적외선 LED 부품 데이터시트 - 피크 파장 940nm - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

본 문서는 적외선 발광 다이오드 부품에 대한 기술 사양을 제공합니다. 이러한 부품의 주요 응용 분야는 리모컨, 근접 센서, 야간 투시 조명 및 광학 데이터 전송과 같이 비가시광선 광원이 필요한 시스템입니다. 이 특정 부품의 핵심 장점은 피크 파장 940nm에서 방출된다는 점으로, 이는 가시광선 방출을 최소화하고자 하는 응용에 이상적입니다. 왜냐하면 이 파장은 대부분 인간의 눈에 보이지 않기 때문입니다. 목표 시장은 가전제품, 산업 자동화, 보안 시스템 및 자동차 응용 분야를 포함합니다.

2. 심층 기술 파라미터 분석

제공된 내용은 피크 파장(λp)이라는 핵심 광도 파라미터를 명시하고 있습니다. 이는 IR LED에 있어 중요한 사양입니다.

2.1 광도 특성

피크 파장 (λp):940 나노미터 (nm). 이 파라미터는 LED가 최대 광 출력을 방출하는 파장을 정의합니다. 940nm 파장은 근적외선 스펙트럼 범위에 속합니다. 이 파장은 IR 시스템에서 일반적인 수신기인 실리콘 포토다이오드가 이 범위 주변에서 높은 감도를 가지기 때문에 흔히 사용됩니다. 또한, 940nm 빛은 850nm와 같은 더 짧은 IR 파장에 비해 희미한 붉은 빛으로 인지되기 어려워, 은밀한 조명에 더 선호됩니다.

분석:940nm의 선택은 이 부품이 표준 실리콘 센서를 사용하는 검출 시스템의 효율성과 낮은 가시광선 오염이 필요한 응용 분야에 최적화되었음을 나타냅니다. 복사 강도와 시야각은 일반적인 보완 사양으로, 설계에서 유효 범위와 커버리지 영역을 계산하는 데 중요하지만 본 내용에는 제공되지 않았습니다.

2.2 전기적 파라미터

순방향 전압(Vf), 순방향 전류(If), 역방향 전압(Vr)의 구체적인 값은 발췌문에 나열되어 있지 않지만, 이는 모든 LED의 기본 사항입니다. 설계자는 안정적인 동작과 수명을 보장하기 위해 절대 최대 정격 및 일반 작동 조건을 확인하기 위해 전체 데이터시트를 참조해야 합니다. 최대 순방향 전류를 초과하는 것은 과도한 열 발생으로 인한 LED 고장의 주요 원인입니다.

2.3 열적 특성

열 관리는 LED 성능과 수명에 가장 중요합니다. 핵심 파라미터는 접합부에서 주변 공기까지의 열저항(RθJA)과 최대 접합 온도(Tj max)를 포함합니다. LED 패키지와 인쇄 회로 기판(PCB)을 통한 효율적인 방열은 Tj를 안전한 한도 내로 유지하는 데 필요하며, 특히 고전류에서 작동하거나 주변 온도가 높은 환경에서 중요합니다.

3. 빈닝 시스템 설명

LED 제조에는 자연적인 변동이 수반됩니다. 빈닝 시스템은 주요 파라미터를 기반으로 부품을 분류하여 생산 배치 내 일관성을 보장합니다.

3.1 파장 빈닝

IR LED의 경우, 피크 파장이 주요 빈닝 파라미터입니다. 부품들은 명목 940nm 주변의 엄격한 허용 오차(예: 935nm ~ 945nm)를 가진 빈으로 분류될 수 있습니다. 이는 시스템 내 모든 LED가 거의 동일한 방출 특성을 가지도록 보장하며, 이는 수신기에서 광학 필터와 센서 튜닝의 성능에 매우 중요합니다.

3.2 순방향 전압 빈닝

LED는 또한 지정된 테스트 전류에서의 순방향 전압(Vf)에 따라 빈닝됩니다. 유사한 Vf 값을 가진 LED를 그룹화하는 것은, 특히 여러 LED가 직렬로 연결될 때 균일한 전류 분배와 밝기를 보장하기 위해 구동 회로 설계에 도움이 됩니다.

4. 성능 곡선 분석

그래픽 데이터는 다양한 조건에서의 부품 동작을 이해하는 데 필수적입니다.

4.1 전류 대 전압 (I-V) 곡선

I-V 곡선은 순방향 전압과 LED를 통과하는 전류 간의 관계를 보여줍니다. 이는 비선형입니다. "무릎" 전압은 LED가 상당히 전도하기 시작하고 빛을 방출하는 대략적인 지점입니다. 작동 영역에서 곡선의 기울기는 LED의 동적 저항을 결정하는 데 도움이 됩니다.

4.2 온도 특성

LED 성능은 온도에 의존적입니다. 일반적으로 순방향 전압(Vf)은 접합 온도가 증가함에 따라 감소합니다. 반대로, 발광 강도 또는 복사 출력도 온도 상승에 따라 감소합니다. 상대 강도 대 접합 온도 및 순방향 전압 대 온도를 보여주는 그래프는 열 효과를 보상하는 회로 설계에 매우 중요합니다.

3.3 스펙트럼 분포

스펙트럼 분포 그래프는 복사 출력을 파장에 대해 표시합니다. 940nm LED의 경우, 이 그래프는 특정 스펙트럼 대역폭(예: 반치폭 - FWHM)을 가진 940nm 또는 그 근처에서 지배적인 피크를 보여줄 것입니다. 더 좁은 FWHM은 더 단색광에 가까운 광원을 나타내며, 이는 광학 필터를 사용하는 응용 분야에서 중요할 수 있습니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

발췌문은 패키징 유형을 언급했지만, 특정 LED 패키지(예: 5mm, 3mm, 0805 또는 1206과 같은 표면 실장 장치)는 언급하지 않았습니다. 완전한 데이터시트에는 상세한 기계 도면이 포함됩니다.

5.1 치수 도면

길이, 너비, 높이, 리드 간격(스루홀용) 또는 패드 치수(SMD용)를 보여주는 치수가 표시된 도면이 필요합니다. 모든 치수에 대한 허용 오차가 명시되어야 합니다.

5.2 패드 레이아웃 설계 (SMD용)

표면 실장 패키지의 경우, 권장 PCB 랜드 패턴(풋프린트)이 제공됩니다. 이는 적절한 솔더링과 기계적 안정성을 보장하기 위한 구리 패드의 크기, 모양 및 간격을 포함합니다.

5.3 극성 식별

애노드와 캐소드를 식별하는 방법이 명확하게 표시되어야 합니다. 스루홀 LED의 경우, 캐소드는 일반적으로 더 짧은 리드 또는 렌즈의 평평한 부분 옆에 있는 리드입니다. SMD LED의 경우, 패키지의 점, 노치 또는 음영 처리된 모서리와 같은 표시가 캐소드를 나타냅니다.

6. 솔더링 및 조립 가이드라인

6.1 리플로우 솔더링 프로파일

SMD 부품의 경우, 상세한 리플로우 프로파일이 필요합니다. 이는 예열 온도 및 시간, 소킹 시간, 피크 온도, 액상선 이상 시간(TAL) 및 냉각 속도를 포함합니다. 이 프로파일을 준수하면 열 충격을 방지하고 신뢰할 수 있는 솔더 접합을 보장합니다.

6.2 주의사항

일반적인 주의사항은 다음과 같습니다: LED 렌즈에 기계적 스트레스를 피하기, 취급 중 ESD 보호 사용(LED는 정전기 방전에 민감함), 광학 표면에 오염이 없도록 보장하기. 스루홀 부품의 경우, 리드 구부리기는 패키지 본체에서 충분한 거리에서 수행해야 합니다.

6.3 보관 조건

LED는 시원하고 건조한 환경, 일반적으로 지정된 온도 및 습도 범위 내에서 보관해야 합니다. 이들은 종종 건제와 함께 습기에 민감한 포장으로 공급되며, 포장이 장기간 개봉된 경우 사용 전 베이킹이 필요할 수 있습니다.

7. 패키징 및 주문 정보

PDF 발췌문은 패키징 요소를 명시적으로 나열하고 있으며, 이는 제공된 내용의 핵심 부분입니다.

7.1 패키징 사양

패키징 계층 구조는 다음과 같이 정의됩니다:

• 정전기 방지 백:부품을 정전기 방전(ESD)과 습기로부터 보호하도록 설계된 기본 용기입니다.
• 내부 카톤:여러 개의 ESD 백 또는 릴에 담긴 부품을 보관하는 상자 또는 트레이입니다.
• 외부 카톤:여러 내부 카톤을 포함하는 최종 출하용 카톤입니다.

7.2 포장 수량

ESD 백당, 내부 카톤당, 외부 카톤당 LED 부품의 구체적인 수량이 명시되어야 합니다. 일반적인 수량은 릴에 담긴 SMD 부품의 경우 1000, 2000 또는 5000개 단위의 배수이거나, 벌크 포장의 경우 특정 개수입니다.

7.3 라벨링 정보

각 패키징 단계에는 부품 번호, 수량, 날짜 코드, 로트 번호 및 ESD/습기 민감도 수준(MSL)을 나타내는 라벨이 있어야 합니다.

7.4 모델 번호 명명 규칙

전체 부품 번호는 일반적으로 핵심 속성을 인코딩합니다. 예를 들어, 모델 번호는 패키지 크기, 피크 파장, 시야각 및 플럭스 빈을 나타낼 수 있습니다. "IR940-45D"와 같은 코드는 IR LED, 940nm, 45도 시야각 및 특정 복사 강도 빈 'D'를 의미할 수 있습니다.

8. 응용 제안

8.1 대표적인 응용 시나리오

이 940nm IR LED는 다음에 적합합니다:

• 적외선 리모컨:TV, 오디오 시스템 및 셋톱박스용.
• 근접 및 존재 감지 센서:스마트폰, 가전제품 및 자동 수도꼭지에서.
• 야간 투시 조명:보안 및 감시 시스템에서 IR 감지 카메라와 함께 사용.
• 광학 스위치 및 엔코더:위치 또는 회전 감지용.
• 데이터 전송:단거리 무선 통신을 위한 IrDA 호환 장치에서.

8.2 설계 고려사항

구동 회로:특히 온도 변화에 걸쳐 안정적인 출력을 위해 직렬 저항이 있는 전압원보다 정전류원을 사용하는 것이 권장됩니다. 구동기는 LED의 순방향 전류에 맞게 정격이 지정되어야 합니다.
광학 설계:LED와 대상 사이의 렌즈 또는 커버 재료는 940nm 빛에 투명해야 합니다. 많은 플라스틱이 적합하지만, 일부 유형의 유리 또는 착색된 재료는 신호를 감쇠시킬 수 있습니다.
방열판:고전류 연속 작동 시 충분한 PCB 구리 면적 또는 외부 방열판을 확보하십시오.
수신기 매칭:포토다이오드(예: 포토트랜지스터, 포토다이오드)는 940nm 주변에서 최고 감도를 가져야 합니다. LED의 스펙트럼에 맞춘 광학 필터는 주변광을 차단하여 신호 대 잡음비를 개선할 수 있습니다.

9. 기술 비교

다른 IR LED와 비교하여, 940nm 부품은 특정 장점과 절충점을 제공합니다.

vs. 850nm IR LED:850nm LED는 해당 파장에서 더 나은 재료 효율성으로 인해 동일한 전기 입력에 대해 약간 더 높은 복사 출력을 제공하는 경우가 많습니다. 그러나 850nm는 어두운 조건에서 보일 수 있는 희미한 붉은 빛을 방출하여 은밀한 응용에는 바람직하지 않을 수 있습니다. 940nm는 사실상 보이지 않아, 은밀한 조명에 더 우수합니다.

vs. 가시광 LED:주요 차별화 요소는 파장입니다. IR LED는 사용자에게 보이지 않는 기능을 가능하게 하여, 방해되는 빛을 방출하지 않고도 자동 작동(센서) 또는 제어(리모컨)와 같은 기능을 제공합니다.

10. 자주 묻는 질문 (FAQ)

Q: 피크 파장 940nm가 중요한 이유는 무엇인가요?
A: 이는 일반적인 실리콘 광검출기의 높은 감도 범위와 일치하면서 가시광선 방출을 최소화하므로, 센서 및 은밀한 조명 응용에 이상적입니다.

Q: 이 LED를 어떻게 구동하나요?
A: 정전류 구동 회로를 사용하십시오. 간단한 구현은 전체 데이터시트에서 LED의 일반 순방향 전압(Vf)과 원하는 순방향 전류(If)를 사용하여 계산된 전류 제한 저항이 있는 전압원입니다: R = (Vsource - Vf) / If.

Q: 이 LED의 빛을 볼 수 있나요?
A: 940nm 파장은 대부분의 사람에게는 가시 스펙트럼 밖에 있습니다. 일부 개인은 극도로 어두운 조건에서 매우 짙은 붉은 빛을 인지할 수 있지만, 대부분 보이지 않습니다. 그러나 스마트폰 카메라는 일반적으로 이를 명확하게 볼 수 있습니다. 카메라 센서가 근적외선에 민감하기 때문입니다.

Q: 정전기 방지 백의 목적은 무엇인가요?
A: 이는 LED를 정전기 방전(ESD)으로부터 보호합니다. ESD는 사람이 느끼지 못하더라도 반도체 접합을 손상시킬 수 있습니다.

11. 실제 사용 사례

사례 연구 1: 자동 비누 디스펜서.940nm IR LED는 포토트랜지스터와 함께 근접 센서를 생성하기 위해 사용됩니다. LED는 지속적으로 보이지 않는 빔을 방출합니다. 손이 빔을 차단하면 감지된 빛의 변화가 펌프 모터를 작동시킵니다. 940nm 파장은 작동이 원활하고 가시광선 표시 없이 이루어지도록 보장합니다.

사례 연구 2: 장거리 TV 리모컨.940nm LED 어레이가 범용 리모컨에 사용됩니다. 높은 복사 강도(적절한 빈닝과 구동 전류로 보장됨)는 신호가 넓은 각도와 더 먼 거리에서 TV 센서에 도달할 수 있게 합니다. 가시광선이 없기 때문에 어두운 홈시어터에서 방해가 되지 않습니다.

12. 원리 소개

적외선 발광 다이오드는 반도체 p-n 접합 다이오드입니다. 순방향 바이어스가 가해지면, n 영역의 전자가 활성 영역에서 p 영역의 정공과 재결합합니다. 이 재결합 과정은 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. 방출된 광자의 특정 파장은 LED 구성에 사용된 반도체 재료(일반적으로 940nm용 알루미늄 갈륨 비소 - AlGaAs)의 밴드갭 에너지에 의해 결정됩니다. 더 큰 밴드갭은 더 짧은 파장(더 푸른 빛)을, 더 작은 밴드갭은 더 긴 파장(더 붉거나 적외선 빛)을 초래합니다. 940nm 출력은 이 특정 밴드갭 에너지를 달성하기 위해 반도체 조성을 설계한 직접적인 결과입니다.

13. 발전 동향

IR LED 분야는 더 높은 효율, 더 작은 패키지 및 더 큰 통합에 대한 수요에 의해 주도됩니다.

효율 증가:연구는 내부 양자 효율(광자를 생성하는 전자-정공 재결합의 비율)과 광 추출 효율(생성된 광자를 반도체 재료 밖으로 내보내는 것)을 개선하는 데 초점을 맞추고 있습니다. 이는 동일한 전기 입력에 대해 더 높은 복사 출력으로 이어져 휴대용 장치의 배터리 수명을 연장할 수 있습니다.

소형화:더 작은 소비자 가전제품으로의 추세는 성능을 유지하거나 개선하면서 점점 더 작은 표면 실장 패키지(예: 0402, 0201 미터법 크기)에서 IR LED 개발을 주도하고 있습니다.

통합 솔루션:IR LED, 광검출기 및 제어 논리를 단일 모듈 또는 칩으로 결합하는 방향으로 나아가고 있습니다. 이는 최종 사용자의 설계를 단순화하고, PCB 점유 면적을 줄이며, 일치된 광학 특성을 보장함으로써 시스템 신뢰성을 향상시킵니다.

새로운 파장:850nm와 940nm가 지배적이지만, 분광학, 가스 감지 및 플라스틱 광섬유를 사용한 광통신과 같은 특수 응용 분야를 위한 다른 파장들이 개발되고 있습니다.