LTE-302 적외선 발광 다이오드 데이터시트 - 사이드 룩킹 패키지 - 피크 파장 940nm - 순방향 전압 1.6V - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

LTE-302는 신뢰성 있는 광학 감지가 필요한 애플리케이션을 위해 설계된 저비용, 소형 적외선(IR) 발광 다이오드입니다. 이 장치의 핵심 장점은 공간이 제한된 설계에 적합한 컴팩트한 폼 팩터를 가능하게 하는 사이드 룩킹 플라스틱 패키지에 있습니다. 이 장치는 LTR-301 시리즈 포토트랜지스터와 기계적 및 스펙트럼적으로 매칭되어, 광학 차단기, 물체 감지 센서 및 근접 감지 시스템의 설계를 단순화합니다. 목표 시장은 비용 효율적이고 신뢰할 수 있는 IR 방출이 필요한 소비자 가전, 산업 자동화, 보안 시스템 및 다양한 임베디드 감지 애플리케이션을 포함합니다.

2. 심층 기술 파라미터 분석

2.1 전기적 및 광학적 특성

전기적 및 광학적 성능은 주변 온도(T_A) 25°C에서 명시됩니다. 주요 파라미터는 다음과 같습니다:

• 순방향 전압(V_F):순방향 전류(I_F) 20mA에서 일반적으로 1.6V, 최대 1.6V입니다. 이 파라미터는 구동 회로 설계에 매우 중요합니다.
• 피크 방출 파장(λ_피크):940 나노미터(nm). 이 파장은 근적외선 영역에서 좋은 감도를 가진 실리콘 기반 광검출기를 사용하는 애플리케이션에 이상적이며, 더 짧은 파장에 비해 인간의 눈에 덜 보입니다.
• 스펙트럼 선 반폭(Δλ):50 nm. 이는 피크 파장을 중심으로 방출되는 빛의 스펙트럼 대역폭을 나타냅니다.
• 시야각(2θ_1/2):40도. 이는 방사 강도가 최대 강도의 절반 이상인 방사선의 각도 분포를 정의합니다.
• 역방향 전류(I_R):역방향 전압(V_R) 5V에서 최대 100 µA입니다. 이 파라미터는 장치가 역방향 바이어스될 때의 누설 전류를 나타냅니다.

2.2 절대 최대 정격

이 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 한계를 정의합니다. 이는 연속 작동을 위한 것이 아닙니다.

• 전력 소산(P_D):75 mW.
• 연속 순방향 전류(I_F):50 mA.
• 피크 순방향 전류:펄스 조건(초당 300 펄스, 10 µs 펄스 폭)에서 1 A.
• 역방향 전압:5 V.
• 작동 온도 범위:-40°C ~ +85°C.
• 보관 온도 범위:-55°C ~ +100°C.
• 리드 솔더링 온도:패키지 본체에서 1.6mm 떨어진 지점에서 측정 시 260°C, 5초.

3. 빈닝 시스템 설명

LTE-302는 방사 강도와 개구 방사 조도에 기반한 빈닝 시스템을 사용합니다. 이 시스템은 유사한 광 출력을 가진 장치들을 그룹화하여 애플리케이션 성능의 일관성을 보장합니다. 빈은 순방향 전류 20mA에서 테스트됩니다.

• 방사 강도(I_E):밀리와트/스테라디안(mW/sr)으로 측정되며, 단위 입체각당 방출되는 광 출력을 나타냅니다. 빈은 B (0.662-1.263 mW/sr)에서 F (최소 1.444 mW/sr)까지 범위입니다.
• 개구 방사 조도(E_e):밀리와트/제곱센티미터(mW/cm²)로 측정되며, 발광기의 개구부에서의 전력 밀도를 나타냅니다. 빈은 방사 강도 빈에 대응하며, B (0.088-0.168 mW/cm²)에서 F (최소 0.192 mW/cm²)까지입니다.

이 빈닝을 통해 설계자는 특정 감지 거리와 수신기 감도에 필요한 광 출력을 가진 장치를 선택하여 시스템의 신뢰성 있는 작동을 보장할 수 있습니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트는 다양한 조건에서의 장치 동작을 설명하는 여러 특성 곡선을 제공합니다.

4.1 스펙트럼 분포 (그림 1)

이 곡선은 파장의 함수로서 상대 방사 강도를 보여줍니다. 940nm에서의 피크 방출과 약 50nm의 스펙트럼 반폭을 확인시켜 줍니다. 이 형태는 AlGaAs IR LED의 전형적인 모습입니다.

4.2 순방향 전류 대 순방향 전압 (그림 3)

이 IV(전류-전압) 특성 곡선은 전류 제한 회로 설계에 필수적입니다. 다이오드의 전형적인 지수 관계를 보여줍니다. 이 곡선을 통해 20mA 테스트 조건 이외의 전류에서 전압 강하를 추정할 수 있습니다.

4.3 상대 방사 강도 대 순방향 전류 (그림 5)

이 그래프는 권장 작동 범위 내에서 광 출력이 순방향 전류와 거의 선형 관계에 있음을 보여줍니다. LED를 최대 정격 이상으로 구동하면 출력이 비례적으로 증가하지 않으며 손상 위험이 있습니다.

4.4 상대 방사 강도 대 주변 온도 (그림 4)

이 곡선은 광 출력의 온도 의존성을 보여줍니다. 방사 강도는 주변 온도가 증가함에 따라 감소합니다. 이 디레이팅은 고온에서 작동하는 애플리케이션에서 감지 시스템이 충분한 신호 강도를 유지하도록 고려해야 합니다.

4.5 방사 다이어그램 (그림 6)

이 극좌표 플롯은 시야각(2θ_1/2= 40°)을 시각적으로 나타냅니다. 방출되는 방사선의 각도 분포를 보여주며, 이는 발광기와 검출기의 정렬 및 감지 영역 이해에 중요합니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

이 장치는 소형 플라스틱 사이드 룩킹 패키지를 사용합니다. 주요 치수 정보는 다음과 같습니다:

• 모든 치수는 밀리미터(인치)로 제공됩니다.
• 별도로 명시되지 않는 한 일반 공차는 ±0.25mm (±0.010\")입니다.
• 리드 간격은 리드가 패키지 본체를 빠져나가는 지점에서 측정됩니다.
• 사이드 룩킹 방향은 주 광축이 PCB 표면과 평행함을 의미하며, 이는 보드 전체에 걸친 반사 또는 차단 감지에 이상적입니다.

정확한 치수(본체 크기, 리드 길이, 개구 위치 포함)는 원본 데이터시트의 상세 패키지 도면을 참조하십시오.

6. 솔더링 및 조립 지침

적절한 취급은 신뢰성에 매우 중요합니다.

• 솔더링:열이 플라스틱 패키지 본체에서 최소 1.6mm (0.063\") 떨어진 곳에 가해지는 조건에서 리드는 260°C의 솔더링 온도를 5초 동안 견딜 수 있습니다. 이는 에폭시 캡슐 및 반도체 다이에 대한 열 손상을 방지합니다.
• ESD 예방 조치:이 장치에 대해 명시적으로 언급되지는 않았지만, 적외선 LED는 일반적으로 정전기 방전(ESD)에 민감합니다. 조립 중에는 표준 ESD 취급 절차(접지된 손목 스트랩, 전도성 폼 사용)를 권장합니다.
• 세척:솔더링 후 세척이 필요한 경우, 플라스틱 캡슐화 전자 부품과 호환되는 방법 및 용매를 사용하여 응력 균열 또는 재료 열화를 피하십시오.

7. 애플리케이션 권장 사항

7.1 일반적인 애플리케이션 시나리오

• 광학 차단기/슬롯 스위치:매칭된 포토트랜지스터(예: LTR-301)와 함께 사용 시, 발광기는 빔을 생성합니다. 갭을 통과하는 물체가 빔을 차단하여 감지 신호를 트리거합니다. 프린터, 자판기 및 산업용 카운터에 사용됩니다.
• 반사 물체 감지:발광기와 검출기를 나란히 배치합니다. 발광기가 표면을 비추고 검출기가 반사된 빛을 감지합니다. 용지 감지, 액체 레벨 감지 및 근접 감지에 사용됩니다.
• 산업 제어 및 보안:안전 커튼, 도어 센서 및 변조 감지에 사용됩니다.

7.2 설계 고려 사항

• 전류 제한:항상 직렬 저항 또는 정전류 드라이버를 사용하여 순방향 전류를 원하는 값(예: 20mA)으로 제한하십시오. 저항 값을 R = (V_공급- V_F) / I_F.
• 광학 정렬:발광기와 검출기 사이의 정밀한 기계적 정렬은 최대 신호 강도를 위해 매우 중요하며, 특히 40° 시야각에서 그렇습니다.
• 주변광 내성:변동하는 주변광(예: 햇빛, 실내 조명)이 있는 환경에서 신뢰성 있는 작동을 위해, 발광기 구동 전류를 변조하고 수신기에서 동기화된 검출 회로를 사용하여 DC 주변광 신호를 필터링하는 것을 고려하십시오.
• 열 관리:장치가 지정된 온도 범위 내에서 작동하도록 하십시오. 주변 온도가 상한 85°C에 가까워지면 최대 순방향 전류를 디레이팅하십시오.

8. 기술 비교 및 차별화

LTE-302의 주요 차별화 요소는 다음과 같은 특성들의 특정 조합에 있습니다:

• 사이드 룩킹 패키지 대 탑 뷰:사이드 룩킹 폼 팩터는 감지 경로가 PCB와 평행한 애플리케이션에서 핵심 장점이며, 탑 뷰 발광기에 비해 수직 공간을 절약합니다.
• LTR-301 시리즈와 매칭:이 보장된 기계적 및 스펙트럼 매칭은 광학 차단기 모듈의 설계 및 조달을 단순화하며, 사용자 정의 광학 정렬 또는 스펙트럼 필터링 없이 최적의 성능을 보장합니다.
• 비용 효율적인 소형 설계:저비용으로 성능과 크기의 균형을 제공하여 대량 생산 소비자 애플리케이션에 적합합니다.

9. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

Q: 빈닝 코드(B, C, D, E, F)의 목적은 무엇입니까?

A: 이는 장치의 광 출력(방사 강도)에 따라 분류합니다. 센서 시스템이 일관되고 충분한 신호 강도를 가지도록 빈을 선택합니다. 더 긴 감지 거리나 더 낮은 감도의 검출기의 경우, 더 높은 빈(예: E 또는 F)이 필요할 수 있습니다.

Q: 이 IR LED를 5V 공급 전원으로 직접 구동할 수 있습니까?

A: 아닙니다. 일반적인 순방향 전압은 1.6V입니다. 5V에 직접 연결하면 과도한 전류가 흘러 장치를 파괴합니다. 항상 전류 제한 저항을 사용해야 합니다.

Q: 피크 파장이 940nm인 이유는 무엇입니까?

A: 940nm는 근적외선 스펙트럼에 있습니다. 실리콘 광검출기(포토트랜지스터, 포토다이오드)가 이 영역에서 좋은 감도를 가지며, 대부분 보이지 않기 때문에 일반적인 파장이며, 은밀한 감지 애플리케이션에 적합합니다.

Q: 온도가 성능에 어떤 영향을 미칩니까?

A: 그림 4에 표시된 바와 같이, 방사 강도는 온도가 증가함에 따라 감소합니다. 고온 환경에서는 출력 신호가 약해집니다. 충분한 마진을 두고 회로를 설계하거나 넓은 범위에서 작동하는 경우 온도 보상을 고려하십시오.

10. 실용적인 설계 및 사용 사례

사례: 프린터용 용지 감지 센서 설계

엔지니어는 급지 트레이에 용지 존재 여부를 감지해야 합니다. LTE-302 IR 발광기와 LTR-301 포토트랜지스터를 용지 경로의 반대편에 배치하여 빔을 생성합니다. 용지가 있으면 빔을 차단하고 포토트랜지스터의 출력이 낮아집니다. 40° 시야각은 정밀한 감지를 위해 빔이 충분히 좁으면서도 공차를 위해 충분히 넓도록 PCB 상의 구성 요소를 신중하게 정렬해야 합니다. 엔지니어는 시간이 지나 먼지가 쌓여도 강한 신호 강도를 보장하기 위해 빈 D의 장치를 선택합니다. 150옴 저항이 있는 간단한 회로는 5V 공급 전원에서 전류를 ~20mA로 제한합니다 (5V - 1.6V / 20mA ≈ 170Ω, 약간의 마진을 위해 150Ω 사용). 포토트랜지스터 출력은 감지 신호를 디지털화하기 위해 비교기 또는 마이크로컨트롤러 입력에 연결됩니다.

11. 작동 원리

적외선 발광기는 반도체 다이오드입니다. 순방향 바이어스(애노드에 양전압이 가해짐)되면, 전자와 정공이 반도체 재료(일반적으로 알루미늄 갈륨 비소 - AlGaAs)의 활성 영역에서 재결합합니다. 이 재결합 과정은 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. 반도체 층의 특정 구성은 방출되는 광자의 파장을 결정하며, LTE-302의 경우 940nm에 중심을 둡니다. 플라스틱 패키지에는 방출된 빛을 지정된 시야각 패턴으로 형성하는 에폭시 렌즈가 포함되어 있습니다.

12. 기술 동향

LTE-302와 같은 적외선 발광기는 성숙하고 신뢰할 수 있는 구성 요소입니다. 이 분야의 일반적인 동향은 다음과 같습니다:

• 통합도 증가:발광기, 검출기 및 신호 조절 회로(예: 내장 변조/복조 기능의 IC)를 결합한 모듈로 이동하여 설계를 단순화하고 노이즈 내성을 향상시킵니다.
• 소형화:웨어러블 및 초슬림 스마트폰과 같은 점점 더 작아지는 소비자 가전에 맞추기 위해 패키지 크기(예: 칩 스케일 패키지)를 계속 축소합니다.
• 더 높은 효율:주어진 구동 전류에 대해 더 높은 방사 강도를 달성하기 위한 재료 및 구조 개발로 휴대용 장치의 배터리 수명을 개선합니다.
• 다중 파장 및 VCSEL:비행 시간(ToF) 및 LiDAR와 같은 고급 감지를 위해, 수직 공진 표면 발광 레이저(VCSEL) 및 어레이가 더 일반화되고 있으며, 기존 IR LED보다 더 높은 출력과 더 빠른 변조 능력을 제공합니다.