Техническая документация на инфракрасный светодиод 5мм 850нм HIR7373C - Размер 5мм - Напряжение 1.45В - Мощность 150мВт

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны характеристики мощного инфракрасного (ИК) излучающего диода размером 5 мм. Устройство предназначено для применений, требующих надежного инфракрасного излучения, с пиковой длиной волны 850 нанометров (нм). Он размещен в стандартном корпусе T-1 3/4 (5 мм) из прозрачной пластмассы, что обеспечивает оптимальную передачу инфракрасного света. Компонент спектрально согласован с распространенными кремниевыми фототранзисторами, фотодиодами и инфракрасными приемными модулями, что делает его идеальным источником для различных систем ИК-сенсоров и связи.

Ключевые преимущества данного продукта включают высокую надежность, значительную излучательную мощность и низкое прямое напряжение, что способствует энергоэффективной работе. Он производится без содержания свинца (Pb-Free) и соответствует основным экологическим нормам, включая RoHS, EU REACH и стандарты без галогенов (Br < 900ppm, Cl < 900ppm, Br+Cl < 1500ppm). Основной целевой рынок включает разработчиков и инженеров, работающих над системами на основе инфракрасного излучения, такими как датчики приближения, детекторы объектов, пульты дистанционного управления и промышленная автоматизация.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Абсолютные максимальные параметры

Устройство рассчитано на непрерывный прямой ток (I_F) 100 мА. Для импульсного режима работы оно может выдерживать пиковый прямой ток (I_FP) до 1.0 А при определенных условиях: длительность импульса ≤ 100 мкс и скважность ≤ 1%. Максимально допустимое обратное напряжение (V_R) составляет 5 В. Диапазон рабочих температур указан от -40°C до +85°C, диапазон температур хранения — от -40°C до +100°C. Максимальная рассеиваемая мощность (P_d) при температуре окружающего воздуха 25°C или ниже составляет 150 мВт. Температура пайки — 260°C в течение не более 5 секунд.

2.2 Электрооптические характеристики

Ключевые параметры производительности измеряются при температуре окружающей среды (T_a) 25°C. Излучательная способность (I_e) является основным оптическим выходным параметром. При стандартном испытательном токе 20 мА типичная излучательная способность составляет 15 мВт/ср, с минимальным значением 7.8 мВт/ср в зависимости от группы продукта. При максимальном непрерывном токе 100 мА (в импульсных условиях) типичная излучательная способность увеличивается до 75 мВт/ср.

Пиковая длина волны излучения (λ_p) обычно составляет 850 нм, с шириной спектра (Δλ) приблизительно 45 нм на полувысоте. Прямое напряжение (V_F) обычно составляет 1.45 В при 20 мА, максимум 1.65 В. При 100 мА (импульсный) V_Fколеблется от 1.80 В до 2.40 В. Максимальный обратный ток (I_R) составляет 10 мкА при приложенном обратном напряжении 5 В. Угол обзора (2θ_1/2), определяемый как полный угол на полувысоте интенсивности, обычно составляет 40 градусов.

3. Объяснение системы сортировки

Продукт сортируется на различные группы производительности на основе измерения излучательной способности при I_F= 20 мА. Это обеспечивает постоянство выбора в производстве. Сортировка определяется следующим образом:

• Группа M:Диапазон излучательной способности от 7.8 мВт/ср (Мин.) до 12.5 мВт/ср (Макс.).
• Группа N:Диапазон излучательной способности от 11.0 мВт/ср (Мин.) до 17.6 мВт/ср (Макс.).
• Группа P:Диапазон излучательной способности от 15.0 мВт/ср (Мин.) до 24.0 мВт/ср (Макс.).
• Группа Q:Диапазон излучательной способности от 21.0 мВт/ср (Мин.) до 34.0 мВт/ср (Макс.).

Эта система градации позволяет разработчикам выбирать компоненты, соответствующие конкретным минимальным требованиям к выходной мощности для их приложения, обеспечивая производительность системы.

4. Анализ характеристических кривых

В спецификации приведены несколько характеристических кривых, которые имеют решающее значение для проектирования.

4.1 Прямой ток в зависимости от температуры окружающей среды

Эта кривая снижения номинальных значений показывает максимально допустимый непрерывный прямой ток как функцию температуры окружающей среды. С увеличением температуры максимально допустимый ток линейно уменьшается для предотвращения перегрева и обеспечения долгосрочной надежности. Разработчики должны обращаться к этой кривой для выбора соответствующих рабочих токов для ожидаемых условий окружающей среды.

4.2 Спектральное распределение

График спектрального распределения отображает относительную излучательную способность в зависимости от длины волны. Он подтверждает пик на 850 нм и ширину полосы приблизительно 45 нм. Эта кривая важна для обеспечения совместимости со спектральной чувствительностью предполагаемого приемника (например, фототранзистора с пиковой чувствительностью около 850-950 нм).

4.3 Излучательная способность в зависимости от прямого тока

Этот график иллюстрирует взаимосвязь между током управления и оптическим выходом. Излучательная способность увеличивается сверхлинейно с увеличением тока. Это помогает разработчикам понять компромисс между током управления, оптической мощностью и эффективностью устройства.

4.4 Относительная излучательная способность в зависимости от углового смещения

Эта полярная диаграмма изображает диаграмму направленности светодиода. Интенсивность максимальна вдоль центральной оси (0°) и уменьшается с увеличением угла, определяя угол обзора 40 градусов. Эта информация жизненно важна для оптического проектирования, такого как выбор линз и юстировка в сенсорных приложениях.

5. Механическая информация и информация о корпусе

Устройство использует стандартный корпус с радиальными выводами диаметром 5 мм. Чертеж размеров корпуса определяет физические размеры, включая диаметр эпоксидной линзы (обычно 5.0 мм), расстояние между выводами (2.54 мм или 0.1 дюйма, стандарт для компонентов сквозного монтажа) и общую длину. Чертеж включает допуски, обычно ±0.25 мм для критических размеров. Анодный (положительный) вывод обычно идентифицируется как более длинный вывод. Материал прозрачной линзы оптимизирован для передачи инфракрасного излучения с минимальным поглощением.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Формовка выводов

Если выводы необходимо согнуть, это должно быть сделано в точке не менее чем в 3 мм от основания эпоксидной колбы. Формовка всегда должна выполняться перед пайкой и при комнатной температуре, чтобы избежать напряжения на корпусе или повреждения внутреннего кристалла и проволочных соединений. Отверстия на печатной плате должны точно совпадать с выводами светодиода, чтобы предотвратить монтажное напряжение.

6.2 Хранение

Компоненты должны храниться в контролируемой среде при температуре 30°C или ниже и относительной влажности 70% или ниже. Рекомендуемый срок хранения после отгрузки составляет 3 месяца. Для более длительного хранения (до одного года) их следует хранить в герметичном контейнере с азотной атмосферой и осушителем. Следует избегать резких перепадов температуры во влажной среде, чтобы предотвратить конденсацию.

6.3 Процесс пайки

Пайка должна выполняться осторожно, чтобы предотвратить тепловое повреждение. Пайка должна находиться на расстоянии не менее 3 мм от эпоксидной колбы.

• Ручная пайка:Максимальная температура жала паяльника 300°C (для паяльника мощностью до 30 Вт), время пайки не должно превышать 3 секунды на вывод.
• Волновая/погружная пайка:Максимальная температура предварительного нагрева 100°C в течение до 60 секунд. Температура ванны припоя не должна превышать 260°C, время погружения компонента — максимум 5 секунд.

Предоставлен рекомендуемый температурный профиль пайки, подчеркивающий контролируемый нагрев, выдержку при пиковой температуре и контролируемое охлаждение. Быстрое охлаждение не рекомендуется. Погружную или ручную пайку не следует выполнять более одного раза. После пайки светодиод должен быть защищен от механических ударов до возвращения к комнатной температуре.

6.4 Очистка

Если очистка необходима, используйте изопропиловый спирт при комнатной температуре не более одной минуты, затем высушите на воздухе. Ультразвуковая очистка, как правило, не рекомендуется из-за риска повреждения внутренней структуры. Если это абсолютно необходимо, процесс должен быть предварительно тщательно проверен.

6.5 Тепловой менеджмент

Хотя это маломощное устройство, управление теплом должно учитываться в проектировании приложения, особенно при работе вблизи максимальных параметров. Ток должен быть снижен в соответствии с кривой "Прямой ток в зависимости от температуры окружающей среды", чтобы поддерживать температуру перехода в безопасных пределах и обеспечивать долгосрочную надежность.

7. Упаковка и информация для заказа

Стандартная спецификация упаковки следующая: 500 штук упакованы в один антистатический пакет. Пять таких пакетов помещаются в одну внутреннюю коробку. Десять внутренних коробок затем упаковываются в одну основную (внешнюю) коробку, в результате чего получается 25 000 штук на основную коробку.

Этикетка на упаковке содержит несколько кодов: Номер продукта заказчика (CPN), номер продукта производителя (P/N), количество упаковки (QTY), ранг светового потока (CAT), ранг доминирующей длины волны (HUE), ранг прямого напряжения (REF), номер партии (LOT No.) и дата код (Месяц X).

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

Этот инфракрасный светодиод подходит для широкого спектра применений, включая, но не ограничиваясь: передатчики инфракрасных пультов дистанционного управления, датчики приближения и обнаружения объектов, промышленные оптические переключатели и энкодеры, системы подсветки ночного видения, оптические линии передачи данных и бесконтактные пользовательские интерфейсы.

8.2 Соображения при проектировании

• Ограничение тока:Всегда используйте последовательный токоограничивающий резистор при питании светодиода от источника напряжения. Значение можно рассчитать по закону Ома: R = (V_{питания}- V_F) / I_F.
• Согласование с приемником:Убедитесь, что выбранный фотодетектор (фототранзистор, фотодиод или ИК-приемная ИС) имеет пиковую чувствительность около 850 нм для оптимальной производительности.
• Оптический путь:Учитывайте угол обзора и потенциальную необходимость в линзах или апертурах для коллимации или фокусировки ИК-луча для приложений с большей дальностью или направленного действия.
• Электрические помехи:В сенсорных приложениях модуляция ИК-сигнала (например, с определенной частотой) и синхронное детектирование на приемнике могут значительно повысить устойчивость к помехам от окружающего света.

9. Техническое сравнение и дифференциация

По сравнению с обычными инфракрасными светодиодами, это устройство предлагает четко определенное сочетание высокой излучательной способности (до 75 мВт/ср типично при 100 мА импульсном) и относительно низкого прямого напряжения (1.45 В типично при 20 мА). Длина волны 850 нм является распространенным стандартом, обеспечивая широкую совместимость с кремниевыми приемниками. Его соответствие строгим экологическим стандартам (RoHS, REACH, Halogen-Free) делает его подходящим для современной электроники, требующей "зеленых" сертификатов. Прозрачный корпус обеспечивает стабильный, нефильтрованный выход по сравнению с тонированными корпусами, которые могут ослаблять сигнал.

10. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В: В чем разница между излучательной способностью (мВт/ср) и световой силой (мкд)?

О: Излучательная способность измеряет оптическую мощность (в милливаттах), излучаемую на единицу телесного угла (стерадиан), что актуально для всех длин волн. Световая сила взвешивается по чувствительности человеческого глаза (фотопическая кривая) и измеряется в канделах; она не применима для инфракрасных источников, таких как этот светодиод на 850 нм.

В: Могу ли я питать этот светодиод постоянным током 100 мА непрерывно?

О: Абсолютные максимальные параметры указывают 100 мА как максимальныйнепрерывныйпрямой ток. Однако для надежной долгосрочной работы рекомендуется работать ниже этого максимума, особенно при более высоких температурах окружающей среды, обращаясь к кривой снижения номинальных значений.

В: Почему угол обзора указан как 40 градусов?

О: Угол 40 градусов (2θ_1/2) — это полная ширина в точках, где излучательная способность падает до половины своего пикового значения на центральной оси. Он описывает расходимость луча светодиода.

В: Требуется ли для этого светодиода защитный диод от ЭСР?

О: Хотя в спецификации не указан высокий рейтинг ЭСР, обычно рекомендуется обращаться со всеми полупроводниковыми устройствами, включая светодиоды, с соблюдением мер предосторожности от ЭСР. Включение последовательных токоограничивающих резисторов также обеспечивает некоторую внутреннюю защиту.

11. Практические примеры проектирования и использования

Пример 1: Простой датчик приближения.Сопрягите светодиод с фототранзистором, расположенным на небольшом расстоянии. Объект, проходящий между ними, прерывает луч, что обнаруживается как падение тока фототранзистора. Использование модулированного сигнала светодиода (например, прямоугольной волны 38 кГц) и настроенного приемника может подавлять окружающий свет.

Пример 2: ИК-осветитель для камеры ночного видения.Массив таких светодиодов, работающих в импульсном режиме при пиковом токе 1 А или близком к нему (с соответствующей скважностью), может обеспечить значительную невидимую подсветку для камер, чувствительных к свету с длиной волны 850 нм, расширяя их эффективную дальность в условиях низкой освещенности.

12. Введение в принцип работы

Инфракрасный светоизлучающий диод (ИК-светодиод) — это полупроводниковый p-n переход. При приложении прямого напряжения электроны из n-области и дырки из p-области инжектируются в активную область. Когда эти носители заряда рекомбинируют, они высвобождают энергию в виде фотонов. Используемый конкретный полупроводниковый материал (арсенид галлия-алюминия — GaAlAs в данном случае) определяет энергию запрещенной зоны и, следовательно, длину волны излучаемого света, которая для этого устройства находится в инфракрасном спектре (850 нм). Прозрачный эпоксидный корпус действует как линза, формируя выходной луч.

13. Технологические тренды

Тренд в технологии инфракрасных излучателей продолжает двигаться в сторону повышения эффективности (больше излучаемой мощности на ватт электрической мощности), увеличения плотности мощности для приложений с большей дальностью и разработки корпусов для поверхностного монтажа (SMD) для автоматизированной сборки и уменьшения габаритов. Также продолжается разработка многокомпонентных и широкоспектральных ИК-источников для передовых сенсорных применений, таких как спектроскопия и детектирование газов. Интеграция схемы драйвера светодиода и защитных функций в сам компонент — еще одна область развития.