적외선 발광 다이오드 LTE-3220L-032A 데이터시트 - 850nm 파장 - 30도 발광각 - 150mW 출력 - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

LTE-3220L-032A는 다양한 광전자 응용 분야를 위해 설계된 개별 적외선 발광 소자입니다. 이 소자는 리모컨 시스템, 적외선 무선 데이터 전송, 보안 경보 및 유사한 용도를 위한 부품을 포함하는 광범위한 제품 라인의 일부입니다. 이 장치는 적외선 스펙트럼에서 빛을 방출하기 위해 반도체 기술을 사용하여 제작되었습니다.

1.1 핵심 장점 및 목표 시장

이 소자의 주요 장점은 환경 규정 준수, 높은 동작 속도, 그리고 지향성 적외선 신호 전송을 가능하게 하는 좁은 방사 각도를 포함합니다. 이 소자는 펄스 동작에 적합하여 디지털 통신 프로토콜에 이상적입니다. 목표 시장은 신뢰할 수 있는 비가시광선 전송이 필요한 소비자 가전 제조업체, 산업 자동화, 보안 시스템 통합업체 및 무선 데이터 링크 개발자를 포괄합니다.

2. 심층 기술 파라미터 분석

2.1 절대 최대 정격

이 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 한계를 정의합니다. 최대 소비 전력은 150mW입니다. 펄스 조건(초당 300펄스, 10μs 펄스 폭)에서 최대 1A의 피크 순방향 전류를 처리할 수 있으며, 최대 연속 순방향 전류는 100mA입니다. 장치는 최대 5V의 역방향 전압을 견딜 수 있습니다. 동작 온도 범위는 -40°C에서 +85°C이며, -55°C에서 +100°C 범위의 환경에서 보관할 수 있습니다. 납땜 지점이 소자 본체에서 최소 4.0mm 떨어져 있는 조건에서, 리드는 260°C에서 5초 동안 납땜할 수 있습니다.

2.2 전기 및 광학 특성

이 파라미터들은 주변 온도(TA) 25°C에서 명시됩니다. 주요 성능 지표는 다음과 같습니다:

• 복사 강도 (Ie):이는 단위 입체각당 방출되는 광 출력을 측정합니다. 순방향 전류(IF) 20mA에서 일반적으로 24 mW/sr, IF=50mA에서 60 mW/sr입니다.
• 피크 발광 파장 (λPeak):장치가 가장 많은 광 출력을 방출하는 파장으로, 일반적으로 850 나노미터(nm)입니다.
• 스펙트럼 선 반폭 (Δλ):방출되는 빛의 대역폭으로, 일반적으로 50 nm이며, 피크 주변의 파장 분포를 나타냅니다.
• 순방향 전압 (Vf):장치가 전도될 때 걸리는 전압 강하로, IF=50mA에서 일반적으로 2.0 볼트입니다.
• 역방향 전류 (IR):역방향 전압이 인가될 때의 작은 누설 전류로, VR=5V에서 최대 100 μA입니다.
• 발광각 (2θ1/2):복사 강도가 최대값의 절반 이상인 각도 범위입니다. 이 장치는 상대적으로 좁은 30도의 발광각을 가집니다.

3. 성능 곡선 분석

데이터시트는 다양한 조건에서의 장치 동작을 설명하는 여러 그래프를 제공합니다.

3.1 스펙트럼 분포

그림 1은 파장에 대한 상대 복사 강도를 보여줍니다. 곡선은 850 nm를 중심으로 하며, 반도체 재료의 밴드갭 및 기타 물리적 특성에 의해 정의되는 특징적인 모양을 가집니다. 반폭은 최대 높이의 절반에서 곡선의 너비로 확인할 수 있습니다.

3.2 순방향 전류 대 주변 온도

그림 2는 주변 온도가 증가함에 따라 허용 가능한 최대 순방향 전류가 어떻게 감소하는지를 나타냅니다. 이 디레이팅 곡선은 최대 접합 온도를 초과하지 않도록 응용 설계에서 열 관리를 위해 매우 중요합니다.

3.3 순방향 전류 대 순방향 전압

그림 3은 전류-전압(I-V) 특성 곡선입니다. 이는 반도체 다이오드의 전형적인 지수 관계를 보여줍니다. 이 곡선은 구동 회로 설계, 특히 원하는 동작 전류에 필요한 전압을 결정하는 데 도움이 됩니다.

3.4 상대 복사 강도 대 주변 온도 및 순방향 전류

그림 4와 5는 광 출력이 온도와 구동 전류에 따라 어떻게 변하는지를 보여줍니다. 그림 4는 출력이 일반적으로 온도가 상승함에 따라 감소함을 나타냅니다. 그림 5는 출력이 구동 전류와 함께 증가하지만, 특히 효율이 떨어질 수 있는 높은 전류에서 완벽하게 선형적인 방식은 아닐 수 있음을 보여줍니다.

3.5 방사 패턴

그림 6은 방출된 적외선의 공간적 분포를 보여주는 극좌표 다이어그램입니다. 좁은 30도 발광각이 명확하게 표시되며, 이 원뿔 밖에서는 강도가 급격히 떨어집니다. 이 패턴은 시스템에서 발광기와 검출기를 정렬하는 데 중요합니다.

4. 기계적 및 패키징 정보

4.1 외형 치수

이 소자는 표준 패키지 폼 팩터를 가집니다. 주요 치수 정보는 다음과 같습니다: 모든 치수는 밀리미터 단위이며, 별도로 명시되지 않는 한 일반 공차는 ±0.25mm입니다. 플랜지 아래의 수지 부분은 최대 1.5mm까지 돌출될 수 있습니다. 리드 간격은 리드가 패키지 본체를 빠져나가는 지점에서 측정됩니다.

4.2 극성 식별

제공된 텍스트에 명시적으로 자세히 설명되지는 않았지만, 적외선 발광기는 다이오드이므로 극성(애노드와 캐소드)이 있습니다. 일반적으로 더 긴 리드가 애노드입니다. 데이터시트의 치수 도면은 일반적으로 이를 표시하며, 회로 조립 시 올바른 극성을 준수해야 합니다.

5. 자동화 조립용 패키징

이 장치는 자동 픽 앤 플레이스 기계와 함께 사용하기 위해 엠보싱된 캐리어 테이프에 공급됩니다. 섹션 6은 테이프 및 릴 사양을 상세히 제공하며, 다음을 포함합니다:

• 테이프 폭 (W3): 17.5 ~ 19.0 mm
• 부품 포켓 피치 (P): 12.5 ~ 12.9 mm
• 부품 캐비티 깊이/높이 (H): 테이프 베이스 페이퍼로부터 10.5 ~ 11.5 mm
• 포켓 내 리드 피치 (F): 2.3 ~ 3.0 mm

6. 납땜 및 조립 지침

제공된 주요 지침은 리드 납땜 온도입니다: 최대 5초 동안 260°C이며, 납땜 지점은 소자의 플라스틱 본체에서 최소 4.0mm 떨어져 있어야 합니다. 이는 에폭시 패키지의 열 손상을 방지하기 위함입니다. 리플로우 납땜의 경우, 피크 온도가 260°C를 초과하지 않는 표준 적외선 또는 대류 리플로우 프로파일이 적용 가능합니다. 부품은 저장 온도 범위에 따라 건조한 주변 환경에 보관해야 합니다.

7. 응용 제안

7.1 일반적인 응용 시나리오

LTE-3220L-032A는 다음에 매우 적합합니다:

• 적외선 리모컨:TV, 오디오 시스템 및 기타 소비자 가전용.
• 단거리 데이터 링크:케이블 사용이 실용적이지 않은 스마트폰, 컴퓨터 또는 산업용 센서와 같은 장치 간 무선 통신용.
• 근접 및 물체 감지:보안 시스템, 자동문 또는 산업용 계수 시스템에서, 종종 광검출기와 함께 사용됩니다.
• 광학 스위치 및 인코더:IR 빔을 차단하거나 반사하는 것이 위치나 움직임을 나타내는 곳.

7.2 설계 고려사항

• 구동 회로:전압원에서 구동할 때 원하는 순방향 전류(IF)를 설정하기 위해 전류 제한 저항이 필수적입니다. 회로는 연속 및 펄스 전류에 대한 절대 최대 정격을 준수해야 합니다.
• 열 관리:최대 정격 근처 또는 높은 주변 온도에서 동작할 경우, 디레이팅 곡선을 가이드로 사용하여 적절한 방열판 또는 PCB 구리 면적을 확보하십시오.
• 광학 정렬:좁은 30도 발광각은 최적의 신호 강도를 위해 발광기와 수신 검출기 사이의 정밀한 기계적 정렬을 요구합니다.
• 주변광 내성:강한 주변 IR 광(예: 햇빛)이 있는 환경에서는 신뢰할 수 있는 동작을 위해 방출 신호의 변조(펄싱) 및 수신기에서의 해당 복조가 필요합니다.

8. 기술 비교 및 차별화

더 넓은 각도의 IR 발광기와 비교하여, LTE-3220L-032A의 30도 발광각은 더 집중된 빔 내에서 더 높은 강도를 제공합니다. 이는 주어진 거리에 대해 더 긴 전송 거리를 가능하게 하거나 더 낮은 구동 전류를 요구하여 전력 효율을 향상시킵니다. 850nm 파장은 일반적인 표준으로, 이 영역에서 높은 감도를 가진 실리콘 광검출기와의 우수한 호환성을 제공합니다. 펄스 동작 가능성은 디지털 통신 프로토콜에 대해 다용도로 사용할 수 있게 합니다.

9. 기술 파라미터 기반 자주 묻는 질문

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

A: 복사 강도는 단위 입체각당 전력으로, 빔이 얼마나 집중되어 있는지를 설명합니다. 총 전력은 전체 방출 패턴에 걸쳐 강도를 적분해야 합니다. 좁은 각도 장치의 경우, 적당한 총 전력으로도 높은 복사 강도를 달성할 수 있습니다.

Q: 이 LED를 5V 전원에 직접 연결하여 구동할 수 있나요?

A: 아닙니다. 50mA에서의 일반적인 순방향 전압은 2.0V입니다. 5V에 직접 연결하면 과도한 전류가 흘러 장치를 파손시킬 수 있습니다. 원하는 값(예: 20mA 또는 50mA)으로 전류를 제한하기 위해 직렬 저항(또는 정전류 구동기)을 사용해야 합니다.

Q: 적외선 장치인데 왜 피크 파장이 850nm인가요?

A: 850nm는 근적외선 스펙트럼에 속하며, 가시광선인 빨간색 빛 바로 너머에 있습니다. 이 파장은 실리콘 광검출기가 매우 민감하고, 더 긴 IR 파장보다 가시광선 간섭에 덜 취약하기 때문에 인기 있는 선택입니다.

Q: 피크 전류에 대한 "300pps, 10μs 펄스" 정격을 어떻게 해석해야 하나요?

A: 이는 장치가 짧고 높은 전류의 펄스를 처리할 수 있음을 의미합니다. 1A 피크 전류는 펄스 폭이 10 마이크로초 이하이고 펄스 반복률이 초당 300 펄스 이하인 경우에만 허용됩니다. 이는 통신 시스템에서 고휘도 버스트를 가능하게 합니다.

10. 실제 사용 사례 예시

간단한 근접 센서 설계:LTE-3220L-032A는 반사형 물체 센서의 송신기로 사용될 수 있습니다. 이는 인접한 위치에 배치된 포토트랜지스터와 함께 사용됩니다. 발광기는 펄스 전류(예: 50mA 펄스)로 구동됩니다. 물체가 가까이 오면 일부 적외선을 포토트랜지스터로 반사시킵니다. 포토트랜지스터에 연결된 회로는 이 전류 증가를 감지합니다. 펄스 동작은 신호를 주변광과 구별하는 데 도움이 됩니다. 발광기의 좁은 발광각은 더 정밀한 감지 영역을 정의하는 데 도움이 됩니다.

11. 동작 원리 소개

이 장치는 반도체 p-n 접합에서의 전계발광 원리로 동작합니다. 순방향 전압이 인가되면, 전자와 정공이 접합 영역으로 주입되어 재결합합니다. 이 특정 재료 시스템에서 재결합 중에 방출되는 에너지는 반도체의 에너지 밴드갭에 해당하는 파장의 광자로 방출되며, 이는 약 850nm(적외선)로 설계되었습니다. 투명한 에폭시 패키지는 이 빛이 효율적으로 빠져나갈 수 있게 합니다.

12. 산업 동향 및 발전

적외선 부품의 동향은 더 높은 효율(전기 와트 입력당 더 많은 빛 출력), 더 빠른 데이터 전송을 위한 더 높은 속도, 그리고 소형 장치에 통합하기 위한 더 작은 패키지 크기로 계속 발전하고 있습니다. 가스 감지 또는 광통신과 같은 응용 분야를 위한 특정 파장 범위에서도 지속적인 개발이 이루어지고 있습니다. 이 소자에서 볼 수 있는 무연 및 RoHS 준수 제조로의 전환은 환경 규제에 의해 주도되는 표준 산업 요구사항입니다. 발광기와 구동기 또는 검출기를 멀티칩 모듈에 통합하는 것은 또 다른 발전 영역입니다.