적외선 발광기 및 검출기 LTE-C9501-E-T 데이터시트 - 940nm 피크 파장 - 20도 시야각 - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

본 문서는 표면 실장 애플리케이션을 위해 설계된 개별 적외선(IR) 부품의 사양을 상세히 설명합니다. 이 장치는 적외선 발광기와 검출기 기능을 결합하여 신뢰할 수 있는 IR 신호 송수신이 필요한 솔루션을 목표로 합니다. 핵심 장점으로는 자동화 조립 공정과의 호환성, RoHS 및 친환경 제품 표준 준수, 적외선 리플로우 솔더링을 통한 대량 생산 적합성이 포함됩니다. 주요 타겟 시장은 리모컨 시스템용 가전제품, 무선 데이터 전송용 산업 애플리케이션, 경보 및 감지 기능용 보안 시스템 등이 있습니다.

2. 기술 사양 심층 분석

2.1 절대 최대 정격

모든 정격은 주변 온도(TA) 25°C에서 지정됩니다. 이 한계를 초과하면 영구적인 손상이 발생할 수 있습니다.

• 전력 소산 (Pd):최대 100 mW.
• 피크 순방향 전류 (IFP):펄스 조건(300 pps, 10 μs 펄스 폭)에서 최대 800 mA.
• DC 순방향 전류 (IF):최대 60 mA 연속 전류.
• 역방향 전압 (VR):최대 5 V.
• 동작 온도 범위 (Topr):-40°C ~ +85°C.
• 보관 온도 범위 (Tstg):-55°C ~ +100°C.
• 적외선 솔더링 조건:최대 피크 온도 260°C, 10초.

2.2 전기 및 광학 특성

별도로 명시하지 않는 한, 일반적인 성능은 TA=25°C에서 측정됩니다.

• 복사 세기 (I_E):순방향 전류(I_F) 20mA에서 1.0 ~ 6.0 mW/sr 범위. 정확한 값은 빈 코드에 따라 결정됩니다.
• 피크 방출 파장 (λ_p):940 nm (일반적). 이 파장은 근적외선 스펙트럼에 속하며, 인간의 눈에는 보이지 않아 리모컨 및 데이터 링크에 이상적입니다.
• 스펙트럼 선 반폭 (Δλ):50 nm (일반적). 이 매개변수는 방출된 IR 빛의 스펙트럼 대역폭을 정의합니다.
• 순방향 전압 (V_F):일반적으로 1.2V, I_F=20mA에서 1.1V ~ 1.5V 범위.
• 역방향 전류 (I_R):역방향 전압(V_R) 5V에서 최대 10 μA.
• 시야각 (2θ_1/2):20도. 이는 복사 세기가 중심축(0°)에서의 값의 절반이 되는 전체 각도입니다. 좁은 시야각은 더 지향성 있는 방사를 초래합니다.

3. 빈닝 시스템 설명

장치는 표준 테스트 조건 I_F=20mA에서 측정된 복사 세기에 따라 빈으로 분류됩니다. 이를 통해 설계자는 애플리케이션에 일관된 광학 출력을 가진 부품을 선택할 수 있습니다.

• BIN A:복사 세기 1.0 mW/sr (최소) ~ 2.0 mW/sr (최대).
• BIN B:복사 세기 2.0 mW/sr (최소) ~ 3.0 mW/sr (최대).
• BIN C:복사 세기 3.0 mW/sr (최소) ~ 6.0 mW/sr (최대).

각 빈 내의 세기에는 +/-15%의 허용 오차가 적용됩니다. 이 데이터시트에는 파장이나 순방향 전압에 대한 별도의 빈닝은 표시되지 않습니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트는 회로 설계 및 다양한 조건에서의 장치 동작 이해에 필수적인 여러 특성 그래프를 제공합니다.

4.1 스펙트럼 분포

그림 1은 파장에 대한 상대 복사 세기를 보여줍니다. 곡선은 940 nm를 중심으로 하며 일반적인 반폭은 50 nm로, 방출된 적외선 빛의 스펙트럼 순도를 확인시켜 줍니다.

4.2 순방향 전류 대 주변 온도

그림 2는 주변 온도가 증가함에 따라 허용 가능한 최대 순방향 전류의 디레이팅을 보여줍니다. 전류 정격은 낮은 온도에서의 최대값에서 최대 접합 온도에서 0까지 선형적으로 감소하여 열 과부하를 방지하고 신뢰할 수 있는 동작을 보장합니다.

4.3 순방향 전류 대 순방향 전압

그림 3은 IV(전류-전압) 특성 곡선을 나타냅니다. 다이오드의 일반적인 지수 관계를 보여주며, 순방향 전압은 넓은 범위의 동작 전류에 걸쳐 상대적으로 일정합니다(약 1.2V).

4.4 상대 복사 세기 대 주변 온도 및 순방향 전류

그림 4와 5는 광학 출력 전력이 온도와 구동 전류에 따라 어떻게 변하는지 보여줍니다. 출력은 일반적으로 온도가 상승함에 따라 감소하고(그림 4), 순방향 전류에 따라 초선형적으로 증가합니다(그림 5). 이는 일관된 성능을 위한 안정적인 구동 전류와 열 관리의 중요성을 강조합니다.

4.5 방사 패턴

그림 6은 방출된 빛의 공간적 분포를 보여주는 극좌표 방사 다이어그램입니다. 이 패턴은 20도 시야각을 확인시켜 주며, 세기는 중심축에서 +/-10도에서 50%로 떨어집니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 외형 치수

부품은 표준 EIA 패키지에 수납되어 있습니다. 정확한 치수는 데이터시트 도면에 제공되며, 별도로 명시하지 않는 한 일반 허용 오차는 ±0.1mm입니다. 패키지는 탑뷰 구성의 투명 플라스틱 렌즈를 특징으로 합니다.

5.2 권장 솔더 패드 레이아웃

PCB 설계를 위한 권장 랜드 패턴이 제공되며, 패드 치수는 1.0mm x 1.8mm입니다. 이 레이아웃은 리플로우 공정 중 신뢰할 수 있는 솔더링과 기계적 안정성을 위해 최적화되었습니다.

5.3 극성 식별

표준 다이오드 극성 표시가 적용됩니다. 캐소드는 일반적으로 패키지에 표시됩니다. 설계자는 정확한 방향을 보장하기 위해 조립 중 정확한 표시 방식을 확인하기 위해 상세 외형 도면을 참조해야 합니다.

6. 솔더링 및 조립 지침

6.1 리플로우 솔더링 프로파일

무연(Pb-free) 공정을 위한 권장 적외선 리플로우 프로파일이 포함됩니다. 주요 매개변수는 다음과 같습니다:

• 예열:150-200°C.
• 예열 시간:최대 120초.
• 피크 온도:최대 260°C.
• 액상선 이상 시간:최대 10초 (최대 두 번의 리플로우 사이클 권장).

이 프로파일은 부품 신뢰성을 보장하기 위해 JEDEC 표준을 기반으로 합니다. 데이터시트는 최적의 프로파일이 특정 PCB 설계, 솔더 페이스트 및 오븐에 따라 달라지므로 보드 수준 특성화를 권장합니다.

6.2 핸드 솔더링

핸드 솔더링이 필요한 경우, 최대 온도 300°C의 솔더링 아이언을 사용하여 접합당 3초를 초과하지 않도록 합니다. 부품에 과도한 기계적 응력을 가하지 않도록 합니다.

6.3 보관 조건

적절한 보관은 솔더링 가능성에 중요합니다:

• 밀봉 패키지:≤30°C 및 ≤90% RH에서 보관. 습기 차단 백 개봉 후 1년 이내에 사용.
• 개봉 패키지:≤30°C 및 ≤60% RH에서 보관. 부품은 1주일 이내에 리플로우해야 합니다. 장기 보관의 경우, 건조제가 들어 있는 밀봉 용기나 질소 분위기를 사용하십시오. 원래 백에서 1주일 이상 보관된 부품은 솔더링 전 약 60°C에서 최소 20시간 동안 베이킹이 필요합니다.

6.4 세척

솔더링 후 세척이 필요한 경우, 이소프로필 알코올과 같은 알코올 기반 용제만 사용하십시오. 플라스틱 패키지나 렌즈를 손상시킬 수 있는 강력한 세제나 수성 세척제는 사용하지 마십시오.

7. 포장 및 주문 정보

7.1 테이프 및 릴 사양

부품은 표준 자동 피크 앤 플레이스 장비와 호환되는 7인치 직경 릴에 8mm 캐리어 테이프로 공급됩니다. 각 릴에는 2000개가 들어 있습니다. 포장은 ANSI/EIA 481-1-A-1994 표준을 준수합니다.

7.2 모델 번호 해석

부품 번호 LTE-C9501-E-T는 이 특정 변형을 식별합니다. "E" 및 "T" 접미사는 제조사의 내부 코딩 시스템에 따라 특정 빈닝, 포장(테이프 및 릴) 또는 기타 제품 변형을 나타낼 가능성이 높습니다.

8. 적용 권장사항

8.1 일반적인 적용 회로

IR 발광기는 일반적으로 필요한 펄스 전류(예: 리모컨 코드용)를 제공하기 위해 트랜지스터나 전용 구동 IC에 의해 구동됩니다. 순방향 전류(I_F)를 원하는 값으로 설정하기 위해 직렬 전류 제한 저항이 필수적이며, (공급 전압 - V_F) / I_F를 사용하여 계산됩니다. 검출기 측(포토다이오드나 포토트랜지스터가 통합된 경우)은 포토전류를 측정 가능한 전압으로 변환하기 위해 부하 저항과 함께 역바이어스 구성으로 연결됩니다.

8.2 설계 고려사항

• 전류 구동:절대 최대 정격 내에서 동작. 연속 동작의 경우 60mA DC를 초과하지 마십시오. 펄스 동작(리모컨과 같은)의 경우 최대 800mA까지 더 높은 피크 전류가 허용되며, 이는 순간 복사 출력과 전송 거리를 크게 증가시킵니다.
• 열 관리:100mW의 전력 소산 정격을 준수해야 합니다. PCB에서는 패드 주변에 충분한 구리 면적을 확보하여 히트 싱크 역할을 하도록 하십시오, 특히 최대 정격 근처에서 동작할 때.
• 광학 경로:20도 시야각은 상대적으로 좁습니다. 발광기와 검출기를 정확하게 정렬하십시오. 장애물을 피하고, 다른 빔 패턴이 필요한 경우 렌즈나 라이트 파이프 사용을 고려하십시오.
• 주변광 제거:검출기 애플리케이션의 경우, 940nm 피크 감도는 가시광선 노이즈 제거에 도움이 됩니다. 강한 IR 소스(햇빛이나 백열등과 같은)가 있는 환경의 경우, 신호 대 잡음비를 개선하기 위해 추가적인 광학 필터링이나 변조(AC 결합) 신호 검출 기술이 필요할 수 있습니다.

9. 기술 비교 및 차별화

일반 IR LED와 비교하여, 이 부품은 특정 장점을 제공합니다: 자동 배치 및 IR 리플로우 솔더링과의 호환성으로 대량 생산을 간소화합니다. 강도 빈(A, B, C)의 가용성은 설계 일관성을 허용합니다. 940nm 파장은 소비자 리모컨을 위한 일반적인 표준으로, 다양한 수신기와의 호환성을 보장합니다. 상세한 솔더링 프로파일과 보관 지침의 포함은 제조 용이성 설계에 초점을 맞추고 있음을 보여줍니다.

10. 자주 묻는 질문 (FAQ)

Q: 복사 세기(mW/sr)와 광도(mcd)의 차이는 무엇인가요?

A: 복사 세기는 입체각당 방출된 총 광학 전력을 측정하며, IR 장치와 관련이 있습니다. 광도는 인간의 눈이 인지하는 밝기를 측정하며, 명시 응답 곡선에 의해 가중치가 부여되며, 가시광선 LED에 사용됩니다. 이 IR 장치의 경우 복사 세기가 올바른 지표입니다.

Q: 연속 데이터 전송에 사용할 수 있나요?

A: 예, 하지만 DC 순방향 전류 한계인 60mA 내에서 동작해야 합니다. 더 높은 속도나 더 긴 거리 전송의 경우, 펄스 동작(800mA 피크 정격 내)이 더 효과적입니다, 왜냐하면 더 높은 순간 광학 전력을 허용하기 때문입니다.

Q: 올바른 BIN을 어떻게 선택하나요?

A: 링크 예산에 필요한 광학 전력에 기반하여 선택하십시오. BIN C(3-6 mW/sr)는 가장 높은 출력과 가장 긴 범위를 제공합니다. BIN A 또는 B는 단거리 애플리케이션에 충분할 수 있으며 비용 효율적일 수 있습니다.

Q: 외부 렌즈가 필요한가요?

A: 장치는 20도 빔을 제공하는 통합 탑뷰 렌즈를 가지고 있습니다. 빔을 평행하게 만들거나(더 좁은 각도) 초점을 맞추지 않는 한 외부 렌즈는 일반적으로 필요하지 않습니다.

11. 실용적인 설계 사례 연구

시나리오:가전제품용 간단한 IR 리모컨 송신기 설계.

설계 단계:

1. 부품 선택:이 IR 발광기 선택(예: 좋은 범위를 위한 BIN C).

2. 구동 회로:마이크로컨트롤러 GPIO 핀을 사용하여 변조된 반송파 신호(예: 38kHz)를 생성합니다. 이 신호는 스위치 구성의 트랜지스터(예: NPN)를 구동합니다. 트랜지스터의 콜렉터는 IR 발광기의 애노드에 연결되고, 캐소드는 접지에 연결됩니다. 발광기와 직렬로 연결된 저항이 전류를 설정합니다: R = (Vcc - V_CE(sat)- V_F) / I_F. Vcc=3.3V, V_CE(sat)=0.2V, V_F=1.2V, 원하는 I_F=100mA(펄스)라고 가정하면, R = (3.3 - 0.2 - 1.2) / 0.1 = 19Ω (표준 20Ω 저항 사용). 트랜지스터가 피크 전류를 처리할 수 있는지 확인하십시오.

3. PCB 레이아웃:발광기를 PCB 가장자리에 배치하십시오. 권장 솔더 패드 치수를 사용하십시오. 열 방산을 위한 작은 구리 영역을 제공하십시오.

4. 테스트:IR 수신기 모듈이나 디지털 카메라(940nm 빛을 희미한 보라색 빛으로 볼 수 있음)를 사용하여 출력을 확인하십시오.

12. 동작 원리

이 장치는 발광기 부분에 대해 전계발광 원리로 동작합니다. 반도체 칩(940nm 방출을 위한 GaAs 기반일 가능성 있음)에 순방향 전류가 인가되면, 활성 영역에서 전자와 정공이 재결합하여 물질의 밴드갭 에너지(940nm)에 해당하는 파장의 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. 검출기 부분(존재하는 경우)은 광전 효과 원리로 동작합니다. 충분한 에너지를 가진 입사 적외선 광자는 반도체 내에서 전자-정공 쌍을 생성하며, 역바이어스 전압이 인가될 때 포토전류를 생성합니다. 이 전류는 들어오는 IR 빛의 강도에 비례합니다.

13. 산업 동향

개별 IR 부품 시장은 리모컨, 근접 감지, 광학 스위치와 같은 확립된 애플리케이션에 의해 안정적으로 유지되고 있습니다. 동향에는 내장 구동기 및 논리(예: I2C 출력이 있는 근접 센서 모듈)를 가진 더 복잡한 모듈로 IR 발광기 및 검출기의 통합이 포함됩니다. 또한 점점 더 컴팩트해지는 소비자 기기에 맞추기 위해 더 높은 효율(구동 전류 mA당 더 많은 복사 출력)과 더 작은 패키지 크기를 위한 지속적인 추진이 있습니다. 이 데이터시트에서 볼 수 있는 RoHS 준수 및 친환경 제조에 대한 강조는 보편적인 산업 표준입니다.