적외선 발광 및 검출기 LTE-R38386AS-ZF 데이터시트 - 850nm 파장 - 1A 순방향 전류 - 3.6V 최대 전압 - 3.6W 전력 소산 - 기술 문서

1. 제품 개요

본 문서는 고출력, 고속, 넓은 시야각이 필요한 응용 분야를 위해 설계된 개별 적외선 부품의 완전한 기술 사양을 제공합니다. 이 장치는 850nm의 피크 파장에서 동작하는 적외선 발광기로, 고속 성능을 위해 AlGaAs 기술을 사용하여 제작되었습니다. 이는 GaAs 940nm IRED, PIN 포토다이오드, 포토트랜지스터 등 다양한 적외선 발광기 및 검출기를 포함하는 광범위한 제품 라인의 일부입니다. 이 부품은 RoHS 규정을 준수하도록 설계되었으며 그린 제품으로 분류됩니다.

1.1 핵심 장점 및 목표 시장

이 부품의 주요 장점으로는 고출력 LED 광원, 긴 수명을 가진 고성능, 그리고 높은 구동 전류를 처리할 수 있는 능력이 포함됩니다. 이러한 특징들은 까다로운 적외선 응용 분야에 적합하게 만듭니다. 목표 시장과 응용 분야는 주로 소비자 및 산업용 전자제품, 특히 신뢰할 수 있는 적외선 신호 전송이 필요한 분야입니다.

2. 심층 기술 파라미터 분석

이 섹션은 표준 테스트 조건(TA=25°C)에서 명시된 장치의 주요 전기적, 광학적, 열적 파라미터에 대한 상세하고 객관적인 해석을 제공합니다.

2.1 절대 최대 정격

이 장치는 신뢰성을 보장하고 손상을 방지하기 위해 엄격한 한도 내에서 동작하도록 설계되었습니다. 최대 전력 소산은 3.6 와트입니다. 펄스 조건(초당 300 펄스, 10μs 펄스 폭)에서 5 암페어의 피크 순방향 전류와 1 암페어의 연속 DC 순방향 전류를 처리할 수 있습니다. 허용 최대 역전압은 5 볼트입니다. 접합부에서의 열저항은 9 K/W로 지정되어 있으며, 이는 열 관리 설계에 매우 중요합니다. 동작 온도 범위는 -40°C에서 +85°C이며, 저장 온도 범위는 -55°C에서 +100°C입니다. 이 부품은 260°C에서 최대 10초 동안 적외선 납땜을 견딜 수 있습니다.

2.2 전기적 및 광학적 특성

1A 순방향 전류(IF)의 테스트 조건에서, 이 장치는 전형적으로 320 mW/sr, 최소 200 mW/sr의 복사 강도(IE)를 나타냅니다. 총 복사 플럭스(Фe)는 전형적으로 1270 mW입니다. 피크 발광 파장(λPeak)은 850 nm이며, 스펙트럼 선 반폭(Δλ)은 50 nm로 광학 대역폭을 정의합니다. 순방향 전압(VF)은 2.5V(최소)에서 3.6V(최대)까지 범위하며, 1A에서의 전형적인 값은 3.1V입니다. 역전류(IR)는 역전압(VR) 5V에서 최대 10 μA입니다. 신호 상승 및 하강 시간(Tr/Tf)은 전형적으로 30 나노초입니다(10%에서 90%까지 측정). 시야각(2θ1/2)은 150도이며, 여기서 θ1/2는 복사 강도가 중심축 값의 절반이 되는 축 이탈 각도입니다.

3. 성능 곡선 분석

이 데이터시트는 다양한 조건에서 회로 설계 및 성능 예측에 필수적인 여러 전형적인 특성 곡선을 포함합니다.

3.1 스펙트럼 분포

그림 1은 파장의 함수로서 상대 복사 강도를 보여줍니다. 곡선은 850 nm를 중심으로 하여 피크 발광 파장을 확인시켜 주며, 50 nm의 반폭은 방출된 적외선의 스펙트럼 확산을 나타냅니다.

3.2 순방향 전류 대 주변 온도

그림 2는 허용 순방향 전류와 주변 온도 간의 관계를 설명합니다. 이 디레이팅 곡선은 접합 온도 한계를 초과하지 않도록 고온에서의 최대 안전 동작 전류를 결정하는 데 중요합니다.

3.3 순방향 전류 대 순방향 전압

그림 3은 IV(전류-전압) 특성 곡선을 제시합니다. 이는 다이오드에 전형적인 비선형 관계를 보여주며, 전력 소산(Vf * If)을 계산하고 적절한 전류 제한 회로를 설계하는 데 사용됩니다.

3.4 상대 복사 강도 대 주변 온도 및 순방향 전류

그림 4와 5는 각각 광학 출력 전력(IF=1A에서의 값에 상대적)이 주변 온도 및 순방향 전류에 따라 어떻게 변하는지 나타냅니다. 이 그래프들은 설계자가 다양한 동작 조건에서 효율 변화 및 출력 안정성을 이해하는 데 도움을 줍니다.

3.5 방사 패턴

그림 6은 방출된 적외선의 공간적 분포를 보여주는 극좌표 방사 다이어그램입니다. 넓고 부드러운 로브는 150도의 시야각을 확인시켜 주며, 이는 광범위한 커버리지나 정렬 허용 오차가 필요한 응용 분야에 중요합니다.

4. 기계적 및 패키징 정보

4.1 외형 치수

본 문서는 부품의 상세한 기계적 도면을 제공합니다. 모든 치수는 별도로 명시되지 않는 한 ±0.1 mm의 표준 공차를 가진 밀리미터 단위로 지정됩니다. 도면에는 PCB 풋프린트 설계 및 기계적 통합에 필요한 주요 특징들이 포함되어 있습니다.

4.2 권장 납땜 패드 치수

조립 과정 중 적절한 솔더 조인트 형성, 기계적 안정성 및 열 성능을 보장하기 위해 권장 PCB 랜드 패턴(납땜 패드 레이아웃)이 제공됩니다. 신뢰할 수 있는 제조를 위해 이러한 치수를 준수하는 것이 좋습니다.

4.3 극성 식별

캐소드는 패키지 치수 다이어그램에 명확히 표시되어 있습니다. 조립 중 올바른 극성 방향은 장치가 기능하기 위해 필수적입니다.

5. 납땜 및 조립 지침

적절한 취급 및 조립은 장치의 신뢰성과 성능을 유지하는 데 중요합니다.

5.1 저장 조건

밀봉된 패키지의 경우, 저장 온도는 30°C 이하, 상대 습도(RH)는 90% 이하로 하며, 권장 사용 기간은 1년입니다. 개봉된 패키지의 경우, 환경은 30°C 또는 60% RH를 초과해서는 안 됩니다. 원래 포장에서 꺼낸 부품은 1주일 이내에 리플로우 납땜해야 합니다. 원래 포장 외부에서 더 오래 보관할 경우, 건조제가 들어 있는 밀폐 용기나 질소 건조기 내 보관을 권장합니다. 포장 없이 1주일 이상 보관된 부품은 납땜 전 약 60°C에서 최소 20시간 동안 베이킹해야 합니다.

5.2 세척

세척이 필요한 경우, 이소프로필 알코올과 같은 알코올 계 용매만 사용해야 합니다.

5.3 납땜 파라미터

리플로우 및 핸드 납땜 공정 모두에 대한 상세한 납땜 조건이 제공됩니다. 리플로우 납땜의 경우: 150–200°C에서 최대 120초 동안 예열하고, 피크 온도는 260°C를 초과하지 않으며 최대 10초 동안 유지합니다(최대 2회의 리플로우 사이클 허용). 솔더링 아이언 사용의 경우: 최대 온도 300°C에서 각 리드당 최대 3초 동안 납땜합니다. 본 문서는 공정 설정의 기초로서 JEDEC 표준 프로파일을 참조하며, 설계, 페이스트 및 장비의 변동으로 인해 보드별 특성화의 필요성을 강조합니다.

6. 패키징 및 주문 정보

6.1 테이프 및 릴 패키지 치수

이 부품은 7인치 릴에 공급되며, 릴당 600개가 들어 있습니다. 패키징은 ANSI/EIA 481-1-A-1994 사양을 준수합니다. 캐리어 테이프 및 릴에 대한 상세 치수가 제공됩니다. 참고 사항으로 빈 부품 포켓은 커버 테이프로 밀봉되며, 최대 2개의 연속 누락 부품이 허용됨을 명시합니다.

7. 응용 노트 및 설계 고려사항

7.1 의도된 용도 및 주의사항

이 장치는 사무실, 통신 및 가정용 응용 분야의 일반 전자 장비용으로 의도되었습니다. 예외적인 신뢰성이 필요한 응용 분야, 특히 고장이 생명이나 건강을 위협할 수 있는 경우(예: 항공, 의료 시스템, 안전 장치)에는 사용 전 상담이 필요합니다.

7.2 구동 회로 설계

LED는 전류 구동 장치이므로, 여러 장치를 병렬로 연결할 때 각 LED와 직렬로 전류 제한 저항을 사용해야 합니다. 데이터시트에서 "회로 모델 (A)"로 설명된 이 방법은 모든 LED 간의 강도 균일성을 보장하는 데 필수적입니다. 개별 저항이 없는 대안 회로("회로 모델 (B)")는 LED 간의 자연적인 순방향 전압(Vf) 분포로 인해 전류 불균형을 일으켜 밝기 변동을 초래할 수 있습니다.

7.3 열 관리

3.6W의 전력 소산 정격과 9 K/W의 열저항(Rθj)을 고려할 때, PCB 상의 효과적인 열 관리가 필요합니다. 설계자는 특히 고전류 또는 고온 주변 환경에서 동작할 때, 디레이팅 곡선이 나타내는 바와 같이 접합 온도를 안전 한도 내로 유지하기 위해 충분한 구리 면적 또는 방열 설비를 확보해야 합니다.

8. 기술 비교 및 차별화

이 850nm AlGaAs IRED는 고속 응용 분야를 위해 포지셔닝되어 있습니다. 리모컨에 자주 사용되는 표준 940nm GaAs IRED와 비교하여, 850nm 파장은 실리콘 기반 검출기(800-900nm 부근에서 더 높은 감도를 가짐)와 함께 더 나은 성능을 제공할 수 있으며, 데이터 전송 및 감시 시스템에 일반적으로 사용됩니다. 높은 출력 전력(전형적 320 mW/sr)과 빠른 스위칭 속도(전형적 30 ns)는 강한 신호 또는 높은 데이터 전송률이 필요한 응용 분야의 주요 차별화 요소입니다.

9. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

Q: 복사 강도(mW/sr)와 총 복사 플럭스(mW)의 차이는 무엇인가요?

A: 복사 강도는 중심축을 따라 단위 입체각(스테라디안)당 방출되는 광전력을 측정하여 빔이 얼마나 집중되어 있는지를 나타냅니다. 총 복사 플럭스는 모든 방향으로 방출되는 통합 광전력입니다. 이 장치의 넓은 150° 시야각은 좁은 각도 발광기에 비해 총 플럭스가 축 방향 강도가 시사하는 것보다 훨씬 높음을 의미합니다.

Q: 이 LED를 정전압원으로 구동할 수 있나요?

A: 권장하지 않습니다. LED는 전류 제어가 필요합니다. 순방향 전압(Vf)에는 범위(2.5V ~ 3.6V)가 있습니다. 이 범위 내로 설정된 정전압원은 부품 간 과도한 전류 변동을 초래하여 일부를 과구동하고 밝기 불일치나 손상을 일으킬 수 있습니다. 항상 직렬 저항 또는 정전류 드라이버를 사용하십시오.

Q: 150도(2θ1/2)의 시야각을 어떻게 해석하나요?

A: 시야각은 강도가 피크(축상) 강도의 절반 이상인 전체 각도입니다. 따라서 θ1/2는 축으로부터 75도입니다. 빛은 이 매우 넓은 150도 원뿔 내에서 유용한 강도로 방출됩니다.

10. 설계 및 사용 사례

사례 1: 근접 센서 / 물체 감지:발광기는 별도의 포토트랜지스터 또는 포토다이오드 검출기와 짝을 이룰 수 있습니다. 넓은 시야각은 정렬을 단순화합니다. 발광기와 검출기 사이를 지나가는 물체는 빔을 차단하여 감지 신호를 트리거합니다. 높은 출력은 더 긴 감지 거리 또는 일부 주변 적외선 노이즈가 있는 환경에서의 동작을 가능하게 합니다.

사례 2: 간단한 적외선 데이터 링크:빠른 30 ns 상승/하강 시간은 고주파(MHz 범위)로 변조하는 것을 가능하게 하여 단거리 무선 데이터 전송에 적합합니다. 마이크로컨트롤러 또는 인코더 IC의 변조된 전류로 구동하고 포토다이오드가 있는 튜닝된 수신기 회로를 사용하여 기본 직렬 통신 링크를 구축할 수 있습니다.

사례 3: 조명용 다중 발광기 어레이:적외선 스펙트럼에서 영역 조명이 필요한 응용 분야(예: 야간 투시 기능이 있는 CCTV 카메라)의 경우, 여러 유닛을 PCB 상에 배열할 수 있습니다. 구동 회로는 Vf 변동에도 불구하고 어레이 전체에 걸쳐 균일한 출력을 보장하기 위해 각 발광기에 대해 개별 전류 제한 저항(회로 A에 따라)을 포함해야 합니다.

11. 동작 원리

이 장치는 적외선 발광 다이오드(IRED)입니다. 이는 반도체 p-n 접합에서 전기발광 원리에 따라 동작합니다. 순방향 전류가 인가되면, 활성 영역(AlGaAs로 제작)에서 전자와 정공이 재결합하여 광자의 형태로 에너지를 방출합니다. 특정 물질 구성(AlGaAs)과 구조는 에너지 밴드갭이 850 나노미터의 광자 파장에 해당하도록 설계되었으며, 이는 전자기 스펙트럼의 근적외선 영역에 속해 인간의 눈에는 보이지 않지만 실리콘 기반 센서로 검출 가능합니다.

12. 산업 동향 및 배경

적외선 부품은 더 높은 효율, 더 높은 속도 및 더 큰 통합을 지향하며 계속 발전하고 있습니다. 동향에는 더 정밀하고 고속의 데이터 통신(예: LiDAR 및 광학 데이터 링크)을 위한 VCSEL(수직 공진 표면 발광 레이저) 개발, 그리고 발광기와 드라이버, 검출기와 증폭기를 단일 모듈로 통합하는 것이 포함됩니다. 그러나 이러한 IRED와 같은 개별 부품은 소비자 전자제품부터 산업 자동화 및 IoT 센서에 이르는 방대한 기존 및 신흥 응용 분야에서 비용 효율성, 설계 유연성 및 신뢰성으로 인해 여전히 중요합니다. RoHS 및 그린 제품 준수에 대한 초점은 환경 친화적 제조를 향한 전 산업적 전환을 반영합니다.