LTE-C9501 적외선 발광 및 수신 소자 데이터시트 - 940nm 파장 - 20mA 순방향 전류 - 1.2V 전형적 순방향 전압

1. 제품 개요

LTE-C9501은 신뢰할 수 있는 적외선 발광 및 수신이 필요한 광범위한 응용 분야를 위해 설계된 개별 적외선 소자입니다. 이 소자는 고성능, 컴팩트한 패키징, 자동화된 조립 공정과의 호환성이 중요한 현대 전자 시스템의 요구를 충족시키는 포괄적인 제품 라인의 일부입니다.

1.1 핵심 장점 및 타겟 시장

이 소자의 주요 장점은 RoHS 및 친환경 제품 표준 준수로 환경 친화성을 보장한다는 점입니다. 7인치 직경 릴에 12mm 캐리어 테이프로 공급되어 현대 PCB 조립 라인에서 사용되는 고속 자동 장착 장비와 완벽하게 호환됩니다. 패키지는 또한 표면 실장 기술(SMT)의 산업 표준인 적외선 리플로우 솔더링 공정과 호환되도록 설계되었습니다. EIA 표준 패키지는 다른 소자 및 설계 라이브러리와의 기계적 호환성을 보장합니다. 이 장치는 리모컨용 가전 제품, IR 무선 데이터 전송용 산업 및 상업 시스템, 경보 및 감지 기능용 보안 시스템과 같은 시장을 대상으로 합니다.

2. 심층 기술 파라미터 분석

LTE-C9501의 성능은 일련의 절대 최대 정격과 상세한 전기/광학적 특성으로 정의됩니다. 이러한 파라미터를 이해하는 것은 신뢰할 수 있는 회로 설계에 필수적입니다.

2.1 절대 최대 정격

이 정격은 소자에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 응력 한계를 정의합니다. 이는 정상 작동을 위한 것이 아닙니다. 주요 한계로는 100mW의 소비 전력, 펄스 조건(300 pps, 10 µs 펄스)에서 800 mA의 피크 순방향 전류, 60 mA의 연속 DC 순방향 전류가 포함됩니다. 이 소자는 최대 5V의 역방향 전압을 견딜 수 있지만, 역방향 작동을 위해 설계된 것은 아닙니다. 작동 온도 범위는 -40°C에서 +85°C로 지정되며, 보관 온도 범위는 -55°C에서 +100°C로 더 넓습니다. 이 소자는 최대 10초 동안 260°C의 피크 온도로 적외선 리플로우 솔더링을 견딜 수 있습니다.

2.2 전기 및 광학적 특성

이 파라미터들은 표준 주변 온도 25°C에서 측정되며, 전형적인 작동 조건에서 소자의 성능을 정의합니다. 복사 강도(I_E)는 순방향 전류(I_F) 20mA로 구동할 때 최소 1.0 mW/sr에서 최대 6.0 mW/sr까지 범위를 가집니다. 피크 발광 파장(λ_p)은 940 nm로, 근적외선 스펙트럼에 속하며 인간의 눈에는 보이지 않습니다. 스펙트럼 선 반폭(Δλ)은 전형적으로 50 nm입니다. 순방향 전압(V_F)은 전형적으로 1.2V이며, I_F=20mA에서 1.1V에서 1.5V까지의 범위를 가집니다. 역방향 전류(I_R)는 역방향 전압(V_R) 5V가 인가될 때 최대 10 µA입니다. 시야각(2θ_1/2)은 20도로, 복사 강도가 축상 값의 절반으로 떨어지는 방사 적외선의 각도 확산을 정의합니다.

3. 빈닝 시스템 설명

생산에서 일관된 성능을 보장하기 위해 LTE-C9501은 복사 강도에 따라 다른 빈으로 분류됩니다. 이를 통해 설계자는 응용 분야에 필요한 특정 출력 요구사항을 충족하는 소자를 선택할 수 있습니다.

3.1 복사 강도 빈닝

빈 코드 목록은 I_F=20mA에서 측정된 최소 및 최대 복사 강도에 따라 소자를 세 그룹으로 분류합니다. 빈 A는 강도가 1.0에서 2.0 mW/sr인 소자를 포함합니다. 빈 B는 2.0에서 3.0 mW/sr을 포함합니다. 빈 C는 3.0에서 6.0 mW/sr을 포함합니다. 각 빈 내의 강도에는 +/-15%의 허용 오차가 적용됩니다. 이 빈닝 시스템은 데이터 전송 링크나 근접 센서와 같이 일관된 신호 강도가 중요한 응용 분야에 도움이 됩니다.

4. 성능 곡선 분석

그래픽 데이터는 다양한 조건에서 소자가 어떻게 동작하는지에 대한 깊은 통찰력을 제공하며, 이는 견고한 시스템 설계에 매우 중요합니다.

4.1 스펙트럼 분포

스펙트럼 분포 곡선(그림 1)은 파장의 함수로서 상대 복사 강도를 보여줍니다. 이는 940 nm에서의 피크와 50 nm 스펙트럼 반폭을 확인시켜 주며, 방사되는 적외선의 대역폭을 나타냅니다. 이 정보는 해당 광검출기의 스펙트럼 감도와 일치시키고 주변광 노이즈를 걸러내는 데 중요합니다.

4.2 순방향 전류 대 주변 온도

이 곡선(그림 2)은 허용 가능한 순방향 전류와 주변 온도 사이의 관계를 설명합니다. 온도가 증가함에 따라 반도체 접합의 열적 한계로 인해 최대 허용 순방향 전류가 감소합니다. 이 디레이팅 곡선은 모든 환경 조건에서 소자가 안전 작동 영역(SOA) 내에서 작동하도록 보장하는 데 중요합니다.

4.3 순방향 전류 대 순방향 전압

IV 특성 곡선(그림 3)은 순방향 전류와 순방향 전압 사이의 비선형 관계를 보여줍니다. 이는 LED의 전류 제한 회로 설계에 도움이 됩니다. 곡선의 모양은 다이오드의 전형적인 형태로, 턴온 전압은 약 1V입니다.

4.4 상대 복사 강도 대 주변 온도 및 순방향 전류

그림 4와 5는 광 출력 전력이 온도와 구동 전류에 따라 어떻게 변화하는지 보여줍니다. 출력은 일반적으로 온도가 증가함에 따라 감소하고(그림 4) 구동 전류가 증가함에 따라 증가하지만(그림 5), 반드시 선형적으로 증가하는 것은 아닙니다. 이러한 곡선은 온도 변화 환경에서 출력을 보상하거나 일정 밝기 회로를 설계하는 데 필수적입니다.

4.5 방사 패턴

극좌표 방사 다이어그램(그림 6)은 시야각을 시각적으로 나타냅니다. 강도는 중심축(0도)을 따라 가장 높으며, 축에서 +/-10도에서 대칭적으로 절반 값으로 감소하여 20도의 전체 시야각 사양을 확인시켜 줍니다. 이 패턴은 리모컨이나 데이터 링크와 같은 시스템에서 광학 정렬에 중요합니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 외형 치수

데이터시트는 소자의 상세한 기계 도면을 제공합니다. 모든 치수는 별도로 명시되지 않는 한 밀리미터로 지정되며, 표준 허용 오차는 ±0.1mm입니다. 패키지는 상단 발광을 위한 투명 플라스틱 렌즈가 있는 표준 EIA 폼 팩터입니다.

5.2 권장 솔더링 패드 레이아웃

PCB 레이아웃을 위한 권장 랜드 패턴(솔더 패드 설계)이 제공됩니다. 이 치수를 따르면 리플로우 중 적절한 솔더 조인트 형성, 우수한 기계적 강도 및 소자의 정확한 정렬이 보장됩니다.

5.3 테이프 및 릴 패키지 치수

상세 도면은 자동화 처리를 위해 사용되는 캐리어 테이프와 7인치 릴의 치수를 보여줍니다. 테이프 포켓은 소자를 안전하게 고정하도록 설계되었으며, 상단 커버 테이프가 이를 밀봉합니다. 각 릴에는 2000개가 들어 있습니다. 패키징은 ANSI/EIA 481-1-A-1994 사양을 준수하여 표준 픽 앤 플레이스 장비와의 호환성을 보장합니다.

6. 솔더링 및 조립 가이드라인

6.1 리플로우 솔더링 파라미터

무연(Pb-free) 공정을 위한 권장 적외선 리플로우 프로파일이 포함되어 있습니다. 주요 파라미터로는 150-200°C의 예열 구역, 최대 120초의 예열 시간, 260°C를 초과하지 않는 피크 온도, 이 피크 이상의 최대 10초 시간이 포함됩니다. 이 프로파일은 소자를 손상시키지 않고 신뢰할 수 있는 솔더링을 보장하기 위해 JEDEC 표준을 기반으로 합니다. 최적의 프로파일은 특정 PCB 설계, 솔더 페이스트 및 사용되는 오븐에 따라 달라질 수 있음을 강조합니다.

6.2 보관 조건

건조제가 포함된 개봉되지 않은 방습 포장의 경우, 소자는 30°C 이하 및 상대 습도 90% 이하에서 보관해야 하며, 권장 사용 기간은 1년입니다. 원래 포장을 개봉한 후에는 보관 환경이 30°C 또는 상대 습도 60%를 초과하지 않아야 합니다. 원래 포장에서 꺼낸 소자는 이상적으로 1주일 이내에 리플로우 솔더링해야 합니다. 원래 백 외부에서 더 오래 보관할 경우, 건조제가 있는 밀폐 용기나 질소 건조기에 보관해야 합니다. 원래 포장 외부에서 1주일 이상 보관된 소자는 조립 전 약 60°C에서 최소 20시간 동안 베이킹하여 흡수된 수분을 제거하고 리플로우 중 "팝콘 현상"을 방지해야 합니다.

6.3 세척

솔더링 후 세척이 필요한 경우, 이소프로필 알코올과 같은 알코올 기반 용매를 권장합니다.

6.4 핸드 솔더링

인두로 핸드 솔더링이 필요한 경우, 솔더링 인두 팁 온도는 300°C를 초과하지 않아야 하며, 접촉 시간은 솔더 조인트당 최대 3초로 제한해야 합니다.

7. 응용 권장사항

7.1 전형적인 응용 시나리오

LTE-C9501은 가전 제품(텔레비전, 오디오 시스템)용 리모컨 유닛의 적외선 발광기로 사용하기에 적합합니다. 또한 일부 레거시 데이터 링크나 간단한 센서 원격 측정과 같은 단거리 IR 무선 데이터 전송 시스템에도 적용 가능합니다. 더 나아가, 적외선 빔 차단 센서의 일부로 보안 경보 시스템이나 근접 감지 응용 분야에서 사용할 수 있습니다.

7.2 설계 고려사항

전류 구동:항상 직렬 전류 제한 저항이나 정전류 드라이버를 사용하여 순방향 전류(I_F)를 설정하십시오. DC 또는 펄스 전류에 대한 절대 최대 정격을 초과하지 마십시오. 고온 작동을 위한 디레이팅 곡선을 참조하십시오.
광학 설계:IR 빔을 평행하게 만들거나 초점을 맞추기 위해 렌즈나 반사경을 설계할 때 20도 시야각을 고려하십시오. 수신을 위해, 페어링된 광검출기(포토다이오드 또는 포토트랜지스터)가 940 nm 주변에서 적절한 스펙트럼 감도를 갖도록 하십시오.
전기 설계:이 소자는 5V 역방향 전압을 견딜 수 있지만, 역방향 바이어스 작동을 위해 설계된 것은 아닙니다. 정상 작동이나 과도 현상 동안 상당한 역방향 전압이 인가되지 않도록 회로 설계를 보장하십시오.
열 관리:특히 최대 전류 정격 근처에서 작동할 경우, 과열과 조기 성능 저하를 방지하기 위해 PCB 레이아웃이 적절한 열 방출을 제공하도록 하십시오.

7.3 주의사항 및 신뢰성

이 소자는 표준 전자 장비용으로 제작되었습니다. 고장이 생명이나 건강을 위협할 수 있는 예외적인 신뢰성이 필요한 응용 분야(예: 항공, 의료 기기, 안전 시스템)의 경우, 특정 상담 및 자격 인증이 필요합니다. 소자의 신뢰성과 성능을 유지하기 위해 지정된 보관, 취급 및 솔더링 조건을 항상 준수하십시오.

8. 기술 비교 및 차별화

데이터시트는 단일 부품에 초점을 맞추고 있지만, LTE-C9501의 카테고리 내 주요 차별화 요소로는 특정 940nm 파장이 포함됩니다. 이 파장은 출력 전력과 실리콘 광검출기와의 호환성 사이에서 좋은 균형을 제공하면서 850nm 소스보다 덜 눈에 띕니다. 투명 렌즈(색조 렌즈와 반대)는 광 출력을 극대화합니다. 패키징 및 자동화된 SMT 공정과의 호환성은 대량 생산에 적합하게 만듭니다. 복사 강도 빈의 가용성은 필요한 신호 강도에 기반한 설계 유연성과 비용 최적화를 가능하게 합니다.

9. 자주 묻는 질문 (FAQ)

Q: 940nm 파장의 목적은 무엇입니까?
A: 940nm 적외선은 인간의 눈에 보이지 않아 리모컨 및 보안 시스템에서 은밀한 작동에 이상적입니다. 또한 일반적인 실리콘 포토다이오드와 포토트랜지스터에 의해 효율적으로 검출됩니다.

Q: 이 LED를 3.3V 또는 5V 마이크로컨트롤러 핀에서 직접 구동할 수 있습니까?
A: 아니요. 반드시 직렬로 전류 제한 저항을 사용해야 합니다. 옴의 법칙을 사용하여 저항 값을 계산하십시오: R = (V_공급- V_F) / I_F. 예를 들어, 3.3V 공급, V_F=1.2V, I_F=20mA: R = (3.3 - 1.2) / 0.02 = 105 옴. 100 옴과 같은 다음 표준 값을 사용하십시오.

Q: 복사 강도(mW/sr)와 광도 사이의 차이점은 무엇입니까?
A: 복사 강도는 모든 파장과 관련된 입체각당 광학 전력(와트)을 측정합니다. 광도는 인간 눈의 감도에 의해 가중치가 부여되며 가시광선에 사용됩니다. 이는 IR 장치이므로 복사 강도가 올바른 지표입니다.

Q: 보관 습도 민감도가 중요한 이유는 무엇입니까?
A: 플라스틱으로 캡슐화된 SMD 소자는 공기 중의 수분을 흡수할 수 있습니다. 리플로우 솔더링의 고열 동안, 이 갇힌 수분이 빠르게 증발하여 내부 박리나 균열("팝콘 현상")을 일으킬 수 있으며, 이는 소자를 파괴할 수 있습니다. 적절한 보관과 베이킹은 이를 방지합니다.

10. 실용적인 설계 및 사용 예시

예시 1: 리모컨용 간단한 IR 송신기:LTE-C9501을 38kHz 변조 IC(또는 38kHz PWM 신호를 생성하는 마이크로컨트롤러) 및 트랜지스터 스위치와 페어링하십시오. 전류 제한 저항은 좋은 범위를 위해 I_F를 20-40mA로 설정합니다. 20도 빔은 장치를 가리키는 리모컨에 합리적인 커버리지 영역을 제공합니다.

예시 2: IR 근접 센서:LTE-C9501 발광기와 일치하는 포토트랜지스터를 나란히 같은 방향으로 배치하십시오. 앞을 지나가는 물체가 IR 빛을 검출기로 반사시킵니다. 발광기의 펄스 작동과 수신기 회로의 동기 검출을 사용하여 주변광을 제거하십시오. 빈닝 시스템을 통해 필요한 감지 거리에 충분한 출력을 가진 발광기를 선택할 수 있습니다.

예시 3: 데이터 링크:단거리에서 간단한 직렬 데이터 전송을 위해, 전류 증폭 회로를 통해 데이터 신호로 LED를 구동하십시오. 기본 반도체 재료의 고속 능력(제품 라인 설명에서 암시됨)은 데이터 변조를 지원합니다. 수신 단에는 트랜스임피던스 증폭기가 있는 일치하는 포토다이오드가 사용됩니다.

11. 동작 원리 소개

LTE-C9501은 적외선 발광기로서 발광 다이오드(LED)입니다. 그 핵심은 940nm 발광을 위해 일반적으로 비소화 갈륨(GaAs)으로 만들어진 반도체 칩입니다. P-N 접합에 순방향 전압이 인가되면, 전자와 정공이 재결합하여 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. 반도체의 특정 물질 구성(밴드갭)이 방출되는 빛의 파장을 결정하며, 이 경우 적외선 영역인 940nm입니다. 투명 에폭시 패키지는 칩을 캡슐화하고 기계적 보호를 제공하며, 방출된 빛을 지정된 20도 시야각 패턴으로 형성하는 렌즈를 포함합니다.

12. 기술 트렌드 및 배경

LTE-C9501과 같은 개별 적외선 소자는 전자 제품의 기본 구성 요소로 남아 있습니다. 이 분야에 영향을 미치는 주요 트렌드로는 소형화 및 더 높은 통합에 대한 지속적인 수요가 있으며, 이는 단일 하우징에 발광기와 검출기를 모두 포함할 수 있는 콤보 패키지로 이어집니다. 또한 더 빠른 데이터 전송을 위한 더 높은 효율성(전기 입력당 더 많은 광 출력)과 더 높은 속도로의 추진도 있습니다. 이 소자에서 볼 수 있는 무연(Pb-free) 및 RoHS 준수 제조 공정의 채택은 이제 보편적인 표준입니다. 더 나아가, 자동화된 픽 앤 플레이스 및 리플로우 솔더링과의 호환성은 비용 효율적인 대량 생산에 필수적입니다. 응용 특정 집적 회로(ASIC) 및 모듈이 점점 더 일반화되고 있지만, 개별 소자는 설계 유연성, 규모에 따른 비용 이점을 제공하며, 맞춤형 또는 최적화된 광학 설계를 위한 선호되는 솔루션인 경우가 많습니다.