LTE-4206C 적외선 발광 다이오드 데이터시트 - 패키지 치수 - 순방향 전압 1.6V - 방사 강도 7.67mW/sr - 피크 파장 940nm - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

LTE-4206C는 광전자 센싱 및 통신 애플리케이션에 사용하도록 설계된 소형, 저비용 적외선(IR) 발광 다이오드입니다. 핵심 기능은 피크 파장 940 나노미터에서 적외선을 방출하는 것으로, 이는 인간의 눈에는 보이지 않지만 매칭된 광검출기로 감지할 수 있습니다. 이 장치는 투명한 색상의 컴팩트한 엔드-루킹 플라스틱 패키지에 장착되어 공간이 제한된 설계에 적합합니다.

이 부품의 주요 장점은 LTR-4206 시리즈 광트랜지스터와의 기계적 및 스펙트럼 매칭입니다. 이 사전 매칭된 페어링은 설계 단순화를 보장하고, 송신기-검출기 페어에서 최적의 성능을 보장하며, 물체 감지, 근접 센싱, 광학 스위치와 같은 애플리케이션의 개발 시간을 단축합니다. 선택된 강도 범위는 빈닝을 허용하여 설계자에게 일관된 성능 매개변수를 제공합니다.

2. 심층 기술 매개변수 분석

2.1 절대 최대 정격

이 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 한계를 정의합니다. 이러한 조건에서의 동작은 보장되지 않습니다.

• 전력 소산 (Pd):90 mW. 이는 주변 온도 25°C에서 연속 동작 시 장치가 열로 소산할 수 있는 최대 허용 전력입니다.
• 연속 순방향 전류 (IF):60 mA. LED를 통해 무기한으로 흐를 수 있는 최대 DC 전류입니다.
• 피크 순방향 전류:1 A. 이 높은 전류는 펄스 조건(초당 300 펄스, 10 μs 펄스 폭)에서만 허용되며, 이를 초과해서는 안 됩니다.
• 역방향 전압 (VR):5 V. 역방향 바이어스에서 이 전압을 초과하면 접합 파괴가 발생할 수 있습니다.
• 동작 온도 범위:-40°C ~ +85°C. 신뢰할 수 있는 동작을 위한 주변 온도 범위입니다.
• 보관 온도 범위:-55°C ~ +100°C.
• 리드 솔더링 온도:패키지 본체에서 1.6mm 떨어진 지점에서 측정 시 5초 동안 260°C. 이는 웨이브 또는 리플로우 솔더링 공정에 매우 중요합니다.

2.2 전기 및 광학 특성

이 매개변수는 주변 온도(TA) 25°C에서 측정되며, 장치의 일반적인 성능을 정의합니다.

• 순방향 전압 (VF):테스트 전류(IF) 20mA에서 일반적으로 1.6V, 최대 1.2V입니다. 이는 LED가 동작할 때 양단에 걸리는 전압 강하입니다.
• 역방향 전류 (IR):역방향 전압(VR) 5V에서 최대 100 μA입니다. 이는 장치가 역방향 바이어스되었을 때의 누설 전류를 나타냅니다.
• 피크 방출 파장 (λPeak):940 nm. 이는 적외선 발광 다이오드가 최대 방사 강도를 출력하는 파장입니다.
• 스펙트럼 선 반폭 (Δλ):50 nm. 이 매개변수는 방출된 빛의 대역폭을 설명하며, 파장이 피크 주변에 얼마나 좁게 또는 넓게 분포하는지를 나타냅니다.
• 시야각 (2θ1/2):20도. 이는 강도가 피크 값의 절반(반치폭)인 방사선의 각도 확산을 정의합니다.

3. 빈닝 시스템 설명

LTE-4206C는 방사 강도 및 개구 방사 조도에 따라 다른 성능 빈으로 분류됩니다. 이를 통해 설계자는 애플리케이션의 특정 감도 요구 사항을 충족하는 부품을 선택할 수 있습니다.

• BIN A:개구 방사 조도 (Ee): 0.184 - 0.54 mW/cm²; 방사 강도 (Ie): 1.383 - 4.06 mW/sr.
• BIN B:개구 방사 조도 (Ee): 0.36 - 0.78 mW/cm²; 방사 강도 (Ie): 2.71 - 5.87 mW/sr.
• BIN C:개구 방사 조도 (Ee): 0.52 - 1.02 mW/cm²; 방사 강도 (Ie): 3.91 - 7.67 mW/sr.
• BIN D:개구 방사 조도 (Ee): 0.68 mW/cm² (최소); 방사 강도 (Ie): 5.11 mW/sr (최소).

모든 측정은 순방향 전류(IF) 20mA에서 수행됩니다. 더 높은 빈 문자(C, D)는 일반적으로 더 높은 출력 전력의 장치를 나타냅니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트는 다양한 조건에서 장치의 동작을 설명하는 여러 특성 곡선을 제공합니다.

4.1 스펙트럼 분포 (그림 1)

이 곡선은 파장의 함수로서 상대 방사 강도를 보여줍니다. 940nm에서의 피크 방출과 50nm 스펙트럼 반폭을 확인하며, 방출되는 적외선의 대역을 설명합니다.

4.2 순방향 전류 대 순방향 전압 (그림 3)

이는 다이오드의 표준 IV(전류-전압) 곡선입니다. 전류와 전압 사이의 지수 관계를 보여줍니다. 20mA에서의 일반적인 순방향 전압 1.6V는 이 그래프에서 확인할 수 있습니다. 이 곡선은 LED의 전류 제한 회로를 설계하는 데 필수적입니다.

4.3 상대 방사 강도 대 순방향 전류 (그림 5)

이 그래프는 광 출력 전력(방사 강도)이 상당한 범위에서 순방향 전류와 거의 선형 관계에 있음을 보여줍니다. 이는 설계자가 원하는 광 출력을 달성하는 데 필요한 구동 전류를 결정하는 데 도움이 됩니다.

4.4 상대 방사 강도 대 주변 온도 (그림 4)

이 곡선은 열 효과를 이해하는 데 매우 중요합니다. 방사 강도가 주변 온도가 증가함에 따라 감소함을 보여줍니다. 이 디레이팅은 고온에서 동작하는 애플리케이션에서 검출기에서 충분한 신호 강도를 보장하기 위해 고려되어야 합니다.

4.5 방사 다이어그램 (그림 6)

이 극좌표 플롯은 시야각(2θ1/2 = 20°)을 시각적으로 나타냅니다. 방출된 적외선의 공간적 분포를 보여주며, 이는 송신기를 해당 검출기와 정렬하는 데 중요합니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 패키지 치수

장치는 소형 엔드-루킹 플라스틱 패키지를 사용합니다. 주요 치수 정보는 다음과 같습니다:

• 모든 치수는 밀리미터 단위입니다(괄호 안은 인치).
• 다르게 명시되지 않는 한 표준 공차는 ±0.25mm(±0.010")입니다.
• 플랜지 아래 수지의 최대 돌출은 1.0mm(0.039")입니다.
• 리드 간격은 리드가 패키지 본체에서 나오는 지점에서 측정됩니다.

패키지는 "흡연 투명 색상"으로 설명되며, 이는 일반적으로 적외선 빛을 통과시키면서 반도체 다이에 대한 약간의 확산 및 물리적 보호를 제공하는 엷게 착색된 반투명 플라스틱을 의미합니다.

5.2 극성 식별

제공된 텍스트에 명시적으로 자세히 설명되지는 않았지만, 이와 같은 표준 IR LED 패키지는 일반적으로 캐소드를 나타내기 위해 평평한 면이나 더 긴 리드를 가지고 있습니다. 데이터시트 다이어그램에 이 표시가 나타납니다. 역방향 바이어스 손상을 방지하기 위해 올바른 극성은 필수적입니다.

6. 솔더링 및 조립 지침

조립을 위한 주요 사양은 리드 솔더링 온도입니다: 패키지 본체에서 1.6mm(0.063") 떨어진 지점에서 측정 시 최대 5초 동안 260°C. 이 정격은 웨이브 솔더링 또는 리플로우 공정 중 열 손상을 방지하는 데 매우 중요합니다.

설계 고려 사항:

• 방열판:저전력 LED에는 일반적으로 필요하지 않지만, 특히 최대 정격 근처에서 동작할 경우 PCB 레이아웃이 부품 주변에 과도한 열을 가두지 않도록 하는 것이 좋은 관행입니다.
• ESD 보호:모든 반도체 장치와 마찬가지로, 적외선 발광 다이오드는 정전기 방전에 민감할 수 있습니다. 조립 중 표준 ESD 취급 주의 사항을 준수해야 합니다.

7. 애플리케이션 제안

7.1 일반적인 애플리케이션 시나리오

• 물체 감지 및 근접 센싱:LTR-4206 광트랜지스터와 페어링되어 IR 빔을 차단함으로써 물체의 유무를 감지할 수 있습니다.
• 광학 스위치 및 인코더:패턴 디스크 또는 스트립을 통해 위치 또는 움직임을 감지하기 위해 회전 또는 선형 인코더에 사용됩니다.
• IR 데이터 전송:변조될 경우 단거리, 저데이터 속도 무선 통신(예: 리모컨 신호, 센서 원격 측정)에 사용될 수 있습니다.
• 연기 감지:일부 광학 연기 감지기 설계에서, IR LED와 검출기 페어는 연기 입자로부터 산란된 빛을 감지할 수 있습니다.

7.2 설계 고려 사항

• 전류 제한:LED는 전류 구동 장치입니다. 동작 전류를 설정하고 열 폭주를 방지하기 위해 직렬 저항 또는 정전류 드라이버가 필수적입니다. R = (공급 전압 - VF) / IF 공식을 사용하여 저항 값을 계산하십시오.
• 광학 정렬:좁은 20° 시야각은 최적의 결합 효율을 위해 송신기와 검출기 사이의 정밀한 기계적 정렬을 요구합니다.
• 주변광 내성:940nm에서 방출되기 때문에 가시 주변광의 간섭에 덜 민감합니다. 그러나 햇빛 및 기타 강한 IR 소스(백열등 등)는 940nm에서 상당한 에너지를 포함할 수 있어 간섭을 일으킬 수 있습니다. 검출기의 광학 필터링 또는 송신기 신호의 변조로 이를 완화할 수 있습니다.
• 열 디레이팅:충분한 구동 전류 마진을 제공하거나 더 높은 빈 부품을 선택함으로써 온도 증가에 따른 출력 전력 감소(그림 4 참조)를 고려하십시오.

8. 기술 비교 및 차별화

LTE-4206C의 주요 차별화 기능은 LTR-4206 광트랜지스터 시리즈와의 명시적인 기계적 및 스펙트럼 매칭입니다. 이는 송신기와 검출기 부품을 별도로 선택하는 것에 비해 여러 가지 장점을 제공합니다:

• 페어가 함께 특성화되어 검출기의 스펙트럼 응답이 LED의 방출 스펙트럼과 잘 일치하여 최대 감도를 보장합니다.기계적 호환성:
• 패키지는 표준 장착 구성에서 함께 맞도록 설계되어 기계적 설계를 단순화합니다.비용 효율적인 솔루션:
• 소형 플라스틱 패키지와 대량 생산으로 인해 저비용으로 신뢰할 수 있고 사전 검증된 광커플러 빌딩 블록을 제공합니다.9. 자주 묻는 질문 (기술 매개변수 기반)

Q: 방사 강도(Ie)와 개구 방사 조도(Ee)의 차이는 무엇입니까?

A: 방사 강도(mW/sr)는 단위 입체각(스테라디안)당 방출되는 광 전력을 측정하여 빛의 방향적 집중도를 설명합니다. 개구 방사 조도(mW/cm²)는 지정된 거리에서 표면(검출기와 같은)에 입사하는 전력 밀도로, 강도와 거리/기하학 구조 모두에 의존합니다.

Q: 5V 마이크로컨트롤러 핀에서 이 LED를 직접 구동할 수 있습니까?

A: 아닙니다. 전류 제한 저항을 사용해야 합니다. 예를 들어, 공급 전압 5V, VF 1.6V, 원하는 IF 20mA인 경우: R = (5V - 1.6V) / 0.02A = 170 옴입니다. 표준 180 옴 저항이 적합할 것입니다.

Q: 시야각이 왜 20도만 됩니까?

A: 좁은 시야각은 방출된 빛을 더 조밀한 빔으로 집중시킵니다. 이는 축상 강도를 증가시켜 더 긴 감지 거리 또는 더 낮은 구동 전류를 허용하고, 산란광을 줄여 신호 대 잡음비를 향상시킵니다. 정렬된 송신기-검출기 페어에 이상적입니다.

Q: 올바른 빈(A, B, C, D)을 어떻게 선택합니까?

A: 선택은 시스템의 감도 요구 사항과 동작 마진에 따라 다릅니다. 검출기에 강한 신호가 필요하거나 시스템이 넓은 온도 범위(출력이 감소하는)에서 동작하는 경우 더 높은 빈(C 또는 D)을 선택하여 더 많은 출력 전력을 확보하십시오. 덜 중요하거나 단거리 애플리케이션의 경우 더 낮은 빈이 충분하고 비용 효율적일 수 있습니다.

10. 실용적인 설계 사례

시나리오: 프린터 내 용지 존재 센서 설계.

일반적인 용도는 트레이에 용지가 있는지 감지하는 것입니다. LTE-4206C IR 발광 다이오드와 매칭된 LTR-4206 광트랜지스터가 용지 경로의 반대편에 배치됩니다. 용지가 없을 때는 IR 빛이 검출기에 도달하여 전도하게 합니다. 용지 한 장이 그 사이를 지나갈 때 IR 빔을 차단하고, 검출기는 전도를 멈추며, 마이크로컨트롤러는 이 변화를 감지하여 용지의 존재를 등록합니다.

설계 단계:

회로 설계:

1. MCU에 의해 제어되는 트랜지스터 스위치와 직렬 저항을 사용하여 LED를 20mA로 구동합니다. 광트랜지스터를 공통 이미터 구성과 풀업 저항으로 연결하여 수신된 빛에 기반하여 토글되는 디지털 출력 신호를 생성합니다.기계적 설계:
2. 패키지 치수를 사용하여 송신기와 검출기를 정밀하게 정렬하고, 20° 빔이 검출기의 활성 영역을 향하도록 합니다. 깨끗한 광학 경로를 제공하십시오.부품 선택:
3. 시간이 지남에 따라 렌즈에 먼지가 쌓이더라도 검출기에 강한 신호가 도달하도록 BIN C 또는 D 발광기를 선택하십시오.소프트웨어:
4. 진짜 용지 가장자리와 진동 또는 먼지를 구별하기 위한 디바운싱 논리를 구현합니다.11. 동작 원리

적외선 발광 다이오드(IR LED)는 반도체 p-n 접합에서 전계발광 원리로 동작합니다. 순방향 전압이 인가되면, n형 영역의 전자와 p형 영역의 정공이 접합을 가로질러 주입됩니다. 이 전하 캐리어가 재결합할 때 에너지를 방출합니다. IR LED에서는 이 방출된 에너지가 적외선 스펙트럼(약 940nm)의 광자에 해당하도록 반도체 재료(일반적으로 갈륨 비소 - GaAs 기반)가 선택됩니다. 방출된 빛의 강도는 캐리어 재결합 속도에 직접 비례하며, 이는 순방향 전류(IF)에 의해 제어됩니다. 투명한 패키지는 반도체 다이를 캡슐화하고 보호하면서 적외선 광자가 탈출할 수 있도록 합니다.

12. 기술 동향

적외선 발광 기술은 광전자 기술의 광범위한 동향과 함께 계속 발전하고 있습니다. 더 높은 효율을 지속적으로 추구하여 더 낮은 구동 전류에서 더 큰 광 출력 전력을 가능하게 하며, 이는 시스템 전력 소비와 열 발생을 줄입니다. 패키지 소형화는 또 다른 주요 동향으로, 더 작은 소비자 가전 및 IoT 장치로의 통합을 가능하게 합니다. 또한, 가스 감지 또는 고주변광 잡음 환경과 같이 특정 스펙트럼 필터링이 필요한 애플리케이션을 위해 더 정밀한 파장 제어와 좁은 스펙트럼 대역폭을 향한 개발이 진행 중입니다. 내장된 신호 처리가 있는 단일, 스마트 센서 모듈로 송신기와 검출기를 통합하는 것도 성장하는 분야로, 최종 사용자를 위한 시스템 설계를 단순화합니다.

Infrared emitter technology continues to evolve alongside broader optoelectronics trends. There is a constant drive towards higher efficiency, allowing for greater optical output power at lower drive currents, which reduces system power consumption and heat generation. Package miniaturization is another key trend, enabling integration into ever-smaller consumer electronics and IoT devices. Furthermore, there is development towards more precise wavelength control and narrower spectral bandwidths for applications requiring specific spectral filtering, such as in gas sensing or high-ambient-light-noise environments. The integration of emitters and detectors into single, smart sensor modules with built-in signal processing is also a growing area, simplifying system design for end-users.