SMD LED BR15-22C/L586/R/TR8 데이터시트 - 패키지 3.2x1.6x1.1mm - 전압 1.3-2.6V - 전력 100-125mW - 적외선 905nm 및 적색 660nm - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

BR15-22C/L586/R/TR8은 단일의 초소형 탑뷰 플랫 패키지 내에 적외선(IR)과 적색 발광 다이오드를 모두 통합한 이중 발광 서피스 마운트 디바이스(SMD) LED입니다. 이 디바이스는 투명 플라스틱으로 캡슐화되어 효율적인 광 투과를 가능하게 합니다. 주요 설계 특징은 실리콘 포토다이오드 및 포토트랜지스터의 감도에 특별히 맞춰진 스펙트럼 출력으로, 광학 센싱 및 검출 시스템을 위한 이상적인 광원입니다.

이 부품의 핵심 장점은 낮은 순방향 전압으로, 회로 설계에서 높은 에너지 효율에 기여합니다. 무연(Pb-free)으로 제조되었으며 RoHS, EU REACH 및 할로겐 프리 기준(Br <900ppm, Cl <900ppm, Br+Cl <1500ppm)을 포함한 주요 환경 규정을 준수하여 현대의 환경 친화적인 전자 제조에 적합합니다.

주요 타겟 시장 및 응용 분야는 근접 센서, 물체 감지, 인코더 및 신뢰할 수 있고 정합된 광 방출이 중요한 기타 광전자 인터페이스와 같은 적외선 응용 시스템입니다.

2. 기술 파라미터 심층 분석

2.1 절대 최대 정격

이 정격은 디바이스에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 한계를 정의합니다. 이러한 조건에서의 동작은 보장되지 않습니다.

• 연속 순방향 전류 (IF): IR 및 적색 칩 모두 50 mA.
• 역방향 전압 (VR): 5 V. 이를 초과하면 접합 파괴가 발생할 수 있습니다.
• 동작 온도 (Topr): -40°C ~ +85°C. 이는 신뢰할 수 있는 동작을 위한 주변 온도 범위를 정의합니다.
• 보관 온도 (Tstg): -40°C ~ +100°C.
• 솔더링 온도 (Tsol): 최대 5초 동안 260°C, 리플로우 조립 공정에 중요합니다.
• 전력 소산 (Pc): 자유 공기 온도 25°C 이하에서 IR 발광체는 100 mW, 적색 발광체는 125 mW입니다. 이 파라미터는 열 관리 설계에 매우 중요합니다.

2.2 전기-광학 특성

이는 Ta=25°C에서 측정된 일반적인 성능 파라미터로, 정상 동작 조건에서 예상되는 동작을 제공합니다.

• 복사 강도 (IE): IR 발광체(BR)의 경우, IF=20mA에서 일반적인 값은 0.50 mW/sr입니다. 적색 발광체의 경우 동일한 전류에서 1.50 mW/sr입니다. 이는 단위 입체각당 방출되는 광 출력을 측정합니다.
• 피크 파장 (λp): IR 발광체는 905 nm에서 피크를, 적색 발광체는 660 nm에서 피크를 가집니다. 이는 방출되는 빛의 주된 색상을 정의합니다.
• 스펙트럼 대역폭 (Δλ): 두 발광체 모두 약 30 nm로, 피크 주변의 파장 분포를 나타냅니다.
• 순방향 전압 (VF): IR 칩의 일반적인 VF는 IF=20mA에서 1.30V(최대 1.80V)이고, 적색 칩의 일반적인 VF는 1.80V(최대 2.60V)입니다. 낮은 VF는 전력 효율성의 핵심 특징입니다.
• 역방향 전류 (IR): VR=5V에서 두 칩 모두 최대 10 µA로, 오프 상태에서의 누설 전류를 나타냅니다.
• 시야각 (2θ1/2): 140도. 이 넓은 시야각은 렌즈가 없는 탑뷰 패키지의 특징으로, 넓은 방출을 제공합니다.

3. 성능 곡선 분석

3.1 적외선 발광체 (905nm) 특성

제공된 그래프는 IR 칩의 주요 파라미터 간 관계를 보여줍니다.복사 강도 대 순방향 전류곡선은 최대 정격까지 전류에 따라 광 출력이 거의 선형적으로 증가함을 보여줍니다.순방향 전류 대 순방향 전압곡선은 전류 제한 회로 설계에 중요한 다이오드의 지수적 IV 관계를 보여줍니다.스펙트럼 분포그래프는 정의된 대역폭을 가진 905nm에서의 피크를 확인시켜 줍니다.순방향 전류 대 주변 온도곡선은 디레이팅 요구사항을 이해하는 데 필수적입니다. 온도가 증가함에 따라 과열을 방지하기 위해 허용 가능한 최대 연속 전류가 감소합니다.

3.2 적색 발광체 (660nm) 특성

적색 발광체에 대해서도 유사한 곡선이 제공됩니다. 특히, 주어진 전류에 대해 IR 발광체에 비해 복사 강도가 더 높습니다. 스펙트럼 그래프는 가시 적색 스펙트럼 내에서 660nm에서 날카로운 피크를 보여줍니다. 전기적 특성(IV 곡선)은 동일한 다이오드 법칙을 따르지만 일반적인 순방향 전압이 더 높습니다.

3.3 각도 특성

제목이상대 광전류 대 각도 변위인 그래프가 참조됩니다. 이 곡선은 응용 설계에 매우 중요하며, 검출기에 의해 감지되는 강도가 LED와 검출기 사이의 각도에 따라 어떻게 변하는지 보여줍니다. 140도의 시야각은 강도가 온축(on-axis) 값의 절반으로 떨어지는 각도로 정의됩니다.

4. 기계적 및 패키징 정보

4.1 패키지 치수

이 디바이스는 컴팩트한 SMD 패키지로 제공됩니다. 주요 치수(mm)는 본체 길이 약 3.2, 너비 1.6, 높이 1.1을 포함합니다. 상세 도면은 패드 레이아웃, 부품 외곽선 및 공차(달리 명시되지 않는 한 일반적으로 ±0.1mm)를 지정하며, 이는 PCB 풋프린트 설계에 중요합니다.

4.2 극성 식별

패키지에는 캐소드를 나타내는 표시 또는 특정 패드 설계(종종 모따기된 모서리 또는 점)가 포함됩니다. 역바이어스 손상을 방지하기 위해 조립 중 올바른 극성을 준수해야 합니다.

4.3 캐리어 테이프 및 릴 사양

제품은 자동화 조립을 위해 테이프 및 릴에 공급됩니다. 캐리어 테이프 치수가 지정되며, 표준 릴에는 2000개가 들어 있습니다. 이 정보는 픽 앤 플레이스 기계 설정에 필요합니다.

5. 솔더링 및 조립 지침

5.1 보관 및 취급

LED는 습기에 민감합니다. 주의사항은 다음과 같습니다: 사용할 때까지 밀봉된 방습 백을 개봉하지 말 것; 개봉하지 않은 백은 ≤30°C/90%RH에서 보관하고 1년 이내에 사용할 것; 개봉 후에는 ≤30°C/60%RH에서 보관하고 168시간(7일) 이내에 사용할 것. 보관 시간을 초과한 경우, 60±5°C에서 최소 24시간 동안 베이킹 처리가 필요합니다.

5.2 리플로우 솔더링

무연 솔더 온도 프로파일을 권장합니다. 열 응력을 피하기 위해 리플로우 솔더링은 두 번 이상 수행해서는 안 됩니다. 가열 중에는 LED 본체에 기계적 응력을 가하지 말아야 합니다. 솔더링 후 PCB가 휘지 않아야 합니다.

5.3 핸드 솔더링

핸드 솔더링이 필요한 경우, 팁 온도가 350°C 이하인 솔더링 아이언을 사용하고, 각 단자에 3초 이하로 열을 가하며, 용량이 25W 이하인 아이언을 사용하십시오. 각 단자를 솔더링하는 사이에 2초 이상의 냉각 간격을 두십시오.

5.4 재작업 및 수리

솔더링 후 수리는 권장되지 않습니다. 불가피한 경우, 패키지 전체의 열 응력을 최소화하기 위해 두 단자를 동시에 가열하는 더블 헤드 솔더링 아이언을 사용해야 합니다. LED 특성에 대한 손상 가능성을 사전에 평가해야 합니다.

6. 응용 제안 및 설계 고려사항

6.1 일반적인 응용 회로

가장 중요한 설계 규칙은과전류 보호입니다. 외부 전류 제한 저항은 필수입니다. 다이오드의 지수적 IV 특성으로 인해, 전압의 작은 증가가 크고 파괴적인 전류 증가를 일으킬 수 있습니다. 저항 값은 공급 전압(Vs), 원하는 순방향 전류(If) 및 LED의 순방향 전압(Vf)을 기반으로 공식 R = (Vs - Vf) / If를 사용하여 계산해야 합니다. IR 및 적색 발광체를 독립적으로 구동하려면 별도의 저항이 필요합니다.

6.2 열 관리

전력 소산은 낮지만 적절한 PCB 레이아웃은 방열에 도움이 될 수 있습니다. 열 패드(있는 경우) 또는 디바이스 리드에 연결된 충분한 구리 면적을 확보하십시오. 최대 정격에 내포된 전력 디레이팅 지침을 준수하십시오. 높은 주변 온도에서 동작하려면 순방향 전류를 줄여야 합니다.

6.3 광학 설계

넓은 커버리지가 필요한 응용 분야에는 140도의 넓은 시야각을 활용하십시오. 더 긴 거리 또는 더 방향성 있는 센싱을 위해서는 외부 렌즈 또는 반사기가 필요할 수 있습니다. 투명 렌즈는 색상 필터링 없이 정확한 칩 방출 패턴이 필요한 응용 분야에 적합합니다.

7. 기술 비교 및 차별화

BR15-22C/L586/R/TR8의 주요 차별화 요소는단일의 컴팩트 SMD 패키지 내의 이중 파장 능력에 있습니다. 이는 두 개의 별도 LED를 사용하는 것에 비해 보드 공간을 절약합니다. 그실리콘 검출기에 대한 스펙트럼 정합은 최적화되어 있어 센싱 응용에서 신호 대 잡음비를 개선할 수 있습니다.낮은 순방향 전압, 특히 IR 발광체의 경우, 효율성 이점을 제공합니다. 엄격한 환경 표준(RoHS, REACH, 할로겐 프리) 준수는 광범위한 글로벌 시장에 적합하게 만듭니다.

8. 자주 묻는 질문 (기술 파라미터 기반)

Q: IR LED와 적색 LED를 각각 최대 전류 50mA로 동시에 구동할 수 있나요?

A: 아닙니다. 연속 순방향 전류에 대한 절대 최대 정격은 칩당 50mA입니다. 둘 다 50mA로 동시에 구동하면 총 패키지 전력 소산 한계(Pc)를 초과하고 과열을 일으킬 가능성이 높습니다. 구동 전류는 총 전력 및 열 조건에 따라 디레이팅되어야 합니다.

Q: 전류 제한 저항이 절대적으로 필요한 이유는 무엇인가요?

A: LED는 전류 구동 장치입니다. 그 순방향 전압은 전류와 온도에 따라 약간 변합니다. 전압 소스(규제된 소스라도)에 직접 연결하면 내부 저항이 없어 전류를 제한할 수 없기 때문에 디바이스가 고장날 때까지 전류가 통제 불가능하게 상승합니다. 저항은 안정적이고 예측 가능한 전류를 제공합니다.

Q: "실리콘 광검출기에 스펙트럼 정합"이 무슨 뜻인가요?

A: 실리콘 포토다이오드 및 포토트랜지스터는 특정 스펙트럼 응답 곡선을 가지고 있습니다. 이들은 특정 파장(일반적으로 근적외선 및 적색 영역)에 가장 민감합니다. 이 LED의 피크 파장(905nm IR 및 660nm 적색)은 이러한 검출기의 고감도 영역 내에 떨어지도록 선택되어 주어진 광 출력에 대해 생성되는 전기 신호를 최대화합니다.

Q: 140도의 "시야각"을 어떻게 해석하나요?

A: 이는 복사 강도가 직접 온축(0도)에서 측정된 값의 절반(50%)으로 떨어지는 전체 각도입니다. 따라서, 방출은 중심에서 매우 넓은 ±70도 원뿔 내에서 효과적으로 사용 가능합니다.

9. 실용적인 설계 및 사용 사례

사례: 모바일 장치용 근접 센서 설계

BR15-22C/L586/R/TR8은 물체(예: 통화 중 사용자의 귀)가 전화기 근처에 있을 때 감지하는 근접 센서에 사용될 수 있습니다. IR 발광체(905nm)는 펄스됩니다. 근처의 실리콘 포토다이오드가 반사된 IR 빛을 감지합니다. 적색 발광체는 이 특정 모드에서는 사용되지 않지만 상태 표시기와 같은 다른 기능에 활용될 수 있습니다. 설계 단계는 다음과 같습니다: 1) 드라이버 IC의 출력 전압과 원하는 펄스 전류(예: 좋은 강도를 위한 20mA)를 기반으로 IR LED에 대한 전류 제한 저항 계산. 2) 직접적인 크로스토크를 방지하기 위해 LED와 포토다이오드 사이에 광학 장벽을 두고 PCB에 배치. 3) 습기에 민감한 패키지를 손상시키지 않도록 리플로우 솔더링 프로파일을 정확히 따름. 4) LED를 펄스하고 포토다이오드 신호를 읽어 "근접" 또는 "이격" 상태를 결정하기 위해 임계값을 사용하는 펌웨어 구현.

10. 동작 원리 소개

발광 다이오드(LED)는 전기발광을 통해 빛을 방출하는 반도체 장치입니다. p-n 접합에 순방향 전압이 가해지면, n형 영역의 전자가 p형 영역의 정공과 재결합합니다. 이 재결합은 광자(빛) 형태로 에너지를 방출합니다. 방출된 빛의 특정 파장(색상)은 사용된 반도체 재료의 밴드갭 에너지에 의해 결정됩니다. IR 발광체는 905nm 적외선 빛에 해당하는 밴드갭을 가진 갈륨 알루미늄 비소(GaAlAs)를 사용합니다. 적색 발광체는 660nm 적색 빛을 생성하는 알루미늄 갈륨 인듐 포스파이드(AlGaInP)를 사용합니다. 투명 에폭시 렌즈는 칩을 캡슐화하고 기계적 보호를 제공하며 광 출력 패턴을 형성합니다.

11. 기술 동향 및 배경

BR15-22C/L586/R/TR8과 같은 SMD LED의 개발은 전자 제품의 소형화, 자동화 및 다기능화 동향에 의해 주도됩니다. 무연 및 할로겐 프리 제조로의 전환은 환경적으로 지속 가능한 부품에 대한 글로벌 추세를 반영합니다. 센싱 응용 분야에서는 시스템 성능을 개선하고 전력 소비를 줄이기 위해 더 높은 효율성(전기 와트당 더 많은 광 출력)과 더 엄격한 스펙트럼 정합에 대한 지속적인 수요가 있습니다. 여러 파장 또는 기능을 단일 패키지로 통합하는 것은 점점 더 복잡해지는 장치에서 공간과 비용을 절약하기 위한 논리적인 단계입니다. 또한, 패키지 재료 및 설계의 개선은 열 응력 및 습기 노출 하에서의 신뢰성을 향상시키는 것을 목표로 하며, 이는 자동차, 산업 및 소비자 응용 분야에 매우 중요합니다.