적외선 LED 발광기 5mm 투명 패키지 - 치수 5.0mm 직경 x 8.6mm 높이 - 순방향 전압 1.6-2.0V - 피크 파장 850nm - 방사 강도 30-45mW/sr - 한국어 기술 데이터시트

1. 제품 개요

본 문서는 광범위한 광전자 응용 분야를 위해 설계된 개별 적외선 발광 다이오드(IRED)의 사양을 상세히 설명합니다. 이 소자는 낮은 순방향 전압 특성과 함께 높은 방사 출력을 제공하도록 설계되어 전력 민감도가 높은 설계에 적합합니다. 주요 방사는 피크 파장 850 나노미터를 중심으로 한 근적외선 스펙트럼에 있습니다.

이 부품의 핵심 장점은 고전류 동작 능력을 포함하며, 이는 직접적으로 높은 광 출력으로 이어집니다. 넓은 시야각을 제공하는 투명 렌즈가 장착된 표준 5mm 포맷으로 패키징되어 넓은 영역 조명 또는 수신에 적합합니다. 이는 신뢰할 수 있는 적외선 신호 전송이 필요한 시스템에 다용도로 선택될 수 있습니다.

목표 시장 및 일반적인 응용 시나리오는 소비자 가전, 산업 제어 및 보안 시스템을 포함합니다. 일반적인 용도로는 TV 및 오디오 장비용 적외선 리모컨, 단거리 무선 데이터 링크, 보안 경보의 침입 감지 센서 및 광학 인코더가 있습니다. 성능 파라미터는 리모컨 및 데이터 전송 프로토콜에서 표준인 펄스 동작에 최적화되어 있습니다.

2. 심층 기술 파라미터 분석

2.1 절대 최대 정격

이 한계를 초과하여 소자를 동작시키면 영구적인 손상을 초래할 수 있습니다. 최대 연속 순방향 전류 정격은 80 mA이며, 펄스 조건(300 pps, 10μs 펄스 폭)에서 최대 1 A의 피크 순방향 전류가 허용됩니다. 최대 전력 소산은 200 mW로, 이는 응용의 열 설계를 결정합니다. 소자는 최대 5V의 역방향 전압을 견딜 수 있지만, 이 영역에서 동작하도록 설계되지는 않았습니다. 동작 및 보관 온도 범위는 각각 -40°C ~ +85°C 및 -55°C ~ +100°C로, 가혹한 환경에서도 신뢰성을 보장합니다. 리드 납땜은 260°C에서 최대 5초 동안 수행해야 하며, 납땜 인두 팁은 에폭시 본체에서 최소 1.6mm 떨어진 위치에 있어야 합니다.

2.2 전기 및 광학 특성

주요 성능 파라미터는 50 mA 순방향 전류(I_F) 및 25°C의 주변 온도(T_A)라는 표준 테스트 조건에서 측정됩니다.

• 방사 강도(I_E):입체각당 광 출력으로, 최소 30 mW/sr부터 전형적인 값 45 mW/sr까지 범위를 가집니다. 이는 LED의 주 방향에서의 밝기를 직접 측정한 것입니다.
• 피크 방사 파장(λ_P):공칭 파장은 850 nm로, 근적외선 영역에 위치하며, 실리콘 광검출기에 이상적이고 더 짧은 파장보다 인간의 눈에 덜 보입니다.
• 스펙트럼 선 반폭(Δλ):약 50 nm입니다. 이는 스펙트럼 대역폭을 정의하며, 피크 주변에서 방사되는 파장의 범위를 나타냅니다.
• 순방향 전압(V_F):전형적으로 1.6V이며, I_F=50mA에서 최대 2.0V입니다. 낮은 V_F는 고효율, 배터리 구동 장치의 핵심 특징입니다.
• 역방향 전류(I_R):V_R=5V에서 최대 100 μA입니다. 이 파라미터는 테스트 목적으로만 사용되며, 소자는 역방향 바이어스 동작을 위해 설계되지 않았습니다.
• 상승/하강 시간(T_r/T_f):30 나노초입니다. 이 빠른 스위칭 속도는 데이터 전송을 위한 고주파 펄스 동작을 가능하게 합니다.
• 시야각(2θ_1/2):30도입니다. 이는 방사 강도가 피크 값의 절반으로 떨어지는 전체 각도로, 빔 확산을 정의합니다.

3. 성능 곡선 분석

데이터시트는 회로 설계 및 성능 예측에 중요한 여러 특성 곡선을 제공합니다.

3.1 순방향 전류 대 순방향 전압 (I-V 곡선)

이 곡선은 LED를 통해 흐르는 전류와 그 양단의 전압 사이의 관계를 보여줍니다. 이는 다이오드의 전형적인 비선형입니다. 이 곡선을 통해 설계자는 원하는 동작 전류에 필요한 구동 전압을 결정하고 전력 소산(V_F* I_F)을 계산할 수 있습니다. 전형적인 V_F값 1.6V에서 낮은 무릎 전압이 명확히 드러납니다.

3.2 상대 방사 강도 대 순방향 전류

이 그래프는 광 출력이 입력 전류에 따라 어떻게 비례하는지 보여줍니다. 일반적으로, 정상 동작 범위 내에서 방사 강도는 전류에 따라 선형적으로 증가합니다. 이 선형성은 아날로그 변조 응용에 중요합니다. 설계자는 이를 사용하여 특정 밝기 수준을 달성하기 위한 적절한 구동 전류를 선택할 수 있습니다.

3.3 상대 방사 강도 대 주변 온도

이 곡선은 열 효과를 이해하는 데 중요합니다. LED의 방사 강도는 접합 온도가 증가함에 따라 감소합니다. 이 그래프는 그 디레이팅을 정량화하여, 동작 온도 범위 전체에서 25°C에서의 값에 대한 상대 출력 전력을 보여줍니다. 신뢰할 수 있는 동작을 위해, 특히 고전류 또는 고주변 온도 응용에서 출력 안정성을 유지하기 위해 열 관리가 고려되어야 합니다.

3.4 스펙트럼 분포

스펙트럼 플롯은 서로 다른 파장에 걸쳐 방사되는 빛의 강도를 보여줍니다. 이는 850 nm에서의 피크와 약 50 nm의 반폭을 확인시켜 줍니다. 이 정보는 검출기의 응답도가 파장에 따라 달라지기 때문에 LED를 광검출기와 매칭할 때 매우 중요합니다.

3.5 방사 패턴 다이어그램

이 극좌표 다이어그램은 시야각을 시각적으로 나타냅니다. 패턴은 강도 분포를 보여주며, 30도의 반각을 확인시켜 줍니다. 이는 수신기가 LED의 빔 내에 있도록 보장하는 것과 같은 특정 커버리지 영역에 대한 광학 시스템 설계에 도움이 됩니다.

4. 기계적 및 패키징 정보

4.1 외형 치수

이 소자는 표준 5mm 원형 LED 패키지를 따릅니다. 주요 치수로는 본체 직경 5.0mm 및 플랜지 하단에서 렌즈 상단까지의 전형적인 높이 8.6mm가 포함됩니다. 리드가 패키지를 빠져나가는 지점에서 측정된 리드 간격은 표준 2.54mm(0.1 인치)입니다. 달리 명시되지 않는 한 공차는 일반적으로 ±0.25mm입니다. 플랜지 아래 최대 1.5mm의 수지 돌출이 허용됩니다. 애노드(양극 리드)는 일반적으로 더 긴 리드 길이로 식별됩니다.

5. 납땜 및 조립 가이드라인

5.1 보관 조건

부품은 30°C 미만 및 상대 습도 70% 이하의 환경에 보관해야 합니다. 원래 밀봉 패키지를 개봉한 후, 납땜성에 영향을 줄 수 있는 리드 산화를 방지하기 위해 <25°C 및 <60% RH의 제어된 환경에서 3개월 이내에 사용해야 합니다.

5.2 세척

세척이 필요한 경우, 이소프로필 알코올과 같은 알코올 계 용제만 사용해야 합니다. 강한 화학 물질은 에폭시 렌즈를 손상시킬 수 있습니다.

5.3 리드 성형

리드를 구부려야 하는 경우, 이는 납땜 전에 정상 실온에서 수행해야 합니다. 굽힘은 LED 렌즈 베이스에서 최소 3mm 떨어진 지점에서 이루어져야 합니다. 리드 프레임의 베이스는 굽힘 중에 지렛대로 사용되어서는 안 되며, 이는 내부 다이 부착부에 스트레스를 가할 수 있습니다.

5.4 납땜 공정

핸드 납땜 (인두):최대 온도 350°C, 리드당 3초 이하. 인두 팁은 에폭시 렌즈 베이스에서 2mm 이상 떨어져 있어야 합니다.
웨이브 납땜:권장 프로파일은 최대 100°C에서 최대 60초 동안 예열한 후, 최대 260°C에서 5초 동안 솔더 웨이브를 포함합니다. 담금 위치는 렌즈 베이스에서 2mm 이상 낮아서는 안 됩니다.
중요 경고:렌즈를 솔더에 담그는 것은 피해야 합니다. 과도한 온도나 시간은 렌즈 변형이나 치명적인 고장을 초래할 수 있습니다. 적외선(IR) 리플로우 납땜은 이 스루홀 패키지 유형에 적합하지 않습니다.

6. 패키징 및 주문 정보

부품은 정전기 방지 백에 포장됩니다. 표준 포장 구성은 백당 1000개입니다. 8개의 백이 내부 카톤에 포장되며, 8개의 내부 카톤이 하나의 외부 운송 카톤을 구성하여 외부 카톤당 총 64,000개가 됩니다.

7. 응용 설계 권장사항

7.1 구동 회로 설계

LED는 전류 구동 소자입니다. 균일한 밝기를 보장하고 전류 편중을 방지하기 위해, 여러 LED가 병렬로 전압원에 연결된 경우에도 각 LED마다 직렬 전류 제한 저항을 사용하는 것이 강력히 권장됩니다. 각 LED와 직렬로 저항을 연결한 간단한 회로 모델(A)이 올바른 접근법입니다. 대안 모델(B)인 개별 저항 없이 여러 LED를 직접 병렬로 연결하는 것은 권장되지 않습니다. 각 LED의 순방향 전압(V_F)의 약간의 차이가 전류 분배 및 결과적으로 밝기에 상당한 차이를 초래하기 때문입니다.

직렬 저항(R_s)의 값은 옴의 법칙을 사용하여 계산할 수 있습니다: R_s= (V_공급- V_F) / I_F, 여기서 I_F는 원하는 동작 전류(예: 50mA)이고 V_F는 데이터시트의 전형적인 순방향 전압(예: 1.6V)입니다.

7.2 정전기 방전 (ESD) 보호

이 부품은 정전기 방전에 민감합니다. 취급 및 조립 중 적절한 ESD 제어가 구현되어야 합니다:

• 작업자는 접지된 손목 스트랩 또는 정전기 방지 장갑을 착용해야 합니다.
• 모든 작업대, 도구 및 장비는 적절히 접지되어야 합니다.
• 플라스틱 렌즈에 축적될 수 있는 정전기를 중화시키기 위해 이온화기를 사용하십시오.
• 부품을 도전성 또는 정전기 방지 포장에 보관 및 운반하십시오.

7.3 응용 범위 및 신뢰성

이 제품은 사무 자동화, 통신 및 가전을 포함한 표준 상업 및 산업 전자 장비에서 사용하기 위한 것입니다. 고장이 생명이나 건강에 위험을 초래할 수 있는 예외적인 신뢰성이 필요한 응용 분야(예: 항공, 의료 생명 유지, 운송 안전 시스템)의 경우, 설계 도입 전 특별한 상담 및 자격 심사가 필요합니다.

8. 기술 비교 및 차별화

이 850nm IRED는고출력(30-45 mW/sr)과낮은 순방향 전압(전형 1.6V)의 조합을 통해 차별화됩니다. 표준 가시광선 LED 또는 저출력 IRED와 비교할 때, 이는 배터리 구동 장치에서 더 밝은 조명 또는 더 긴 거리를 가능하게 합니다. 30도의 시야각은 집중된 강도와 커버리지 영역 사이의 좋은 균형을 제공합니다. 빠른 30ns 스위칭 속도는 기본 스위칭에만 제한된 느린 소자와 달리 간단한 온/오프 리모컨과 고속 데이터 전송 프로토콜 모두에 적합하게 만듭니다.

9. 자주 묻는 질문 (FAQ)

Q: 이 LED를 3.3V 또는 5V 마이크로컨트롤러 핀에서 직접 구동할 수 있나요?
A: 아닙니다. 항상 직렬 전류 제한 저항을 사용해야 합니다. 마이크로컨트롤러 핀은 제한된 전류 공급/흡수 능력을 가지며 정밀한 전류 조절 기능이 없습니다. LED를 직접 연결하면 핀의 최대 전류를 초과하여 마이크로컨트롤러를 손상시키고 LED를 과구동할 수 있습니다.

Q: 왜 역방향 전류 정격은 테스트용일 뿐이고 동작용이 아닌가요?
A: LED는 순방향 전도에 최적화된 다이오드입니다. 최대 정격 5V 이내의 역방향 전압을 가하더라도 유용하게 기능하지 않습니다. 지정된 역방향 전류는 품질 테스트에 사용되는 누설 파라미터이며, 회로 동작을 위한 설계 파라미터가 아닙니다.

Q: 5V 공급 전압에서 50mA로 동작시키기 위해 필요한 저항을 어떻게 계산하나요?
A: 전형적인 V_F값 1.6V를 사용합니다: R = (5V - 1.6V) / 0.05A = 68 옴. 가장 가까운 표준 값은 68Ω입니다. 저항의 정격 전력은 최소 P = I²R = (0.05)²* 68 = 0.17W이어야 하므로, 1/4W 저항으로 충분합니다.

Q: 빛이 보이지 않는데 투명 패키지의 목적은 무엇인가요?
A> 투명 에폭시는 850nm 적외선에 대해 매우 투명하여 패키지 자체 내의 광학 손실을 최소화합니다. 색상 렌즈는 일부 IR 출력을 흡수하여 효율을 감소시킬 것입니다. 투명 패키지는 최대 방사 강도를 허용합니다.

10. 설계 및 사용 사례 연구

시나리오: 간단한 적외선 리모컨 송신기 설계.
목표는 일반 거실에서 최대 10미터 떨어진 수신기로 코딩된 명령을 핸드헬드 장치에서 전송하는 것입니다.

부품 선택:이 850nm IRED는 높은 출력 전력(좋은 거리용), 낮은 전압 동작(3V를 제공하는 2xAA 배터리와 같은 소형 배터리와 호환), 빠른 스위칭 속도(리모컨에서 일반적으로 사용되는 38kHz 반송파 주파수를 처리 가능)로 인해 탁월한 선택입니다.

회로 설계:핵심 송신기 회로는 변조 코드를 생성하는 마이크로컨트롤러를 포함합니다. 마이크로컨트롤러 핀은 스위치 구성의 트랜지스터(예: 2N3904와 같은 간단한 NPN)를 구동합니다. IRED와 그 전류 제한 저항은 트랜지스터의 컬렉터 회로에 배치됩니다. 트랜지스터는 고속 스위치 역할을 하여 마이크로컨트롤러가 MCU 핀에 직접 부하를 주지 않고 필요한 고전류(예: 100mA 펄스)로 LED를 펄싱할 수 있게 합니다. 직렬 저항 값은 배터리 전압(3V), LED V_F(~1.6V) 및 원하는 펄스 전류를 기반으로 계산됩니다.

고려사항:LED의 넓은 30도 시야각은 리모컨이 수신기를 정확히 가리킬 필요가 없도록 보장합니다. ESD 예방 조치는 핸드헬드 장치 조립 중에 매우 중요합니다. 보관 지침은 생산 공정 중 LED의 납땜성이 유지되도록 보장합니다.

11. 동작 원리

적외선 발광 다이오드(IRED)는 반도체 p-n 접합 소자입니다. 순방향 전압이 인가되면, n형 영역의 전자와 p형 영역의 정공이 접합 영역으로 주입됩니다. 이 전하 캐리어들이 재결합할 때, 에너지는 광자(빛)의 형태로 방출됩니다. 방출된 빛의 특정 파장(이 경우 850 nm)은 반도체 재료의 밴드갭 에너지에 의해 결정되며, 여기서는 갈륨 비소(GaAs) 또는 알루미늄 갈륨 비소(AlGaAs) 화합물을 기반으로 합니다. "투명" 에폭시 패키지는 반도체 칩을 캡슐화하고 기계적 보호를 제공하며 출력 빔을 형성하는 렌즈 역할을 합니다.

12. 기술 트렌드

개별 적외선 부품은 계속 발전하고 있습니다. 트렌드로는 LiDAR 및 비행 시간 감지와 같은 장거리 응용을 위한 더 높은 전력 밀도와 효율을 가진 소자 개발이 포함됩니다. 또한 자동화 조립 및 더 작은 폼 팩터를 위한 표면 실장 장치(SMD) 패키지로의 소형화 추세도 있습니다. 더 나아가, 간섭을 줄이고 신호 대 잡음비를 개선하기 위해 특수 감지 및 광통신 응용을 위해 더 엄격하게 제어된 파장 공차와 더 좁은 스펙트럼 대역폭을 가진 부품이 개발되고 있습니다. 반도체 접합에서의 전계 발광의 기본 원리는 일정하게 유지되지만, 재료 과학 및 패키징 기술이 성능 향상을 주도하고 있습니다.