적외선 발광기 및 검출기 LTE-R38386AS-S 데이터시트 - 850nm 파장 - 3.6W 출력 - 3.1V 순방향 전압 - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

본 문서는 신뢰할 수 있는 광원 및 감지 능력이 필요한 애플리케이션을 위해 설계된 개별 적외선(IR) 컴포넌트의 사양을 상세히 설명합니다. 이 장치는 적외선 발광기와 검출기를 통합하여 최대 파장 850 나노미터에서 동작합니다. 견고한 출력과 일관된 동작을 요구하는 고성능 애플리케이션을 위해 설계되었습니다.

이 컴포넌트의 핵심 장점은 단일 패키지 내에 고출력 적외선 발광기와 호환 가능한 검출기를 결합한 데 있습니다. 이 통합은 반사형 또는 근접 감지 애플리케이션 설계를 단순화합니다. 발광기는 높은 복사 세기와 넓은 시야각을 특징으로 하며, 검출기는 신호 수신에 필요한 감도를 제공합니다. 본 제품은 RoHS 및 그린 제품 규정을 준수합니다.

목표 시장은 리모컨 시스템, 단거리 무선 데이터 전송, 보안 및 경보 시스템, 그리고 적외선 기술이 선호되는 다양한 산업용 또는 소비자용 전자 감지 애플리케이션을 포함합니다.

2. 심층 기술 파라미터 분석

2.1 절대 최대 정격

이 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 한계를 정의합니다. 이 한계에서 또는 그 이상에서의 동작은 보장되지 않으며, 장기적인 신뢰성 있는 성능을 위해 피해야 합니다.

• 소비 전력 (Pd):3.6 와트. 이는 주변 온도(Ta) 25°C에서 장치가 열로 방산할 수 있는 최대 전력량입니다. 이를 초과하면 접합 온도가 과도하게 상승합니다.
• 피크 순방향 전류 (I_FP):5 암페어. 이는 펄스 조건(초당 300 펄스, 10μs 펄스 폭)에서 허용되는 최대 전류입니다. 이는 장치의 과도 열 용량을 활용하므로 DC 정격보다 훨씬 높습니다.
• DC 순방향 전류 (I_F):1 암페어. 발광기가 처리할 수 있는 최대 연속 순방향 전류입니다.
• 역방향 전압 (V_R):5 볼트. 이보다 높은 역방향 전압을 가하면 반도체 접합이 항복될 수 있습니다.
• 열 저항 (R_θJ):9 K/W. 이 파라미터는 열이 반도체 접합에서 주변 환경으로 얼마나 효과적으로 이동하는지를 나타냅니다. 값이 낮을수록 방열 성능이 더 좋습니다.
• 동작 온도 범위:-40°C ~ +85°C. 장치가 정상적으로 동작하도록 규정된 주변 온도 범위입니다.
• 보관 온도 범위:-55°C ~ +100°C.
• 적외선 솔더링 조건:패키지는 최대 10초 동안 최대 260°C의 피크 리플로우 온도를 견딜 수 있습니다.

2.2 전기 및 광학적 특성

이 파라미터들은 표준 테스트 조건(Ta=25°C)에서 측정되며, 장치의 대표적인 성능을 나타냅니다.

• 복사 세기 (I_E):I_F=1A에서 630 mW/sr (대표값). 이는 중심축을 따라 단위 입체각당 방출되는 광학적 출력을 측정한 것으로, 광원의 밝기를 나타냅니다.
• 총 복사 플럭스 (Φ_e):I_F=1A에서 1340 mW (대표값). 이는 모든 방향으로 방출되는 총 광학적 출력입니다.
• 피크 방출 파장 (λ_P):850 nm (대표값). 광학적 출력이 최대가 되는 파장입니다.
• 스펙트럼 선 반치폭 (Δλ):50 nm (대표값). 최대 세기의 절반에서 측정된 방출 스펙트럼의 폭으로, 스펙트럼 순도를 나타냅니다.
• 순방향 전압 (V_F):I_F=1A에서 3.1 V (대표값), 범위 2.5V ~ 3.6V. 지정된 전류가 흐를 때 장치 양단에 걸리는 전압 강하입니다.
• 역방향 전류 (I_R):V_R=5V에서 10 μA (최대값). 장치에 역방향 바이어스가 걸렸을 때의 작은 누설 전류입니다.
• 상승/하강 시간 (t_r/t_f):30 ns (대표값). 광학적 출력이 최대값의 10%에서 90%까지 상승(또는 90%에서 10%까지 하강)하는 데 필요한 시간입니다. 이는 최대 변조 속도를 결정합니다.
• 시야각 (2θ_1/2):90도 (대표값). 복사 세기가 중심(0°) 값의 절반이 되는 전체 각도입니다. 넓은 각도는 광범위한 커버리지가 필요한 애플리케이션에 유리합니다.

3. 성능 곡선 분석

데이터시트는 다양한 조건에서의 장치 동작을 이해하는 데 중요한 여러 특성 곡선을 제공합니다.

3.1 스펙트럼 분포

스펙트럼 분포 곡선은 파장에 대한 상대 복사 세기의 함수를 보여줍니다. 이 장치의 경우 피크는 850nm에 중심을 두고 있으며, 대표적인 반치폭은 50nm입니다. 이 특성은 페어링된 검출기의 스펙트럼 감도와 일치시키거나 시스템 내 광학 필터와의 호환성을 보장하는 데 중요합니다.

3.2 순방향 전류 대 주변 온도

이 디레이팅 곡선은 주변 온도가 증가함에 따라 허용 가능한 최대 DC 순방향 전류가 어떻게 감소하는지 보여줍니다. 최대 접합 온도를 초과하는 것을 방지하기 위해 고온 환경에서 동작할 때는 구동 전류를 줄여야 합니다. 이 곡선은 일반적으로 25°C에서 정격 전류에서 시작하여 최대 접합 온도에서 0까지 선형적으로 감소하는 것을 보여줍니다.

3.3 순방향 전류 대 순방향 전압

I-V 곡선은 순방향 전류와 순방향 전압 사이의 지수적 관계를 보여줍니다. 1A에서의 대표적인 V_F값인 3.1V는 구동 회로 설계 및 소비 전력 계산(P_d= V_F* I_F)을 위한 핵심 파라미터입니다.

3.4 상대 복사 세기 대 순방향 전류 및 온도

이 곡선들은 광학적 출력이 구동 전류와 주변 온도에 따라 어떻게 변화하는지 보여줍니다. 출력은 일반적으로 특정 지점까지 전류와 선형적으로 증가하지만, 매우 높은 전류에서는 발열로 인해 효율이 떨어질 수 있습니다. 또한 온도가 상승하면 내부 양자 효율이 감소하여 출력도 감소합니다.

3.5 방사 패턴

극좌표 방사 패턴은 시야각을 시각적으로 나타냅니다. 이 다이어그램은 90도의 반각을 확인시켜 주며, 다양한 축 이탈 각도에서의 상대적 세기를 보여줍니다. 이는 시스템에서 광학 설계 및 발광기와 검출기 정렬을 설계하는 데 매우 중요합니다.

4. 기계적 및 패키지 정보

4.1 외형 치수

이 장치는 표면 실장 패키지로 제공됩니다. 외형도는 길이, 너비, 높이, 리드 간격 및 광학 창의 위치를 포함한 모든 중요한 물리적 치수를 명시합니다. 달리 명시되지 않는 한 공차는 일반적으로 ±0.1mm입니다. PCB 풋프린트 설계 시 이 도면을 참조하는 것이 필수적입니다.

4.2 권장 솔더링 패드 치수

PCB용 권장 랜드 패턴(풋프린트)이 제공됩니다. 여기에는 리플로우 솔더링 중 신뢰할 수 있는 솔더 접합 형성을 보장하고 적절한 기계적 강도를 제공하기 위한 패드 크기, 모양 및 간격이 포함됩니다. 이 권장 사항을 따르면 툼스토닝 및 불량 솔더 접합을 방지하는 데 도움이 됩니다.

4.3 극성 식별

캐소드는 패키지 도면에 명확히 표시되어 있습니다. 장치 손상을 방지하기 위해 조립 시 올바른 극성을 준수해야 합니다. 제공된 테이프 및 릴 포장 또한 자동 배치를 위해 일관된 방향을 유지합니다.

5. 솔더링 및 조립 가이드라인

5.1 보관 조건

이 장치는 습기에 민감합니다. 개봉되지 않은 포장은 ≤30°C 및 ≤90% RH에서 보관해야 하며, 권장 사용 기간은 1년입니다. 방습 백을 개봉한 후에는 구성품을 ≤30°C 및 ≤60% RH에서 보관해야 합니다. 주변 공기에 1주일 이상 노출된 경우, 흡수된 수분을 제거하고 리플로우 중 "팝콘 현상"을 방지하기 위해 솔더링 전 약 60°C에서 최소 20시간 동안 베이크아웃이 필요합니다.

5.2 리플로우 솔더링 프로파일

JEDEC 호환 리플로우 프로파일을 권장합니다. 주요 파라미터는 다음과 같습니다:

• 예열:150–200°C, 최대 120초 동안 보드와 플럭스를 점진적으로 가열합니다.
• 피크 온도:최대 260°C. 260°C 이상의 시간은 최소화해야 합니다.
• 피크 온도 유지 시간:최대 10초. 장치는 이 프로파일을 최대 2회까지 견딜 수 있습니다.

구체적인 프로파일은 실제 PCB 설계, 솔더 페이스트 및 사용된 오븐에 맞게 특성화되어야 합니다.

5.3 핸드 솔더링

핸드 솔더링이 필요한 경우, 솔더링 아이언 팁 온도는 300°C를 초과해서는 안 되며, 접점당 접촉 시간은 3초로 제한해야 합니다. 이 작업은 한 번만 수행해야 합니다.

5.4 세척

솔더링 후 세척이 필요한 경우, 이소프로필 알코올과 같은 알코올 기반 용제만 사용해야 합니다. 강력하거나 부식성 화학 세척제는 피해야 합니다.

6. 포장 및 주문 정보

6.1 테이프 및 릴 사양

구성품은 엠보싱된 캐리어 테이프에 실장되어 7인치 릴에 감겨 공급됩니다. 각 릴에는 600개가 들어 있습니다. 포장은 ANSI/EIA 481-1-A-1994 표준을 준수합니다. 테이프에는 구성품을 보호하기 위한 커버 실이 있으며, 사양상 릴당 최대 2개의 연속 누락 구성품이 허용됩니다.

6.2 부품 번호

기본 부품 번호는 LTE-R38386AS-S입니다. 주문 및 식별 시 이 번호를 사용해야 합니다.

7. 애플리케이션 제안 및 설계 고려사항

7.1 대표적인 애플리케이션 회로

이 장치는 일반 전자 장비용으로 설계되었습니다. 발광기를 구동하기 위해서는 전류 구동 장치로 사용해야 합니다.회로 모델 (A)를 강력히 권장합니다: 여러 장치를 병렬로 연결할 때 각 LED마다 직렬로 전류 제한 저항을 배치해야 합니다. 이는 개별 LED 간의 순방향 전압(V_F)의 자연적 변동을 보상하여 광도 균일성을 보장합니다.회로 모델 (B), 즉 개별 저항 없이 LED를 직접 병렬 연결하는 방식은 권장되지 않습니다. 이는 심각한 밝기 불일치와 가장 낮은 V_F.

를 가진 LED에 의한 전류 독점 현상을 초래할 수 있습니다.

• 7.2 설계 고려사항열 관리:
• 최대 3.6W의 소비 전력을 고려할 때, PCB 상의 적절한 열 설계가 중요합니다. 장치 리드에 연결된 충분한 구리 면적(열 패드)을 사용하여 접합부에서 열을 전도시켜야 합니다.구동 전류 선택:
• 필요한 복사 세기와 애플리케이션의 최대 주변 온도에 대한 열 디레이팅을 기반으로 동작 전류를 선택하십시오. 절대 최대 DC 전류인 1A를 초과하지 마십시오.광학 정렬:
• 발광기와 검출기를 모두 사용하는 반사형 감지 애플리케이션의 경우, 검출기의 시야와 발광기의 조명 영역을 정렬하기 위해 신중한 기계적 설계가 필요합니다.전기적 노이즈:

검출기 측의 경우, 주변광 노이즈의 가능성을 고려해야 합니다. 데이터시트에는 이를 위해 광다이오드/트랜지스터에 필터를 제공할 수 있다고 언급되어 있지만, 이 특정 검출기에 필터가 포함되어 있는지는 명시되지 않았습니다.

7.3 애플리케이션 제한사항

이 장치는 항공, 교통 제어, 의료 또는 중요한 안전 시스템과 같이 장치 고장이 생명이나 건강을 위협할 수 있는 애플리케이션을 위해 설계되지 않았습니다. 이러한 애플리케이션의 경우, 설계 도입 전 제조업체와 상담이 필요합니다.

8. 기술 비교 및 차별화

• 이 데이터시트에서 다른 부품 번호와의 직접적인 비교는 제공되지 않지만, 이 컴포넌트의 주요 차별화 특징을 추론할 수 있습니다:통합 솔루션:
• 발광기와 검출기를 결합하여 부품 수를 줄이고 별도의 구성품을 조달하는 것에 비해 광학 정렬을 단순화합니다.고출력:
• 630 mW/sr의 복사 세기와 3.6W의 소비 전력 정격은 더 긴 거리 또는 더 강한 신호가 필요한 애플리케이션에 적합한 고출력 장치임을 나타냅니다.고속:
• 30 ns의 상승/하강 시간은 고속 데이터 전송 또는 펄스 동작을 위한 고주파 변조를 가능하게 합니다.넓은 시야각:

90도의 반각은 넓은 커버리지를 제공하여 근접 감지 또는 정렬이 덜 중요한 애플리케이션에 유용합니다.

9. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

Q: 이 LED를 1A로 연속 구동할 수 있나요?

A: 예, 하지만 주변 온도가 25°C 이하이고 접합 온도를 한계 내로 유지할 수 있을 만큼 충분한 방열 설계가 구현된 경우에만 가능합니다. 더 높은 주변 온도에서는 제공된 곡선에 따라 전류를 디레이팅해야 합니다.

Q: 복사 세기와 총 복사 플럭스의 차이는 무엇인가요?

A: 복사 세기(mW/sr)는 특정 방향(일반적으로 축상)에서 단위 입체각당 출력을 측정합니다. 총 복사 플럭스(mW)는 모든 방향으로 방출되는 총 광학적 출력을 측정합니다. 전자는 집중된 애플리케이션과 관련이 있고, 후자는 총 광 출력과 관련이 있습니다.

Q: 병렬 연결된 각 LED마다 직렬 저항이 필요한 이유는 무엇인가요?_FA: LED는 V_F에 대해 음의 온도 계수와 제조 변동성을 가지고 있습니다. 개별 저항이 없으면 V

가 약간 낮은 LED가 불균형적으로 더 많은 전류를 끌어당겨, 밝기 불균일 및 해당 장치에서의 열 폭주 가능성을 초래합니다.

Q: 260°C, 10초 솔더링 조건은 어떻게 해석해야 하나요?

A: 이는 장치 패키지가 무연 리플로우 솔더링의 고온을 견딜 수 있음을 의미합니다. 오븐 프로파일은 구성품 본체 온도가 260°C를 초과하지 않도록 설계되어야 하며, 그 피크 온도 근처에서 머무는 시간은 10초 미만이어야 합니다.

10. 실용 애플리케이션 예시

설계 사례: 자동 수도꼭지용 근접 센서

이 애플리케이션에서 발광기와 검출기는 방수 창 뒤에 나란히 장착됩니다. 발광기는 지속적으로 850nm 적외선 빔을 방출합니다. 손이 수도꼭지 아래에 놓이면 적외선 빛이 손에 반사되어 검출기로 돌아옵니다. 검출기 출력을 모니터링하는 마이크로컨트롤러는 신호가 크게 증가하는 것을 감지하고, 이를 트리거로 물 밸브를 열게 합니다.

1. 설계 단계:구동 회로:

2. 회로 모델 (A)을 사용하십시오. 정전류원 또는 직렬 저항이 있는 전압원을 사용하여 발광기 전류를 예를 들어 500mA로 설정하여 한계 내에서 강력한 신호를 제공합니다.검출기 인터페이스:

3. 광검출기(이 패키지 내에는 광트랜지스터일 가능성이 높음)는 풀업 저항과 함께 공통 이미터 구성으로 연결됩니다. 컬렉터의 전압은 IR 빛이 감지되면 떨어집니다.PCB 레이아웃:

4. 권장 패드 레이아웃을 따르십시오. 방열을 위해 장치의 접지 핀에 연결된 충분한 구리 영역을 포함하십시오. 아날로그 감지 트레이스를 노이즈가 많은 디지털 라인에서 멀리 유지하십시오.광학/기계:

5. 발광기의 90도 원뿔과 검출기의 시야가 원하는 감지 영역(예: 수도꼭지 헤드에서 5-15cm)에서 겹치도록 하우징을 설계하십시오.소프트웨어:

마이크로컨트롤러에서 필터링을 구현하여 반사 신호를 주변 IR 노이즈(예: 햇빛 또는 히터)와 구별하십시오.

11. 동작 원리

이 장치는 두 가지 주요 요소를 포함합니다:적외선 발광기 (IRED):

이는 일반적으로 갈륨 비소(GaAs) 또는 알루미늄 갈륨 비소(AlGaAs) 반도체 다이오드입니다. 순방향 바이어스가 걸리면 활성 영역에서 전자와 정공이 재결합하여 광자의 형태로 에너지를 방출합니다. 재료 구성(AlGaAs)은 약 850nm 파장의 광자를 생성하도록 설계되었으며, 이는 근적외선 스펙트럼에 속해 인간의 눈에는 보이지 않습니다.적외선 검출기:

이는 실리콘 또는 적외선에 민감한 다른 반도체 재료로 만들어진 광다이오드 또는 광트랜지스터입니다. 충분한 에너지를 가진 광자가 검출기의 활성 영역에 충돌하면 전자-정공 쌍을 생성합니다. 광다이오드에서는 역방향 바이어스가 걸렸을 때 이 현상이 빛의 세기에 비례하는 광전류를 생성합니다. 광트랜지스터에서는 광전류가 베이스 전류 역할을 하여 훨씬 더 큰 컬렉터 전류가 흐르게 하여 내부 이득을 제공합니다.

12. 기술 동향

적외선 컴포넌트는 이 제품 범주와 관련된 여러 방향으로 계속 발전하고 있습니다:효율 증가:

지속적인 재료 과학 연구는 IRED의 벽면 효율(광 출력 / 전기 입력)을 향상시켜 동일한 광 출력에 대해 열 발생과 전력 소비를 줄이는 것을 목표로 합니다.고속화:

소비자 가전(예: IrDA 프로토콜)에서 더 빠른 데이터 전송에 대한 수요는 더 짧은 상승/하강 시간을 가진 장치 개발을 촉진하여 더 높은 대역폭 통신을 가능하게 합니다.소형화:

더 작은 전자 장치로의 추세는 성능을 유지하거나 향상시키면서 더 작은 패키지 풋프린트의 구성품을 요구합니다.통합: