Техническая спецификация ИК-излучающего светодиода 850нм SMD - Пиковая длина волны 850нм - Прямое напряжение 1.4В - Сила излучения 20мВт/ср

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны спецификации дискретного инфракрасного излучающего компонента, предназначенного для применения в технологиях поверхностного монтажа (SMT). Устройство представляет собой инфракрасный излучающий диод (IRED) с длиной волны 850 нм, изготовленный на основе системы материалов AlGaAs, заключенный в стандартный корпус EIA с черной купольной линзой для контролируемого распределения света. Он спроектирован для обеспечения надежной работы в условиях автоматизированной сборки.

Основная функция данного компонента — эффективное преобразование электрического тока в инфракрасный свет с пиковой длиной волны 850 нанометров. Эта длина волны обычно используется в приложениях, где нежелательно видимое свечение или требуется совместимость с кремниевыми фотодетекторами (которые обладают высокой чувствительностью в диапазоне 850-940 нм). Продукт соответствует директивам RoHS и классифицируется как экологически безопасный продукт.

1.1 Ключевые особенности и области применения

Инфракрасный излучатель характеризуется несколькими ключевыми особенностями, которые делают его подходящим для современного электронного производства:

• Совместимость с процессами инфракрасной пайки оплавлением, что важно для массовой сборки печатных плат.
• Поставляется в 8-миллиметровой ленте на катушках диаметром 7 дюймов для использования с автоматическим оборудованием для установки компонентов.
• Имеет конструкцию с верхним излучением и черной купольной линзой, обеспечивающей типичный угол обзора (2θ1/2) 20 градусов для направленного излучения.
• Пиковая длина волны излучения (λp) составляет 850 нм.

Основные области применения:Компонент предназначен в первую очередь для использования в качестве инфракрасного излучателя в системах, требующих невидимой световой связи или сенсорного обнаружения. Типичные области применения включают, но не ограничиваются: пульты дистанционного управления для бытовой электроники, каналы коротковолновой инфракрасной беспроводной передачи данных, а также смонтированные на печатной плате инфракрасные сенсорные системы, такие как датчики приближения или оптические прерыватели.

2. Предельные параметры

Работа устройства за пределами этих значений может привести к необратимому повреждению. Все параметры указаны при температуре окружающей среды (TA) 25°C.

• Рассеиваемая мощность (PD):100 мВт
• Пиковый прямой ток (IFP):800 мА (в импульсном режиме: 300 импульсов в секунду, длительность импульса 10 мкс)
• Постоянный прямой ток (IF):60 мА
• Обратное напряжение (VR):5 В
• Диапазон рабочих температур (Topr):от -40°C до +85°C
• Диапазон температур хранения (Tstg):от -55°C до +100°C
• Инфракрасная пайка оплавлением:Допускается максимальная пиковая температура 260°C в течение 10 секунд.

Эти параметры определяют границы эксплуатации для обеспечения надежного срока службы устройства. Превышение постоянного прямого тока или рассеиваемой мощности приведет к чрезмерному нагреву, что может вызвать ускоренную деградацию полупроводникового перехода. Параметр обратного напряжения критически важен для защиты светодиода от электростатического разряда (ESD) или неправильной полярности подключения в цепи.

3. Электрические и оптические характеристики

Следующие параметры гарантируются при температуре окружающей среды 25°C в указанных условиях испытаний. Эти значения представляют собой типичные ожидаемые характеристики устройства.

• Сила излучения (I_E):20 мВт/ср (типичное значение) при прямом токе (I_F) 20 мА. Допуск измерения составляет ±15%.
• Пиковая длина волны излучения (λ_Peak):850 нм (типичное значение) при I_F= 20 мА.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):50 нм (типичное значение) при I_F= 20 мА. Этот параметр указывает спектральную полосу, в которой сила излучения составляет не менее половины от пикового значения.
• Прямое напряжение (V_F):1.4 В (типичное значение), максимум 1.7 В при I_F= 20 мА.
• Обратный ток (I_R):10 мкА (максимальное значение) при обратном напряжении (V_R) 5 В.
• Угол обзора (2θ_1/2):20 градусов (типичное значение). θ_1/2определяется как угол отклонения от оси, при котором сила излучения падает до половины значения на оптической оси (0 градусов).

Прямое напряжение является ключевым параметром для проектирования схемы, так как определяет падение напряжения на светодиоде и необходимо для расчета значения токоограничивающего резистора. Угол обзора 20 градусов означает относительно узкий луч, что полезно для приложений, требующих направленного освещения определенной области или расстояния.

4. Анализ характеристических кривых

В спецификации приведены несколько характеристических кривых, иллюстрирующих поведение устройства в различных условиях. Понимание этих кривых жизненно важно для надежного проектирования системы.

4.1 Спектральное распределение

Кривая спектрального распределения показывает относительную силу излучения в зависимости от длины волны. Для данного излучателя 850 нм выходная мощность сосредоточена около 850 нм с типичной полушириной 50 нм. Эта характеристика важна для согласования излучателя со спектральной чувствительностью принимающего фотодетектора (например, кремниевого PIN-фотодиода или фототранзистора) для максимизации отношения сигнал/шум.

4.2 Зависимость прямого тока от температуры окружающей среды

Эта кривая снижения номинальных значений показывает, как максимально допустимый постоянный прямой ток уменьшается с ростом температуры окружающей среды. При максимальной рабочей температуре +85°C допустимый постоянный ток значительно ниже номинального значения 60 мА при 25°C. Конструкторы должны использовать эту кривую, чтобы гарантировать, что светодиод не перегружается в условиях высокой температуры.

4.3 Зависимость прямого тока от прямого напряжения (Вольт-амперная характеристика)

ВАХ изображает нелинейную зависимость между приложенным прямым напряжением и результирующим током через светодиод. Типичное прямое напряжение 1.4 В при 20 мА показано на этой кривой. Экспоненциальный характер кривой подчеркивает, почему светодиоды должны управляться источником тока или с последовательным токоограничивающим резистором, так как небольшое изменение напряжения может вызвать большое изменение тока.

4.4 Зависимость относительной силы излучения от прямого тока

Эта кривая демонстрирует, что световой выход (сила излучения) приблизительно пропорционален прямому току в его нормальном рабочем диапазоне. Она не является идеально линейной из-за нагрева и других факторов эффективности, но подтверждает, что управление током является основным методом управления световым выходом.

4.5 Зависимость относительной силы излучения от температуры окружающей среды

Выходная мощность светодиода уменьшается с ростом температуры его перехода. Эта кривая количественно определяет эту зависимость, показывая снижение относительной силы излучения с увеличением температуры окружающей среды, даже если ток управления остается постоянным. Это тепловое снижение номинальных значений необходимо учитывать в приложениях, требующих стабильного выхода в широком диапазоне температур.

4.6 Диаграмма направленности (Полярная диаграмма)

Полярная диаграмма графически представляет угол обзора. Нормированная интенсивность отображается в зависимости от угла от центральной оси. Диаграмма для данного устройства подтверждает половинный угол 20 градусов, показывая диаграмму направленности, наиболее сильную в центре и симметрично спадающую к краям.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры

Устройство соответствует стандартному контуру корпуса для поверхностного монтажа EIA. Ключевые размеры включают размер корпуса, расстояние между выводами и общую высоту. Все размеры приведены в миллиметрах с типичным допуском ±0.1 мм, если не указано иное. Корпус выполнен из черной эпоксидной смолы с купольной линзой.

5.2 Рекомендуемая контактная площадка для пайки

Предоставлен рекомендуемый рисунок контактных площадок (посадочное место) для проектирования печатной платы, обеспечивающий надежное формирование паяного соединения при оплавлении. Размеры основных площадок составляют 1.8 мм в длину и 1.0 мм в ширину, с зазором 1.0 мм между ними. Рекомендуется использовать металлический трафарет для нанесения паяльной пасты толщиной 0.1 мм (4 мила) или 0.12 мм (5 милов).

5.3 Размеры упаковки в ленте и на катушке

Компоненты поставляются в тисненой несущей ленте на катушках диаметром 7 дюймов (178 мм). Ширина ленты составляет 8 мм. Каждая катушка содержит 2000 штук. Упаковка соответствует спецификациям ANSI/EIA 481-1-A-1994. Лента запечатана покровной лентой, максимально допустимое количество последовательно отсутствующих компонентов на катушке — два.

6. Рекомендации по сборке, обращению и применению

6.1 Пайка и профиль оплавления

Устройство совместимо с процессами инфракрасной (ИК) пайки оплавлением, которая является стандартом для SMT-сборки. Рекомендуется профиль оплавления, соответствующий стандарту JEDEC, для бессвинцового припоя. Ключевые параметры этого профиля включают: этап предварительного нагрева при 150-200°C до 120 секунд, затем подъем температуры до пикового значения максимум 260°C. Время выше 245°C должно контролироваться, а общее время при пиковой температуре 260°C не должно превышать 10 секунд. Критически важно следовать рекомендациям производителя паяльной пасты и проводить характеристику на уровне платы, так как идеальный профиль может варьироваться в зависимости от конкретной сборки печатной платы.

Для ручного ремонта паяльником температура жала не должна превышать 300°C, а время контакта должно быть ограничено 3 секундами на одно паяное соединение.

6.2 Хранение и чувствительность к влаге

Когда оригинальный влагозащитный барьерный пакет (с осушителем) запечатан, компоненты должны храниться при температуре 30°C или ниже и относительной влажности (RH) 90% или ниже. Срок годности в этих условиях составляет один год. После вскрытия барьерного пакета компоненты подвергаются воздействию окружающей влажности. Для длительного хранения вне оригинальной упаковки (более одной недели) настоятельно рекомендуется хранить их в герметичном контейнере с осушителем или в эксикаторе, продуваемом азотом. Если компоненты находились в условиях окружающей среды более одной недели, перед пайкой оплавлением требуется процедура прокаливания (приблизительно 60°C в течение не менее 20 часов) для удаления поглощенной влаги и предотвращения повреждения типа \"попкорн\" во время оплавления.

6.3 Очистка

Если необходима очистка после пайки, следует использовать только спиртосодержащие растворители, такие как изопропиловый спирт (IPA). Агрессивные химические очистители могут повредить эпоксидную линзу или корпус.

6.4 Проектирование схемы управления

Светодиод — это устройство, управляемое током. Для обеспечения стабильного светового выхода и предотвращения повреждений он должен управляться контролируемым источником тока. Самый простой и распространенный метод — использование последовательного токоограничивающего резистора. Значение резистора (R_series) можно рассчитать по закону Ома: R_series= (V_supply- V_F) / I_F, где V_F— прямое напряжение светодиода при требуемом токе I_F. При параллельном подключении нескольких светодиодов настоятельно рекомендуется использовать отдельный токоограничивающий резистор для каждого светодиода (как показано в \"Схеме A\" оригинального документа), чтобы предотвратить неравномерное распределение тока и обеспечить равномерную яркость, поскольку прямое напряжение может незначительно отличаться от устройства к устройству.

6.5 Особенности применения и предостережения

Данный продукт предназначен для использования в стандартном коммерческом и промышленном электронном оборудовании, включая офисную технику, устройства связи и бытовые приборы. Для приложений, требующих исключительной надежности, где отказ может угрожать жизни или здоровью (например, авиация, медицинские системы, критические устройства безопасности), перед внедрением компонента необходимы специальная квалификация и консультация с производителем компонента. Конструкторы всегда должны эксплуатировать устройство в пределах его Предельных параметров и рекомендуемых рабочих условий, учитывая наихудшие сценарии окружающей среды для своего приложения.