Техническая документация на ИК-светодиод в корпусе 1206 - Размер 3.2x1.6x1.1мм - Напряжение 1.7В - Мощность 110мВт - Длина волны 940нм

1. Обзор продукта

IR11-21C/L491/TR8 — это поверхностно-монтируемый инфракрасный излучающий диод в миниатюрном корпусе 1206. Устройство выполнено в прозрачном пластиковом корпусе с плоской внутренней линзой. Основная функция прибора — излучение инфракрасного света с пиковой длиной волны 940 нм, спектрально оптимизированной для совместимости с распространенными кремниевыми фотодетекторами и фототранзисторами. Это делает его идеальным компонентом для применений в бесконтактных датчиках и системах обнаружения.

1.1 Ключевые преимущества

• Компактная конструкция:Малый размер корпуса 1206 для поверхностного монтажа позволяет выполнять высокоплотный монтаж на печатной плате, экономя ценное пространство.
• Высокая надежность:Спроектирован для стабильной работы и долговременной стабильности в различных условиях эксплуатации.
• Оптическая эффективность:Встроенная внутренняя линза обеспечивает контролируемый угол обзора 80 градусов, улучшая направленность света.
• Соответствие экологическим нормам:Продукт не содержит свинца, соответствует директивам RoHS, EU REACH и стандартам по отсутствию галогенов (Br <900ppm, Cl <900ppm, Br+Cl <1500ppm).
• Удобство для цепочки поставок:Поставляется на 8-мм ленте на катушках диаметром 7 дюймов, совместимых с автоматическим сборочным оборудованием.

1.2 Области применения

Данный инфракрасный светодиод предназначен в первую очередь для использования в качестве источника света в инфракрасных сенсорных системах, монтируемых на печатную плату. Типичные применения: датчики приближения, обнаружение объектов, бесконтактные выключатели и оптические энкодеры, где требуется надежное инфракрасное излучение.

2. Технические характеристики

2.1 Предельные эксплуатационные параметры

Следующие параметры определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа в этих условиях не гарантируется.

• Непрерывный прямой ток (I_F):65 мА
• Обратное напряжение (V_R):5 В
• Рабочая температура (T_opr):от -25°C до +85°C
• Температура хранения (T_stg):от -40°C до +85°C
• Температура пайки (T_sol):260°C в течение ≤ 5 секунд
• Рассеиваемая мощность (P_d):110 мВт при температуре окружающего воздуха 25°C или ниже

2.2 Электрооптические характеристики (T_a= 25°C)

Эти параметры определяют типичные характеристики устройства в заданных условиях испытаний.

• Сила излучения (I_e):1.0 мВт/ср (мин.), 2.8 мВт/ср (тип.) при I_F= 20мА
• Пиковая длина волны (λ_p):940 нм (тип.)
• Спектральная ширина полосы (Δλ):30 нм (тип.)
• Прямое напряжение (V_F):1.3 В (мин.), 1.7 В (тип.)
• Угол обзора (2θ_1/2):80 градусов (тип.)
• Обратный ток (I_R):10 мкА (макс.) при V_R= 5В

3. Анализ характеристических кривых

3.1 Прямой ток в зависимости от температуры окружающей среды

Рисунок 1 иллюстрирует кривую снижения максимально допустимого прямого тока в зависимости от температуры окружающей среды. Устройство может выдерживать полный ток 65 мА только примерно до 25°C. При повышении температуры максимальный ток должен линейно снижаться для предотвращения перегрева и обеспечения надежности, достигая нуля примерно при 100°C. Этот график критически важен для теплового управления при проектировании приложения.

3.2 Спектральное распределение

Рисунок 2 показывает относительную силу излучения в зависимости от длины волны. Кривая центрирована на типичной пиковой длине волны 940 нм с характерной шириной на полувысоте (FWHM) примерно 30 нм. Эта узкая полоса обеспечивает эффективную связь с кремниевыми детекторами, которые имеют пиковую чувствительность в ближней инфракрасной области.

3.3 Относительная интенсивность в зависимости от прямого тока

Рисунок 3 изображает зависимость относительной силы излучения от прямого тока. Выходная интенсивность света увеличивается с током практически линейным образом в рекомендуемом рабочем диапазоне. Эта характеристика позволяет осуществлять простое аналоговое или ШИМ-управление яркостью в сенсорных системах.

3.4 Прямой ток в зависимости от прямого напряжения

Рисунок 4 представляет вольт-амперную (I-V) характеристику. Она показывает экспоненциальную зависимость, типичную для диода. Прямое напряжение относительно низкое, около 1.7 В при 20 мА, что способствует снижению энергопотребления системы.

3.5 Диаграмма направленности излучения

Рисунок 5 представляет относительную силу излучения в зависимости от углового смещения от центральной оси (угла обзора). Диаграмма приблизительно ламбертова, интенсивность падает до половины пикового значения примерно при ±40 градусах от центра, что подтверждает полный угол обзора 80 градусов. Эта диаграмма важна для определения зоны покрытия излучаемого ИК-света.

4. Механическая и упаковочная информация

4.1 Габаритные размеры корпуса

Устройство соответствует стандартному корпусу 1206 (метрический 3216). Ключевые размеры следующие:

• Длина (L):3.20 мм ± 0.10 мм
• Ширина (W):1.60 мм ± 0.10 мм
• Высота (H):1.10 мм ± 0.10 мм

Подробные механические чертежи с рекомендациями по посадочному месту приведены в документации для справки при разводке печатной платы. Предлагаемая конструкция контактных площадок обеспечивает правильную пайку и механическую стабильность.

4.2 Определение полярности

Катод обычно маркируется на корпусе устройства. Обратитесь к чертежу корпуса для точной схемы маркировки, чтобы обеспечить правильную ориентацию при сборке.

5. Рекомендации по пайке и монтажу

5.1 Хранение и обращение

Светодиоды чувствительны к влаге. Их необходимо хранить в оригинальной влагозащищенной упаковке при температуре от 10°C до 30°C и влажности <90% до использования. Срок хранения — один год. После вскрытия упаковки "время жизни на производстве" составляет 168 часов (7 дней) при хранении в условиях от 10°C до 30°C и влажности ≤ 60%. Устройства, у которых превышено это время, требуют просушки (например, 96 часов при 60°C ± 5°C, влажность <5%) перед пайкой оплавлением.

5.2 Профиль групповой пайки оплавлением

Рекомендуется профиль бессвинцовой пайки оплавлением. Пиковая температура не должна превышать 260°C, а время выше 240°C должно контролироваться. Пайка оплавлением не должна выполняться более двух раз на одном и том же устройстве. Избегайте механических нагрузок на компонент во время нагрева и не допускайте коробления печатной платы после пайки.

5.3 Ручная пайка и ремонт

Если необходима ручная пайка, используйте паяльник с температурой жала ниже 350°C и мощностью менее 25 Вт. Время контакта на один вывод должно быть ограничено 3 секундами. Для ремонта рекомендуется использовать паяльник с двумя жалами для одновременного нагрева обоих выводов и избежания термических напряжений. Влияние ремонта на характеристики устройства следует проверить заранее.

6. Упаковка и информация для заказа

6.1 Спецификация на ленте и катушке

Компоненты поставляются на 8-мм перфорированной транспортной ленте, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов. В каждой катушке 2000 штук. Размеры транспортной ленты (шаг карманов, ширина и т.д.) указаны для обеспечения совместимости со стандартным оборудованием для поверхностного монтажа.

6.2 Информация на этикетке

Этикетка на катушке содержит критически важную информацию: номер детали (P/N), номер партии (LOT No.), количество (QTY), пиковая длина волны (HUE), категория (CAT) и уровень чувствительности к влаге (MSL).

7. Рекомендации по проектированию

7.1 Ограничение тока

Важно:Внешний токоограничивающий резистор всегда должен использоваться последовательно со светодиодом. Прямое напряжение имеет отрицательный температурный коэффициент, то есть уменьшается с ростом температуры перехода. Без резистора даже небольшое увеличение напряжения может вызвать большое, потенциально разрушительное увеличение тока (тепловой пробой). Номинал резистора следует рассчитывать на основе напряжения питания (V_CC), желаемого прямого тока (I_F) и типичного прямого напряжения (V_F) по закону Ома: R = (V_CC- V_F) / I_F.

7.2 Оптическое проектирование

Учитывайте угол обзора 80 градусов при проектировании линз, апертур или световодов для сенсорной системы. Диаграмма направленности будет влиять на дальность обнаружения и поле зрения. Для обнаружения на больших расстояниях могут потребоваться внешние коллимирующие оптические элементы для фокусировки излучаемого света.

7.3 Подбор детектора

Излучение данного светодиода на 940 нм оптимально соответствует спектральной чувствительности кремниевых фотодиодов и фототранзисторов. Убедитесь, что выбранный детектор чувствителен в этой области длин волн для достижения максимального отношения сигнал/шум в системе.

8. Техническое сравнение и отличия

По сравнению со старыми выводными ИК-светодиодами, данная версия для поверхностного монтажа в корпусе 1206 предлагает значительные преимущества в миниатюризации и пригодности для автоматизированного производства. Ее ключевые отличия в категории SMD ИК-светодиодов — это сочетание относительно высокой силы излучения (тип. 2.8 мВт/ср) со стандартным, широко распространенным корпусом 1206, а также соответствие строгим экологическим нормам. Встроенная плоская линза обеспечивает стабильный оптический выход по сравнению с устройствами без внутренней линзы.

9. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

9.1 Почему токоограничивающий резистор обязателен?

Светодиоды — это приборы, управляемые током, а не напряжением. Их ВАХ имеет экспоненциальный характер. Работа от источника напряжения, даже близкого к их номинальному V_F, может привести к неконтролируемому току, быстрому нагреву и мгновенному выходу из строя. Последовательный резистор обеспечивает линейный, стабильный метод установки рабочего тока.

9.2 Что произойдет, если не соблюдать рекомендации по влагочувствительности?

Влага, поглощенная пластиковым корпусом, может быстро испаряться в процессе высокотемпературной пайки оплавлением. Это может вызвать внутреннее расслоение, растрескивание корпуса ("эффект попкорна") или повреждение проводных соединений, приводя к немедленному отказу или снижению долговременной надежности.

9.3 Можно ли использовать этот светодиод для передачи данных?

Хотя он излучает модулированный свет, его основное назначение — сенсорные применения. Его скорость переключения обычно не указывается в данной документации. Для высокоскоростной передачи данных (например, ИК-пульты ДУ) следует выбирать светодиоды, специально характеризованные для быстрого времени отклика.

10. Практический пример проектирования

Сценарий:Проектирование простого датчика приближения с использованием данного ИК-светодиода и кремниевого фототранзистора.

1. Схема управления:Подключите анод светодиода к источнику питания 5 В через токоограничивающий резистор. Для целевого тока I_F= 20мА и V_F= 1.7В рассчитайте R = (5В - 1.7В) / 0.02А = 165 Ом. Используйте ближайшее стандартное значение (например, 160 Ом или 180 Ом). Транзистор или вывод GPIO микроконтроллера может включать/выключать светодиод.
2. Схема детектирования:Расположите фототранзистор рядом. Когда объект отражает ИК-свет обратно на детектор, его коллекторный ток увеличивается. Этот ток можно преобразовать в напряжение с помощью нагрузочного резистора и подать на компаратор или АЦП микроконтроллера для обнаружения присутствия объекта.
3. Размещение:Расположите светодиод и детектор близко друг к другу на печатной плате, но обеспечьте использование физических барьеров или оптических разделителей, чтобы предотвратить прямую паразитную связь (попадание света от светодиода прямо в детектор без отражения).

11. Принцип работы

Инфракрасный светодиод — это полупроводниковый p-n переход. При приложении прямого напряжения электроны из n-области рекомбинируют с дырками из p-области в активной области. Этот процесс рекомбинации высвобождает энергию в виде фотонов (света). Конкретный состав материала (в данном случае GaAlAs) определяет ширину запрещенной зоны, которая задает длину волны излучаемых фотонов, здесь в инфракрасном спектре на 940 нм. Внутренняя линза формирует излучаемый свет в определенную диаграмму направленности.

12. Тенденции развития технологии

Тенденция в области инфракрасных компонентов для сенсорики продолжается в сторону большей интеграции, меньших корпусов и повышенной эффективности. Растет спрос на ИК-светодиоды с более узкой спектральной полосой и большей выходной мощностью для применений с большей дальностью, таких как LiDAR и время-пролетные (ToF) датчики. Кроме того, интеграция ИК-излучателя и детектора в единый модуль упрощает проектирование системы. Соответствие экологическим и нормативным требованиям остается критическим фактором для всех электронных компонентов.