IR3494-30C/H80/L419 적외선 LED 데이터시트 - 4mm T-1 3/4 패키지 - 파장 940nm - 순방향 전압 1.2V - 방사 강도 3.5mW/sr - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

IR3494-30C/H80/L419은 신뢰할 수 있고 효율적인 적외선 발광이 필요한 응용 분야를 위해 설계된 고강도 적외선 발광 다이오드입니다. 투명 플라스틱 패키지로 성형된 이 소자는 컴팩트한 T-1 3/4 (4mm) 폼 팩터에서 일관된 성능을 제공하도록 설계되었습니다. 주요 기능은 940nm의 피크 파장에서 적외선을 방출하는 것으로, 일반적인 포토트랜지스터, 포토다이오드 및 적외선 수신기 모듈과 스펙트럼적으로 호환됩니다. 이 소자는 표준 PCB 레이아웃에 쉽게 통합할 수 있도록 표준 2.54mm 리드 간격을 특징으로 합니다.

2. 주요 특징 및 장점

이 부품의 핵심 장점은 설계와 재료 선택에서 비롯됩니다. 장기간 응용에 중요한 고신뢰성을 제공합니다. 높은 방사 강도는 강력한 신호 전송을 보장하여 센싱 시스템의 작동 범위와 신호 대 잡음비를 향상시킵니다. 낮은 순방향 전압 특성은 전체 시스템 에너지 효율에 기여합니다. 또한, 이 부품은 환경 규정을 준수하며, 무연(Pb-free)이며 RoHS 준수 표준 내에 있도록 설계되었습니다.

3. 절대 최대 정격

이 한계를 초과하여 소자를 작동하면 영구적인 손상을 초래할 수 있습니다. 정격은 주변 온도(Ta) 25°C에서 지정됩니다.

• 연속 순방향 전류 (I_F):100 mA
• 피크 순방향 전류 (I_FP):1.0 A (펄스 폭 ≤100μs, 듀티 사이클 ≤1%)
• 역방향 전압 (V_R):5 V
• 작동 온도 (T_opr):-40°C ~ +85°C
• 저장 온도 (T_stg):-40°C ~ +100°C
• 납땜 온도 (T_sol):260°C (≤5초 동안)
• 전력 소산 (P_d):180 mW (25°C 이하 자유 공기 온도에서)

4. 전기-광학 특성

다음 매개변수는 표준 테스트 조건(Ta=25°C)에서 소자의 성능을 정의합니다. 전형값은 가장 일반적인 성능을 나타내며, 최소값과 최대값은 허용 가능한 범위를 정의합니다.

4.1 방사 및 스펙트럼 특성

• 방사 강도 (I_e):I_F=20mA에서 2.5 mW/sr (최소), 3.5 mW/sr (전형), 5.5 mW/sr (최대). 펄스 동작(I_F=250mA, f=60Hz, 50% 듀티 사이클)에서 전형 방사 강도는 40 mW/sr입니다.
• 피크 파장 (λ_p):I_F=20mA에서 940 nm (전형).
• 스펙트럼 대역폭 (Δλ):I_F=20mA에서 50 nm (전형), 최대 강도의 절반에서의 스펙트럼 폭을 정의합니다.

4.2 전기적 특성

• 순방향 전압 (V_F):
  • I_F=20mA에서: 1.10V (최소), 1.20V (전형), 1.50V (최대)
  • I_F=100mA에서: 1.20V (최소), 1.30V (전형), 1.70V (최대)
• 역방향 전류 (I_R):V_R=5V에서 10 μA (최대).

4.3 시야각

방출된 빛의 공간 분포는 균일하지 않습니다. 시야각은 최대 방사 강도의 절반에서의 전체 각도(2θ_1/2)로 정의되며 다음과 같습니다:

• X 위치:95도 (전형)
• Y 위치:45도 (전형)

이는 비대칭 방사 패턴을 나타내며, 발광체와 수신기를 정렬하는 광학 시스템 설계에서 중요한 요소입니다.

5. 성능 곡선 분석

데이터시트는 상세 설계 작업에 필수적인 여러 특성 곡선을 제공합니다.

5.1 순방향 전류 대 주변 온도

이 곡선은 주변 온도가 증가함에 따라 허용 가능한 최대 순방향 전류의 디레이팅을 보여줍니다. 과열을 방지하고 신뢰성을 보장하기 위해 25°C 이상에서 작동할 때 순방향 전류를 감소시켜야 합니다.

5.2 스펙트럼 분포

이 그래프는 940nm 피크를 중심으로 파장에 대한 상대 방사 강도를 표시합니다. 50nm의 전형 대역폭을 시각적으로 확인할 수 있으며, 대부분의 광학 출력이 약 915nm에서 965nm 사이에 집중되어 있음을 보여줍니다. 이 좁은 대역폭은 주변광 노이즈를 걸러내는 데 유리합니다.

5.3 방사 강도 대 순방향 전류

이것은 방사 강도가 순방향 전류와 함께 증가하지만, 특히 열적 및 효율 효과로 인해 높은 전류에서 완벽하게 선형적인 방식으로 증가하지는 않는 중요한 관계입니다. 이 곡선을 통해 설계자는 필요한 광 출력을 제공하는 작동 전류를 선택할 수 있습니다.

5.4 순방향 전류 대 순방향 전압

이 IV 특성 곡선은 구동 회로 설계의 기본입니다. 지수 관계를 보여주어 정전류 드라이버에 필요한 전압 준수 범위를 결정하거나 전압 구동 설계의 직렬 저항 값을 계산하는 데 도움을 줍니다.

5.5 상대 방사 강도 대 각도 변위

X 및 Y 위치에 대한 별도의 곡선은 비대칭 시야각을 설명합니다. 강도는 X 평면에서 ±47.5도, Y 평면에서 ±22.5도에서 최대값의 절반으로 떨어집니다. 최적의 신호 강도를 보장하기 위해 LED를 센서와 정렬할 때 이 패턴을 고려해야 합니다.

6. 기계적 및 패키지 정보

6.1 패키지 치수

이 소자는 표준 T-1 3/4 (직경 4mm) 원형 패키지를 사용합니다. 기술 도면은 본체 직경, 렌즈 모양, 리드 직경 및 리드 간격을 포함한 모든 중요한 치수를 제공합니다. 주요 참고사항은 달리 명시되지 않는 한 모든 치수는 밀리미터 단위이며 표준 공차는 ±0.25mm임을 지정합니다. 정확한 기계 도면은 정확한 PCB 풋프린트를 생성하고 조립 시 적절한 배치를 보장하는 데 필수적입니다.

6.2 극성 식별

적외선 LED는 극성을 가진 부품입니다. 데이터시트 도면은 캐소드를 나타내며, 일반적으로 패키지 가장자리의 평평한 부분이나 더 짧은 리드로 식별됩니다. 소자 고장을 방지하기 위해 조립 중 올바른 극성을 준수해야 합니다.

7. 납땜 및 조립 지침

납땜 온도의 절대 최대 정격은 5초를 초과하지 않는 기간 동안 260°C입니다. 이는 웨이브 또는 리플로우 납땜 공정에 일반적입니다. 플라스틱 패키지와 내부 반도체 다이에 대한 열 손상을 방지하기 위해 이러한 한계를 준수하는 것이 중요합니다. 해당되는 경우, 수분에 민감한 소자 취급에 대한 표준 산업 관행을 따라야 합니다.

8. 포장 및 주문 정보

표준 포장 사양은 다음과 같습니다: 백당 500개, 박스당 5백, 카톤당 10박스. 포장의 라벨에는 추적성 및 사양을 위한 여러 코드가 포함되어 있습니다:

• CPN:고객 부품 번호
• P/N:생산 번호 (제조사의 부품 번호)
• QTY:포장에 포함된 수량
• CAT:등급 또는 성능 빈 (예: 방사 강도용)
• HUE:피크 파장 빈을 나타냅니다.
• REF:참조 코드.
• LOT No:제조 추적성을 위한 로트 번호.

9. 응용 제안

9.1 대표적인 응용 시나리오

• 적외선 리모컨 유닛:높은 방사 강도로 인해 더 긴 범위 또는 더 강한 신호 투과가 필요한 리모컨에 적합합니다.
• 자유 공간 전송 시스템:적외선 빔이 변조되는 단거리 데이터 링크, 근접 센서 및 물체 감지에 사용됩니다.
• 연기 감지기:발광체와 수신기 사이의 적외선 빔을 연기 입자가 차단하는 차폐형 연기 감지기에 사용됩니다.
• 일반 적외선 시스템:940nm 적외선의 신뢰할 수 있는 광원이 필요한 모든 응용 분야.

9.2 설계 고려사항

• 구동 회로:특히 낮은 순방향 전압을 고려할 때, 최대 순방향 전류를 초과하는 것을 방지하기 위해 항상 직렬 전류 제한 저항 또는 정전류 드라이버를 사용하십시오. IV 곡선을 사용하여 주어진 공급 전압에 대한 적절한 저항 값을 계산해야 합니다.
• 열 관리:전력 소산 한계를 준수하십시오. 최대 전류 근처 또는 높은 주변 온도에서 작동하는 경우, 디레이팅 곡선을 고려하고 LED가 다른 발열 부품이 있는 보드에 장착된 경우 적절한 환기 또는 방열판을 보장하십시오.
• 광학 정렬:비대칭 시야각(95° x 45°)은 매우 중요합니다. LED와 해당 수신기(포토트랜지스터 등)는 수집된 신호를 최대화하기 위해 의도된 감도 축에 따라 정렬되어야 합니다.
• 역방향 전압 보호:최대 역방향 전압은 5V에 불과합니다. 역바이어스가 가능한 회로(예: AC 커플링 또는 유도성 부하)에서는 병렬 다이오드(캐소드에서 애노드로)와 같은 외부 보호 장치를 강력히 권장합니다.

10. 기술 비교 및 차별화

표준 저출력 적외선 LED와 비교하여, IR3494 시리즈는 상당히 높은 방사 강도(전형 3.5 mW/sr 대 기본 소자의 경우 종종 1 mW/sr 미만)를 제공합니다. 이는 직접적으로 더 긴 작동 범위로 이어지거나 동일한 범위에 대해 더 낮은 구동 전류를 사용할 수 있어 효율성을 향상시킵니다. 940nm 파장은 850nm LED(희미한 붉은 빛을 냄)보다 인간의 눈에 덜 보이면서도 실리콘 기반 광검출기에 의해 쉽게 감지될 수 있기 때문에 이상적입니다. 비대칭 빔 패턴은 한 평면에서는 집중된 빔이 필요하고 다른 평면에서는 더 넓은 커버리지가 필요한 응용 분야에서 장점이 될 수 있습니다.

11. 자주 묻는 질문 (기술 매개변수 기반)

Q: 이 LED를 5V 마이크로컨트롤러 핀에서 직접 구동할 수 있나요?

A: 아니요. 순방향 전압은 약 1.2-1.3V에 불과합니다. 전류 제한 저항 없이 5V에 직접 연결하면 매우 높은 전류가 흘러 LED가 즉시 파괴됩니다. 항상 직렬 저항을 사용해야 합니다.

Q: '전형' 방사 강도와 '최대' 방사 강도의 차이는 무엇인가요?

A: 전형값(3.5 mW/sr)은 생산 배치의 대부분의 소자가 제공하는 값입니다. 최대값(5.5 mW/sr)은 사양의 상한선입니다. 일부 소자는 더 나은 성능을 발휘할 수 있지만, 설계는 모든 조건에서 시스템 기능을 보장하기 위해 최소값(2.5 mW/sr)을 기준으로 해야 합니다.

Q: 왜 X와 Y 방향의 시야각이 다른가요?

A: 이는 내부 칩 구조와 플라스틱 렌즈의 모양 때문입니다. 방출된 빛 패턴을 형성하는 의도적인 설계 특성으로, 적외선 빔을 타겟팅하는 데 유용할 수 있습니다.

Q: 방열판이 필요한가요?

A: 최대 정격 전류 100mA에서 연속 작동할 경우, 전력 소산은 약 130mW(1.3V * 0.1A)로, 25°C에서의 180mW 정격 이하입니다. 그러나 주변 온도가 높거나 LED가 밀폐된 인클로저에 있는 경우, 성능 곡선에 따른 열 디레이팅을 적용해야 하며, 방열판 또는 감소된 작동 전류가 필요할 수 있습니다.

12. 실용적인 설계 및 사용 사례

사례: 장거리 IR 리모컨 송신기 설계

목표: 일반적인 거실 환경에서 15미터의 신뢰할 수 있는 범위를 달성합니다.

설계 단계:

1. 구동 전류 선택:'방사 강도 대 순방향 전류' 곡선을 참조하십시오. 범위를 최대화하기 위해 상한 근처에서 작동합니다. I_F= 80mA를 선택하면 방사 강도가 약 15 mW/sr(곡선에서)로, 20mA 값에 비해 상당히 증가합니다.

2. 회로 설계:3.3V 공급 전압의 경우, 직렬 저항을 계산합니다. 80mA에서의 전형 V_F(IV 곡선에서 추정 ~1.28V) 사용: R = (V_공급- V_F) / I_F= (3.3V - 1.28V) / 0.08A = 25.25Ω. 표준 24Ω 또는 27Ω 저항을 사용하십시오. 저항의 전력을 확인: P = I²R = (0.08)²*27 = 0.173W, 따라서 1/4W 저항으로 충분합니다.

3. 열 점검:LED 전력 소산: P_d= V_F* I_F= 1.28V * 0.08A = 102mW. 이는 25°C에서의 180mW 한계 내에 잘 들어갑니다.

4. 광학 정렬:리모컨의 PCB 가장자리에 LED를 장착하십시오. LED를 더 넓은 95도 평면(X)이 수평으로 정렬되어 넓은 영역을 커버하고, 더 좁은 45도 평면(Y)이 수직으로 정렬되어 에너지를 전방에 집중하도록 방향을 잡으십시오. 이렇게 하면 리모컨이 수평으로 약간 축을 벗어나더라도 수신기에 도달할 가능성을 최적화합니다.

13. 동작 원리

적외선 발광 다이오드(IR LED)는 반도체 p-n 접합 다이오드입니다. 순방향 전압이 인가되면, n 영역의 전자와 p 영역의 정공이 접합을 가로질러 주입됩니다. 이러한 전하 캐리어가 반도체 재료(일반적으로 갈륨 비소, GaAs 기반)의 활성 영역에서 재결합할 때, 에너지는 광자의 형태로 방출됩니다. 반도체 층의 특정 구성은 방출된 빛의 파장을 결정합니다. 이 소자의 경우, 재료는 주로 940 나노미터 파장에서 광자를 생성하도록 설계되었으며, 이는 근적외선 스펙트럼에 속해 인간의 눈에는 보이지 않지만 실리콘 포토다이오드와 포토트랜지스터에 의해 쉽게 감지됩니다.

14. 기술 동향

적외선 LED의 개발은 몇 가지 주요 영역에 계속 초점을 맞추고 있습니다: 배터리 구동 장치의 낮은 전력 소비 또는 더 높은 출력을 가능하게 하는 벽면 플러그 효율(광 출력 / 전기 입력) 증가; IrDA와 같은 고속 데이터 통신 응용을 위한 변조 속도 개선; 가스 감지와 같은 정확한 파장 정합이 필요한 응용을 위한 더 좁은 스펙트럼 대역폭을 가진 소자 개발. 또한, 자동화 조립을 위한 표면 실장 소자(SMD) 패키지로의 추세가 있지만, T-1 3/4과 같은 스루홀 패키지는 프로토타이핑 및 특정 고신뢰성 응용에서의 견고성과 손 납땜 용이성으로 인해 여전히 인기가 있습니다. 940nm 파장은 실리콘 검출기 감도와 낮은 가시성 사이의 최적 균형으로 인해 산업 표준으로 남아 있습니다.

중요 참고사항:이 문서에 제공된 사양은 사전 통지 없이 변경될 수 있습니다. 이 제품을 사용할 때는 여기에 명시된 절대 최대 정격 및 작동 조건을 엄격히 준수해야 합니다. 제조사는 지정된 조건을 벗어난 사용으로 인한 손상에 대해 책임을 지지 않습니다. 이 데이터시트에 포함된 정보는 저작권으로 보호되며 허가 없이 복제해서는 안 됩니다.