Техническая документация на ИК-светодиод HIR26-21C/L423/TR8 - Корпус 1.6мм - Прямое напряжение 1.45В - Длина волны 850нм - Сила излучения 16мВт/ср

1. Обзор продукта

HIR26-21C/L423/TR8 — это высокопроизводительный инфракрасный (ИК) излучающий диод, предназначенный для применения в технологии поверхностного монтажа (SMT). Это устройство относится к категории сверхминиатюрных светодиодов в обратном корпусе и имеет компактный круглый форм-фактор диаметром 1,6 мм. Его основная функция — излучение инфракрасного света с пиковой длиной волны 850 нанометров, что оптимально соответствует спектральной чувствительности кремниевых фотодетекторов и фототранзисторов. Это делает его идеальным источником для широкого спектра применений в сенсорных системах и системах сигнализации, где требуется передача невидимого света.

Светодиод изготовлен из арсенида галлия-алюминия (GaAlAs) и залит прозрачной пластиковой смолой со сферической линзой. Такая конструкция обеспечивает эффективное извлечение света и стабильную диаграмму направленности излучения. Ключевым преимуществом компонента является низкое прямое напряжение, что способствует энергоэффективной работе. Кроме того, продукт соответствует экологическим стандартам, не содержащим свинца (Pb-free) и RoHS, что соответствует современным требованиям производства к сокращению использования опасных веществ.

2. Подробные технические характеристики

2.1 Предельные эксплуатационные параметры

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

• Непрерывный прямой ток (I_F)): 65 мА
• Обратное напряжение (V_R)): 5 В
• Рассеиваемая мощность (P_d) при T_a≤ 25°C: 110 мВт
• Рабочая температура (T_opr)): от -40°C до +85°C
• Температура хранения (T_stg)): от -40°C до +85°C
• Температура пайки (T_sol)): 260°C (максимум 10 секунд во время оплавления)

2.2 Электрооптические характеристики (T_a= 25°C)

Эти параметры определяют производительность устройства в типичных рабочих условиях, измеренные при прямом токе 20 мА, если не указано иное.

• Сила излучения (I_e)): 14,0 мВт/ср (мин.), 16,0 мВт/ср (тип.). Измеряет оптическую мощность, излучаемую в единицу телесного угла, что указывает на яркость ИК-луча.
• Пиковая длина волны (λ_p)): 850 нм (тип.). Длина волны, при которой оптическая выходная мощность максимальна, идеально подходит для кремниевых приемников.
• Спектральная ширина (Δλ): 42 нм (тип.). Диапазон излучаемых длин волн, центрированный вокруг пиковой длины волны.
• Прямое напряжение (V_F)): 1,45 В (тип.), 1,70 В (макс.). Падение напряжения на светодиоде при работе на указанном токе. Низкое типичное значение является значительным преимуществом в эффективности.
• Обратный ток (I_R)): 10 мкА (макс.) при V_R=5В. Небольшой ток утечки при обратном смещении устройства.
• Время нарастания/спада оптического сигнала (t_r/t_f)): 25/15 нс (тип.), 35/35 нс (макс.) при I_F=50мА. Эти быстрые времена переключения позволяют осуществлять высокоскоростную импульсную работу для передачи данных.
• Угол излучения (2θ_1/2)): 20 градусов (тип.). Полный угол, при котором сила излучения составляет половину максимальной (на оси). Определяет ширину луча.

3. Анализ характеристических кривых

В техническом паспорте представлено 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 с увеличением температуры окружающей среды. Для предотвращения теплового повреждения прямой ток должен быть уменьшен при работе выше 25°C. Эту зависимость определяет предел рассеиваемой мощности в 110 мВт.

3.2 Спектральное распределение

График иллюстрирует относительную силу излучения как функцию длины волны, подтверждая пик на 850 нм и полосу пропускания примерно 42 нм. Это критически важно для обеспечения совместимости со спектральной чувствительностью приемника.

3.3 Пиковая длина волны излучения в зависимости от температуры

Пиковая длина волны имеет небольшой температурный коэффициент, обычно смещаясь примерно на 0,1–0,3 нм/°C. Эта кривая позволяет разработчикам прогнозировать смещение рабочей длины волны в предполагаемом температурном диапазоне их применения.

3.4 Прямой ток в зависимости от прямого напряжения

Эта ВАХ (вольт-амперная характеристика) необходима для проектирования схемы ограничения тока. Она показывает нелинейную зависимость между током и напряжением, подчеркивая важность использования последовательного резистора или драйвера постоянного тока для установки рабочей точки.

3.5 Сила излучения в зависимости от углового смещения

Эта полярная диаграмма визуально определяет угол излучения в 20 градусов. Диаграмма направленности излучения внутри этого конуса приблизительно ламбертова, что важно для расчета облученности на цели на заданном расстоянии и угле.

3.6 Относительная сила излучения в зависимости от прямого тока

Эта кривая показывает, что оптическая выходная мощность почти линейно зависит от тока накачки в типичном рабочем диапазоне. Она помогает определить требуемый ток накачки для достижения определенного уровня силы излучения.

4. Механическая и упаковочная информация

4.1 Габаритные размеры корпуса

Устройство имеет круглый сверхминиатюрный обратный корпус. Ключевые размеры включают диаметр корпуса 1,6 мм. Подробные механические чертежи в техническом паспорте определяют все критические размеры, включая расстояние между выводами, общую высоту и геометрию линзы, со стандартным допуском ±0,1 мм, если не указано иное. Инженеры должны обращаться к этим чертежам для точного проектирования посадочного места на печатной плате.

4.2 Определение полярности

Катод обычно обозначается маркировкой на корпусе или определенной конфигурацией выводов, как показано на размерном чертеже. Правильная ориентация полярности во время сборки обязательна для предотвращения выхода устройства из строя.

5. Рекомендации по пайке и монтажу

Правильное обращение с SMD-компонентами критически важно для обеспечения надежности.

5.1 Хранение и чувствительность к влажности

Светодиоды упакованы в влагозащитные пакеты. Срок хранения после вскрытия пакета составляет 1 год при условиях 30°C или ниже и относительной влажности 60% или ниже. Если срок хранения превышен или индикатор влажности изменился, перед пайкой оплавлением требуется термообработка (прокаливание) при 60 ±5°C в течение 24 часов, чтобы предотвратить повреждение типа "попкорн".

5.2 Профиль групповой пайки оплавлением

Рекомендуется профиль бессвинцовой (Pb-free) пайки оплавлением. Пиковая температура пайки не должна превышать 260°C, а время выше 250°C должно быть ограничено максимум 10 секундами. Пайка оплавлением не должна выполняться более двух раз на одном и том же устройстве.

5.3 Ручная пайка и ремонт

Если ручная пайка неизбежна, необходимо соблюдать крайнюю осторожность. Температура жала паяльника должна быть ниже 350°C, а время контакта на один вывод должно быть ограничено 3 секундами или менее. Рекомендуется маломощный паяльник (≤25 Вт). Для ремонта рекомендуется использовать двусторонний паяльник для одновременного нагрева обоих выводов и избежания механических напряжений. Влияние ремонта на характеристики устройства следует проверить заранее.

5.4 Проектирование печатной платы

После пайки печатная плата не должна деформироваться или подвергаться механическим нагрузкам, так как это может привести к растрескиванию корпуса светодиода или повреждению внутренних соединений.

6. Упаковка и информация для заказа

6.1 Спецификации катушки и транспортной ленты

Продукт поставляется в стандартной для отрасли 8-миллиметровой транспортной ленте, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов. Каждая катушка содержит 1500 штук (PCS) светодиодов HIR26-21C/L423/TR8. Предоставлены подробные размеры транспортной ленты, включая размер гнезда, шаг и спецификации отверстий для звездочки, чтобы обеспечить совместимость с автоматическим сборочным оборудованием для захвата и установки.

7. Рекомендации по применению

7.1 Типичные сценарии применения

• Инфракрасные датчики на печатной плате:Используется в качестве источника света в датчиках приближения, детекторах объектов и роботах, следующих по линии.
• Блоки инфракрасных пультов дистанционного управления:Идеально подходит для требований высокой мощности в пультах дистанционного управления для бытовой электроники (телевизоры, аудиосистемы) благодаря хорошей силе излучения.
• Сканеры:Может использоваться в сканерах штрих-кодов и документов, где требуется ИК-подсветка.
• Общие инфракрасные системы:Подходит для любого применения, требующего компактного, эффективного и надежного источника инфракрасного света с длиной волны 850 нм.

7.2 Особенности проектирования

• Ограничение тока:Внешний последовательный резисторабсолютно обязателендля установки рабочего тока. Низкое прямое напряжение светодиода означает, что даже небольшое увеличение напряжения питания может вызвать большое, разрушительное увеличение тока.
• Тепловой менеджмент:Хотя корпус мал, необходимо учитывать рассеиваемую мощность, особенно в условиях высокой температуры окружающей среды или при работе, близкой к максимальному току. Достаточная площадь медной фольги на печатной плате может помочь с отводом тепла.
• Оптическое проектирование:Угол излучения 20 градусов должен быть учтен при проектировании корпуса для достижения желаемой картины освещения на цели или приемнике.
• Согласование с приемником:Сочетайте этот светодиод с кремниевым фотодиодом или фототранзистором, имеющим пиковую чувствительность около 850 нм, для оптимальной производительности системы и соотношения сигнал/шум.

8. Испытания на надежность

Устройство проходит комплекс испытаний на надежность для обеспечения долгосрочной работы при различных нагрузках. Испытания проводятся с уровнем достоверности 90% и допустимым процентом дефектных изделий в партии (LTPD) 10%. Ключевые испытания включают:

• Моделирование пайки оплавлением (260°C)
• Температурные циклы (-40°C до +100°C)
• Термоудар (-10°C до +100°C)
• Хранение при высокой температуре (+100°C)
• Хранение при низкой температуре (-40°C)
• Срок службы при постоянном токе (1000 часов при 20 мА)
• Срок службы при высокой температуре/высокой влажности (85°C/85% относительной влажности в течение 1000 часов)

Критерии отказа для климатических испытаний основаны на изменениях ключевых параметров, таких как обратный ток (I_R), сила излучения (I_e) и прямое напряжение (V_F).

9. Часто задаваемые вопросы (ЧЗВ)

9.1 Зачем необходим последовательный резистор?

Инфракрасный светодиод имеет очень нелинейную и крутую вольт-амперную характеристику (ВАХ). Небольшое изменение прямого напряжения приводит к большому изменению тока. Без токоограничивающего резистора светодиод потреблял бы чрезмерный ток от типичного источника напряжения (например, 3,3 В или 5 В), что привело бы к немедленному перегреву и катастрофическому отказу. Резистор устанавливает стабильную рабочую точку.

9.2 Как рассчитать номинал последовательного резистора?

Используйте закон Ома: R = (V_{питания}- V_F) / I_F. Например, при напряжении питания 5 В, целевом токе 20 мА и типичном V_F1,45 В: R = (5 - 1,45) / 0,02 = 177,5 Ом. Подошел бы стандартный резистор на 180 Ом. Всегда используйте максимальное V_Fиз технического паспорта (1,70 В) для консервативного проектирования, чтобы гарантировать, что ток не превысит желаемый предел.

9.3 Можно ли использовать этот светодиод для передачи данных?

Да, его быстрые времена нарастания и спада (типично 25 нс/15 нс) делают его пригодным для модулированной или импульсной работы в системах передачи инфракрасных данных, таких как IrDA или простые последовательные линии связи. Схема драйвера должна быть способна переключаться на таких скоростях.

9.4 В чем разница между силой излучения и мощностью?

Сила излучения (измеряется в мВт/ср) — это оптическая мощность, излучаемая в единицу телесного угла. Она описывает, насколько "сфокусирован" луч. Полный световой поток (мощность в мВт) был бы интегралом интенсивности по всем углам. Для узкого луча в 20 градусов высокое значение силы излучения указывает на яркий, сконцентрированный луч, подходящий для направленных применений.

10. Принцип работы

HIR26-21C/L423/TR8 — это полупроводниковый светоизлучающий диод. Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее энергию его запрещенной зоны, электроны и дырки рекомбинируют в активной области (изготовленной из GaAlAs), высвобождая энергию в виде фотонов. Конкретный состав материала GaAlAs определяет энергию запрещенной зоны, которая, в свою очередь, определяет пиковую длину волны излучаемого света — в данном случае 850 нм в инфракрасном спектре. Прозрачная эпоксидная оболочка действует как линза, формируя выходной луч в указанный угол излучения 20 градусов.

11. Контекст отрасли и тренды

Инфракрасные светодиоды с длинами волн 850 нм и 940 нм являются фундаментальными компонентами бесчисленных электронных систем. Тренд направлен на еще меньшие размеры корпусов, более высокую эффективность (больше излучаемой мощности на ватт электрической мощности) и увеличенную интеграцию. Также растет спрос на устройства, способные работать на более высоких скоростях для поддержки новых применений в лидарах, 3D-сенсорах и оптической связи. HIR26-21C/L423/TR8 с его компактным размером, хорошей производительностью и соответствием RoHS представляет собой хорошо зарекомендовавшее себя решение для традиционных и многих современных ИК-применений, требующих надежного источника света для поверхностного монтажа.