Техническая документация на инфракрасный светодиод LTL-E7939Q2K - Выводной корпус - Длина волны 850 нм - Сила излучения 20 мВт/ср

1. Обзор продукта

В данном документе представлены полные технические характеристики высокопроизводительного инфракрасного (ИК) светоизлучающего диода (светодиода) для монтажа в отверстия. Устройство предназначено для применений, требующих надежного и мощного источника инфракрасного света с типичной длиной волны 850 нанометров. Оно оснащено прозрачной линзой и изготовлено по технологии полупроводника AlGaAs (арсенид алюминия-галлия), которая хорошо подходит для эффективного инфракрасного излучения. Продукт соответствует директиве RoHS, что означает отсутствие опасных веществ, таких как свинец (Pb). Его ключевые преимущества включают высокоскоростную работу, высокую выходную мощность излучения и совместимость со стандартными интегральными схемами благодаря низким требованиям к току. Предназначен для универсального монтажа на печатные платы (ПП) или панели в различных секторах электронного оборудования.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Предельные эксплуатационные параметры

Пределы работы устройства определены при температуре окружающей среды (Ta) 25°C. Превышение этих значений может привести к необратимому повреждению.

• Рассеиваемая мощность:максимум 120 мВт.
• Пиковый прямой ток:максимум 1 А в импульсном режиме (300 импульсов в секунду, длительность импульса 10 мкс).
• Постоянный прямой ток:максимум 60 мА для непрерывной работы.
• Обратное напряжение:максимум 5 В. Приложение более высокого обратного напряжения может привести к пробою светодиодного перехода.
• Диапазон рабочих температур:от -30°C до +85°C.
• Диапазон температур хранения:от -40°C до +100°C.
• Температура пайки выводов:260°C максимум в течение 5 секунд, измеряется на расстоянии 2,0 мм от корпуса светодиода.

2.2 Электрические и оптические характеристики

Эти параметры указаны при температуре окружающей среды (Ta) 25°C и представляют типичные характеристики устройства.

• Сила излучения (Ie):Минимум 20,0 мВт/ср при прямом токе (IF) 20 мА. Фактическое значение следует рассматривать с допуском ±15%. Конкретный классификационный код указан на упаковочном пакете изделия.
• Угол излучения (2θ1/2):Типично 25 градусов, минимум 18 градусов. Это полный угол, при котором сила излучения падает до половины от пикового осевого значения.
• Пиковая длина волны (λP):Типично 850 нм, что помещает его в ближний инфракрасный спектр.
• Полуширина спектральной линии (Δλ):Типично 40 нм. Это определяет спектральную ширину полосы излучаемого света.
• Прямое напряжение (VF):Типично 1,3 В, максимум 1,65 В при IF = 20 мА.
• Обратный ток (IR):Максимум 10 мкА при приложении обратного напряжения (VR) 5 В.

3. Анализ характеристических кривых

В техническом описании приведены несколько типичных характеристических кривых, которые дают более глубокое понимание поведения устройства в различных условиях. Они неоценимы для проектирования схем и управления тепловым режимом.

3.1 Спектр

Кривая спектрального распределения показывает интенсивность излучаемого света на разных длинах волн с центром вокруг пика 850 нм. Полуширина 40 нм указывает на ширину полосы излучения.

3.2 Прямое напряжение в зависимости от прямого тока

Эта ВАХ-кривая иллюстрирует зависимость напряжения на светодиоде от протекающего через него тока. Она нелинейна, что типично для диода. Конструкторы используют ее для определения необходимого напряжения питания для целевого рабочего тока.

3.3 Относительная мощность излучения в зависимости от постоянного прямого тока

Эта кривая показывает, как выходная оптическая мощность увеличивается с ростом постоянного тока накачки. Она помогает выбрать подходящую рабочую точку для достижения желаемой яркости при управлении рассеиваемой мощностью.

3.4 Относительная мощность излучения в зависимости от пикового тока

Для импульсного режима эта кривая демонстрирует зависимость между пиковым током в импульсе и результирующей мощностью излучения, что критически важно для применений, таких как инфракрасная передача данных.

3.5 Относительная мощность излучения в зависимости от температуры

Это критически важная кривая тепловых характеристик. Она показывает, как световой выход уменьшается с ростом температуры окружающей среды (или перехода). Понимание этого снижения мощности необходимо для проектирования систем, сохраняющих стабильную производительность в указанном диапазоне температур.

3.6 Направленность

Кривая направленности или диаграмма излучения визуально представляет угол излучения, показывая, как интенсивность распределяется в пространстве вокруг центральной оси светодиода.

4. Механическая и упаковочная информация

4.1 Габаритные размеры корпуса

Устройство представляет собой стандартный выводной корпус светодиода. Ключевые размерные примечания включают:

• Все размеры указаны в миллиметрах (дюймы приведены в скобках).
• Действует общий допуск ±0,25 мм (±0,010"), если не указано иное.
• Максимальный выступ смолы под фланцем составляет 1,0 мм (0,04").
• Расстояние между выводами измеряется в точке их выхода из корпуса.

Конкретный чертеж с размерами приведен в техническом описании, детализируя диаметр корпуса, длину выводов и расстояние между ними.

4.2 Определение полярности

Для выводных светодиодов полярность обычно указывается длиной выводов (более длинный вывод обычно является анодом) или плоским срезом на ободке линзы светодиода. Механический чертеж в техническом описании уточняет точный метод идентификации.

5. Рекомендации по пайке и сборке

Правильное обращение имеет решающее значение для обеспечения надежности и предотвращения повреждений.

5.1 Формовка выводов

• Изгиб должен выполняться в точке не менее чем в 3 мм от основания линзы светодиода.
• Основание выводной рамки не должно использоваться в качестве точки опоры при изгибе.
• Формовку выводов следует проводить при нормальной комнатной температуре идопроцесса пайки.
• При установке на ПП используйте минимально необходимую силу зажима, чтобы избежать чрезмерного механического напряжения на корпус светодиода.

5.2 Процесс пайки

• Соблюдайте минимальный зазор 2 мм от основания линзы до точки пайки.
• Избегайте погружения линзы в припой.
• Не прикладывайте внешнее усилие к выводам, пока светодиод горячий после пайки.

Рекомендуемые условия пайки:

• Паяльник:Максимальная температура 350°C, максимальное время 3 секунды (только одноразовая пайка).
• Волновая пайка:
  • Предварительный нагрев: максимум 100°C до 60 секунд.
  • Волна припоя: максимум 260°C до 5 секунд.

Важное примечание:Чрезмерная температура или время пайки могут деформировать линзу или вызвать катастрофический отказ светодиода. Инфракрасная (ИК) пайка оплавлениемнеподходит для этого выводного типа светодиода.

5.3 Очистка

Если очистка необходима, используйте спиртовые растворители, такие как изопропиловый спирт.

5.4 Хранение

Для оптимального срока хранения:

• Условия хранения не должны превышать 30°C и 70% относительной влажности.
• Светодиоды, извлеченные из оригинальной защитной упаковки, должны быть использованы в течение трех месяцев.
• Для длительного хранения вне оригинальной упаковки храните в герметичном контейнере с осушителем или в эксикаторе, продуваемом азотом.

6. Метод управления и проектирование схемы

Светодиоды — это устройства, управляемые током. Для обеспечения стабильного светового потока, особенно при управлении несколькими светодиодами, необходима правильная стабилизация тока.

• Рекомендуемая схема (Схема A):Включите токоограничивающий резистор последовательно скаждымсветодиодом. Это предпочтительный метод, так как он компенсирует незначительные различия в характеристиках прямого напряжения (Vf) между отдельными светодиодами, обеспечивая равномерную яркость всех устройств в массиве.
• Нерекомендуемая схема (Схема B):Не рекомендуется подключать несколько светодиодов непосредственно параллельно с одним общим токоограничивающим резистором. Из-за естественных различий в ВАХ каждого светодиода ток (и, следовательно, яркость) не будет распределяться равномерно, что приведет к разной яркости светодиодов.

7. Защита от электростатического разряда (ЭСР)

Этот компонент чувствителен к электростатическому разряду. ЭСР может вызвать немедленное или скрытое повреждение, проявляющееся как высокий обратный ток утечки, аномально низкое прямое напряжение или отсутствие свечения при низких токах.

Меры предосторожности:

• Персонал должен носить токопроводящие браслеты или антистатические перчатки при работе со светодиодами.
• Все оборудование, рабочие места и машины должны быть правильно заземлены.
• Используйте ионизаторы для нейтрализации статического заряда, который может накапливаться на поверхности пластиковой линзы из-за трения при обращении.

Проверка на повреждение ЭСР:Проверьте подозрительные светодиоды, тестируя свечение и измеряя прямое напряжение (Vf) при низком тестовом токе.

8. Упаковка и информация для заказа

8.1 Спецификация упаковки

Продукт поставляется в многоуровневой упаковочной системе:

• Базовая единица:1000 штук в антистатическом упаковочном пакете.
• Внутренняя коробка:Содержит 6 упаковочных пакетов, всего 6000 штук.
• Внешняя коробка:Содержит 8 внутренних коробок, всего 48000 штук.

8.2 Структура номера детали

Номер детали LTL-E7939Q2K кодирует ключевые атрибуты:

• LTL:Идентификатор семейства продуктов.
• E7939:Конкретная модель/серия устройства.
• Q2K:Вероятно, обозначает конкретную сортировку по силе излучения и/или углу излучения в соответствии с классификационным кодом, указанным на пакете (например, интенсивность в диапазоне минимум 18-21,5 мВт/ср, типичный угол излучения 20-29 градусов).

9. Рекомендации по применению и конструктивные соображения

9.1 Типичные сценарии применения

Этот мощный ИК-светодиод 850 нм подходит для широкого спектра применений, включая, но не ограничиваясь:

• Инфракрасная подсветка:Для камер видеонаблюдения, систем ночного видения и машинного зрения в условиях низкой освещенности.
• Оптическое зондирование:Датчики приближения, обнаружения объектов и роботы, следующие по линии.
• Передача данных:Инфракрасные каналы передачи данных (IrDA), пульты дистанционного управления (где высокая мощность увеличивает дальность) и оптические энкодеры.
• Промышленная автоматизация:Датчики положения, счета и прерывания луча.

9.2 Конструктивные соображения

• Теплоотвод:Хотя устройство может рассеивать 120 мВт, работа при максимальном постоянном токе (60 мА) или близком к нему будет генерировать тепло. Обеспечьте достаточную площадь медного покрытия на ПП или теплоотвод, если используется в условиях высокой температуры окружающей среды, чтобы предотвратить снижение производительности и продлить срок службы.
• Оптическая конструкция:Типичный угол излучения 25 градусов обеспечивает относительно сфокусированный луч. Для более широкого покрытия могут потребоваться вторичная оптика (рассеиватели). Для большей дальности можно использовать линзу для коллимации луча.
• Схема управления:Всегда используйте источник стабильного тока или последовательный резистор. Рассчитайте значение резистора на основе напряжения питания (Vs), типичного прямого напряжения светодиода (Vf) и желаемого рабочего тока (If): R = (Vs - Vf) / If. Учитывайте допуск Vf и колебания напряжения питания.
• Защита от ЭСР в схеме:В средах, подверженных ЭСР, рассмотрите возможность добавления диодов подавления переходных напряжений (TVS) или других защитных компонентов на линиях, подключенных к светодиоду.

10. Техническое сравнение и дифференциация

По сравнению со стандартными видимыми светодиодами или маломощными ИК-светодиодами, это устройство предлагает явные преимущества:

• Высокая сила излучения:Минимум 20 мВт/ср обеспечивает сильный сигнал для зондирования и подсветки, позволяя увеличить рабочие расстояния или снизить требования к чувствительности приемника.
• Высокоскоростные возможности:Способность выдерживать пиковый ток 1 А в коротких импульсах (10 мкс) делает его подходящим для применений с модулированной передачей данных.
• Соответствие RoHS:Соответствует современным экологическим нормам для бессвинцового производства.
• Надежность выводного корпуса:Выводной корпус обеспечивает надежное механическое крепление и отличную теплопроводность к ПП по сравнению с некоторыми альтернативами для поверхностного монтажа, что полезно для работы с высокой мощностью.

11. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

11.1 В чем разница между силой излучения (мВт/ср) и силой света (мкд)?

Сила излучения измеряет фактическую оптическую мощность, излучаемую на единицу телесного угла (стерадиан), независимо от чувствительности человеческого глаза. Она используется для инфракрасных и ультрафиолетовых устройств. Сила света взвешивается по фотопической (дневной) реакции человеческого глаза и измеряется в канделах (кд) или милликанделах (мкд). Она имеет смысл только для видимого света. Этот ИК-светодиод правильно указан в мВт/ср.

11.2 Могу ли я управлять этим светодиодом напрямую с вывода микроконтроллера 3,3 В или 5 В?

No.Выводы микроконтроллера имеют ограниченную способность источника/стока тока (обычно максимум 20-50 мА) и не предназначены для управления постоянным током. Прямое подключение светодиода, вероятно, перегрузит вывод, повредит микроконтроллер и обеспечит неконтролируемый ток для светодиода. Всегда используйте схему управления с последовательным резистором или специализированную микросхему драйвера светодиодов.

11.3 Почему существует допуск ±15% на силу излучения?

Это нормальное отклонение, присущее процессам производства полупроводников. Светодиоды сортируются (биннируются) на основе измеренной интенсивности. Конкретный "классификационный код" на упаковочном пакете указывает, к какому бину интенсивности принадлежат светодиоды, что позволяет разработчикам выбирать детали с согласованными характеристиками для своего применения.

11.4 Нужен ли ИК-фильтр для приемника?

Во многих приложениях — да. Использование полосового фильтра 850 нм на приемнике (фотодиоде или датчике) может значительно улучшить отношение сигнал/шум, блокируя окружающий видимый свет и другие нежелательные ИК-источники (например, солнечный свет или лампы накаливания), делая систему более надежной, особенно в дневных условиях.

12. Практический пример применения

Конструктивный пример: Простой ИК-датчик приближения

Цель:Обнаружить объект на расстоянии до 10 см.

Конструкция: 1. Схема излучателя:Управляйте светодиодом LTL-E7939Q2K постоянным током 20 мА. Используя питание 5 В и типичное Vf 1,3 В, рассчитайте последовательный резистор: R = (5В - 1,3В) / 0,020А = 185 Ом. Используйте стандартный резистор 180 или 200 Ом. 2.Схема приемника:Поместите кремниевый фототранзистор или фотодиод, чувствительный к свету 850 нм, на расстоянии нескольких сантиметров от светодиода, выровняв на одной оси. Используйте обратносмещенный фотодиод с усилителем тока-напряжения или фототранзистор в простой ключевой конфигурации. 3.Принцип работы:Светодиод непрерывно излучает ИК-свет. Когда объект попадает в зону обнаружения, он отражает часть этого света обратно на приемник. Выходной сигнал приемника увеличивается, что может быть считано компаратором или АЦП микроконтроллера для запуска действия. 4.Соображения:Защитите приемник от прямого воздействия излучателя, чтобы предотвратить насыщение. Используйте модулированный свет (импульсное управление светодиодом) и синхронную схему детектирования в приемнике, чтобы сделать систему невосприимчивой к колебаниям окружающего света.

13. Принцип работы

Это устройство представляет собой светоизлучающий диод на основе полупроводникового перехода AlGaAs. Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее пороговое значение перехода (примерно 1,3 В), электроны и дырки инжектируются через переход. Их рекомбинация высвобождает энергию в виде фотонов (света). Конкретный состав полупроводникового материала арсенида алюминия-галлия (AlGaAs) определяет энергию запрещенной зоны, которая напрямую соответствует длине волны излучаемых фотонов — в данном случае примерно 850 нм, что находится в ближней инфракрасной области электромагнитного спектра, невидимой для человеческого глаза.

14. Технологические тренды

Технология инфракрасных светодиодов продолжает развиваться. Общие тенденции в отрасли включают:

• Повышение эффективности:Разработка новых полупроводниковых материалов и эпитаксиальных структур (таких как многослойные квантовые ямы) для достижения более высокой эффективности преобразования электроэнергии в свет (больше светового выхода на ватт электрической мощности), снижения тепловыделения и энергопотребления.
• Увеличение плотности мощности:Достижения в области корпусирования и теплового менеджмента позволяют меньшим устройствам выдерживать более высокие токи накачки, что делает возможным создание более компактных и мощных систем ИК-подсветки.
• Диверсификация длин волн:Хотя 850 нм и 940 нм являются распространенными, ведутся разработки для конкретных применений, таких как 810 нм для медицинской терапии или определенные длины волн, оптимизированные под чувствительность конкретных датчиков.
• Интеграция:Тенденция к интеграции схемы драйвера светодиода, защитных компонентов, а иногда и самого датчика в более компактные модули или решения "система в корпусе" (SiP) для упрощения проектирования конечным пользователем.

Эти тенденции направлены на предоставление более надежных, эффективных и специализированных решений для растущих рынков машинного зрения, биометрического зондирования, LiDAR и оптической связи.