Техническая документация на инфракрасный светодиод IR95-21C/TR7 - SMD 1.9мм круглый - 1.2В - 940нм - 130мВт

1. Обзор продукта

IR95-21C/TR7 — это миниатюрный инфракрасный излучающий диод для поверхностного монтажа (SMD). Он заключен в компактный корпус с двумя выводами и сферической линзой, изготовленной из прозрачной пластмассы. Данный компонент специально разработан для спектрального согласования с кремниевыми фотодиодами и фототранзисторами, что делает его идеальным источником для различных применений в инфракрасных датчиках.

1.1 Ключевые преимущества и целевой рынок

Этот компонент предлагает несколько ключевых преимуществ, включая очень малые габариты, высокую надежность и низкое прямое напряжение. Его основные целевые рынки — бытовая электроника, промышленная автоматизация и оборудование безопасности, где требуется надежное инфракрасное излучение в ограниченном пространстве.

2. Подробный анализ технических параметров

Рабочие характеристики IR95-21C/TR7 определяются его электрическими, оптическими и тепловыми параметрами при заданных условиях.

2.1 Предельно допустимые параметры

Эти параметры определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению компонента. Они не предназначены для непрерывной работы.

• 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
• Рассеиваемая мощность (P_d): 130 мВт (при температуре окружающей среды 25°C или ниже)
• Температура пайки (T_sol): 260°C в течение ≤ 5 секунд

2.2 Электрооптические характеристики (T_a=25°C)

Эти параметры измеряются при стандартном испытательном токе 20 мА и представляют типичные рабочие характеристики компонента.

• Излучательная интенсивность (I_e): 3.0 мВт/ср (мин.), 5.0 мВт/ср (тип.)
• Пиковая длина волны (λ_p): 940 нм (тип.)
• Спектральная ширина полосы (Δλ): 45 нм (тип.)
• Прямое напряжение (V_F): 1.2 В (тип.), 1.5 В (макс.)
• Обратный ток (I_R): 10 мкА (макс.) при V_R=5В
• Угол обзора (2θ_1/2): 25° (тип.)

3. Анализ характеристических кривых

В техническом описании представлены несколько характеристических кривых, которые имеют решающее значение для инженеров-конструкторов.

3.1 Прямой ток в зависимости от температуры окружающей среды

Эта кривая показывает снижение максимально допустимого прямого тока при увеличении температуры окружающей среды выше 25°C. Правильное тепловое управление необходимо для работы в безопасной рабочей области.

3.2 Спектральное распределение

Кривая спектрального излучения сосредоточена вокруг типичной пиковой длины волны 940 нм с шириной полосы примерно 45 нм. Это хорошо согласуется с пиковой чувствительностью распространенных кремниевых фотодетекторов.

3.3 Относительная излучательная интенсивность в зависимости от прямого тока

Этот график иллюстрирует нелинейную зависимость между током накачки и оптической мощностью. Излучательная интенсивность увеличивается с ростом тока, но разработчики должны учитывать эффективность и тепловыделение.

3.4 Прямой ток в зависимости от прямого напряжения

Вольт-амперная характеристика демонстрирует экспоненциальную природу диода. Типичное прямое напряжение составляет 1.2В при 20мА, что относительно мало и способствует проектированию низковольтных схем.

3.5 Относительная излучательная интенсивность в зависимости от углового смещения

Эта полярная диаграмма определяет пространственную диаграмму направленности светодиода. Угол обзора 25° указывает на умеренно направленный луч, что полезно для целевых применений в датчиках.

4. Механическая информация и данные о корпусе

4.1 Габаритные размеры корпуса

IR95-21C/TR7 имеет круглый корпус диаметром 1.9 мм с крылообразными выводами для поверхностного монтажа. Ключевые размеры включают диаметр корпуса, общую высоту и расстояние между выводами. Все критические размеры имеют допуск ±0.1 мм, если не указано иное. Конструкция крылообразных выводов обеспечивает хорошую механическую стабильность во время и после процесса пайки.

4.2 Определение полярности

Катод обычно обозначается визуальным маркером, таким как выемка, плоский край или более короткий вывод на корпусе. Для конкретного метода идентификации, используемого на этом компоненте, обратитесь к подробному чертежу корпуса.

5. Рекомендации по пайке и монтажу

Правильное обращение с компонентами для поверхностного монтажа критически важно для обеспечения надежности.

5.1 Хранение и чувствительность к влаге

Этот компонент чувствителен к влаге. Перед вскрытием он должен храниться в оригинальной влагозащищенной упаковке при температуре ≤ 30°C и влажности ≤ 90%. После вскрытия его следует хранить при температуре ≤ 30°C и влажности ≤ 60% и использовать в течение 168 часов (7 дней). Если эти условия превышены, перед использованием требуется термообработка (прокаливание) при 60 ± 5°C в течение 24 часов.

5.2 Профиль оплавления при пайке

В техническом описании указан температурный профиль для бессвинцовой пайки. Оплавление не должно выполняться более двух раз. Во время нагрева не должно оказываться механическое воздействие на корпус светодиода, а печатная плата не должна деформироваться после пайки.

5.3 Ручная пайка и ремонт

Если необходима ручная пайка, следует использовать паяльник с температурой жала<≤ 350°C и мощностью ≤ 25 Вт. Время контакта на один вывод должно составлять ≤ 3 секунд. Ремонт настоятельно не рекомендуется. Если это неизбежно, необходимо использовать специализированный двусторонний паяльник для одновременного нагрева обоих выводов, чтобы предотвратить термическое напряжение на эпоксидном корпусе.

6. Информация об упаковке и заказе

6.1 Транспортировочная лента

Компоненты поставляются на эмбоссированной транспортной ленте для автоматизированной сборки. Стандартное количество на катушке — 1000 штук. Подробные размеры ленты и катушки предоставлены для совместимости с питателями.

6.2 Спецификация этикетки

Этикетка на катушке содержит основную информацию, включая номер детали (P/N), производственный номер заказчика (CPN), количество (QTY), категорию (CAT), пиковую длину волны (HUE), ссылку (REF) и номер партии (LOT No.).

7. Рекомендации по применению

7.1 Типовые схемы применения

Основное применение — в качестве инфракрасного источника в паре с кремниевым фотодетектором. Ограничивающий резистор абсолютно обязателен для последовательного включения со светодиодом. Значение резистора (R) рассчитывается по формуле: R = (V_{питания}- V_F) / I_F. Поскольку V_Fнизкое (~1.2В), даже небольшое увеличение напряжения питания может вызвать большие скачки тока, что требует точного расчета резистора или использования источника постоянного тока для критически важных применений.

7.2 Вопросы проектирования

• Оптическое выравнивание: Угол обзора 25° требует тщательного механического выравнивания с принимающим датчиком для оптимальной силы сигнала.
• Тепловое управление: Хотя рассеиваемая мощность мала, при разводке печатной платы следует избегать размещения поблизости компонентов, выделяющих тепло, особенно при работе при высоких температурах окружающей среды или близко к максимальному току.
• Электрические помехи: В чувствительных аналоговых схемах датчиков рассмотрите возможность экранирования или фильтрации, чтобы предотвратить влияние импульсного тока накачки светодиода на вносимые помехи.

8. Техническое сравнение и дифференциация

IR95-21C/TR7 отличается сочетанием очень компактного круглого корпуса 1.9 мм, крылообразных выводов для надежной пайки и спектрального излучения, точно согласованного с кремниевыми детекторами. По сравнению с более крупными инфракрасными светодиодами в выводном исполнении он значительно экономит место на плате. По сравнению с другими SMD-корпусами, сферическая линза и специфический угол обзора могут обеспечить лучшую оптическую связь для некоторых конструкций барьерных датчиков или датчиков приближения.

9. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

9.1 Что произойдет, если превысить прямой ток 65 мА?

Превышение предельно допустимого значения прямого тока может вызвать немедленный катастрофический отказ из-за перегрева полупроводникового перехода или значительно снизить долгосрочную надежность и световой выход компонента.

9.2 Можно ли использовать его для непрерывной работы?

Да, но вы должны убедиться, что рабочая точка (I_F, T_a) находится в пределах безопасной рабочей области, определенной кривой максимальной рассеиваемой мощности. При 25°C максимальная непрерывная мощность составляет 130 мВт. При более высоких температурах окружающей среды максимально допустимый ток должен быть снижен.

9.3 Почему так критичны условия хранения и время использования после вскрытия упаковки?

Эпоксидный упаковочный материал может поглощать влагу из воздуха. Во время высокотемпературного процесса пайки оплавлением эта захваченная влага может быстро испаряться, вызывая внутреннее расслоение, растрескивание или эффект "попкорна", что разрушает компонент. Указанные условия хранения и срок использования после вскрытия контролируют этот риск.

10. Практический пример проектирования и использования

Пример: Проектирование компактного датчика наличия бумаги в принтере.IR95-21C/TR7 является отличным выбором. Его малый размер позволяет разместить его в тесных механических узлах. Конструктор разместит его в паре с фототранзистором на расстоянии в несколько миллиметров, создав датчик проходного типа. Микроконтроллер будет подавать импульсы на светодиод с током 20 мА (с использованием подходящего последовательного резистора) и считывать выходной сигнал фототранзистора. Длина волны 940 нм невидима и не будет мешать пользовательскому опыту. Крылообразные выводы обеспечивают прочное паяное соединение, устойчивое к вибрациям внутри механизма принтера. Строгое соблюдение профиля оплавления и процедур обращения с влагой необходимо для высокой производственной выхода годных изделий.

11. Принцип работы

Инфракрасный светоизлучающий диод (ИК-светодиод) — это полупроводниковый p-n переходный диод. При прямом смещении электроны из n-области рекомбинируют с дырками из p-области в активной области. Этот процесс рекомбинации высвобождает энергию в виде фотонов. Используемый конкретный материал (в данном случае арсенид галлия-алюминия — GaAlAs) определяет энергию запрещенной зоны, которая непосредственно определяет длину волны излучаемого света, здесь в инфракрасном спектре около 940 нм.

12. Тенденции в отрасли

Тенденция в оптоэлектронике продолжается в сторону миниатюризации, повышения эффективности и интеграции. SMD-корпуса, подобные этому, в значительной степени заменили выводные компоненты в автоматизированной сборке. Будущие разработки могут включать еще более мелкие корпуса типа CSP, встроенные схемы драйверов внутри корпуса и компоненты, предназначенные для более высокоскоростной модуляции для применений в передаче данных. Также сохраняется постоянное внимание к повышению надежности и упрощению процессов сборки, например, снижению уровней чувствительности к влаге.