적외선 발광 다이오드 LTE-4208M 데이터시트 - 940nm 파장 - T-1 3/4 패키지 (5mm) - 1.6V 순방향 전압 - 100mW 소비 전력 - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

LTE-4208M은 신뢰할 수 있고 효율적인 비가시광선 방출이 필요한 응용 분야를 위해 설계된 고성능 적외선 발광 다이오드입니다. 그 핵심 기능은 피크 파장 940나노미터에서 전기 에너지를 적외선 방사로 변환하는 것입니다. 이 파장은 가시광 간섭을 최소화해야 하는 응용 분야에 이상적입니다. 왜냐하면 사람의 눈에는 거의 보이지 않지만 포토트랜지스터나 포토다이오드와 같은 실리콘 기반 광검출기에는 매우 잘 감지되기 때문입니다.

이 소자는 투명한 렌즈가 장착된 표준 T-1 3/4 (직경 약 5mm) 패키지에 실장되어 있습니다. 이 소형 플라스틱 패키지는 기계적 견고성을 제공하면서도 비용 효율적인 솔루션을 제공합니다. 주요 설계 특징은 해당 포토트랜지스터 시리즈 (예: LTR-3208)와의 스펙트럼 및 기계적 정합성으로, 이는 발광기와 검출기 쌍 간의 최적 정렬 및 신호 결합을 보장함으로써 광학 시스템 설계를 단순화합니다.

1.1 핵심 장점 및 목표 시장

LTE-4208M의 주요 장점은 높은 방사 강도 출력, 엄격한 빈닝 공정을 통한 일관된 성능, 그리고 컴팩트하고 저비용의 폼 팩터입니다. 이 소자는 특정 방사 강도 범위 (빈)로 사전 선별되어 설계자가 외부 보정이나 트리밍 회로 없이도 시스템의 감도 요구사항을 정확히 충족하는 부품을 선택할 수 있게 합니다. 이러한 예측 가능성은 제조 수율과 시스템 신뢰성을 향상시킵니다.

이 부품의 목표 시장은 근접 감지, 물체 감지 또는 광학 인코딩이 필요한 주로 산업 및 소비자 가전입니다. 가장 두드러진 응용 분야는 연기 감지기로, IR 빔을 사용하여 빛의 산란 또는 감쇠를 측정함으로써 연기 입자를 감지합니다. 기타 잠재적 응용 분야로는 비접촉 스위치, 단거리 데이터 전송 (예: 리모컨 시스템), 산업 자동화 센서 및 물체 계수기가 있습니다.

2. 심층 기술 파라미터 분석

전기적 및 광학적 파라미터를 이해하는 것은 신뢰할 수 있는 회로 설계와 LED가 안전 동작 영역 내에서 작동하도록 보장하는 데 중요합니다.

2.1 절대 최대 정격

이 정격은 소자에 영구적 손상이 발생할 수 있는 한계를 정의합니다. 이 한계 또는 그 근처에서 장시간 작동하는 것은 권장되지 않습니다.

• 소비 전력 (Pd):100 mW. 이는 주변 온도 25°C에서 소자가 열로 발산할 수 있는 최대 전력량입니다. 이 한계를 초과하면 열 폭주 및 고장의 위험이 있습니다.
• 피크 순방향 전류 (I_FP):3 A. 이는 펄스 조건 (초당 300 펄스, 10μs 펄스 폭)에서 허용되는 최대 순간 전류입니다. 이는 연속 전류 정격보다 훨씬 높아, 짧고 고강도의 버스트에 대한 소자의 능력을 강조합니다.
• 연속 순방향 전류 (I_F):50 mA. 이는 일반적인 순방향 전압을 가정할 때, 소비 전력 정격을 초과하지 않고 연속적으로 인가할 수 있는 최대 DC 전류입니다.
• 역방향 전압 (V_R):5 V. 이 소자는 역바이어스에 대한 내성이 매우 낮습니다. 역방향으로 5V보다 큰 전압을 인가하면 즉시 항복이 발생할 수 있습니다. 데이터시트는 이 소자가 역방향 동작을 위해 설계되지 않았음을 명시적으로 언급합니다.
• 동작 및 저장 온도:각각 -40°C ~ +85°C 및 -55°C ~ +100°C. 이 범위는 신뢰할 수 있는 동작 및 비동작 저장을 위한 환경 조건을 정의합니다.
• 리드 납땜 온도:패키지 본체에서 4.0mm 거리에서 5초 동안 260°C. 이는 웨이브 또는 리플로우 납땜 공정에서 내부 반도체 다이 또는 플라스틱 패키지 손상을 방지하는 데 중요합니다.

2.2 전기적 및 광학적 특성

이 파라미터는 표준 시험 조건 (TA=25°C, I_F=20mA, 별도 명시 없는 경우)에서 측정되며 소자의 일반적인 성능을 정의합니다.

• 방사 강도 (I_E):이것은 핵심 광학 출력 파라미터로, 밀리와트/스테라디안 (mW/sr) 단위로 측정됩니다. 단위 입체각당 방출되는 광학 출력을 나타냅니다. 이 소자는 최소 및 일반 값이 3.6/13.2 mW/sr (빈 A)에서 28.8 mW/sr (빈 G)까지 범위인 빈 (A부터 G까지)으로 분류됩니다. 이 빈닝을 통해 필요한 신호 강도에 기반한 선택이 가능합니다.
• 피크 방출 파장 (λ_Peak):940 nm. 이는 방출된 광학 출력이 최대가 되는 파장입니다. 근적외선 스펙트럼 내에 속합니다.
• 스펙트럼 선 반폭 (Δλ):50 nm. 이 파라미터는 반치폭이라고도 하며, 스펙트럼 대역폭을 정의합니다. 50nm 폭은 방출된 빛이 피크 강도의 절반 수준에서 약 915nm에서 965nm까지의 파장을 커버함을 의미합니다.
• 순방향 전압 (V_F):1.2V (최소), 1.6V (일반). 이는 20mA를 흘릴 때 다이오드 양단에 걸리는 전압 강하입니다. 구동 회로에서 직렬 저항 값을 계산하는 데 필수적입니다: R = (V_공급- V_F) / I_F.
• 역방향 전류 (I_R):V_R=5V에서 100 μA (최대). 이는 다이오드가 최대 정격에서 역바이어스될 때 흐르는 작은 누설 전류입니다.
• 시야각 (2θ_1/2):20도. 이는 방사 강도가 최대값 (축상)의 절반으로 떨어지는 전체 각도입니다. 20° 각도는 비교적 좁고 집중된 빔을 나타내며, 지향성 감지 응용에 유리합니다.

3. 빈닝 시스템 설명

LTE-4208M은 단일의 중요한 빈닝 파라미터인 방사 강도를 사용합니다. 소자는 표준 시험 전류 20mA에서 측정된 출력에 따라 그룹 (빈 A부터 G까지)으로 시험 및 분류됩니다. 이 시스템은 다음과 같은 여러 이점을 제공합니다:

1. 설계 일관성:엔지니어는 특정 빈을 선택하여 생산 런의 모든 유닛에서 일관된 광학 신호 수준을 보장할 수 있어 제품 균일성을 향상시킵니다.
2. 성능 정합:정합된 광검출기와 함께 사용할 때, 발광기 빈을 선택하면 광학 센서 시스템의 전체 감도 및 동적 범위에 대한 더 엄격한 제어가 가능합니다.
3. 비용 최적화:감도 요구사항이 덜 엄격한 응용 분야는 잠재적으로 더 낮은 빈 (예: 빈 A, B) 부품을 사용할 수 있으며, 이는 더 비용 효율적일 수 있습니다.

이 모델에 대한 데이터시트는 순방향 전압이나 파장에 대한 빈닝을 나타내지 않으며, 이는 해당 파라미터에 대한 공정 제어가 엄격하거나 목표 응용 분야에 있어 중요한 차별화 요소가 아님을 시사합니다.

4. 성능 곡선 분석

일반적인 특성 곡선은 다양한 조건에서 소자가 어떻게 동작하는지에 대한 시각적 통찰력을 제공하며, 이는 명목상 25°C 지점을 넘어서는 강건한 시스템 설계에 필수적입니다.

4.1 스펙트럼 분포 (그림 1)

곡선은 940nm를 중심으로 하고 FWHM이 약 50nm인 가우시안 형태의 분포를 보여줍니다. 이는 LED 출력의 단색 특성을 확인시켜 주며, 감지 응용에서 주변광 간섭을 필터링하는 데 중요합니다. 곡선의 형태는 AlGaAs 기반 IR LED의 전형적인 모습입니다.

4.2 순방향 전류 대 주변 온도 (그림 2)

이 디레이팅 곡선은 열 관리에 필수적입니다. 주변 온도가 증가함에 따라 허용 가능한 최대 연속 순방향 전류가 감소함을 보여줍니다. 85°C (최대 동작 온도)에서 허용 전류는 25°C에서의 50mA 정격보다 훨씬 적습니다. 설계자는 시스템의 예상 최대 주변 온도에서 동작 전류가 이 곡선을 초과하지 않도록 하기 위해 이 그래프를 사용해야 합니다.

4.3 순방향 전류 대 순방향 전압 (그림 3)

이것은 다이오드의 표준 I-V 곡선입니다. 전류와 전압 사이의 지수 관계를 보여줍니다. 이 곡선을 통해 설계자는 20mA 시험 조건 이외의 전류에서 V_F를 추정할 수 있으며, 이는 전원 공급 설계 및 효율 계산에 중요합니다.

4.4 상대 방사 강도 대 주변 온도 (그림 4)

이 그래프는 광학 출력의 온도 의존성을 설명합니다. 상대 방사 강도는 온도가 증가함에 따라 감소합니다. 예를 들어, 85°C에서 출력은 25°C에서 값의 약 60-70%에 불과할 수 있습니다. 이 음의 온도 계수는 넓은 온도 범위에서 동작하도록 설계된 시스템에서 고온에서의 신호 손실을 피하기 위해 고려되어야 합니다.

4.5 상대 방사 강도 대 순방향 전류 (그림 5)

이 곡선은 일반적인 동작 범위 (예: 최대 50mA)에서 광학 출력이 순방향 전류에 거의 비례함을 보여줍니다. 그러나 관계는 완벽하게 선형적이지 않으며, 매우 높은 전류에서는 증가된 열 효과 및 반도체 내의 기타 비이상성으로 인해 효율 (mA당 방사 강도)이 약간 감소할 수 있습니다.

4.6 방사 패턴 (그림 6)

이 극좌표 그래프는 시야각을 시각적으로 정의합니다. 정규화된 강도가 중심축 (0°)으로부터의 각도에 대해 표시됩니다. 그래프는 20° 반각을 확인시켜 주며, 중심에서 약 ±10°를 넘어서면 강도가 급격히 떨어짐을 보여줍니다. 이 패턴은 단순한 돔 렌즈를 가진 LED의 특징으로, 지향성 응용에 적합한 집중된 빔을 제공합니다.

5. 기계적 및 패키징 정보

5.1 외형 치수

이 소자는 표준 T-1 3/4 스루홀 패키지 치수를 준수합니다. 주요 측정값에는 본체 직경 약 5mm, 패키지에서 리드가 나오는 부분의 일반적인 리드 간격 2.54mm (0.1"), 그리고 전체 길이가 포함됩니다. 플랜지 아래 최대 수지 돌출 1.0mm가 명시되어 있습니다. 리드는 일반적으로 주석 도금 구리 합금으로 만들어집니다. 패키지는 투명하고 무색의 에폭시 렌즈를 특징으로 합니다.

5.2 극성 식별

T-1 3/4와 같은 스루홀 패키지의 경우, 극성은 일반적으로 리드의 길이 (더 긴 리드가 일반적으로 애노드 또는 양극) 및/또는 캐소드 (음극) 리드 근처 플라스틱 플랜지의 평평한 부분으로 표시됩니다. 이 부품에 사용된 특정 마커에 대해서는 데이터시트 도면을 참조해야 합니다.

6. 납땜 및 조립 지침

납땜 사양을 준수하는 것은 열 충격과 잠재적 고장을 방지하는 데 중요합니다.

• 핸드 납땜:온도 제어 납땜 인두를 사용하십시오. 리드당 납땜 시간을 350°C를 초과하지 않는 온도에서 3-5초로 제한하십시오. 패키지 본체가 아닌 리드에 열을 가하십시오.
• 웨이브/리플로우 납땜:지정된 조건은 패키지 본체에서 4.0mm 거리에서 5초 동안 260°C입니다. 이는 소자가 일반적인 적외선 또는 대류 리플로우 프로파일을 견딜 수 있음을 의미하지만, 패키지 자체가 과열되지 않도록 하기 위해 리드의 열 질량을 고려해야 합니다.
• 세척:납땜 후 세척이 필요한 경우, 에폭시 패키지 재료와 호환되는 용제를 사용하십시오. 소자에 안전한지 확인되지 않는 한 초음파 세척은 피하십시오.
• 저장:지정된 온도 범위 (-55°C ~ +100°C) 내의 건조하고 정전기 방지 환경에 보관하십시오. 습기에 민감한 소자는 사용 전 베이킹되지 않은 경우 건조제와 함께 밀봉된 봉지에 보관해야 합니다.

7. 응용 제안 및 설계 고려사항

7.1 대표 응용: 연기 감지기

광전식 연기 감지기에서 LTE-4208M은 맑은 공기 조건에서 페어링된 포토트랜지스터에 직접 빔이 닿지 않도록 챔버 내에 배치됩니다. 연기 입자가 챔버에 들어오면 IR 빛을 산란시켜 일부가 포토트랜지스터로 편향되게 합니다. 이로 인한 검출기 전류의 증가가 경보를 트리거합니다. 이 응용 분야에서는:

• 신뢰할 수 있는 연기 감지를 위한 충분한 신호를 제공하면서 전력 소비를 최소화하는 방사 강도 빈을 선택하십시오.
• Drive the LED with a pulsed current (e.g., a short, high pulse like 100mA for 10μs) rather than DC to increase peak signal for better signal-to-noise ratio and reduce average power consumption, extending battery life.
• LED를 DC가 아닌 펄스 전류 (예: 10μs 동안 100mA와 같은 짧고 높은 펄스)로 구동하여 피크 신호를 증가시켜 더 나은 신호 대 잡음비를 확보하고 평균 전력 소비를 줄여 배터리 수명을 연장하십시오.

감지기가 다락방이나 온도 변화가 큰 다른 환경에 설치될 수 있으므로 방사 강도와 최대 전류의 온도 디레이팅을 고려하십시오.

• 7.2 일반 설계 고려사항전류 제한:
• 항상 직렬 저항 또는 정전류 드라이버를 사용하여 순방향 전류를 제한하십시오. LED를 전압원에 직접 연결하지 마십시오.역방향 전압 보호:
• 역방향 전압 서지가 가능한 회로 (예: 유도성 부하, 핫 플러깅)에서는 LED와 병렬로 (캐소드에서 애노드로) 보호 다이오드를 추가하여 역방향 전압을 0.7V 미만으로 클램핑하는 것을 고려하십시오.방열:
• 최대 전류 정격 근처에서 연속 동작하는 경우, PCB 레이아웃을 고려하십시오. 리드 주변에 충분한 구리 면적을 제공하면 열 발산에 도움이 됩니다.광학 설계:

좁은 20° 시야각은 콜리메이션을 위한 광학 설계를 단순화하지만 수신기와의 기계적 정렬에 주의가 필요합니다. 더 넓은 커버리지를 위해서는 확산기나 렌즈가 필요할 수 있습니다.

8. 기술 비교 및 차별화

일반적인, 빈닝되지 않은 IR LED와 비교하여 LTE-4208M의 주요 차별화 요소는 보장된 방사 강도 빈으로, 예측 가능한 성능을 제공합니다. 표면 실장 소자 IR LED와 비교하여 T-1 3/4 스루홀 패키지는 더 큰 열 질량과 더 긴 리드로 인해 더 높은 소비 전력이 가능하여, 더 높은 연속 또는 펄스 구동 전류를 허용할 수 있습니다. 투명한 패키지는 최대 순방향 광 출력과 빔 정의가 필요할 때 착색되거나 확산된 패키지보다 유리하지만, 가시광선에 대한 고유한 차폐 기능은 제공하지 않습니다.

9. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

Q: 피크 정격이 3A이므로 이 LED를 3A로 연속 구동할 수 있나요?

A: 아닙니다. 3A 정격은 특정 듀티 사이클에서 매우 짧은 펄스 (10μs)에 대한 것입니다. 최대 연속 전류는 50mA입니다. 이를 초과하면 과열로 인해 소자가 빠르게 파괴됩니다.

Q: 역방향 전압 정격이 왜 5V에 불과한가요?

A: 적외선 LED는 순방향 전도에 최적화되어 있습니다. 반도체 구조는 높은 역바이어스를 견디도록 설계되지 않았습니다. 회로가 역방향 전압 인가를 방지하도록 항상 확인하십시오.

Q: 올바른 빈 (A부터 G까지)을 어떻게 선택하나요?

A: 수신기에서 시스템의 필요한 신호 강도에 기반하여 선택하십시오. 검출기 회로의 이득이 높고 전력을 최소화해야 하는 경우, 더 낮은 빈 (A, B)으로 충분할 수 있습니다. 더 긴 거리, 더 약한 검출기 또는 높은 신호 대 잡음비가 필요한 시스템의 경우 더 높은 빈 (E, F, G)을 선택하십시오. 특정 광학 경로로 시험하는 것이 권장됩니다.

Q: 순방향 전압은 일반적으로 1.6V입니다. 5V 공급 전압으로 20mA를 위해 어떤 저항을 사용해야 하나요?_{A: R = (V}공급_F- V_F) / I_F= (5V - 1.6V) / 0.020A = 170 옴. 가장 가까운 표준 값 (예: 180 옴)을 사용하고 실제 전류를 확인하십시오: I

= (5V - 1.6V) / 180 = ~18.9mA, 이는 허용 가능합니다.

10. 실용 설계 사례 연구시나리오:

산업용 컨베이어 벨트를 위한 저전력, 배터리 구동 물체 계수기 설계. 시스템은 LTE-4208M이 벨트 건너편 LTR-3208 포토트랜지스터를 향하는 투과형 센서를 사용합니다.

1. 설계 단계:목표:
2. 모든 물체의 신뢰할 수 있는 감지를 보장하면서 배터리 수명을 최대화합니다.구동 방법:
3. 펄스 동작을 사용합니다. 마이크로컨트롤러가 100Hz, 10% 듀티 사이클 펄스 (1ms ON, 9ms OFF)를 생성합니다.전류 계산:_F평균 전력 한계 내에 머물기 위해 펄스 전류를 선택합니다. Pd=100mW 및 V_F~1.6V일 때, 평균 I_F는 ~62.5mA가 될 수 있습니다. 10% 듀티 사이클의 경우, 펄스 I
4. 는 최대 625mA까지 가능합니다. 강한 신호를 위해 100mA의 보수적인 펄스 전류가 선택됩니다.부품 선택:
5. 좋은 신호 강도를 위해 빈 D 또는 E에서 LTE-4208M을 선택합니다. 정합된 LTR-3208 포토트랜지스터를 선택합니다.회로:_GPIO마이크로컨트롤러 GPIO 핀을 사용하여 LED를 통해 100mA 펄스를 스위칭하는 트랜지스터 (예: NPN BJT 또는 N채널 MOSFET)를 구동합니다. 직렬 저항이 전류를 설정합니다: R = (3.3V_{- V}CE(sat)_F- V_F) / I
6. . 포토트랜지스터 출력은 비교기 또는 마이크로컨트롤러 ADC에 연결됩니다.고려사항:

LED 펄스와 동기화된 감지 (동기 감지)를 통해 주변광을 고려하십시오. 출력 강도에 대한 온도 영향을 고려하십시오.

이 접근 방식은 평균 전류 소비를 연속 20-50mA 대신 약 10mA (100mA * 10%)로 줄여, 강력하고 감지 가능한 빛 펄스를 유지하면서 배터리 수명을 크게 연장합니다.

11. 동작 원리

LTE-4208M은 알루미늄 갈륨 비소와 같은 재료로 제작된 반도체 p-n 접합 다이오드입니다. 재료의 밴드갭 에너지를 초과하는 순방향 전압이 인가되면, n영역의 전자와 p영역의 정공이 접합 영역으로 주입됩니다. 이 전하 캐리어들이 재결합할 때 에너지를 방출합니다. 발광 다이오드에서는 이 에너지가 주로 광자 (빛)로 방출됩니다. 방출된 빛의 파장 (색상)은 반도체 재료의 밴드갭 에너지에 의해 결정됩니다. 940nm로 조정된 AlGaAs의 경우, 밴드갭 에너지는 약 1.32 전자볼트 (eV)입니다. 투명한 에폭시 패키지는 렌즈 역할을 하여 방출 패턴을 형성하고 환경 보호를 제공합니다.

12. 기술 동향

• 적외선 발광기 기술은 계속 발전하고 있습니다. LTE-4208M과 같은 소자와 관련된 동향은 다음과 같습니다:효율 증가:
• 진행 중인 재료 과학 연구는 IR LED의 벽면 효율 (광학 출력 / 전기 입력)을 향상시켜 동일한 광학 출력에 대해 열 발생과 전력 소비를 줄이는 것을 목표로 합니다.고속 변조:
• 광학 데이터 통신 (예: IrDA, Li-Fi) 및 고속 감지 응용을 위한 더 빠른 스위칭이 가능한 LED 개발.통합:
• 발광기, 검출기 및 때로는 구동 회로를 단일 모듈로 결합한 통합 광전자 어셈블리로의 이동으로, 설계를 단순화하고 정렬 및 성능 일관성을 향상시킵니다.대체 파장:
• 안구 추적 (940nm가 덜 보이기 때문에 선호됨)과 같은 특정 응용 분야나 다른 실리콘 검출기 감도와의 호환성을 위한 다른 근적외선 파장 (예: 850nm, 880nm)으로의 확장.패키징 소형화:

스루홀 패키지는 고출력 또는 고신뢰성 응용 분야에서 여전히 인기가 있지만, 자동화 조립 및 공간 제약 설계를 위한 표면 실장 기술로의 강력한 추세가 있습니다.