Техническая спецификация инфракрасного светодиода IR323/H0-A 5мм - 940нм - 1.2В - 150мВт

1. Обзор продукта

IR323/H0-A — это высокоинтенсивный инфракрасный излучающий диод в 5.0-миллиметровом синем пластиковом корпусе. Он предназначен для применений, требующих надежного инфракрасного излучения в спектре 940 нм. Устройство спектрально согласовано с распространенными кремниевыми фототранзисторами, фотодиодами и инфракрасными приемными модулями, что делает его универсальным компонентом для различных оптоэлектронных систем.

Ключевые преимущества включают высокую надежность, отличную силу излучения и низкое прямое напряжение, что способствует энергоэффективной работе. Продукт соответствует основным экологическим нормам, включая RoHS, EU REACH и стандарты, не содержащие галогенов, что гарантирует его пригодность для современного электронного производства.

2. Подробный анализ технических характеристик

2.1 Предельные эксплуатационные параметры

Устройство предназначено для работы в строгих пределах, чтобы обеспечить долговечность и надежность. Непрерывный прямой ток (IF) составляет 100 мА. Для импульсного режима допустим пиковый прямой ток (IFP) 1.0 А при определенных условиях (длительность импульса ≤100 мкс, скважность ≤1%). Максимальное обратное напряжение (VR) составляет 5 В. Диапазон рабочих температур (Topr) составляет от -40°C до +85°C, а хранение возможно в диапазоне от -40°C до +100°C. Максимальная рассеиваемая мощность (Pd) при температуре окружающей среды 25°C или ниже составляет 150 мВт. Температура пайки не должна превышать 260°C в течение 5 секунд или менее.

2.2 Электрооптические характеристики

Все характеристики указаны при температуре окружающей среды (Ta) 25°C. Сила излучения (Ie) является основным показателем производительности. При прямом токе (IF) 20 мА типичная сила излучения составляет 3.5 мВт/ср, минимальная — 2.0 мВт/ср. В импульсном режиме (IF=100 мА, длительность импульса ≤100 мкс, скважность ≤1%) типичная интенсивность достигает 15 мВт/ср. При пиковом токе 1 А в тех же импульсных условиях типичная интенсивность составляет 150 мВт/ср.

Пиковая длина волны излучения (λp) обычно составляет 940 нм, с шириной спектра (Δλ) 45 нм. Прямое напряжение (VF) низкое, обычно 1.2 В при 20 мА, максимум 1.5 В. При 100 мА (импульсный) VF обычно составляет 1.3 В (макс. 1.6 В). При 1 А (импульсный) VF возрастает до типичных 2.6 В (макс. 4.0 В). Обратный ток (IR) составляет максимум 10 мкА при VR=5 В. Угол обзора (2θ1/2) обычно составляет 60 градусов, определяя конус излучения.

3. Объяснение системы бинов

Продукт доступен в различных классах производительности (бинах) на основе силы излучения, измеренной при IF=20 мА. Это позволяет разработчикам выбрать компонент, точно соответствующий их требованиям к чувствительности.

• Бин H:Диапазон силы излучения от 2.0 мВт/ср (мин.) до 3.2 мВт/ср (макс.).
• Бин J:Диапазон силы излучения от 2.8 мВт/ср (мин.) до 4.5 мВт/ср (макс.).
• Бин K:Диапазон силы излучения от 4.0 мВт/ср (мин.) до 6.4 мВт/ср (макс.).

Отмечены погрешности измерений: ±0.1 В для прямого напряжения, ±10% для силы света и ±1.0 нм для доминирующей длины волны.

4. Анализ характеристических кривых

4.1 Прямой ток в зависимости от температуры окружающей среды

Кривая снижения номинальных значений показывает, как максимально допустимый прямой ток уменьшается с ростом температуры окружающей среды выше 25°C. Этот график критически важен для управления температурным режимом и обеспечения работы светодиода в пределах его безопасной рабочей области (SOA) при любых условиях окружающей среды.

4.2 Спектральное распределение

График спектрального выхода подтверждает узкополосное излучение с центром около 940 нм. Эта длина волны идеально подходит для совместимости с кремниевыми детекторами, которые имеют пиковую чувствительность в ближней инфракрасной области, и менее заметна для человеческого глаза по сравнению с более короткими ИК-длинами волн.

3.3 Пиковая длина волны излучения в зависимости от температуры окружающей среды

Эта кривая иллюстрирует незначительный сдвиг пиковой длины волны при изменении температуры перехода. Понимание этого сдвига важно для применений, где требуется точное спектральное согласование в широком диапазоне температур.

4.4 Прямой ток в зависимости от прямого напряжения

Вольт-амперная характеристика нелинейна, что типично для диодов. Она показывает зависимость между приложенным прямым напряжением и результирующим током. Кривая необходима для проектирования схемы управления, будь то использование источника постоянного тока или источника напряжения с ограничительным резистором.

4.5 Сила излучения в зависимости от прямого тока

Этот график демонстрирует суперлинейную зависимость между током накачки и оптической мощностью. Сила излучения значительно увеличивается с ростом тока, особенно в области импульсного высокого тока, подчеркивая способность устройства для применений с высокой яркостью в импульсном режиме.

4.6 Относительная сила излучения в зависимости от углового смещения

Полярная диаграмма визуализирует угол обзора, показывая, как интенсивность излучения уменьшается с увеличением угла от центральной оси (0°). Типичный угол обзора 60 градусов (где интенсивность падает до половины) подтверждается этой кривой, что жизненно важно для проектирования оптического выравнивания и покрытия.

5. Механическая информация и информация о корпусе

5.1 Чертеж размеров корпуса

Механический чертеж определяет физические размеры светодиода. Ключевые измерения включают общий диаметр 5.0 мм, расстояние между выводами 2.54 мм (стандарт для компонентов со сквозным монтажом) и расстояние от основания до различных точек на линзе. Чертеж включает вид сверху и сбоку с указанием критических допусков (обычно ±0.25 мм, если не указано иное). Анодный (положительный) вывод обычно идентифицируется как более длинный вывод.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Формовка выводов

Выводы должны быть изогнуты в точке не менее чем в 3 мм от основания эпоксидной колбы. Формовка должна быть выполнена до пайки и при комнатной температуре, чтобы избежать напряжения на корпусе или повреждения внутренних проводных соединений. Отверстия на печатной плате должны точно совпадать с выводами светодиода, чтобы предотвратить монтажное напряжение.

6.2 Хранение

Светодиоды должны храниться 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) используйте герметичный контейнер с азотной атмосферой и осушителем. После вскрытия влагозащищенного пакета компоненты должны быть использованы в течение 24 часов.

6.3 Процесс пайки

Пайка должна выполняться так, чтобы паяное соединение находилось на расстоянии не менее 3 мм от эпоксидной колбы. Рекомендуемые условия:

• Ручная пайка:Максимальная температура жала паяльника 300°C (макс. 30 Вт), время пайки макс. 3 секунды.
• Волновая/погружная пайка:Максимальная температура предварительного нагрева 100°C (макс. 60 сек), температура ванны припоя макс. 260°C в течение макс. 5 секунд.

Предоставлен рекомендуемый график профиля пайки, показывающий постепенный нагрев, определенное время выше температуры ликвидуса и контролируемое охлаждение. Избегайте быстрых термических циклов. Погружную или ручную пайку не следует выполнять более одного раза. Защищайте светодиод от механических ударов в горячем состоянии.

6.4 Очистка

Если очистка необходима, используйте изопропиловый спирт при комнатной температуре не более одной минуты, затем сушку на воздухе. Ультразвуковая очистка не рекомендуется из-за риска повреждения внутренней структуры.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификация этикетки

Этикетка на упаковке содержит ключевую информацию: номер продукта заказчика (CPN), номер продукта (P/N), количество в упаковке (QTY), ранг силы света (CAT), ранг доминирующей длины волны (HUE), ранг прямого напряжения (REF), номер партии (LOT No) и месячный код (X).

7.2 Спецификация упаковки

Светодиоды упакованы в антистатические пакеты. Стандартный поток упаковки: 200-500 штук в пакете, 5 пакетов во внутренней коробке и 10 внутренних коробок в основной (внешней) коробке.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

• Системы передачи по воздуху:Для короткодистанционных беспроводных каналов передачи данных, пультов дистанционного управления или датчиков приближения.
• Оптоэлектронные переключатели и обнаружение объектов:Используется совместно с фотодетектором для определения наличия, положения или движения объекта.
• Накопители на гибких дисках:Исторически использовались для определения наличия диска или позиции дорожки.
• Детекторы дыма:Применяются в детекторах затеняющего типа, где частицы дыма рассеивают или блокируют ИК-луч.
• Общие инфракрасные системы:Любое применение, требующее надежного источника инфракрасного света 940 нм.

8.2 Соображения по проектированию

• Схема управления:Используйте источник постоянного тока или последовательный токоограничивающий резистор для установки желаемого прямого тока (IF). Учитывайте падение прямого напряжения (VF) при расчете требований к источнику питания.
• Тепловой менеджмент:Соблюдайте кривую снижения номинальных значений. Для непрерывной работы при высоких токах или повышенных температурах окружающей среды рассмотрите возможность использования радиатора или принудительного воздушного охлаждения, чтобы поддерживать температуру перехода в пределах нормы.
• Оптическое проектирование:Угол обзора 60 градусов определяет расходимость луча. Используйте линзы или диафрагмы, если требуется другой рисунок луча. Обеспечьте правильное выравнивание с принимающим датчиком.
• Электрическая защита:Включите защиту от обратных скачков напряжения и электростатического разряда (ESD), так как максимальное обратное напряжение составляет всего 5 В.

9. Техническое сравнение и дифференциация

IR323/H0-A отличается сочетанием стандартного 5-миллиметрового корпуса для сквозного монтажа, точно определенной длины волны 940 нм и высокой силы излучения. По сравнению с обычными ИК-светодиодами он предлагает гарантированные бины производительности, полное соответствие экологическим нормам (RoHS, REACH, без галогенов) и подробные, надежные спецификации в техническом описании, подкрепленные типичными характеристическими кривыми. Низкое прямое напряжение является преимуществом для приложений с питанием от батарей, снижая энергопотребление в схеме управления.

10. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В: В чем разница между бинами H, J и K?

О: Бины представляют различные гарантированные минимальный и максимальный уровни силы излучения при 20 мА. Бин K предлагает наивысшую выходную мощность, затем J и H. Выбирайте на основе требуемой чувствительности вашей приемной схемы.

В: Могу ли я питать этот светодиод напрямую от источника 5 В?

О: Нет. Прямое напряжение составляет всего около 1.2-1.5 В при 20 мА. Подключение напрямую к 5 В вызовет чрезмерный ток, что разрушит светодиод. Вы должны использовать последовательный резистор для ограничения тока. Например, при питании 5 В и целевом IF=20 мА, R = (5В - 1.2В) / 0.02А = 190 Ом (используйте стандартный резистор 200 Ом).

В: Почему пиковый ток (1 А) намного выше, чем непрерывный ток (100 мА)?

О: Это связано с тепловыми ограничениями. При высоких непрерывных токах тепло накапливается в полупроводниковом переходе. В импульсном режиме (очень короткие импульсы с низкой скважностью) переход не успевает перегреться, что позволяет использовать гораздо более высокие мгновенные токи в течение коротких периодов.

В: Имеет ли значение синий цвет корпуса?

О: Синий пластик — это эпоксидная смола, прозрачная для инфракрасного света 940 нм, который он излучает. Цвет предназначен для визуальной идентификации и оказывает минимальное фильтрующее воздействие на выходную длину волны.

11. Пример практического использования

Проектирование простого датчика обнаружения объектов:Сопрягите IR323/H0-A с фототранзистором. Расположите светодиод и фототранзистор напротив друг друга на пути. Когда объект прерывает инфракрасный луч, сигнал с фототранзистора падает. Длина волны 940 нм невидима, что предотвращает помехи от окружающего видимого света. Высокая сила излучения обеспечивает сильный сигнал для надежного обнаружения на расстоянии от нескольких сантиметров до метра, в зависимости от выравнивания и оптики. Низкое прямое напряжение позволяет питать датчик от платы микроконтроллера 3.3 В с помощью простого транзисторного ключа и токоограничивающего резистора для светодиода.

12. Принцип работы

Инфракрасный светоизлучающий диод (ИК-светодиод) — это полупроводниковый p-n переходный диод. При приложении прямого напряжения электроны из n-области и дырки из p-области инжектируются в область перехода. Когда эти носители заряда рекомбинируют, энергия высвобождается в виде фотонов (света). Используемый конкретный полупроводниковый материал (арсенид галлия-алюминия — GaAlAs) определяет ширину запрещенной зоны, которая, в свою очередь, определяет длину волны излучаемых фотонов — в данном случае примерно 940 нм, что находится в ближнем инфракрасном спектре. Пластиковый корпус инкапсулирует и защищает полупроводниковый кристалл, одновременно действуя как первичная линза для формирования излучаемого светового луча.

13. Технологические тренды

Технология инфракрасных светодиодов продолжает развиваться. Общие тенденции включают увеличение силы излучения и энергоэффективности (больше светового выхода на ватт электрической мощности), что позволяет увеличить дальность или снизить энергопотребление. Также наблюдается тенденция к миниатюризации, причем корпуса для поверхностного монтажа (SMD) становятся более распространенными, чем корпуса для сквозного монтажа, для автоматизированной сборки. Кроме того, интеграция является ключевой тенденцией: светодиоды объединяются с драйверами, модуляторами или даже датчиками в единые модули для конкретных применений, таких как распознавание жестов или измерение расстояния по времени пролета (ToF). Фундаментальная наука о материалах сосредоточена на улучшении надежности, тепловых характеристик и стабильности длины волны.