IR19-315C/TR8 0603 SMD 적외선 LED 데이터시트 - 크기 1.6x0.8x0.6mm - 파장 940nm - 출력 130mW - 영어 기술 문서

1. 제품 개요

IR19-315C/TR8은 표준 0603 패키지에 실장된 초소형 표면 실장 적외선 발광 다이오드(LED)입니다. 이 소자는 실리콘 포토다이오드 및 포토트랜지스터의 스펙트럼 감도에 최적으로 맞춰진 940나노미터(nm)의 피크 파장으로 빛을 방출하도록 설계되었습니다. 주요 기능은 다양한 센싱 및 통신 시스템에서 효율적인 적외선 소스 역할을 하는 것입니다.

1.1 핵심 장점 및 타겟 시장

이 부품은 현대 전자 설계에 몇 가지 주요 이점을 제공합니다. 소형 SMD 풋프린트는 컴팩트한 소비자 가전 및 IoT 장치에 필수적인 고밀도 PCB 레이아웃을 가능하게 합니다. 이 장치는 AlGaAs(알루미늄 갈륨 비소) 칩 재료를 사용하여 제작되어 적외선 방출에 대한 신뢰할 수 있는 성능을 제공합니다. 물처럼 투명한 에폭시 렌즈로 캡슐화되어 방출된 IR 광의 흡수를 최소화합니다. 본 제품은 RoHS(유해물질 제한), EU REACH 규정을 완전히 준수하며, 할로겐 프리로 제조되어 엄격한 환경 및 안전 기준을 충족합니다. 주요 적용 분야로는 일관된 출력이 필요한 적외선 리모컨 장치, PCB 장착 근접 또는 물체 감지 센서, 바코드 스캐너 및 기타 다양한 적외선 기반 시스템이 포함됩니다.

2. 심층 기술 파라미터 분석

신뢰할 수 있는 회로 설계와 장기적인 성능 보장을 위해서는 장치의 한계와 동작 특성을 철저히 이해하는 것이 중요합니다.

2.1 절대 최대 정격

이 정격들은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 스트레스 한계를 정의합니다. 이 한계에서 또는 이 한계 이하에서의 동작은 보장되지 않습니다.

• 연속 순방향 전류 (I_F): 65 mA. 이는 LED에 지속적으로 인가할 수 있는 최대 직류 전류입니다.
• 역방향 전압 (V_R): 5 V. 역방향 바이어스에서 이 전압을 초과하면 접합 파괴가 발생할 수 있습니다.
• 동작 온도 (T_opr): -25°C ~ +85°C. 정상 작동을 위한 주변 온도 범위입니다.
• Storage Temperature (T_stg): -40°C ~ +100°C. 비작동 상태 저장 시 허용 온도 범위.
• Power Dissipation (P_d): 자유 공기 온도 25°C 이하에서 130 mW. 패키지가 열로 방산할 수 있는 최대 전력.
• Soldering Temperature (T_솔): 260°C에서 5초를 초과하지 않는 시간 동안 적용되며, 리플로우 공정에 사용 가능합니다.

2.2 Electro-Optical Characteristics (T_a = 25°C)

이 매개변수들은 일반적인 작동 조건에서 장치의 성능을 정의합니다. 모든 값은 주변 온도 25°C에서 명시됩니다.

• Radiant Intensity (I_e): 단위 입체각당 방출되는 광파워로, 단위는 밀리와트 매 스테라디안(mW/sr)입니다. 순방향 전류(I_F)가 20 mA일 때, 전형적인 값은 0.6 mW/sr입니다. 펄스 동작(I_F=100mA, 펄스 폭 ≤100μs, 듀티 사이클 ≤1%) 조건에서, 복사 강도는 최대 4.0 mW/sr에 도달할 수 있습니다.
• 피크 파장 (λ_p): 940 nm. 이는 광 출력 파워가 최대가 되는 파장입니다.
• 스펙트럼 대역폭 (Δλ)약 45 nm. 이는 방출되는 파장의 범위를 나타내며, 일반적으로 최대 강도의 절반에서 측정된 폭(Full Width at Half Maximum - FWHM)으로 측정됩니다.
• Forward Voltage (V_F): 전류가 흐를 때 LED 양단에 발생하는 전압 강하. I_F=20mA에서, 일반적인 V_F 는 1.2V이며, 최대 1.5V입니다. 이는 I_F펄스 조건에서 =100mA.
• 역전류 (I_R): 역전압 5V 인가 시 최대 10 μA.
• 시야각 (2θ_1/2): 140도. 이는 복사 강도가 0도(광축 상)에서의 값의 절반으로 떨어지는 전체 각도입니다. 넓은 시야각은 광범위한 영역 커버리지가 필요한 응용 분야에 유리합니다.

3. Binning System 설명

IR19-315C/TR8은 복사 강도 출력에 따라 장치를 분류하기 위해 Binning System을 활용합니다. 이를 통해 설계자는 해당 응용 분야의 특정 밝기 요구 사항을 충족하는 구성 요소를 선택할 수 있습니다.

3.1 Radiant Intensity Binning

장치는 I = 20 mA의 테스트 조건에서 측정된 방사 강도에 따라 빈(E, F, G)으로 분류됩니다._F = 20 mA.

• Bin E: 복사 강도는 최소 0.2 mW/sr에서 최대 1.0 mW/sr까지의 범위를 가집니다.
• Bin F: 복사 강도는 최소 0.5 mW/sr에서 최대 1.5 mW/sr까지의 범위를 가집니다.
• Bin G: 복사 강도는 최소 1.0 mW/sr에서 최대 2.5 mW/sr까지의 범위를 가집니다.

이 등급 분류는 생산 배치 내 일관성을 보장하며, 최종 제품에서 예측 가능한 광학 성능을 가능하게 합니다.

4. 성능 곡선 분석

데이터시트는 다양한 조건에서의 소자 동작을 보여주는 여러 특성 곡선을 제공합니다. 이는 고급 설계와 비선형 효과를 이해하는 데 필수적입니다.

4.1 순방향 전류 대 주변 온도

이 곡선은 주변 온도가 상승함에 따라 허용 가능한 최대 순방향 전류의 디레이팅을 보여줍니다. LED의 전력 소산 능력은 과열을 방지하기 위해 온도 상승에 따라 감소합니다. 설계자는 고온 환경에서 장치를 동작시킬 때 구동 전류가 안전 동작 영역을 초과하지 않도록 하기 위해 이 그래프를 참조해야 합니다.

4.2 Spectral Distribution

스펙트럼 분포 플롯은 서로 다른 파장에 걸친 상대적 광 출력을 보여줍니다. 940nm에서의 피크와 약 45nm의 스펙트럼 대역폭을 확인합니다. 이는 수신 센서의 스펙트럼 응답과의 호환성을 보장하는 데 중요합니다.

3.3 최대 발광 파장 대 주변 온도

이 그래프는 피크 파장(λ)이 접합 온도 변화에 따라 어떻게 이동하는지를 나타냅니다._p일반적으로 파장은 온도가 상승함에 따라 약간 증가합니다(양의 계수). 수신기의 필터나 감도가 좁게 조정된 정밀 센싱 응용 분야에서는 이러한 이동을 반드시 고려해야 합니다.

4.4 순방향 전류 대 순방향 전압 (I-V 곡선)

I-V 곡선은 회로 설계의 기본입니다. 이는 전류와 전압 사이의 지수 관계를 보여줍니다. "무릎(knee)" 전압은 약 1.2V입니다. 주의사항에서 강조한 바와 같이, 이 곡선은 전압원으로 구동할 때 원하는 수준으로 전류를 제한하기 위해 필요한 직렬 저항 값을 계산하는 데 사용됩니다.

4.5 상대 방사 강도 대 각도 변위

이 극좌표 플롯은 시야각을 시각적으로 나타냅니다. 이는 관측 각도가 중심축(0°)에서 멀어질수록 강도가 어떻게 감소하는지 보여주며, ±70°에서 50%로 떨어집니다(따라서 총 시야각은 140°입니다). 이 정보는 시스템에서 광학 경로와 정렬을 설계하는 데 매우 중요합니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

5.1 패키지 치수

본 장치는 표준 0603 (1608 metric) SMD 패키지 풋프린트를 준수합니다. 주요 치수로는 본체 길이 1.6 mm, 너비 0.8 mm, 높이 0.6 mm가 포함됩니다. 적절한 솔더링 및 기계적 안정성을 보장하기 위해 랜드 패턴(권장 PCB 패드 레이아웃)과 단자 치수가 제공됩니다. 별도로 명시되지 않는 한, 모든 치수 공차는 일반적으로 ±0.1 mm입니다.

5.2 극성 식별

캐소드는 일반적으로 소자 본체에 표시되어 있습니다. 데이터시트 다이어그램은 캐소드 측을 나타내며, 이는 권장 풋프린트에 따라 PCB 상에서 올바르게 방향이 지정되어야 합니다. 잘못된 극성은 소자가 빛을 방출하지 못하게 하고 역바이어스가 인가되는 것을 방지합니다.

6. 납땜 및 조립 지침

적절한 취급과 납땜은 장치의 신뢰성과 성능을 유지하는 데 매우 중요합니다.

6.1 보관 및 습기 민감도

LED는 건조제와 함께 방습 포장재로 포장되어 있습니다. 주요 주의사항은 다음과 같습니다:

• 사용 준비가 되기 전에는 포장재를 개봉하지 마십시오.
• 미개봉 포장재는 ≤30°C 및 ≤90% RH 조건에서 보관하십시오.
• 출하 후 1년 이내에 사용하십시오.
• 개봉 후에는 ≤30°C 및 ≤60% RH 조건에서 보관하고, 168시간(7일) 이내에 사용하십시오.
• 보관 기간을 초과하거나 건조제가 습기를 나타내는 경우, 솔더링 전에 60 ±5°C에서 최소 24시간 동안 베이킹 처리가 필요합니다.

6.2 리플로우 납땜 프로파일

본 장치는 적외선 및 기상 리플로우 공정과 호환됩니다. 무연 솔더링 온도 프로파일을 권장하며, 최고 온도는 260°C를 5초 이내로 유지해야 합니다. 리플로우 솔더링은 2회를 초과하여 수행해서는 안 됩니다. 가열 중 LED 본체에 가해지는 응력과 솔더링 후 PCB의 휨을 피해야 합니다.

6.3 핸드 솔더링 및 리워크

수동 솔더링이 필요한 경우, 팁 온도가 350°C 이하인 솔더링 아이언을 사용하고 각 단자에 3초 이내로 열을 가하며, 정격 전력 25W 이하의 아이언을 사용해야 합니다. 단자 간에는 최소 2초의 냉각 간격을 두어야 합니다. 재작업은 권장되지 않으나, 불가피한 경우 양쪽 단자를 동시에 가열하여 솔더 접합부에 기계적 응력을 방지하기 위해 더블헤드 솔더링 아이언을 사용해야 합니다. 재작업이 장치 특성에 미치는 영향은 사전에 확인해야 합니다.

7. 포장 및 주문 정보

7.1 테이프 및 릴 사양

부품은 표준 7인치 직경 릴에 감긴 8mm 폭의 엠보싱 캐리어 테이프로 공급됩니다. 각 릴에는 4000개(4k pcs/reel)가 들어 있습니다. 자동 피크 앤 플레이스 장비와의 호환성을 보장하기 위해 포켓 크기, 피치, 스프로킷 홀 규격을 포함한 상세한 캐리어 테이프 치수가 제공됩니다.

7.2 포장 절차

릴은 건조제와 함께 알루미늄 방습 봉지 내부에 밀봉됩니다. 봉지의 라벨에는 부품 번호(P/N), 고객 부품 번호(CPN), 수량(QTY), 빈 등급(CAT), 피크 파장(HUE), 로트 번호(LOT No.), 제조국과 같은 주요 정보가 제공됩니다.

8. 애플리케이션 설계 권장사항

8.1 전류 제한은 필수입니다

가장 중요한 설계 규칙은 직렬 전류 제한 저항기의 필수 사용입니다. LED의 순방향 전압은 음의 온도 계수를 가지며, 개체 간에 약간의 차이가 있을 수 있습니다. 전압의 작은 증가는 크고, 파괴적일 수 있는 전류의 증가를 초래할 수 있습니다. 저항 값(R)은 옴의 법칙을 사용하여 계산할 수 있습니다: R = (V_공급 - V_F) / I_F, 여기서 V_F 원하는 전류 I에서의 순방향 전압입니다_F.

8.2 열 관리

0603 패키지는 열용량이 제한적이므로, 특히 더 높은 전류로 구동하거나 주변 온도가 높은 환경에서 전력 소산에 주의해야 합니다. 감액 곡선을 따라야 합니다. 열 패드(있는 경우) 또는 디바이스 단자에 연결된 충분한 구리 면적을 확보하면 PCB로 열을 발산하는 데 도움이 될 수 있습니다.

8.3 광학 설계 고려사항

140°의 넓은 시야각은 근접 센서와 같이 광범위한 조명이 필요한 응용 분야에 이 LED를 적합하게 만듭니다. 더 긴 거리나 지향성 빔을 위해서는 2차 광학 부품(렌즈)이 필요할 수 있습니다. 940nm 파장은 인간의 눈에 보이지 않아 은밀한 작동에 이상적이지만, 일부 소비자용 디지털 카메라 센서가 이를 감지하여 보라색 빛으로 나타날 수 있다는 점에 유의하는 것이 중요합니다.

9. 기술적 비교 및 차별화

IR19-315C/TR8은 AlGaAs 소재와 940nm 피크 파장의 특정 조합을 통해 0603 적외선 LED 카테고리 내에서 차별화됩니다. AlGaAs LED는 일반적으로 이 파장에서 우수한 효율과 신뢰성을 제공합니다. GaAs 기반 LED와 비교했을 때, AlGaAs 소자는 순방향 전압과 온도 특성이 약간 다를 수 있습니다. 140°의 넓은 시야각은 더 좁은 빔을 제공하는 일부 경쟁사 제품과 비교했을 때 두드러지는 특징이며, 이는 영역 감지 응용 분야에 더욱 다용도로 사용할 수 있게 합니다.

10. 자주 묻는 질문 (FAQ)

10.1 빈닝 코드(E, F, G)의 목적은 무엇입니까?

빈닝 코드는 측정된 방사 강도 출력에 따라 LED를 분류합니다. 이를 통해 설계자는 제품에 일관된 밝기 수준을 선택할 수 있습니다. 예를 들어, 더 높은 광 출력이 필요한 애플리케이션은 Bin G 컴포넌트를 지정할 것입니다.

10.2 3.3V 또는 5V 마이크로컨트롤러 핀으로 이 LED를 직접 구동할 수 있나요?

아니요, 직접 연결해서는 안 됩니다. LED의 낮은 순방향 전압(일반적으로 1.2V)은 전류 제한 저항 없이 3.3V 또는 5V 전원에 직접 연결하면 과도한 전류가 흘러 장치를 즉시 파손시킬 수 있음을 의미합니다. 항상 직렬 저항이 필요합니다.

10.3 940nm 파장이 중요한 이유는 무엇인가요?

940nm은 실리콘 광검출기(포토다이오드, 포토트랜지스터)의 감도가 높은 영역에 속하기 때문에 적외선 시스템에서 매우 일반적인 파장입니다. 또한 850nm와 같은 짧은 적외선 파장에 비해 주변광 노이즈에 덜 노출되며, 인간의 눈에는 보이지 않아 소비자 가전 제품에 바람직합니다.

10.4 이 부품은 리플로우 솔더링을 몇 번까지 할 수 있나요?

데이터시트에 따르면 리플로우 솔더링은 두 번을 초과하여 수행해서는 안 됩니다. 각 리플로우 사이클은 부품에 열응력을 가하여 내부 와이어 본드나 에폭시 캡슐화의 성능 저하를 초래할 수 있습니다.

11. 설계 및 사용 사례 연구

11.1 단순 근접 센서

일반적인 응용은 기본적인 반사형 물체 센서입니다. IR19-315C/TR8은 PCB 상의 실리콘 포토트랜지스터 옆에 배치됩니다. LED는 저항을 통해 펄스 전류(예: 20mA, 1kHz, 50% 듀티 사이클)로 구동됩니다. 물체가 가까이 오면 적외선을 포토트랜지스터에 반사시켜, 포토트랜지스터가 도통하여 신호를 생성합니다. 펄스 동작은 주변 적외선 광으로부터 신호를 구별하는 데 도움이 됩니다. LED의 넓은 시야각은 검출 영역을 잘 커버하도록 보장합니다.

11.2 적외선 원격 제어 송신기

더 긴 거리 또는 더 높은 출력이 필요한 리모컨의 경우, LED는 매우 낮은 듀티 사이클(예: ≤1%)로 100mA와 같은 더 높은 전류에서 펄스 모드로 구동될 수 있습니다. 이는 평균 전력과 발열을 한도 내로 유지하면서 더 높은 펄스 방사 강도(최대 4.0 mW/sr)를 활용합니다. 신호는 일반적으로 반송파 주파수(예: 38kHz)로 변조되어 수신기가 노이즈를 걸러낼 수 있도록 합니다.

12. 동작 원리

IR19-315C/TR8은 반도체 p-n 접합 다이오드입니다. 밴드갭 에너지를 초과하는 순방향 전압이 인가되면, n형 AlGaAs 물질의 전자가 활성 영역에서 p형 물질의 정공과 재결합합니다. 이 재결합 과정에서 광자(빛) 형태로 에너지가 방출됩니다. AlGaAs 반도체의 특정 구성은 밴드갭 에너지를 결정하며, 이는 다시 방출되는 광자의 파장을 결정합니다. 이 경우 약 940nm로 근적외선 스펙트럼에 해당합니다.

13. 기술 동향

적외선 LED 기술은 가시광선 LED 기술과 함께 계속 발전하고 있습니다. 트렌드로는 더 높은 벽플러그 효율(입력 전력 와트당 더 많은 광 출력)을 가진 소자의 개발이 있으며, 이는 전력 소비와 발열을 줄입니다. 또한 SMD 패키지의 고온 성능과 신뢰성을 향상시키기 위한 지속적인 연구가 진행 중입니다. 더 나아가, IR LED를 드라이버 및 센서와 함께 소형 모듈로 통합하는 추세가 증가하고 있으며, 이는 제스처 인식 및 3D 센싱(예: 비행 시간법)과 같은 애플리케이션을 위한 시스템 설계를 단순화합니다. 940nm 파장은 실리콘 검출기와의 최적의匹配 및 낮은 가시성으로 인해 여전히 지배적인 표준으로 남아 있습니다.