이 재결합할 때, 광자의 형태로 에너지를 방출합니다. 이 광자의 파장은 반도체 재료의 밴드갭 에너지에 의해 결정됩니다. 갈륨 비소(GaAs)는 적외선 방사, 특히 이 장치에서 약 940nm에 해당하는 밴드갭을 가집니다. 사이드뷰 패키지는 성형된 에폭시 렌즈를 포함하여 방출된 빛을 지정된 발광각으로 형성합니다.

8.2 산업 동향

개별 IR 부품의 동향은 더 높은 효율(단위 전기 입력당 더 많은 방사 출력), 최종 장치의 소형화를 가능하게 하는 더 작은 패키지 크기, IrDA와 같은 응용 분야를 위한 고속 데이터 전송 프로토콜과의 증가된 호환성 쪽으로 나아가고 있습니다. 또한 자동차 및 산업 시장을 위한 신뢰성과 일관성 향상에도 초점이 맞춰져 있습니다. 발광기를 구동 회로 또는 광검출기와 단일 모듈로 통합하는 것은 또 다른 일반적인 동향으로, 최종 사용자를 위한 설계를 단순화합니다. 이 부품에서 볼 수 있는 무연 및 RoHS 준수 재료와 공정으로의 전환은 보편적인 산업 표준입니다.