HIR16-213C/L423/TR8 미니탑 적외선 LED 데이터시트 - SMD 패키지 - 850nm 피크 파장 - 145° 시야각 - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

HIR16-213C/L423/TR8는 고신뢰성, 초소형 표면 실장 장치(SMD) 적외선(IR) 발광 다이오드입니다. 현대적인 자동화 조립 공정과 호환되는 소형, 효율적인 적외선 광원이 필요한 응용 분야를 위해 설계되었습니다. 워터클리어 에폭시로 성형되어 견고한 패키지를 제공하면서도 적외선 광의 최적 투과를 가능하게 합니다.

핵심 장점:이 부품의 주요 장점은 작은 양단 패키지 풋프린트, 높은 신뢰성, RoHS, EU REACH 및 할로겐 프리 요구사항(Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm)과 같은 환경 규정의 완전한 준수를 포함합니다. 실리콘 포토다이오드 및 포토트랜지스터와 스펙트럼적으로 특별히 매칭되어 있어 센싱 시스템에 이상적입니다.

목표 시장 및 응용 분야:이 IR LED는 적외선 기능이 필요한 전자 시스템의 설계자 및 제조업체를 대상으로 합니다. 주요 응용 분야로는 근접 또는 물체 감지를 위한 PCB 실장 적외선 센서, 더 높은 복사 세기가 필요한 적외선 리모컨 유닛, 다양한 유형의 광학 스캐너 및 기타 적외선 응용 시스템이 있습니다.

2. 기술 사양 심층 분석

2.1 절대 최대 정격

이 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 한계를 정의합니다. 이 한계를 벗어난 동작은 권장되지 않습니다.

• 연속 순방향 전류 (I_F):50 mA. 이는 연속적으로 인가될 수 있는 최대 DC 전류입니다.
• 역방향 전압 (V_R):5 V. 역방향 바이어스에서 이 전압을 초과하면 다이오드 접합이 항복될 수 있습니다.
• 동작 및 보관 온도 (T_opr, T_stg):-40°C ~ +100°C. 이 넓은 범위는 산업 및 자동차 환경에 적합함을 보장합니다.
• 솔더링 온도 (T_sol):최대 5초 동안 260°C, 무연 리플로우 프로파일과 호환됩니다.
• 전력 소산 (P_c):주변 온도 25°C 이하에서 100 mW. 더 높은 온도에서는 감액이 필요합니다.

2.2 전기-광학 특성

이 매개변수들은 별도로 명시되지 않는 한, 주변 온도 25°C, 순방향 전류 20 mA의 표준 테스트 조건에서 측정됩니다.

• 복사 세기 (I_E):전형적인 값은 1.50 mW/sr이며, 최소 0.50 mW/sr입니다. 이는 단위 입체각당 방출되는 광 파워를 측정합니다.
• 피크 파장 (λ_p):850 nm (전형적), 840 nm ~ 870 nm 범위. 이 파장은 실리콘 기반 검출기에 거의 최적입니다.
• 스펙트럼 대역폭 (Δλ):전형적으로 30 nm. 이는 최대 세기의 절반에서의 스펙트럼 폭을 정의합니다.
• 순방향 전압 (V_F):전형적으로 1.45V, I_F=20mA에서 최대 1.65V. 100mA의 펄스 전류(펄스 폭 ≤100μs, 듀티 ≤1%)에서 V_F최대값은 2.00V까지 상승합니다.
• 역방향 전류 (I_R):V_R=5V에서 최대 10 μA, 우수한 접합 품질을 나타냅니다.
• 시야각 (2θ_1/2):145도 (전형적). 이 매우 넓은 시야각은 렌즈 설계의 특징으로, 넓은 방사를 제공합니다.

3. 빈닝 시스템 설명

이 장치는 주로 복사 세기를 기준으로 다른 성능 등급으로 제공됩니다. 이는 설계자가 특정 감도 또는 범위 요구사항에 적합한 등급을 선택할 수 있게 합니다.

• 랭크 F:I_F=20mA에서 복사 세기 0.50 ~ 1.50 mW/sr 사이.
• 랭크 G:복사 세기 1.00 ~ 2.50 mW/sr 사이.
• 랭크 H:복사 세기 2.00 ~ 3.50 mW/sr 사이.
• 랭크 J:복사 세기 3.00 ~ 4.50 mW/sr 사이.

표준 제품에서는 순방향 전압 또는 피크 파장에 대한 빈닝이 표시되지 않지만, 이러한 매개변수는 지정된 최소/전형/최대 값을 가집니다.

4. 성능 곡선 분석

4.1 복사 세기 대 순방향 전류

제공된 그래프는 비선형 관계를 보여줍니다. 복사 세기는 순방향 전류와 함께 증가하지만, 열적 및 효율성 한계로 인해 결국 포화됩니다. 이 곡선은 원하는 광 출력을 달성하는 데 필요한 동작 전류를 결정하는 데 필수적입니다.

4.2 순방향 전류 대 순방향 전압

이 IV 곡선은 다이오드의 표준 지수 특성을 나타냅니다. 20mA에서 전형적인 V_F값인 1.45V는 구동 회로 설계(예: 직렬 저항 계산)를 위한 핵심 매개변수입니다.

4.3 순방향 전류 대 주변 온도

감액 곡선은 주변 온도가 상승함에 따라 허용 가능한 최대 연속 순방향 전류가 감소함을 보여줍니다. 이는 장기적인 신뢰성을 보장하는 데 중요하며, 특히 고온 응용 분야에서 그렇습니다. 이 장치는 전체 온도 범위에서 최대 정격 50mA로 동작할 수 없습니다.

4.4 스펙트럼 분포

스펙트럼 출력은 850nm를 중심으로 하며 전형적인 대역폭은 30nm입니다. 이는 일반적인 실리콘 광검출기의 최대 응답성 영역과 일치하여 시스템 신호 대 잡음비를 최대화합니다.

4.5 상대 복사 세기 대 각도 변위

극좌표 플롯은 145° 시야각을 확인시켜 주며, 중심축에서 ±72.5°에서 세기가 피크 값의 절반으로 떨어집니다. 방사 패턴은 Lambertian에 가까워 보이며, 넓은 영역 조명에 적합합니다.

5. 기계적 및 패키지 정보

이 장치는 소형 "미니탑" SMD 패키지를 사용합니다. 데이터시트의 주요 치수 정보는 다음과 같습니다:

• 모든 치수는 밀리미터 단위입니다.
• 지정되지 않은 치수의 표준 공차는 ±0.1mm입니다.
• 패키지는 솔더링 중 기계적 안정성을 위한 양단 설계를 특징으로 합니다.
• 워터클리어 에폭시 렌즈는 패키지 본체와 일체형입니다.

극성 식별:캐소드는 일반적으로 패키지에 녹색 점, 노치 또는 더 짧은 리드로 표시됩니다. 정확한 표시 방식은 데이터시트 다이어그램을 참조해야 합니다.

6. 솔더링 및 조립 지침

6.1 보관 및 습도 민감도

이 장치는 습도에 민감합니다(MSL). 예방 조치가 중요합니다:

• 사용 준비가 될 때까지 방습 백을 열지 마십시오.
• 개봉 전 보관: ≤30°C / ≤90% RH. 1년 이내 사용.
• 개봉 후 보관: ≤30°C / ≤60% RH. 168시간(7일) 이내 사용.
• 보관 시간을 초과하거나 건제제가 습기를 나타내는 경우, 리플로우 전에 60±5°C에서 최소 24시간 베이킹이 필요합니다.

6.2 리플로우 솔더링

이 부품은 적외선 및 기상 리플로우 공정과 호환됩니다.

• 피크 260°C의 무연 온도 프로파일이 지정되어 있습니다.
• 리플로우는 두 번 이상 수행해서는 안 됩니다.
• 가열 및 냉각 중 패키지에 기계적 스트레스를 피하십시오.
• 솔더링 후 PCB를 휘지 마십시오.

6.3 핸드 솔더링 및 리워크

핸드 솔더링이 필요한 경우:

• 팁 온도 <350°C의 솔더링 아이언을 사용하십시오.
• 단자당 접촉 시간을 ≤3초로 제한하십시오.
• 전력 ≤25W의 아이언을 사용하십시오.
• 단자 사이에 >2초의 냉각 간격을 두십시오.
• 리워크의 경우, 패키지 손상을 피하기 위해 양쪽 단자를 동시에 가열하는 듀얼 헤드 솔더링 아이언을 권장합니다. 모든 리워크 후 장치 기능을 항상 확인하십시오.

6.4 회로 보호

중요:LED와 직렬로 외부 전류 제한 저항을 반드시 사용해야 합니다. 순방향 전압은 음의 온도 계수를 가지므로, 적절히 제어되지 않으면 전류가 폭주적으로 증가할 수 있습니다. 전압의 약간의 증가는 큰 전류 변화를 일으켜 즉시 소손으로 이어질 수 있습니다.

7. 포장 및 주문 정보

7.1 테이프 및 릴 사양

이 장치는 7인치 직경 릴에 8mm 캐리어 테이프로 공급됩니다. 각 릴에는 3000개가 들어 있습니다. 캐리어 테이프 치수는 표준 SMD 픽 앤 플레이스 장비와의 호환성을 보장합니다.

7.2 포장 절차 및 라벨

릴은 건제제와 함께 알루미늄 방습 백에 포장됩니다. 백의 라벨에는 추적성과 올바른 적용을 위한 중요한 정보가 포함됩니다:

• CPN (고객 부품 번호)
• P/N (생산 부품 번호: HIR16-213C/L423/TR8)
• QTY (수량)
• CAT (랭크/빈 코드, 예: F, G, H, J)
• HUE (피크 파장)
• LOT No. (제조 로트 번호)
• 생산 원산지

7.3 장치 선택 가이드

모델 번호 HIR16-213C/L423/TR8는 다음과 같이 해석됩니다: 칩 재료는 AlGaAs(알루미늄 갈륨 비소)이며, 렌즈 색상은 워터클리어입니다. "TR8" 접미사는 8mm 테이프 및 릴 포장을 나타냅니다.

8. 응용 설계 제안

8.1 일반적인 응용 회로

일반적인 구동 회로에서 LED는 전류 제한 저항과 직렬로 연결되어 전압 공급(V_CC)에 연결됩니다. 저항 값은 옴의 법칙을 사용하여 계산됩니다: R = (V_CC- V_F) / I_F. 예를 들어, V_CC=5V, V_F=1.45V, I_F=20mA인 경우, R = (5 - 1.45) / 0.02 = 177.5 Ω입니다. 표준 180 Ω 저항이 적합할 것입니다. 더 높은 전류(예: 100mA)에서 펄스 동작의 경우, 드라이버(종종 트랜지스터)가 피크 전류를 처리할 수 있고 과열을 피하기 위해 듀티 사이클을 매우 낮게(≤1%) 유지해야 합니다.

8.2 광학 설계 고려사항

145°의 넓은 시야각은 이 LED를 넓고 확산된 조명이 필요한 응용 분야, 예를 들어 넓은 영역을 커버해야 하는 근접 센서에 탁월하게 만듭니다. 더 긴 범위 또는 더 지향성 있는 응용 분야의 경우, 빔을 평행하게 만들기 위해 2차 광학(렌즈)가 필요할 수 있습니다. 워터클리어 렌즈는 최소 흡수로 근적외선 투과에 최적입니다.

8.3 열 관리

패키지는 작지만, 특히 더 높은 전류나 높은 주변 온도에서 전력 소산을 고려해야 합니다. PCB 패드 레이아웃이 적절한 열 방출을 제공하고 최대 접합 온도를 초과하지 않도록 해야 합니다. 순방향 전류 대 온도의 감액 곡선이 주요 지침입니다.

9. 기술 비교 및 차별화

표준 5mm 또는 3mm 스루홀 IR LED와 비교하여, 이 SMD 장치는 상당한 장점을 제공합니다:

• 크기 및 자동화:초소형 SMD 패키지는 더 작은 PCB 설계를 가능하게 하며 고속 자동화 픽 앤 플레이스 및 리플로우 솔더링과 완전히 호환되어 조립 비용을 줄입니다.
• 시야각:145° 시야각은 SMD IR LED에 대해 예외적으로 넓어, 더 좁은 빔을 가진 많은 경쟁사보다 더 균일한 커버리지를 제공합니다.
• 규정 준수:RoHS, REACH 및 할로겐 프리 표준의 완전한 준수는 엄격한 환경 규정을 가진 글로벌 시장을 대상으로 하는 제품의 주요 차별화 요소입니다.
• 스펙트럼 매칭:850nm 피크는 의도적으로 실리콘 검출기에 맞춰져 있으며, 이는 모든 일반 IR LED에서 최적화되지 않을 수 있는 특징입니다.

10. 자주 묻는 질문 (기술 매개변수 기반)

10.1 복사 세기(mW/sr)와 복사 파워(mW)의 차이는 무엇인가요?

복사 세기는 단위 입체각(스테라디안)당 방출되는 광 파워입니다. 복사 파워는 모든 방향으로 방출되는 총 광 파워입니다. 알려진 세기와 시야각 패턴을 가진 LED의 경우, 총 파워는 전체 방사 구에 걸쳐 세기를 적분하여 계산할 수 있습니다. 데이터시트는 세기를 제공하며, 이는 특정 거리와 각도에서 검출기 위의 조사도를 계산하는 데 더 유용합니다.

10.2 이 LED를 50mA로 연속 구동할 수 있나요?

주변 온도가 25°C 이하이고 적절한 열 관리가 있는 경우에만 50mA DC로 구동할 수 있습니다. 감액 곡선은 허용 가능한 최대 연속 전류가 온도 상승에 따라 감소함을 보여줍니다. 전체 온도 범위에서 신뢰할 수 있는 동작을 위해 더 낮은 전류 또는 펄스 동작을 권장합니다.

10.3 전류 제한 저항이 절대적으로 필요한 이유는 무엇인가요?

LED는 전압 구동 장치가 아닌 전류 구동 장치입니다. 그들의 V-I 곡선은 매우 가파릅니다. 순방향 전압의 작은 증가(온도 또는 공급 변동으로 인해)는 매우 크고 파괴적일 수 있는 전류 증가를 일으킬 수 있습니다. 직렬 저항은 음의 피드백을 제공하여 동작점을 안정화시킵니다.

10.4 "랭크"(F, G, H, J)는 어떻게 해석하나요?

랭크는 복사 세기에 대한 빈닝 코드입니다. 이를 통해 응용 분야에 대해 보장된 최소 광 출력을 가진 장치를 선택할 수 있습니다. 예를 들어, 센서가 최소 2.0 mW/sr이 필요한 경우 랭크 H 또는 J를 지정해야 합니다. 더 낮은 랭크(F 또는 G)를 사용하면 시스템의 감도 요구사항을 충족하지 않는 장치가 될 수 있습니다.

11. 실용 응용 예시

설계 사례: 간단한 근접 센서

목표:물체가 센서로부터 10cm 이내로 접근할 때 감지합니다.

설계:HIR16-213C/L423/TR8 IR LED와 일치하는 실리콘 포토트랜지스터를 PCB에 나란히 배치하고 같은 방향을 향하게 합니다. LED를 20mA 정전류(계산된 직렬 저항 사용)로 구동합니다. 물체가 없을 때는 IR 광이 멀리 방사되고 포토트랜지스터는 매우 적은 반사광을 감지합니다. 물체가 감지 영역에 들어오면 일부 IR 광이 포토트랜지스터에 반사되어 컬렉터 전류가 증가합니다. 이 전류 변화는 증폭되어 비교기에 의해 디지털 신호로 변환될 수 있습니다.

부품 선택 근거:LED의 넓은 145° 시야각은 넓은 감지 영역을 보장합니다. 850nm 파장은 포토트랜지스터로부터 최대 응답성을 보장합니다. 랭크 H 또는 J LED를 선택하면 더 높은 복사 세기를 제공하여 반사광의 양을 증가시키고 잠재적으로 감지 범위나 신뢰성을 높입니다.

핵심 계산:구동 저항 값(8.1절에서 계산한 대로). 포토트랜지스터에서의 예상 신호 레벨은 물체의 반사율에 따라 달라지며, 비교기의 임계값을 올바르게 설정하기 위해 경험적으로 특성화해야 합니다.

12. 동작 원리

적외선 발광 다이오드(IR LED)는 반도체 p-n 접합 다이오드입니다. 순방향 전압이 인가되면 n형 반도체의 전자와 p형 반도체의 정공이 접합을 가로질러 주입됩니다. 이러한 전하 캐리어가 활성 영역(이 경우 AlGaAs 칩)에서 재결합할 때, 에너지는 광자(빛)의 형태로 방출됩니다. 특정 재료 구성(AlGaAs)은 밴드갭 에너지를 결정하며, 이는 직접적으로 방출되는 광자의 파장을 정의합니다—이 경우, 850 나노미터 근처의 근적외선 스펙트럼입니다. 워터클리어 에폭시 패키지는 칩을 캡슐화하고 기계적 보호를 제공하며 방출된 빛의 각도 분포를 형성하는 1차 렌즈 역할을 합니다.

13. 기술 동향

적외선 LED 기술은 광전자 분야의 더 넓은 동향과 함께 계속 발전하고 있습니다. 주요 방향은 다음과 같습니다:

• 효율성 증가:새로운 반도체 재료 및 에피택셜 구조의 개발은 동일한 전기 입력에 대해 더 많은 광 파워(더 높은 복사 세기)를 생산하여 시스템 전력 소비와 열 발생을 줄이는 것을 목표로 합니다.
• 소형화:더 작은 소비자 가전 및 IoT 장치를 위한 추진력은 광학 성능을 유지하거나 개선하면서 더 작은 패키지 풋프린트를 요구합니다.
• 통합 솔루션:IR 발광기, 검출기 및 때로는 제어 논리를 단일 모듈 또는 패키지로 결합하는 추세가 있으며, 이는 제스처 센싱이나 능동 3D 이미징과 같은 특정 응용 분야에 대한 설계를 단순화하고 성능을 향상시킵니다.
• 파장 다양화:850nm와 940nm가 일반적이지만, 분광학 또는 안전한 시스템과 같은 특수 응용 분야를 위해 다른 파장이 개발되고 있습니다.
• 향상된 신뢰성 및 규정 준수:규정이 강화되고 제품 수명이 연장됨에 따라, 견고한 패키징, 향상된 내습성 및 글로벌 환경 및 안전 표준의 보장된 준수에 대한 초점은 여전히 가장 중요합니다.

면책 공지:여기에 제시된 정보는 제공된 데이터시트의 기술 내용에서 파생되었으며 이를 대표합니다. 전형적인 값은 보장되지 않습니다. 설계자는 절대 최대 정격 및 적용 지침을 위해 공식 데이터시트를 참조해야 합니다. 제조사는 지정된 조건 외 사용으로 인한 손상에 대해 책임을 지지 않습니다. 모든 사양은 제조사에 의해 변경될 수 있습니다.