Техническая спецификация SMD светодиода BR15-22C/L586/R/TR8 - Корпус 3.2x1.6x1.1мм - Напряжение 1.3-2.6В - Мощность 100-125мВт - Инфракрасный 905нм и Красный 660нм

1. Обзор продукта

BR15-22C/L586/R/TR8 — это поверхностный (SMD) светодиод с двойным излучением, который объединяет инфракрасный (ИК) и красный светодиоды в одном миниатюрном корпусе с верхним излучением. Устройство залито прозрачной пластмассой, что обеспечивает эффективную передачу света. Ключевой конструктивной особенностью является его спектральный выход, который специально согласован с чувствительностью кремниевых фотодиодов и фототранзисторов, что делает его идеальным источником для оптических систем обнаружения и детектирования.

Основные преимущества этого компонента включают низкое прямое напряжение, что способствует повышению энергоэффективности в схемах. Он производится без содержания свинца (Pb-free) и соответствует основным экологическим нормам, включая RoHS, EU REACH и стандарты по отсутствию галогенов (Br <900ppm, Cl <900ppm, Br+Cl <1500ppm), что гарантирует его пригодность для современного экологически ответственного производства электроники.

Основной целевой рынок и область применения — это системы с использованием инфракрасного излучения, такие как датчики приближения, обнаружения объектов, энкодеры и другие оптоэлектронные интерфейсы, где критически важны надежное и согласованное световое излучение.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Предельно допустимые параметры

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

• Постоянный прямой ток (IF): 50 мА для обоих кристаллов (ИК и Красный).
• Обратное напряжение (VR): 5 В. Превышение этого значения может вызвать пробой p-n перехода.
• Рабочая температура (Topr): от -40°C до +85°C. Это определяет диапазон температуры окружающей среды для надежной работы.
• Температура хранения (Tstg): от -40°C до +100°C.
• Температура пайки (Tsol): 260°C максимум в течение 5 секунд, что критично для процессов сборки методом оплавления.
• Рассеиваемая мощность (Pc): 100 мВт для ИК-излучателя и 125 мВт для красного излучателя при температуре окружающего воздуха 25°C или ниже. Этот параметр имеет решающее значение для проектирования системы теплового управления.

2.2 Электрооптические характеристики

Это типичные параметры производительности, измеренные при Ta=25°C, описывающие ожидаемое поведение в нормальных рабочих условиях.

• Сила излучения (IE): Для ИК-излучателя (BR) типичное значение составляет 0.50 мВт/ср при IF=20мА. Для красного излучателя — 1.50 мВт/ср при том же токе. Этот параметр измеряет оптическую мощность, излучаемую в единицу телесного угла.
• Длина волны пика излучения (λp): Пик излучения ИК-излучателя находится на 905 нм, а красного излучателя — на 660 нм. Это определяет доминирующий цвет излучаемого света.
• Спектральная ширина (Δλ): Приблизительно 30 нм для обоих излучателей, что указывает на разброс длин волн вокруг пика.
• Прямое напряжение (VF): Типичное VF для ИК-кристалла составляет 1.30В (макс. 1.80В), а для красного кристалла — 1.80В (макс. 2.60В) при IF=20мА. Низкое VF является ключевой особенностью для энергоэффективности.
• Обратный ток (IR): Максимум 10 мкА при VR=5В для обоих кристаллов, что указывает на ток утечки в выключенном состоянии.
• Угол обзора (2θ1/2): 140 градусов. Этот широкий угол обзора характерен для корпуса с верхним излучением без линзы, обеспечивая широкое излучение.

3. Анализ характеристических кривых

3.1 Характеристики инфракрасного излучателя (905нм)

Представленные графики иллюстрируют взаимосвязь ключевых параметров для ИК-кристалла. КриваяСила излучения в зависимости от прямого токапоказывает почти линейный рост оптической мощности с увеличением тока вплоть до максимального значения. КриваяПрямой ток в зависимости от прямого напряжениядемонстрирует экспоненциальную ВАХ диода, что критично для проектирования схем ограничения тока. ГрафикСпектрального распределенияподтверждает пик на 905нм с заданной шириной полосы. КриваяПрямой ток в зависимости от температуры окружающей средынеобходима для понимания требований по снижению мощности; с ростом температуры максимально допустимый постоянный ток уменьшается для предотвращения перегрева.

3.2 Характеристики красного излучателя (660нм)

Для красного излучателя представлены аналогичные кривые. Примечательно, что сила излучения при заданном токе выше по сравнению с ИК-излучателем. Спектральный график показывает резкий пик на 660нм в видимом красном спектре. Электрические характеристики (ВАХ) следуют тому же закону диода, но с более высоким типичным прямым напряжением.

3.3 Угловые характеристики

Упоминается график под названиемОтносительный световой ток в зависимости от углового смещения. Эта кривая жизненно важна для проектирования приложений, показывая, как интенсивность, воспринимаемая детектором, изменяется в зависимости от угла между светодиодом и детектором. Угол обзора 140 градусов определяется как угол, при котором интенсивность падает до половины своего значения на оси.

4. Механическая информация и информация об упаковке

4.1 Габаритные размеры корпуса

Устройство поставляется в компактном SMD-корпусе. Ключевые размеры (в мм) включают длину корпуса приблизительно 3.2, ширину 1.6 и высоту 1.1. Подробные чертежи определяют расположение контактных площадок, контур компонента и допуски (обычно ±0.1мм, если не указано иное), что критично для проектирования посадочного места на печатной плате.

4.2 Идентификация полярности

Корпус имеет маркировку или специальную конструкцию контактной площадки (часто скошенный угол или точка) для обозначения катода. Правильную полярность необходимо соблюдать во время сборки, чтобы предотвратить повреждение от обратного смещения.

4.3 Спецификации намотки на ленте и в катушке

Продукт поставляется на ленте в катушке для автоматизированной сборки. Указаны размеры несущей ленты, стандартная катушка содержит 2000 штук. Эта информация необходима для настройки автоматов установки компонентов.

5. Рекомендации по пайке и сборке

5.1 Хранение и обращение

Светодиоды чувствительны к влаге. Меры предосторожности включают: не вскрывать герметичный влагозащитный пакет до использования; хранить невскрытые пакеты при ≤30°C/90% относительной влажности и использовать в течение одного года; после вскрытия хранить при ≤30°C/60% относительной влажности и использовать в течение 168 часов (7 дней). Если время хранения превышено, требуется термообработка (просушка) при 60±5°C в течение не менее 24 часов.

5.2 Пайка оплавлением

Рекомендуется температурный профиль для бессвинцовой пайки. Пайку оплавлением не следует выполнять более двух раз, чтобы избежать термических напряжений. Во время нагрева не должно оказываться механическое воздействие на корпус светодиода. Печатная плата не должна деформироваться после пайки.

5.3 Ручная пайка

Если необходима ручная пайка, используйте паяльник с температурой жала ниже 350°C, нагревайте каждый вывод не более 3 секунд и используйте паяльник мощностью 25 Вт или менее. Между пайкой каждого выдерживайте интервал охлаждения более 2 секунд.

5.4 Переделка и ремонт

Ремонт после пайки не рекомендуется. Если это неизбежно, следует использовать двухголовый паяльник для одновременного нагрева обоих выводов, минимизируя термическое напряжение на корпусе. Возможность повреждения характеристик светодиода должна быть оценена заранее.

6. Рекомендации по применению и соображения по проектированию

6.1 Типовые схемы включения

Самое важное правило проектирования — этозащита от перегрузки по току. Внешний токоограничивающий резистор обязателен. Из-за экспоненциальной ВАХ диода небольшое увеличение напряжения может вызвать большое, разрушительное увеличение тока. Значение резистора должно быть рассчитано на основе напряжения питания (Vs), желаемого прямого тока (If) и прямого напряжения светодиода (Vf) по формуле: R = (Vs - Vf) / If. Если ИК и красный излучатели должны управляться независимо, необходимы отдельные резисторы.

6.2 Тепловое управление

Хотя рассеиваемая мощность мала, правильная разводка печатной платы может способствовать отводу тепла. Обеспечьте достаточную площадь меди, подключенную к тепловым площадкам (если есть) или выводам устройства. Соблюдайте рекомендации по снижению мощности, подразумеваемые предельными параметрами — работа при высоких температурах окружающей среды требует уменьшения прямого тока.

6.3 Оптическое проектирование

Используйте широкий угол обзора 140 градусов для приложений, требующих широкого покрытия. Для более дальнего действия или более направленного детектирования могут потребоваться внешние линзы или отражатели. Прозрачная линза подходит для приложений, где требуется точная диаграмма направленности излучения кристалла без цветовой фильтрации.

7. Техническое сравнение и дифференциация

Основное отличие BR15-22C/L586/R/TR8 заключается в егоспособности излучать на двух длинах волнв одном компактном SMD-корпусе. Это экономит место на плате по сравнению с использованием двух отдельных светодиодов. Егоспектральное согласование с кремниевыми детекторамиоптимизировано, что потенциально улучшает отношение сигнал/шум в приложениях детектирования.Низкое прямое напряжение, особенно для ИК-излучателя, дает преимущество в эффективности. Соответствие строгим экологическим стандартам (RoHS, REACH, Halogen-Free) делает его пригодным для широкого спектра мировых рынков.

8. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Могу ли я одновременно питать ИК и Красный светодиоды их максимальным током по 50мА каждый?

О: Нет. Предельно допустимый параметр для постоянного прямого тока составляет 50мА на кристалл. Одновременная работа обоих на 50мА, вероятно, превысит общие пределы рассеиваемой мощности корпуса (Pc) и вызовет перегрев. Токи управления должны быть снижены на основе общей мощности и тепловых условий.

В: Почему токоограничивающий резистор абсолютно необходим?

О: Светодиод — это устройство, управляемое током. Его прямое напряжение незначительно меняется с током и температурой. Подключение его напрямую к источнику напряжения (даже стабилизированному) вызовет неконтролируемый рост тока до выхода устройства из строя, поскольку нет внутреннего сопротивления для его ограничения. Резистор обеспечивает стабильный, предсказуемый ток.

В: Что означает \"спектрально согласован с кремниевым фотодетектором\"?

О: Кремниевые фотодиоды и фототранзисторы имеют определенную кривую спектральной чувствительности; они наиболее чувствительны к определенным длинам волн (обычно в ближнем инфракрасном и красном диапазоне). Пиковые длины волн этого светодиода (905нм ИК и 660нм Красный) выбраны так, чтобы попадать в зоны высокой чувствительности этих детекторов, максимизируя генерируемый электрический сигнал при заданной оптической мощности.

В: Как интерпретировать \"Угол обзора\" в 140 градусов?

О: Это полный угол, при котором сила излучения падает до половины (50%) от значения, измеренного непосредственно на оси (0 градусов). Таким образом, излучение эффективно используется в очень широком конусе ±70 градусов от центра.

9. Практический пример проектирования и использования

Пример: Проектирование датчика приближения для мобильного устройства

BR15-22C/L586/R/TR8 может использоваться в датчике приближения для определения, когда объект (например, ухо пользователя во время звонка) находится рядом с телефоном. ИК-излучатель (905нм) работает импульсами. Расположенный рядом кремниевый фотодиод обнаруживает отраженный ИК-свет. Красный излучатель в этом конкретном режиме не используется, но может быть задействован для других функций, например, индикатора состояния. Этапы проектирования включают: 1) Расчет токоограничивающего резистора для ИК-светодиода на основе выходного напряжения драйвера и желаемого импульсного тока (например, 20мА для хорошей интенсивности). 2) Размещение светодиода и фотодиода на печатной плате с оптическим барьером между ними для предотвращения прямой паразитной связи. 3) Точное соблюдение профиля пайки оплавлением, чтобы избежать повреждения чувствительного к влаге корпуса. 4) Реализация прошивки, которая подает импульсы на светодиод и считывает сигнал фотодиода, используя порог для определения состояния \"близко\" или \"далеко\".

10. Введение в принцип работы

Светодиоды (LED) — это полупроводниковые устройства, излучающие свет посредством электролюминесценции. Когда прямое напряжение прикладывается к p-n переходу, электроны из n-области рекомбинируют с дырками из p-области. Эта рекомбинация высвобождает энергию в виде фотонов (света). Конкретная длина волны (цвет) излучаемого света определяется шириной запрещенной зоны используемого полупроводникового материала. ИК-излучатель использует арсенид галлия-алюминия (GaAlAs), ширина запрещенной зоны которого соответствует инфракрасному свету с длиной волны 905нм. Красный излучатель использует фосфид алюминия-галлия-индия (AlGaInP), который дает красный свет с длиной волны 660нм. Прозрачная эпоксидная линза инкапсулирует кристалл, обеспечивает механическую защиту и формирует диаграмму направленности излучения.

11. Технологические тренды и контекст

Развитие SMD светодиодов, таких как BR15-22C/L586/R/TR8, обусловлено тенденциями миниатюризации, автоматизации и многофункциональности в электронике. Переход на бессвинцовое и безгалогенное производство отражает глобальное стремление к экологически устойчивым компонентам. В приложениях детектирования существует постоянный спрос на более высокую эффективность (больше светового потока на ватт) и более точное спектральное согласование для повышения производительности системы и снижения энергопотребления. Интеграция нескольких длин волн или функций в один корпус является логичным шагом для экономии места и затрат во все более сложных устройствах. Кроме того, улучшения в материалах и конструкции корпусов направлены на повышение надежности при термических напряжениях и воздействии влаги, что критично для автомобильных, промышленных и потребительских применений.