IRR60-48C/TR8 LED 데이터시트 - 크기 6.0x4.8x1.1mm - 전압 1.4-2.1V - 출력 50-70mW - 듀얼 파장 660nm/905nm - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

IRR60-48C/TR8은 초소형 표면 실장 장치(SMD) 적외선 발광 다이오드입니다. 이는 단일 패키지 내에 두 개의 별도 반도체 칩(660nm(적색, AlGaInP 재료) 및 905nm(적외선, AlGaAs 재료)를 방출)을 갖춘 이중 색상 구성 요소입니다. 이 장치는 평평한 상단 렌즈가 있는 투명 플라스틱 패키지로 캡슐화되어 있으며, 자동 픽 앤 플레이스 조립 시스템 및 표준 적외선 또는 기상 재유공정과의 호환성을 위해 설계되었습니다.

이 구성 요소의 주요 설계 목표는 포토다이오드 및 포토트랜지스터와 같은 실리콘 기반 광검출기와의 스펙트럼 정합입니다. 이 특성은 정밀한 광학 커플링이 필요한 센싱 응용 분야에 특히 적합합니다. 이 장치는 할로겐 프리이며 RoHS 및 EU REACH 규정을 준수하는 현대 환경 표준을 준수합니다.

2. 기술 사양 심층 분석

2.1 절대 최대 정격

이 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 한계를 정의합니다. 이러한 조건에서의 작동은 보장되지 않습니다.

• 연속 순방향 전류(I_F): 두 파장 모두 30 mA. 이는 연속적으로 적용할 수 있는 최대 DC 전류입니다.
• 피크 순방향 전류(I_FP): 150 mA. 이 정격은 펄스 폭 ≤10μs 및 듀티 사이클 ≤1%인 펄스 조건에서만 적용됩니다.
• 역방향 전압(V_R): 5 V. 역방향 바이어스에서 이 전압을 초과하면 접합 파괴가 발생할 수 있습니다.
• 전력 소산(P_d): 660nm 칩은 70 mW, 905nm 칩은 50 mW(주변 온도 25°C 이하에서 측정). 이 차이는 서로 다른 반도체 재료의 일반적인 효율 및 열적 특성을 반영합니다.
• 접합-주변 열 저항(R_θj-a): 550 K/W. 이 매개변수는 반도체 접합에서 주변 환경으로 열이 얼마나 효과적으로 전달되는지를 나타냅니다. 값이 낮을수록 더 나은 방열을 의미합니다.
• 작동 및 저장 온도 범위: -25°C ~ +85°C.
• 납땜 온도(T_sol): 최대 260°C, 지속 시간 5초 이하(무연재유공정에 일반적).

2.2 전기-광학 특성

이는 별도로 명시되지 않는 한, 25°C에서 순방향 전류 20mA로 측정한 일반적인 성능 매개변수입니다.

• 복사 강도(I_E): 단위 입체각(스테라디안)당 방출되는 광 출력입니다. 660nm(적색) 칩의 경우 일반 값은 2.3 mW/sr(최소 1.0)입니다. 905nm(적외선) 칩의 경우 일반 값은 1.0 mW/sr(최소 0.5)입니다.
• 총 복사 출력(P_o): 모든 방향으로 방출되는 총 광 출력입니다. 일반 값은 적색 7.0 mW, 적외선 3.0 mW입니다.
• 피크 파장(λ_p): 방출 복사가 가장 강한 파장입니다. 적색 칩은 660nm(범위 657-663nm)에 중심이 있습니다. 적외선 칩은 905nm(범위 895-915nm)에 중심이 있습니다.
• 스펙트럼 대역폭(Δλ): 최대 강도의 절반에서 방출 스펙트럼의 폭(반치폭 - FWHM)입니다. 일반 값은 적색 20nm, 적외선 60nm입니다. 적외선 칩의 더 넓은 대역폭은 AlGaAs 재료의 특징입니다.
• 순방향 전압(V_F): 다이오드가 전도될 때 다이오드 양단의 전압 강하입니다. 적색 칩은 일반적으로 2.10V(범위 1.80-2.50V)가 필요합니다. 적외선 칩은 일반적으로 1.40V(범위 1.10-1.60V)가 필요합니다. 이 차이는 회로 설계, 특히 공통 소스에서 두 칩을 구동할 때 중요합니다.
• 시야각(2θ_1/2): 복사 강도가 피크 값의 절반 이상인 각도 범위입니다. 적색 칩의 일반 시야각은 140°이며, 적외선 칩은 130°입니다. 평평한 상단 렌즈가 이 넓은 시야각에 기여합니다.

3. 성능 곡선 분석

3.1 순방향 전류 대 주변 온도

디레이팅 곡선은 주변 온도가 증가함에 따라 허용 가능한 최대 연속 순방향 전류가 감소하는 것을 보여줍니다. 이는 열 폭주를 방지하기 위한 중요한 설계 고려 사항입니다. 적색 및 적외선 칩 모두의 곡선은 유사한 음의 기울기를 따르며, 고온 환경 또는 고전류 응용 분야에서 적절한 열 관리의 필요성을 강조합니다.

3.2 스펙트럼 분포

스펙트럼 그래프는 파장에 따른 상대 복사 강도를 보여줍니다. 660nm 적색 방출은 AlGaInP 재료의 특징인 날카롭고 좁은 피크를 보입니다. 905nm 적외선 방출은 AlGaAs에 일반적인 더 넓은 가우시안 분포를 보입니다. 이 스펙트럼 순도(적색) 및 대역폭(적외선)은 필터 선택 및 신호 대 잡음비에 영향을 미치는 센서 시스템 설계의 핵심입니다.

3.3 복사 강도 대 순방향 전류

이 그래프는 표준 작동 범위 내에서 두 칩 모두에 대해 구동 전류와 광 출력 사이의 거의 선형적인 관계를 보여줍니다. 이 선형성은 아날로그 변조 응용 분야에서 광 출력 제어를 단순화합니다. 선의 기울기(효율)는 두 파장 사이에 다릅니다.

3.4 순방향 전류 대 순방향 전압(I-V 곡선)

I-V 곡선은 다이오드의 일반적인 지수 관계를 보여줍니다. 턴온 전압이 명확하게 보이며 두 칩 사이에 다릅니다(적색이 더 높음). 곡선은 자체 발열 효과를 최소화하기 위해 펄스 조건(100μs 펄스, 1/100 듀티 사이클)에서 측정되어 접합 특성의 가장 정확한 표현을 제공합니다.

3.5 상대 복사 강도 대 각도 변위

이 극좌표 그래프는 시야각을 시각적으로 나타냅니다. 강도 분포는 두 칩 모두 대략 라베르시안(코사인 유사)이며, 적색이 약간 더 넓습니다. 이 정보는 적절한 조명 범위 또는 검출기와의 정렬을 보장하기 위해 광학 시스템을 설계하는 데 중요합니다.

4. 기계적 및 패키지 정보

이 장치는 길이 6.0mm, 너비 4.8mm, 높이 1.1mm의 컴팩트한 SMD 패키지에 장착됩니다. 패키지 외곽도는 패드 크기, 배치 및 금지 영역을 포함한 PCB 풋프린트 설계에 중요한 치수를 제공합니다. 구성 요소는 렌즈 역할을 하는 평평한 상단이 있는 투명 성형 플라스틱 본체를 특징으로 합니다. 극성은 패키지 표시로 표시되며 올바른 전기 작동을 보장하기 위해 배치 중에 준수해야 합니다.

5. 납땜 및 조립 지침

5.1 재유납땜

이 구성 요소는 피크 온도 260°C의 무연(Pb-free) 재유납땜 프로파일과 호환됩니다. 열 충격 또는 플라스틱 패키지 손상을 피하기 위해 권장 온도-시간 프로파일을 준수하는 것이 중요합니다. 동일한 장치에서 재유납땜은 두 번 이상 수행해서는 안 됩니다. 가열 중 LED 본체에 가해지는 응력 및 납땜 후 회로 기판의 뒤틀림을 피해야 합니다.

5.2 수동 납땜

수리가 필요한 경우 수동 납땜이 필요하면 극도의 주의가 필요합니다. 납땜 인두 팁 온도는 350°C 이하여야 하며, 단자당 접촉 시간은 3초를 초과해서는 안 됩니다. 저전력 인두(≤25W)를 권장합니다. 각 단자를 납땜할 때 최소 2초 간격을 두어야 합니다. 제거 시 이중 헤드 납땜 인두 사용은 열 응력을 최소화하기 위해 제안되지만, 장치 특성에 미치는 영향은 사전에 확인해야 합니다.

5.3 저장 및 습기 민감도

이 장치는 습기에 민감합니다. 주의 사항은 다음과 같습니다:

• 사용 준비가 될 때까지 방습 백을 열지 마십시오.
• 열지 않은 백은 ≤30°C 및 ≤90% RH에서 저장하십시오. 1년 이내에 사용하십시오.
• 개봉 후에는 ≤30°C 및 ≤60% RH에서 저장하십시오. 24시간 이내에 사용하십시오.
• 저장 시간을 초과하거나 건조제가 습기 침투를 나타내는 경우, 재유공정 전에 60±5°C에서 최소 24시간 동안 베이킹 처리가 필요합니다.

6. 포장 및 주문 정보

이 장치는 자동 처리를 위해 엠보싱 캐리어 테이프에 공급됩니다. 표준 릴에는 1000개가 포함됩니다. 캐리어 테이프 치수는 표준 피더 시스템과의 호환성을 보장하기 위해 지정됩니다. 방습 포장은 건조제 및 습도 표시 카드가 포함된 알루미늄 라미네이트 백으로 구성됩니다. 백 라벨에는 고객 부품 번호(CPN), 생산 번호(P/N), 수량, 등급 코드(CAT, HUE), 참조, 로트 번호 및 원산지 국가 필드가 포함됩니다.

7. 응용 제안

7.1 일반적인 응용 시나리오

• 광학 센서: 이중 파장은 물체 감지, 계수 또는 위치 감지를 위한 반사 또는 투과 센서에서 사용할 수 있습니다. 905nm 파장은 가시광이 바람직하지 않은 곳에서 자주 사용되며, 660nm 적색은 가시 표시기 또는 특정 광도 측정 센싱에 사용될 수 있습니다.
• 의료용 맥박 산소 측정: 660nm 및 905nm(또는 940nm) 파장은 혈액 산소 포화도(SpO2) 측정을 위한 맥박 산소 측정기의 표준입니다. 이 응용 분야에는 실리콘 검출기와의 스펙트럼 정합이 필수적입니다.
• 산업 자동화: 광학 인코더, 에지 감지 시스템 및 안전 커튼에 사용됩니다.

7.2 설계 고려 사항

• 전류 제한: 전압 소스에서 작동하려면 외부 직렬 저항이 필수적입니다. I-V 곡선의 가파른 기울기는 작은 전압 변화가 큰 전류 변화를 일으켜 LED를 즉시 파괴할 수 있음을 의미합니다.
• 열 관리:** 지정된 열 저항(550 K/W)은 상대적으로 높습니다. 고전류 또는 따뜻한 환경에서 연속 작동의 경우, 접합 온도를 한계 내로 유지하기 위해 충분한 구리 면적을 가진 PCB 레이아웃을 권장합니다.
• 광학 설계: 넓은 시야각은 특정 감지 작업을 위해 빛을 평행하게 하거나 초점을 맞추기 위해 2차 광학(렌즈, 조리개)가 필요할 수 있습니다. 투명 렌즈는 정확한 방출 패턴이 중요하지 않거나 외부 광학이 사용되는 응용 분야에 적합합니다.
• 구동 회로: 두 칩을 독립적으로 또는 다중화하여 구동하는 경우, 서로 다른 순방향 전압을 고려해야 합니다. 안정적인 광 출력을 위해 정전압보다 정전류 구동기가 선호됩니다.

8. 기술 비교 및 차별화

IRR60-48C/TR8의 주요 차별화 요소는 이중 파장, 단일 패키지 설계에 있습니다. 두 개의 별도 SMD LED를 사용하는 것과 비교하여 이는 상당한 이점을 제공합니다:

• 공간 절약: PCB 풋프린트를 50% 줄입니다.
• 단순화된 조립: 배치할 구성 요소가 하나뿐이므로 제조 처리량을 향상시키고 배치 비용을 줄입니다.
• 개선된 정렬: 두 방출점이 동일 패키지 내에 공동 위치하므로, 두 파장이 동일 지점을 조명해야 하는 응용 분야에서 완벽한 공간 정렬을 보장합니다. 이는 맥박 산소 측정기와 같은 장치에서 중요합니다.
• 재료 호환성: 적색에 AlGaInP 사용은 GaAsP와 같은 오래된 기술에 비해 더 높은 효율 및 더 나은 스펙트럼 순도를 제공하며, AlGaAs 적외선 칩은 근적외선 영역에서 강력한 출력을 제공합니다.

9. 자주 묻는 질문(기술 매개변수 기반)

Q: 두 LED 칩을 각각 최대 연속 전류 30mA로 동시에 구동할 수 있습니까?

A: 아니요. 총 전력 소산을 고려해야 합니다. 30mA에서 동시 작동은 패키지의 열 방산 능력을 초과하여 과열을 초래할 가능성이 있습니다. 주변 온도 및 응용 특정 듀티 사이클에 기반한 디레이팅이 필요합니다.

Q: 동일한 전류에서 적외선 칩의 복사 강도가 적색 칩보다 낮은 이유는 무엇입니까?

A: 이는 주로 눈 감도(명시 vs. 복사 측정) 및 각각의 파장에서 서로 다른 반도체 재료(AlGaAs vs. AlGaInP)의 고유 변환 효율 차이 때문입니다. 총 복사 출력 지표는 총 광 출력을 더 잘 비교합니다.

Q: 데이터시트는 납땜 온도 260°C를 보여주지만, 제 재유 프로파일 피크는 245°C입니다. 이것은 허용됩니까?

A: 예, 피크 온도 245°C는 허용되며, 액상선 위 시간(TAL)이 적절한 솔더 접합 형성을 위해 충분하다면 구성 요소에 더 적은 열 응력을 가하므로 더 바람직할 수 있습니다.

Q: 개봉 후 24시간 사용 기한이 얼마나 중요합니까?

A: 신뢰할 수 있는 재유납땜에 매우 중요합니다. 플라스틱 패키지에 흡수된 습기는 재유 중에 기화하여 내부 박리, 균열("팝콘 현상") 또는 본드 와이어 손상을 일으킬 수 있습니다. 이 지침을 준수하는 것은 제조에서 높은 수율을 위해 필수적입니다.

10. 설계 및 사용 사례 연구

시나리오: 반사 물체 센서 설계

검은 컨베이어 벨트 위의 흰색 물체를 감지하는 일반적인 응용 분야에서, IRR60-48C/TR8은 실리콘 포토트랜지스터와 함께 사용됩니다. 주변 가시광 간섭을 피하기 위해 905nm 적외선 칩이 기본 감지에 사용됩니다. 20mA로 설정된 정전류 소스가 LED를 구동합니다. 빛은 물체에서 반사되어 포토트랜지스터에 의해 감지되며, 그 출력 신호는 증폭기/비교기 회로에 의해 조정됩니다. 적외선 칩의 넓은 130° 시야각은 관대한 감지 영역을 보장하여 정렬 정밀도 요구 사항을 줄입니다. 설계자는 전압 소스를 사용하는 경우 전류 제한 저항을 포함해야 하며, PCB 레이아웃이 어느 정도의 열 완화를 제공하도록 해야 하고, 보드가 재유납땜을 거치기 전에 엄격한 습기 처리 절차를 따라야 합니다.

11. 작동 원리

IRR60-48C/TR8의 발광은 반도체 재료의 전계 발광을 기반으로 합니다. 칩의 밴드갭 에너지를 초과하는 순방향 바이어스 전압이 적용되면, 전자와 정공이 재결합하는 반도체의 활성 영역으로 주입됩니다. 이 재결합은 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. 방출된 빛의 파장(색상)은 반도체 재료의 밴드갭 에너지에 의해 결정됩니다: 660nm(적색)용 AlGaInP 및 905nm(적외선)용 AlGaAs. 투명 에폭시 패키지는 칩을 캡슐화하고 기계적 보호를 제공하며, 그 형상화된 상단 표면은 방출 패턴을 제어하는 기본 렌즈 역할을 합니다.

12. 기술 동향

IRR60-48C/TR8과 같은 SMD LED의 개발은 여러 산업 동향을 따릅니다:

• 소형화: 더 조밀한 전자 조립을 가능하게 하기 위한 패키지 크기의 지속적인 축소(예: 0603에서 0402로).
• 다중 칩 통합: 더 스마트하고 컴팩트한 센서 모듈을 위해 단일 패키지에 여러 파장 또는 심지어 다른 장치 유형(LED 및 포토다이오드)을 결합.
• 증가된 효율: 내부 양자 효율 및 반도체 재료 및 패키지에서의 광 추출에 대한 지속적인 개선으로 동일한 전기 입력에 대해 더 높은 광 출력을 제공.
• 향상된 신뢰성: 더 높은 재유 온도, 더 가혹한 환경 조건을 견디고 더 긴 작동 수명을 제공하기 위한 패키징 재료 및 공정의 발전.
• 표준화: 상호 교환성을 개선하고 엔지니어의 설계를 단순화하기 위한 표준화된 풋프린트 및 광학 특성의 더 넓은 채택.

이러한 동향은 확장되는 광전자 응용 분야를 위한 더 작고, 더 스마트하며, 더 효율적이고, 더 신뢰할 수 있는 솔루션으로 구성 요소의 진화를 이끕니다.