LTE-C216R-14 적외선 발광 및 수광기 데이터시트 - 1206 패키지 - 850nm 파장 - 60mA 전류 - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

LTE-C216R-14은 현대적인 전자 조립체에 통합되도록 설계된 표면 실장 적외선(IR) 발광 및 수광기 부품입니다. 이 장치의 주요 기능은 피크 파장 850 나노미터에서 적외선을 방출하고 감지하는 것으로, 다양한 센싱, 데이터 전송 및 근접 감지 응용 분야에 적합합니다. 이 장치는 표준 EIA 풋프린트인 컴팩트한 1206 패키지에 장착되어 자동화 제조 공정 및 기존 PCB 레이아웃과의 광범위한 호환성을 보장합니다.

이 부품의 핵심 장점은 대량 생산, 자동화 배치 장비와의 호환성 및 표준 적외선 리플로우 솔더링 공정에서의 견고함을 포함합니다. 이는 비용 효율적인 대량 생산에 이상적인 선택입니다. 또한, RoHS(유해 물질 제한) 지침을 준수하여 친환경 제품으로 분류되며, 이는 글로벌 시장 접근 및 환경 규제 준수에 점점 더 중요해지고 있습니다.

이 장치의 목표 시장은 소비자 가전, 산업 자동화, 통신 장비 및 사무 기기를 포괄합니다. 그 신뢰성과 표준화된 패키지는 신뢰할 수 있는 IR 솔루션이 필요한 설계자에게 다용도 빌딩 블록이 됩니다.

2. 기술 파라미터 심층 분석

2.1 절대 최대 정격

절대 최대 정격을 초과하여 전자 부품을 작동시키면 영구적인 손상을 초래할 수 있습니다. LTE-C216R-14의 경우, 이러한 한계는 주변 온도(T_A) 25°C에서 정의됩니다.

• 전력 소산 (P_D):100 mW. 이는 장치가 열로 안전하게 소산할 수 있는 최대 전력량입니다.
• 피크 순방향 전류 (I_FP):800 mA. 이는 허용 가능한 최대 순간 전류로, 일반적으로 짧은 버스트 동안 열 과부하를 방지하기 위해 펄스 조건(초당 300 펄스, 10 μs 펄스 폭)에서 지정됩니다.
• 연속 순방향 전류 (I_F):60 mA. 이는 성능이나 수명을 저하시키지 않고 연속적으로 인가할 수 있는 최대 DC 전류입니다.
• 역방향 전압 (V_R):5 V. 이보다 높은 역방향 바이어스 전압을 인가하면 반도체 접합이 파괴될 수 있습니다.
• 작동 온도 범위:-40°C ~ +85°C. 장치는 이 환경 온도 범위 내에서 기능을 보장합니다.
• 보관 온도 범위:-55°C ~ +100°C. 부품은 이 한계 내에서 열화 없이 보관될 수 있습니다.
• 적외선 솔더링 조건:260°C에서 10초 동안 견딤. 이는 무연(Pb-free) 리플로우 솔더링 프로파일에 대한 내성을 정의합니다.

2.2 전기 및 광학 특성

주요 성능 파라미터는 지정된 테스트 조건에서 T_A=25°C로 측정되며, 설계 계산을 위한 기준을 제공합니다.

• 복사 강도 (I_E):4 (최소) ~ 13 (최대) mW/sr, 일반값 제공. 순방향 전류(I_F) 20 mA에서 측정됨. 이 파라미터는 단위 입체각(스테라디안)당 방출되는 광학 출력을 정량화합니다.
• 피크 방출 파장 (λ_Peak):850 nm (일반). 이는 발광기가 최대 광학 출력을 내는 파장입니다. 광검출기의 스펙트럼 감도와 매칭하기 위한 중요한 파라미터입니다.
• 스펙트럼 선 반폭 (Δλ):50 nm (일반). 이는 방출된 빛의 대역폭을 나타내며, 피크 주변으로 파장이 얼마나 퍼지는지 보여줍니다.
• 순방향 전압 (V_F):1.6 V (일반), 2.0 V (최대) at I_F= 50 mA. 이는 장치가 전도할 때 걸리는 전압 강하입니다. 전류 제한 회로 설계에 필수적입니다.
• 역방향 전류 (I_R):10 μA (최대) at V_R= 5V. 이는 장치가 역방향 바이어스되었을 때 흐르는 작은 누설 전류입니다.
• 상승/하강 시간 (T_r/T_f):30 ns (일반). 이는 광학 출력이 켜지고 꺼지는 속도(출력의 10%에서 90%까지 측정)를 지정하며, 데이터 전송을 위한 가능한 최대 변조 속도를 결정합니다.
• 시야각 (2θ_1/2):75도 (일반). 이는 복사 강도가 최대값(축상)의 절반으로 떨어지는 전체 각도입니다. 더 넓은 각도는 더 넓은 공간적 커버리지를 제공하지만 특정 지점에서의 강도는 낮아집니다.

3. 성능 곡선 분석

데이터시트는 일반적인 전기 및 광학 특성 곡선을 참조합니다. 특정 그래프는 본문에 재현되지 않았지만, 그 목적은 다양한 조건에서의 장치 동작에 대한 시각적 통찰력을 제공하는 것입니다.

이러한 곡선은 일반적으로 다음을 포함합니다:

• I-V (전류-전압) 곡선:순방향 전류와 순방향 전압 사이의 관계를 보여주며, LED의 경우 비선형적입니다. 이는 동적 저항과 목표 전류에 필요한 구동 전압을 결정하는 데 도움이 됩니다.
• 복사 강도 대 순방향 전류:광학 출력 전력이 구동 전류에 따라 어떻게 증가하는지 설명합니다. 일반적으로 작동 범위 내에서 선형적이지만 매우 높은 전류에서 포화될 수 있습니다.
• 피크 파장 대 온도:방출 파장이 접합 온도 변화에 따라 어떻게 이동하는지 보여주며, 온도에 민감한 응용 분야에 중요합니다.
• 시야각 패턴:방출된 빛 강도의 공간적 분포를 보여주는 극좌표 그래프입니다.

엔지니어는 이러한 곡선을 사용하여 설계를 최적화하고, 장치가 가장 효율적이고 신뢰할 수 있는 영역에서 작동하도록 보장하며, 비표준 조건에서의 성능을 예측합니다.

4. 기계적 및 패키징 정보

4.1 패키지 치수

부품은 표준 1206 패키지 풋프린트를 사용합니다. 데이터시트는 모든 중요 치수를 밀리미터 단위로 제공하는 상세한 기계 도면을 제공합니다. 주요 치수에는 부품 본체의 전체 길이, 너비, 높이 및 장치 자체의 솔더 패드 위치와 크기가 포함됩니다. 이러한 치수의 공차는 달리 명시되지 않는 한 일반적으로 ±0.10 mm입니다. 이러한 치수를 준수하는 것은 성공적인 PCB 랜드 패턴 설계 및 자동화 조립에 매우 중요합니다.

4.2 권장 솔더링 패드 레이아웃

PCB에 대한 권장 솔더 패드 풋프린트가 제공됩니다. 이 레이아웃은 리플로우 중에 신뢰할 수 있는 솔더 접합 형성을 보장하도록 설계되어 툼스토닝(부품이 세워짐) 또는 불충분한 솔더와 같은 문제를 최소화합니다. 적절한 솔더 필렛 형성을 허용하기 위해 일반적으로 부품 단자보다 약간 큰 이러한 권장 패드 치수를 따르는 것은 제조 가능성 및 장기 신뢰성을 위한 모범 사례입니다.

4.3 테이프 및 릴 패키징

자동화 조립을 위해 부품은 7인치 직경 릴에 8mm 테이프로 공급됩니다. 각 릴에는 3000개가 들어 있습니다. 테이프 및 릴 사양은 ANSI/EIA 481-1-A-1994 표준을 준수하여 표준 픽 앤 플레이스 기계와의 호환성을 보장합니다. 비어 있는 부품 포켓은 커버 테이프로 밀봉되며, 릴당 최대 두 개의 연속 누락 부품("램프")이 허용된다는 점을 명시하며, 이는 테이프 및 릴 패키징에 대한 표준 품질 보증입니다.

5. 솔더링 및 조립 가이드라인

5.1 리플로우 솔더링 프로파일

이 장치는 적외선(IR) 리플로우 솔더링 공정, 특히 무연(Pb-free) 솔더를 사용하는 공정에 적합합니다. 권장 리플로우 프로파일이 제공되며, 주요 파라미터에는 예열 단계(150-200°C), 최대 피크 온도 260°C, 액상선 온도(무연 솔더의 경우 일반적으로 약 217°C) 이상 시간 10초 이내가 포함됩니다. 데이터시트는 최적의 프로파일이 특정 PCB 설계, 부품, 솔더 페이스트 및 오븐에 따라 달라지며, 솔더 페이스트 제조업체 사양을 준수하면서 JEDEC 표준 프로파일을 기준으로 사용할 것을 권장합니다.

5.2 핸드 솔더링

핸드 솔더링이 필요한 경우, 솔더링 아이언 팁 온도가 300°C를 초과하지 않아야 하며, 접촉 시간은 최대 3초로 제한해야 합니다. 플라스틱 패키지 및 내부 반도체 다이에 대한 열 손상을 방지하기 위해 한 번만 수행해야 합니다.

5.3 세척

솔더링 후 세척이 필요한 경우, 지정된 세척제만 사용해야 합니다. 데이터시트는 지정되지 않은 화학 액체를 사용하면 패키지 재료가 손상될 수 있다고 명시적으로 경고합니다. 권장 세척 방법에는 LED를 상온에서 에틸 알코올 또는 이소프로필 알코올에 1분 미만 담그는 것이 포함됩니다.

5.4 보관 및 취급

습기 민감도는 표면 실장 장치의 중요한 요소입니다. LED는 건조제와 함께 방습 배리어 백에 포장되어 배송됩니다. 밀봉된 상태에서는 ≤30°C 및 ≤90% 상대 습도(RH)에서 보관하고 1년 이내에 사용해야 합니다. 원래 백을 개봉한 후에는 보관 환경이 30°C 및 60% RH를 초과하지 않아야 합니다. 밀봉 백에서 꺼낸 부품은 이상적으로 1주일 이내에 리플로우 솔더링해야 합니다. 원래 포장 외부에서 더 오래 보관하려면 건조제가 있는 밀봉 용기 또는 질소 환경에 보관해야 합니다. 건조 백 외부에서 1주일 이상 보관된 부품은 솔더링 전에 흡수된 수분을 제거하기 위해 베이킹 절차(약 60°C에서 최소 20시간)가 필요하며, 이는 리플로우 중 "팝콘" 현상 손상을 방지하기 위함입니다.

6. 응용 제안

6.1 일반적인 응용 시나리오

LTE-C216R-14은 일반 전자 장비용으로 설계되었습니다. 일반적인 응용 분야는 다음과 같습니다:

• 근접 센서:적외선 빛을 반사시켜 물체의 유무를 감지합니다.
• 광학 스위치:IR 빔을 차단하여 동작 또는 위치를 감지합니다.
• 데이터 전송:구동 전류를 변조하여 간단한 적외선 데이터 링크(예: 리모컨, 단거리 직렬 통신)를 구현합니다.
• 물체 계수:물체가 빔을 차단하는 자동화 라인에서 사용됩니다.
• 사무 장비, 통신 장치 및 가전 제품에 통합됩니다.

데이터시트에는 중요한 주의 사항이 포함되어 있습니다: 고장이 생명이나 건강을 위협할 수 있는 응용 분야(항공, 의료 기기, 안전 시스템)의 경우, 설계 적용 전 제조업체와 상담이 필요합니다.

6.2 구동 회로 설계

LED 사용의 기본 원칙이 강조됩니다: LED는 전류 구동 장치입니다. 병렬로 여러 LED를 구동할 때 균일한 밝기를 보장하기 위해, 데이터시트는 각 LED와 직렬로 개별 전류 제한 저항을 사용할 것을 강력히 권장합니다(회로 모델 A). 이는 장치마다 순방향 전압(V_F) 특성의 미세한 변동을 보상합니다. 개별 저항 없이 LED를 직접 병렬로 연결하는 것(회로 모델 B)은 권장되지 않습니다. 왜냐하면 V_F가 약간 낮은 LED가 불균형적으로 더 많은 전류를 끌어당겨 밝기가 고르지 않고 해당 장치에 과부하가 걸릴 수 있기 때문입니다.

7. 기술 비교 및 차별화

이 독립형 데이터시트에서는 다른 부품 번호와의 직접적인 나란한 비교는 제공되지 않지만, LTE-C216R-14의 주요 차별화 기능은 다음과 같이 추론할 수 있습니다:

• 표준화된 풋프린트 (1206/EIA):독점 패키지에 비해 쉬운 드롭인 교체 및 설계 친숙성을 제공합니다.
• 무연 및 RoHS 준수:현대 환경 규정을 충족하며, 이는 오래되거나 틈새 부품의 경우 그렇지 않을 수 있습니다.
• 자동화 친화적:테이프 및 릴 패키징과 픽 앤 플레이스 및 리플로우 공정과의 호환성으로 인해 비용 효율적인 대량 생산에 매우 적합합니다.
• 균형 잡힌 성능:75도 시야각, 850nm 파장 및 30ns 속도로 일반적인 IR 응용 분야에 적합한 포괄적인 특성 세트를 제공합니다.

8. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

Q1: 이 IR LED를 5V 마이크로컨트롤러 핀에 직접 구동할 수 있나요?
A: 아니요. 일반 순방향 전압은 50mA에서 1.6V입니다. 5V 핀에 직접 연결하면 매우 높은 파괴적인 전류가 흐르려고 시도합니다. 직렬 전류 제한 저항을 사용해야 합니다. 예를 들어, 5V 공급에서 20mA를 얻으려면: R = (5V - 1.6V) / 0.02A = 170Ω (표준 180Ω 또는 150Ω 저항 사용).

Q2: 이 발광기로 가능한 최대 데이터 전송률은 얼마인가요?
A: 30 ns의 상승/하강 시간은 이론적으로 수십 MHz 범위의 최대 변조 대역폭을 시사합니다. 그러나 신뢰할 수 있는 통신을 위한 실제 데이터 전송률은 더 낮으며, 구동 회로, 검출기 및 환경 노이즈에 따라 수백 kbps에서 몇 Mbps 정도입니다.

Q3: 백을 개봉한 후 보관 조건이 왜 그렇게 엄격합니까(≤60% RH)?
A: 표면 실장 플라스틱 패키지는 공기 중의 수분을 흡수할 수 있습니다. 고온 리플로우 솔더링 공정 중에 갇힌 이 수분이 빠르게 증발하여 내부 압력을 생성하여 패키지가 균열되거나 내부 연결이 박리될 수 있습니다. 이를 "팝콘" 현상이라고 합니다. 엄격한 보관 조건 및 베이킹 요구 사항은 이를 방지하기 위한 예방 조치입니다.

Q4: 복사 강도 값(mW/sr)을 어떻게 해석해야 하나요?
A: 이는 광학 전력 밀도를 측정합니다. 10 mW/sr의 값은 장치가 가리키는 방향으로 1 스테라디안의 공간 원뿔에 10 밀리와트의 광학 전력을 방출한다는 의미입니다. 총 전력을 찾으려면 전체 시야각(75도 또는 ~1.84 sr)에 걸쳐 이 강도를 적분해야 합니다.

9. 설계 적용 사례 연구

시나리오: 프린터용 용지 감지 센서 설계
목표:급지 트레이에 용지가 있는지 감지합니다.
구현:LTE-C216R-14 발광기를 용지 경로의 한쪽에 배치하고 일치하는 광검출기(또는 유사 부품의 검출기 부분 사용)를 정반대편에 배치합니다. 용지가 없으면 IR 빔이 검출기에 도달하여 신호(예: 논리 HIGH)를 생성합니다. 용지가 있으면 빔을 차단하여 검출기 신호가 떨어집니다(논리 LOW).
설계 고려 사항:

• 전류 설정:일관되고 장수명 출력을 위해 직렬 저항을 사용하여 발광기를 20mA로 구동합니다.
• 정렬:75도 시야각은 기계적 오정렬에 대한 어느 정도의 허용 오차를 제공합니다.
• 주변광 내성:변조된 850nm 빛을 사용하기 때문에, 간단한 변조/복조 회로를 추가하거나 주광 필터가 있는 검출기를 사용하여 시스템이 주변광 간섭에 강하도록 만들 수 있습니다.
• 솔더링:부품을 손상시키지 않고 PCB에 신뢰할 수 있는 연결을 보장하기 위해 권장 리플로우 프로파일을 따릅니다.

10. 동작 원리

적외선 발광 다이오드(IR LED)는 반도체 재료의 전계발광 원리에 따라 작동합니다. p-n 접합에 순방향 전압이 인가되면, n형 영역의 전자와 p형 영역의 정공이 접합 영역으로 주입됩니다. 이 전하 캐리어가 재결합할 때 에너지를 방출합니다. IR LED에서는 이 방출된 에너지가 적외선 스펙트럼(이 장치의 경우 약 850nm)의 광자에 해당하도록 반도체 밴드갭이 설계됩니다. 생성된 광자는 빛으로 방출됩니다. 검출기 기능(쌍을 이루는 부품에 적용 가능한 경우)은 반대로 작동합니다: 충분한 에너지를 가진 입사 적외선 광자가 광다이오드의 반도체에서 전자-정공 쌍을 생성하여 역방향 바이어스 시 측정 가능한 광전류를 생성합니다.

11. 기술 동향

광전자 공학 분야는 계속 발전하고 있습니다. LTE-C216R-14과 같은 부품과 관련된 동향은 다음과 같습니다:

• 증가된 통합:발광기, 검출기 및 제어 논리(변조 드라이버 및 신호 조정기와 같은)를 단일 패키지로 결합하여 시스템 설계를 단순화하는 방향으로 나아가고 있습니다.
• 더 높은 효율:더 많은 전기 입력을 광학 출력으로 변환하는 반도체 재료 및 구조 개발로 전력 소비 및 열 발생을 줄입니다.
• 소형화:1206 패키지는 표준이지만, 점점 더 컴팩트한 장치에서 PCB 공간을 절약하기 위해 더 작은 풋프린트(예: 0805, 0603)로의 추진이 있습니다.
• 향상된 신뢰성:더 높은 리플로우 온도와 더 가혹한 환경 조건을 견딜 수 있도록 패키징 재료 및 공정 개선으로 제품 수명을 연장합니다.
• 스마트 센싱:주변광 제거 또는 디지털 출력과 같은 기본 지능을 부품 수준에 통합하여 마이크로컨트롤러와의 인터페이스를 단순화합니다.

이러한 동향은 차세대 전자 제품을 위한 더 강력하고 신뢰할 수 있으며 사용하기 쉬운 빌딩 블록을 설계자에게 제공하는 것을 목표로 합니다.