LTE-S9511T-E 적외선 발광 및 검출 소자 데이터시트 - 940nm 피크 파장 - 25도 시야각 - 100mW 소비 전력 - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

LTE-S9511T-E는 광범위한 광전자 응용 분야를 위해 설계된 개별 적외선 소자입니다. 이 소자는 고출력, 고속 및 특정 광학적 특성이 요구되는 솔루션을 제공하도록 설계된 제품군에 속합니다. 목표 성능 지표를 달성하기 위해 적외선 발광 다이오드의 표준 기술인 GaAs 기술을 사용하여 제작되었습니다.

1.1 핵심 특징 및 장점

이 소자는 현대 전자 조립 및 환경 기준에 적합하도록 하는 몇 가지 주요 특징을 포함합니다. RoHS 지침을 준수하여 그린 제품으로 분류됩니다. 포장은 대량 생산과의 호환성을 위해 설계되었으며, 7인치 직경 릴에 8mm 테이프로 공급되어 자동 설치 장비와 호환됩니다. 또한, 이 소자는 표면 실장 기술(SMT) 조립 라인의 핵심 요구 사항인 적외선 리플로우 솔더링 공정을 견딜 수 있습니다. 패키지 자체는 EIA 표준을 준수하여 기계적 호환성을 보장합니다.

1.2 목표 응용 분야 및 시장

이 소자의 주요 응용 분야는 적외선 발광기입니다. 그 특성으로 인해 가전 제품용 리모컨, 적외선 기반 무선 데이터 전송 링크, 보안 경보 및 기타 센싱 응용 분야와 같은 시스템에 통합하기에 적합합니다. PCB에 장착되는 구성으로 설계되어 컴팩트하고 신뢰할 수 있는 적외선 광원을 제공합니다.

2. 기술 사양 및 객관적 해석

이 섹션은 데이터시트에 정의된 소자의 전기적, 광학적 및 열적 매개변수에 대한 상세하고 객관적인 분석을 제공합니다.

2.1 절대 최대 정격

이 정격은 소자에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 한계를 정의합니다. 정상 작동을 위한 것이 아닙니다.

• 소비 전력 (Pd):100 mW. 이는 소자가 열적 한계를 초과하지 않고 열로 방산할 수 있는 최대 전력량입니다.
• 피크 순방향 전류 (I_FP):1 A. 이는 펄스 조건(초당 300 펄스, 10 μs 펄스 폭)에서 허용되는 최대 전류입니다. DC 정격보다 훨씬 높으며, 데이터 전송 및 리모컨에서 흔히 사용되는 펄스 동작 능력을 강조합니다.
• DC 순방향 전류 (I_F):50 mA. 소자가 처리할 수 있는 최대 연속 순방향 전류입니다.
• 역방향 전압 (V_R):5 V. 이보다 높은 역방향 전압을 가하면 반도체 접합이 항복될 수 있습니다.
• 동작 온도 범위 (T_op):-40°C ~ +85°C. 소자가 정상적으로 동작하도록 규정된 주변 온도 범위입니다.
• 보관 온도 범위 (T_stg):-55°C ~ +100°C. 비동작 상태에서 보관할 수 있는 온도 범위입니다.
• 적외선 솔더링 조건:최대 10초 동안 260°C를 견딥니다. 이는 리플로우 솔더링 프로파일 허용 오차를 정의합니다.

2.2 전기적 및 광학적 특성

이는 지정된 테스트 조건에서 주변 온도(T_A) 25°C에서 측정된 일반적인 성능 매개변수입니다.

• 복사 강도 (I_E):I_F= 20mA에서 6.0 mW/sr (일반값). 이는 단위 입체각(스테라디안)당 방출되는 광 출력을 측정합니다. 응용 분야에서 유효 범위 및 신호 강도를 결정하는 핵심 매개변수입니다.
• 피크 발광 파장 (λ_p):940 nm (일반값). 방출된 광 출력이 최대가 되는 파장입니다. 이는 근적외선 스펙트럼에 속하며, 인간의 눈에는 보이지 않지만 실리콘 포토다이오드 및 포토트랜지스터로 검출 가능합니다.
• 스펙트럼 선 반폭 (Δλ):50 nm (일반값). 이는 스펙트럼 대역폭, 즉 방출되는 파장의 범위를 나타냅니다. 50 nm 값은 표준 GaAs IRED에서 일반적입니다.
• 순방향 전압 (V_F):I_F= 20mA에서 1.2 V (일반값), 1.5 V (최대값). 전류가 흐를 때 소자 양단에 걸리는 전압 강하입니다. 구동 회로 설계 및 전력 소비 계산에 중요합니다.
• 역방향 전류 (I_R):V_R= 5V에서 10 μA (최대값). 소자가 역방향 바이어스될 때 흐르는 작은 누설 전류입니다.
• 시야각 (2θ_1/2):25도 (일반값). 복사 강도가 중심축에서의 값의 절반으로 떨어지는 전체 각도로 정의됩니다. 25도 각도는 상대적으로 집중된 빔을 나타내며, 지향성 통신 또는 센싱에 유리할 수 있습니다.

3. 성능 곡선 분석

데이터시트에는 주요 매개변수 간의 관계를 보여주는 여러 그래프가 포함되어 있습니다. 이 곡선들은 비표준 조건에서의 소자 동작을 이해하는 데 필수적입니다.

3.1 스펙트럼 분포

스펙트럼 분포 곡선(그림 1)은 파장의 함수로서 상대 복사 강도를 보여줍니다. 약 940nm에서의 피크와 약 50nm의 반폭을 확인시켜 주며, 방출된 빛의 스펙트럼 순도를 시각적으로 표현합니다.

3.2 순방향 전류 대 순방향 전압 (I-V 곡선)

이 곡선(그림 3)은 모든 반도체 소자에 기본적입니다. IRED를 통과하는 전류와 그 양단 전압 사이의 비선형 관계를 보여줍니다. 이 곡선은 온도에 따라 이동하며, 설계 시 열 관리에 중요합니다.

3.3 온도 의존성

그림 2와 4는 소자의 성능이 주변 온도에 따라 어떻게 변하는지 묘사합니다. 일반적으로 다이오드의 순방향 전압은 음의 온도 계수를 가지며(온도가 증가함에 따라 감소), 광 출력 또한 일반적으로 온도 상승에 따라 감소합니다. 이 그래프들은 설계자가 고온 환경에서 성능을 감액할 수 있도록 합니다.

3.4 상대 복사 강도 대 순방향 전류

그림 5는 광 출력이 구동 전류에 따라 어떻게 비례하는지 보여줍니다. 일반적으로 선형보다 낮은 비율로 증가합니다; 전류를 두 배로 해도 광 출력이 두 배가 되지 않습니다. 이 관계는 원하는 밝기나 신호 강도를 효율적으로 달성하기 위해 동작점을 설정하는 데 중요합니다.

3.5 방사 패턴

극좌표도(그림 6)는 중심축으로부터의 각도의 함수로서 방출 강도의 상세한 지도를 제공합니다. 이 25도 시야각 소자는 중심에서 가장 강하고 가장자리로 갈수록 감소하는 빔 패턴을 보여주며, 이는 수신기의 시야각과 정렬하는 것과 같은 광학 시스템 설계에 중요합니다.

4. 기계적 및 포장 정보

4.1 외형 치수

데이터시트는 소자의 상세한 기계적 도면을 제공합니다. 주요 치수는 본체 크기, 리드 간격 및 전체 높이를 포함합니다. 이 소자는 측면 뷰 렌즈가 있는 투명 플라스틱 패키지를 특징으로 하며, 이는 방출된 빛의 방사 패턴을 형성합니다. 달리 명시되지 않는 한, 모든 중요 치수는 ±0.15mm의 표준 허용 오차로 제공됩니다.

4.2 권장 솔더링 패드 레이아웃

PCB 설계를 위한 권장 랜드 패턴(풋프린트)이 포함되어 있습니다. 이 치수를 준수하는 것은 리플로우 중 적절한 솔더 접합 형성, 우수한 기계적 강도 달성 및 소자에서의 열 방산을 용이하게 하는 데 중요합니다.

4.3 극성 식별

표준 LED 극성 규칙이 적용됩니다. 캐소드는 일반적으로 패키지 본체의 평평한 모서리, 노치 또는 더 짧은 리드로 표시됩니다. 조립 시 올바른 극성을 관찰하여 손상을 방지해야 합니다.

5. 조립, 취급 및 신뢰성 지침

5.1 솔더링 및 조립 가이드

이 소자는 적외선 리플로우 솔더링에 적합합니다. 데이터시트는 중요한 프로파일 매개변수를 지정합니다:

• 예열:150–200°C.
• 예열 시간:최대 120초.
• 피크 온도:최대 260°C.
• 액상선 이상 시간:최대 10초 (최대 두 번의 리플로우 사이클). 인두를 사용한 수동 솔더링의 경우, 권장 사항은 접합당 최대 3초 동안 최대 300°C입니다. 데이터시트는 최적의 프로파일이 특정 PCB 설계, 솔더 페이스트 및 오븐에 따라 달라지며, 시작점으로 JEDEC 표준 프로파일 사용을 권장한다고 강조합니다.

이 소자는 습기 민감도 등급(MSL) 3을 가집니다. 이는 다음을 의미합니다:

밀봉 백:

• ≤30°C 및 ≤90% RH에서 최대 1년 동안 보관 가능.백 개봉 후:
• ≤30°C 및 ≤60% RH에서 보관해야 합니다. 소자는 1주일(168시간) 이내에 리플로우되어야 합니다. 원래 백 외부에서 더 오래 보관하는 경우, 건조 캐비닛 또는 건제가 있는 밀봉 용기에 보관해야 합니다. 1주일 이상 노출된 경우, 리플로우 중 팝콘 크랙을 방지하기 위해 솔더링 전 최소 20시간 동안 60°C에서 베이크아웃이 필요합니다.5.3 세척

솔더링 후 세척이 필요한 경우, 이소프로필 알코올(IPA)과 같은 알코올 기반 용제만 사용해야 합니다. 강력하거나 부식성 화학 물질은 플라스틱 패키지나 렌즈를 손상시킬 수 있습니다.

6. 포장 및 주문 정보

6.1 테이프 및 릴 사양

이 소자는 커버 테이프가 있는 엠보싱 캐리어 테이프에 공급되며, 7인치(178mm) 직경 릴에 감겨 있습니다. 각 릴에는 3000개가 들어 있습니다. 포장은 ANSI/EIA-481-1-A-1994 표준을 준수합니다. 사양에는 포켓 치수, 테이프 너비 및 릴 허브 크기가 포함되어 자동 픽 앤 플레이스 기계와의 호환성을 보장합니다.

7. 응용 설계 고려 사항

7.1 구동 회로 설계

중요한 설계 참고 사항은 LED가 전류 구동 소자라는 점입니다. 데이터시트는 단일 전압원과 단일 전류 제한 저항으로 여러 LED를 직접 병렬 연결하는 것(회로 모델 B)을 강력히 권장하지 않습니다. 개별 소자의 순방향 전압(V

)의 자연적 변동으로 인해 전류가 균등하게 분배되지 않아 밝기의 현저한 차이와 한 소자의 잠재적 과부하를 초래할 수 있습니다. 권장 방법(회로 모델 A)은 각 LED와 직렬로 별도의 전류 제한 저항을 사용하는 것입니다. 이는 균일한 전류를 보장하여 어레이 내 모든 소자에서 균일한 복사 강도를 제공합니다._F7.2 열 관리

절대 최대 소비 전력이 100mW이지만, 실제 동작은 특히 더 높은 주변 온도에서 이 한계보다 훨씬 낮게 유지해야 합니다. 감액 곡선(그림 2, 그림 4)을 참조해야 합니다. 성능과 수명을 유지하기 위해 소자 접합에서 열을 전도하기 위해 충분한 PCB 구리 면적(권장 패드 레이아웃 사용이 도움됨)이 필요합니다.

7.3 광학 설계

25도 시야각과 측면 뷰 렌즈 패키지는 적외선 에너지가 어떻게 지향되는지에 영향을 미칩니다. 센싱 또는 통신 링크에서 최적의 성능을 위해, 발광기의 방사 패턴은 수신기의 각도 감도 프로파일과 정렬되어야 합니다. 이 정렬에는 방사 다이어그램(그림 6)이 필수적입니다. 다른 빔 패턴이 필요한 응용 분야의 경우, 외부 렌즈나 반사기가 필요할 수 있습니다.

8. 기술 비교 및 차별화

940nm 피크 파장을 가진 LTE-S9511T-E는 범용 적외선 응용 분야에 적합합니다. 주요 차별점은 측면 뷰 패키지(에지 라이팅 또는 특정 광 경로 요구 사항에 유용함)와 자동 조립 공정과의 호환성을 포함합니다. 더 넓은 시야각(예: 60-120도)을 가진 소자와 비교할 때, 이 소자는 주어진 구동 전류에 대해 더 높은 축 방향 강도를 제공하며, 이는 지향성 링크에 대해 더 긴 범위 또는 더 낮은 전력 소비로 이어질 수 있습니다. 940nm 파장은 일반적인 표준으로, 해당 스펙트럼에 맞게 설계된 실리콘 기반 적외선 수신기 및 필터와의 광범위한 호환성을 보장합니다.

9. 자주 묻는 질문 (기술 매개변수 기반)

Q1: 이 IRED를 마이크로컨트롤러 GPIO 핀에서 직접 구동할 수 있나요?

A: GPIO의 전류 공급 능력에 따라 다릅니다. 일반적인 구동 전류 20mA에서 GPIO는 최소한 이만큼 공급할 수 있어야 합니다. 전류를 제한하기 위해 항상 직렬 저항이 필요하며, R = (V

supply_{- V}) / I_F로 계산됩니다. 3.3V 공급 전압과 20mA에서 V_F가 1.2V인 경우, R = (3.3 - 1.2) / 0.02 = 105 옴입니다. 100 옴 저항이 표준 선택이 될 것입니다._FQ2: 피크 파장(λ

)과 주 파장(λ_p)의 차이는 무엇인가요?_dA: 피크 파장은 스펙트럼 전력 분포 곡선의 최대점에서의 파장입니다. 주 파장은 색도 측정에서 유도되며 인지되는 색상을 나타냅니다. 단색 적외선 발광기의 경우 일반적으로 매우 가깝지만, λ

는 광전자 성능에 대한 표준 기술 사양입니다._pQ3: 왜 펄스 전류 정격(1A)이 DC 정격(50mA)보다 훨씬 높나요?

A: 이는 열적 한계 때문입니다. 매우 짧은 펄스(10μs) 동안에는 반도체 접합이 상당히 가열될 시간이 없어 최대 접합 온도를 초과하지 않고 훨씬 높은 순간 전류를 허용합니다. DC 동작에서는 열이 지속적으로 축적되므로 온도를 안전한 한계 내로 유지하기 위해 전류를 제한해야 합니다.

10. 실제 응용 예시

예시 1: 간단한 적외선 리모컨 송신기.

LTE-S9511T-E는 기본 리모컨의 발광기로 사용될 수 있습니다. 마이크로컨트롤러가 명령 프로토콜(예: NEC, RC5)에 해당하는 변조된 디지털 신호(예: 38kHz 반송파)를 생성합니다. 이 신호는 IRED를 최대 1A 피크 정격의 펄스 전류로 구동하는 트랜지스터를 스위칭하여 적외선 빛의 폭발을 생성합니다. 집중된 25도 빔은 신호가 수신기를 향하도록 하는 데 도움이 됩니다.예시 2: 근접 또는 물체 감지 센서.

별도의 포토트랜지스터 또는 포토다이오드 수신기와 함께 사용하면, 발광기는 물체의 존재 또는 부재를 감지하는 데 사용될 수 있습니다. 발광기는 간격을 가로질러 적외선 빛을 비춥니다. 물체가 빔을 차단하면 수신기의 신호가 떨어져 감지 이벤트를 트리거합니다. 측면 뷰 패키지는 광 경로가 PCB와 평행한 컴팩트 센서 어셈블리 설계에 유리할 수 있습니다.11. 동작 원리

LTE-S9511T-E는 갈륨 비소(GaAs) 반도체 재료를 기반으로 하는 발광 다이오드(LED)입니다. P-N 접합에 순방향 전압이 가해지면 전자와 정공이 활성 영역으로 주입되어 재결합합니다. GaAs와 같은 직접 밴드갭 반도체에서 이 재결합은 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. 재료의 특정 밴드갭은 방출된 빛의 파장을 결정합니다; GaAs의 경우 약 940nm의 적외선 방출을 초래합니다. 측면 뷰 렌즈는 반도체 칩을 캡슐화하고 방출된 빛을 지정된 방사 패턴으로 형성하는 투명 에폭시로 만들어집니다.

12. 산업 동향 및 맥락

LTE-S9511T-E와 같은 개별 적외선 소자는 전자 제품의 기본 구성 요소로 남아 있습니다. 제스처 센싱과 같은 특정 응용 분야를 위해 발광기, 검출기 및 논리를 하나의 패키지에 결합한 통합 센서 모듈이 성장하고 있지만, 개별 소자는 설계 유연성, 대량 응용 분야에 대한 비용 효율성 및 광 경로를 독립적으로 최적화할 수 있는 능력을 제공합니다. 산업 동향에는 소형화, 더 높은 효율성(전기 입력당 더 많은 광 출력) 및 무연, 고온 솔더링 공정과의 증가된 호환성에 대한 지속적인 수요가 포함됩니다. 이 소자의 RoHS 및 그린 제품 준수는 전자 산업을 이끄는 글로벌 환경 규제와 일치합니다.

Discrete infrared components like the LTE-S9511T-E remain fundamental building blocks in electronics. While integrated sensor modules (combining emitter, detector, and logic in one package) are growing for specific applications like gesture sensing, discrete components offer design flexibility, cost-effectiveness for high-volume applications, and the ability to optimize the optical path independently. Trends in the industry include the continued demand for miniaturization, higher efficiency (more optical output per electrical input), and increased compatibility with lead-free, high-temperature soldering processes. The RoHS and Green Product compliance of this device aligns with global environmental regulations driving the electronics industry.