LTE-4238R 적외선 발광 다이오드 데이터시트 - 투명 패키지 - 피크 파장 880nm - 순방향 전압 1.8V - 한국어 기술 문서

13. 기술 동향 및 배경

LTE-4238R은 광전자 애플리케이션을 위해 설계된 소형, 저비용 적외선(IR) 발광 소자입니다. 그 핵심 기능은 특정 파장의 적외선을 방출하는 것으로, 일반적으로 보이지 않는 광원이 필요한 감지, 검출 및 통신 시스템에 사용됩니다. 이 소자는 효율적인 광 투과를 가능하게 하는 투명한 플라스틱 엔드-루킹 패키지에 장착되어 있습니다. 이 부품의 주요 장점은 특정 포토트랜지스터 시리즈(예: LTR-3208 시리즈)와의 기계적 및 스펙트럼 매칭으로, 수신기-발광기 쌍의 설계를 단순화하고 감지 애플리케이션에서 최적의 성능을 보장합니다. 이는 물체 감지, 근접 감지, 비접촉 스위치 및 기본 광학 데이터 링크를 포함하는 시장에 적합합니다.

2. 심층 기술 파라미터 분석

2.1 절대 최대 정격

이 정격은 소자에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 한계를 정의합니다. LTE-4238R은 최대 150 mW의 전력을 소산할 수 있습니다. 펄스 조건(초당 300 펄스, 10 마이크로초 펄스 폭)에서 최대 2 암페어의 피크 순방향 전류를 처리할 수 있으며, 최대 연속 순방향 전류는 100 mA입니다. 소자는 최대 5 볼트의 역방향 전압을 견딜 수 있습니다. 동작 온도 범위는 -40°C에서 +85°C이며, 저장 온도 범위는 -55°C에서 +100°C입니다. 조립 시, 납땜 지점이 패키지 본체에서 최소 1.6mm 이상 떨어져 있는 조건에서 리드를 최대 5초 동안 260°C에서 납땜할 수 있습니다.

2.2 전기-광학 특성

이 파라미터들은 주변 온도(T_A) 25°C 및 테스트 순방향 전류(I_F) 20mA에서 지정되며, 이는 표준 동작점 역할을 합니다. 입체각당 방출되는 광 출력을 측정하는 복사 강도(I_E)의 전형적인 값은 4.81 mW/sr입니다. 출력 밀도를 나타내는 개구 복사 조도(E_e)는 전형적으로 0.64 mW/cm²입니다. 소자는 근적외선 스펙트럼에 속하는 피크 파장(λ_Peak) 880 나노미터에서 빛을 방출합니다. 반치폭(Δλ)으로 정의되는 스펙트럼 대역폭은 50 nm로, 피크 주변의 파장 분포를 나타냅니다. 순방향 전압(V_F)은 20mA에서 전형적으로 1.3V에서 1.8V 범위입니다. 역방향 전류(I_R)는 5V 역방향 바이어스가 인가될 때 최대 100 µA입니다. 복사 강도가 최대값의 절반으로 떨어지는 시야각(2θ_1/2)은 20도로, 상대적으로 좁은 빔을 정의합니다.

3. 빈닝 시스템 설명

데이터시트는 제품이 "특정 온라인 강도 및 복사 강도 범위에 맞춰 선별됨"이라고 명시하고 있습니다. 이는 측정된 광 출력 파라미터를 기반으로 한 빈닝 또는 분류 과정을 의미합니다. 이 발췌문에 구체적인 빈 코드가 나열되어 있지는 않지만, 일반적으로 이러한 발광 소자의 빈닝은 복사 강도(I_E)와 경우에 따라 순방향 전압(V_F)에 따라 부품을 그룹화하여 애플리케이션 성능의 일관성을 보장합니다. 설계자는 정확한 강도 요구사항을 충족하는 부품을 선택하기 위해 제조사에 상세한 빈닝 사양을 문의해야 합니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트에는 여러 가지 전형적인 특성 곡선이 포함되어 있습니다. 그림 1은 스펙트럼 분포를 보여주며, 상대 복사 강도를 파장에 대해 그래프로 나타냅니다. 이는 880nm에서의 피크와 50nm 반치폭을 확인시켜 줍니다. 그림 2는 순방향 전류와 주변 온도 간의 관계를 설명하며, 전력 소산 한계 내에 머물기 위해 최대 허용 연속 전류가 온도가 증가함에 따라 어떻게 감소하는지 보여줍니다. 그림 3은 순방향 전류 대 순방향 전압(I-V) 곡선으로, 다이오드의 지수적 특성을 보여줍니다. 그림 4는 상대 복사 강도가 주변 온도에 따라 어떻게 변하는지 보여주며, 일반적으로 온도가 상승함에 따라 출력이 감소하는 경향을 보입니다. 그림 5는 상대 복사 강도를 순방향 전류에 대해 그래프로 나타내며, 동작 범위 내에서 구동 전류와 광 출력 간의 거의 선형적인 관계를 보여줍니다. 마지막으로, 그림 6은 방사 패턴으로, 방출된 빛의 공간적 분포를 묘사하는 극좌표 그래프이며, 20도의 시야각을 확인시켜 줍니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 패키지 치수

소자는 소형 플라스틱 엔드-루킹 패키지를 사용합니다. 주요 치수 정보는 다음과 같습니다: 모든 치수는 밀리미터 단위(인치는 괄호 안에 표시), 별도로 명시되지 않는 한 표준 공차는 ±0.25mm, 플랜지 아래의 최대 수지 돌출은 1.0mm, 리드 간격은 리드가 패키지를 빠져나가는 지점에서 측정됩니다. 정확한 치수 도면은 참조되지만 제공된 텍스트에는 완전히 상세히 설명되어 있지 않습니다.

5.2 극성 식별

적외선 LED의 경우, 일반적으로 긴 리드가 애노드(양극)이고 짧은 리드가 캐소드(음극)입니다. 패키지에는 캐소드 근처에 평평한 면이나 다른 표시가 있을 수도 있습니다. 회로 조립 시 손상을 방지하기 위해 올바른 극성을 준수해야 합니다.

6. 납땜 및 조립 지침

절대 최대 정격은 리드 납땜 온도를 명시합니다: 패키지 본체에서 최소 1.6mm(0.063") 떨어진 지점에서 최대 5초 동안 260°C. 이는 반도체 다이와 플라스틱 캡슐화에 대한 열 손상을 방지하는 데 중요합니다. 리플로우 납땜의 경우, 피크 온도가 260°C를 초과하지 않고 액상선 이상의 시간을 신중하게 제어하는 표준 프로파일을 권장합니다. 소자는 사용 전 건조하고 정전기 방지 환경에 보관해야 합니다. 수분 민감도 등급(MSL) 정보가 적용 가능한 경우 제조사로부터 획득해야 합니다.

7. 포장 및 주문 정보

부품 번호는 LTE-4238R입니다. 데이터시트는 사양 번호(DS-50-98-0043) 및 개정판(C)을 참조합니다. 특정 포장 세부 사항(예: 테이프 및 릴 치수, 릴당 수량)은 이 발췌문에 제공되지 않습니다. "BNS-OD-C131/A4" 및 "BNS-OD-FC001/A4" 코드는 내부 문서 관리 번호를 가리킬 가능성이 높습니다. 주문 시 기본 부품 번호 LTE-4238R이 사용되며, 빈닝 또는 특별 선별 코드는 제조사의 시스템에 따라 추가됩니다.

8. 애플리케이션 권장사항

8.1 일반적인 애플리케이션 시나리오

LTE-4238R은 매칭된 IR 광원이 필요한 애플리케이션에 이상적입니다. 주된 용도는 스펙트럼 매칭된 포토트랜지스터(예: LTR-3208 시리즈)와 함께 사용하여 광 차단기 또는 반사형 물체 센서를 구성하는 것입니다. 일반적인 애플리케이션으로는 프린터 및 복사기의 용지 감지, 슬롯 또는 에지 감지, 물체 계수, 가전제품의 근접 감지 및 간단한 비접촉 스위치가 있습니다. 투명 패키지는 발광 소자가 보일 수 있는 애플리케이션에 적합하지만, 880nm 빛은 대부분 인간의 눈에는 보이지 않습니다.

8.2 설계 고려사항

1. 전류 제한:IR LED는 전류 구동 소자입니다. 항상 공급 전압(V_CC), LED의 순방향 전압(V_F~최대 1.8V), 원하는 순방향 전류(I_F)를 기반으로 계산된 직렬 전류 제한 저항을 사용하십시오. 100mA의 연속 전류 정격을 초과하지 마십시오. 펄스 동작의 경우, 과열을 피하기 위해 펄스 폭과 듀티 사이클이 지정된 한계 내에 머물도록 하십시오.
2. 열 관리:150 mW의 전력 소산 정격을 초과해서는 안 됩니다. 높은 주변 온도에서는 특성 곡선에 표시된 대로 최대 허용 순방향 전류를 감소시켜야 합니다.
3. 광학 정렬:페어링된 센서 시스템에서 최상의 성능을 위해 발광기와 검출기 사이의 정밀한 기계적 정렬을 보장하십시오. 좁은 20도 시야각은 방향성에 도움이 되지만 신중한 배치가 필요합니다.
4. 주변광 내성:매칭된 광검출기가 도움이 되지만, 광학 배플을 설계하거나 변조된 IR 신호를 사용하면 감지 애플리케이션에서 주변광 간섭에 대한 내성을 향상시킬 수 있습니다.

9. 기술 비교 및 차별화

LTE-4238R의 주요 차별화 특징은 특정 포토트랜지스터 시리즈와의 명시적인 기계적 및 스펙트럼 매칭입니다. 이는 최적의 결합 효율을 보장하고, 쌍이 함께 작동하도록 특성화되어 있기 때문에 광학 센서의 설계 과정을 단순화합니다. 일반적인 IR 발광기와 비교하여, 이 매칭은 최종 애플리케이션에서 더 높은 감도, 더 큰 범위 또는 더 일관된 성능으로 이어질 수 있습니다. 투명 패키지는 착색 패키지에 비해 약간 더 높은 투과 효율을 제공하여 광 출력을 극대화합니다. 소형 크기는 공간이 제한된 설계에 적합합니다.

10. 자주 묻는 질문 (FAQ)

Q: 피크 파장이 880nm인 이유는 무엇인가요?
A: 880nm는 근적외선 범위에 속합니다. 인간의 눈에는 보이지 않아 감지 애플리케이션에서 눈에 띄지 않습니다. 또한 실리콘 광검출기(예: 포토트랜지스터)의 피크 감도와 잘 일치하여 효율적인 검출을 보장합니다.

Q: 이 LED를 마이크로컨트롤러 핀에서 직접 구동할 수 있나요?
A: 핀의 전류 공급 능력에 따라 다릅니다. 일반적인 MCU 핀은 20-25mA를 공급할 수 있으며, 이는 동작 범위 내에 있습니다. 그러나 반드시 직렬로 전류 제한 저항을 포함시켜야 합니다. 전류 제어 없이 LED를 전압원이나 핀에 직접 연결하지 마십시오.

Q: 20도의 "시야각"은 어떻게 해석하나요?
A: 이는 방출된 빛의 강도가 최대값(축상)의 절반 이상인 전체 각도입니다. 20도 각도는 상대적으로 좁아, 광각 발광기와 비교하여 더 집중된 빔을 생성합니다. 이는 장거리 또는 정밀 정렬 애플리케이션에 유리합니다.

Q: "스펙트럼 매칭"이 무엇을 의미하나요?
A: LTE-4238R의 방출 스펙트럼(880nm 중심)이 지정된 포토트랜지스터의 스펙트럼 응답 곡선과 최적으로 겹치도록 설계되었다는 의미입니다. 이는 검출기가 실제로 "볼" 수 있고 전기 신호로 변환할 수 있는 방출된 빛의 양을 극대화합니다.

11. 실용적인 설계 및 사용 예시

예시 1: 물체 감지 센서:LTE-4238R과 매칭된 포토트랜지스터를 간격을 두고 마주 보게 배치합니다. 물체가 간격을 통과하면 IR 빔이 차단되어 포토트랜지스터의 출력이 변경됩니다. 이 간단한 회로는 컨베이어 벨트의 물체 계수 또는 프린터 트레이의 용지 존재 감지에 사용될 수 있습니다. LED를 통과하는 전류는 저항을 사용하여 20mA로 설정할 수 있습니다: R = (V_CC- V_F) / I_F. 5V 공급 전압과 1.6V의 V_F에 대해, R = (5 - 1.6) / 0.02 = 170 옴(표준 180 옴 저항 사용).

예시 2: 반사형 센서:발광기와 검출기를 나란히 장착하여 공통 지점을 향하게 합니다. 발광기에서 나온 IR 빛은 표면(예: 흰색 물체 또는 반사 테이프)에서 반사되어 포토트랜지스터에 의해 검출됩니다. 이 설정은 물체의 근접성을 감지하거나 인코딩된 패턴을 읽을 수 있습니다. 좁은 시야각은 이렇게 가까운 구성에서 발광기와 검출기 사이의 크로스토크를 최소화하는 데 도움이 됩니다.

12. 동작 원리 소개

LTE-4238R과 같은 적외선 발광기는 반도체 다이오드입니다. 순방향 바이어스(애노드에 캐소드에 비해 양의 전압이 인가됨)가 걸리면, 전자와 정공이 반도체 재료(일반적으로 갈륨 비소, GaAs 기반)의 활성 영역에서 재결합합니다. 이 재결합 과정은 광자(빛 입자) 형태로 에너지를 방출합니다. 반도체의 특정 재료 구성과 구조가 방출되는 광자의 파장을 결정하며, 이 경우 적외선 스펙트럼에서 880nm에 중심을 둡니다. 투명 에폭시 패키지는 반도체 다이를 캡슐화하고 보호하면서 생성된 빛이 효율적으로 빠져나갈 수 있도록 합니다.

13. 기술 동향 및 배경

적외선 발광기는 광전자 분야에서 여전히 기본적인 구성 요소입니다. 이 분야의 동향으로는 더 작은 패키지에서 더 높은 복사 강도와 효율을 가진 발광기 개발로, 더 강력하거나 더 긴 범위의 센서를 가능하게 하는 것이 있습니다. 또한 자동화 조립을 위한 표면 실장 소자(SMD) 패키지로의 이동이 있지만, 이와 같은 스루홀 패키지는 프로토타이핑 및 특정 애플리케이션에 여전히 널리 사용됩니다. 통합은 또 다른 동향으로, 결합된 발광기-검출기 모듈이 더 일반화되어 시스템 설계를 더욱 단순화하고 있습니다. 반도체의 전계발광 기본 원리는 잘 확립되어 있지만, 재료 과학의 발전은 성능, 신뢰성 및 비용 효율성을 계속해서 개선하고 있습니다.