Техническая документация на ИК-светодиод IR26-61C/L746/R/TR8 - 1.6мм круглый - 1.25В - 940нм - 100мВт

1. Обзор продукта

IR26-61C/L746/R/TR8 — это миниатюрный инфракрасный (ИК) светодиод бокового свечения, предназначенный для поверхностного монтажа. Устройство заключено в компактный двухвыводной корпус из прозрачного пластика со сферической линзой, оптимизированный для эффективного инфракрасного излучения. Его спектральные характеристики специально согласованы с кремниевыми фотодиодами и фототранзисторами, что делает его идеальным источником для датчиков приближения, обнаружения объектов и других ИК-систем, требующих надежного и компактного излучателя.

Ключевые преимущества компонента включают очень малые габариты, низкое прямое напряжение и отличную совместимость со стандартными кремниевыми детекторами. Устройство поставляется на 8-мм ленте, намотанной на катушки диаметром 7 дюймов, что облегчает автоматизированные процессы сборки. Оно соответствует экологическим стандартам, включая RoHS, EU REACH, и не содержит галогенов.

1.1 Руководство по выбору устройства

Устройство идентифицируется номером детали IR26-61C/L746/R/TR8. В нем используется кристалл из GaAlAs (арсенида галлия-алюминия), который является распространенным полупроводником для генерации инфракрасного света. Линза прозрачная, что обеспечивает максимальную передачу излучаемого ИК-излучения без какого-либо фильтрования или окрашивания, которое могло бы ослабить сигнал.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Предельные эксплуатационные параметры

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

• Постоянный прямой ток (IF):65 мА. Это максимальный постоянный ток, который можно непрерывно пропускать через светодиод.
• Обратное напряжение (VR):5 В. Приложение обратного смещения выше этого значения может привести к пробою светодиодного перехода.
• Рабочая и температура хранения (Topr, Tstg):от -40°C до +100°C. Устройство рассчитано на широкий промышленный температурный диапазон.
• Температура пайки (Tsol):260°C максимум в течение 5 секунд. Это определяет допустимый пиковый профиль оплавления.
• Рассеиваемая мощность (Pc):100 мВт при температуре окружающей среды 25°C или ниже. Это ограничивает общую электрическую мощность, которая может преобразовываться в тепло внутри корпуса.

2.2 Электрооптические характеристики

Эти параметры указаны при температуре окружающей среды (Ta) 25°C и определяют типичные характеристики устройства в нормальных рабочих условиях.

• Сила излучения (IE):Оптическая мощность, излучаемая на единицу телесного угла. Типичные значения составляют 8,0 мВт/ср при 20мА и могут достигать 40,0 мВт/ср в импульсном режиме при 100мА (длительность импульса ≤100мкс, скважность ≤1%).
• Пиковая длина волны (λp):940 нм. Это длина волны, на которой светодиод излучает максимальную оптическую мощность, что идеально согласуется с пиковой чувствительностью многих кремниевых детекторов.
• Спектральная ширина (Δλ):30 нм (тип.). Это указывает на диапазон излучаемых длин волн, центрированный вокруг пика.
• Прямое напряжение (VF):Обычно 1,25В, максимум 1,50В при 20мА. При 100мА (импульсный) оно возрастает до типичных 1,40В, максимум 1,90В. Низкое VF способствует повышению эффективности системы.
• Обратный ток (IR):Максимум 10 мкА при обратном смещении 5В, что указывает на высокое качество перехода.
• Угол обзора (2θ1/2):20 градусов. Это полный угол, при котором сила излучения падает до половины своего максимального значения (на оси), определяя относительно узкий направленный луч.

3. Анализ характеристических кривых

В спецификации приведены несколько характеристических кривых, которые дают более глубокое представление о поведении устройства в различных условиях.

3.1 Прямой ток в зависимости от температуры окружающей среды

На этом графике показано снижение максимально допустимого прямого тока с ростом температуры окружающей среды. Для предотвращения перегрева и обеспечения надежности прямой ток должен быть уменьшен при работе выше 25°C. Кривая обычно показывает линейное снижение от номинальных 65мА при 25°C до нуля при максимальной температуре перехода.

3.2 Спектральное распределение

Кривая спектрального выхода иллюстрирует относительную силу излучения в зависимости от длины волны. Она подтверждает пик на 940нм и полосу пропускания около 30нм, показывая распределение, близкое к гауссовскому, характерное для светодиодных источников.

3.3 Сила излучения в зависимости от прямого тока

Этот график демонстрирует зависимость между током накачки и оптической мощностью. В области малых токов она, как правило, линейна, но при очень высоких токах могут проявляться признаки насыщения или падения эффективности из-за тепловых и других нелинейных эффектов в полупроводнике.

3.4 Прямой ток в зависимости от прямого напряжения

Вольт-амперная характеристика (ВАХ) важна для проектирования схемы. Она показывает экспоненциальную зависимость, типичную для диода. Указанные значения VF при 20мА и 100мА являются точками на этой кривой. Конструкторы используют это для расчета необходимого значения токоограничивающего резистора при заданном напряжении питания.

3.5 Относительная сила излучения в зависимости от углового смещения

Эта полярная диаграмма визуально определяет диаграмму направленности или профиль луча светодиода. Для этого устройства бокового свечения с углом обзора 20 градусов диаграмма покажет лепесток света, излучаемый перпендикулярно плоскости монтажа, с резким падением интенсивности за пределами половинного угла ±10 градусов.

4. Механическая и упаковочная информация

4.1 Габариты корпуса и полярность

Светодиод имеет круглый корпус диаметром 1,6 мм. Подробные механические чертежи предоставляют точные размеры корпуса, выводов и линзы. Анод и катод четко обозначены на схеме. Также предоставлен рекомендуемый рисунок контактных площадок (land pattern) для обеспечения надлежащего механического и теплового соединения при сборке печатной платы, минимизируя нагрузку на компонент.

4.2 Спецификация накопительной ленты и катушки

Устройство упаковано для автоматической установки. Подробно описаны размеры накопительной ленты (размер гнезда, шаг и т.д.) и спецификации катушки (диаметр 7 дюймов, 1500 штук на катушке) для обеспечения совместимости со стандартным оборудованием для установки компонентов.

5. Рекомендации по пайке и сборке

5.1 Критически важные меры предосторожности

• Защита от перегрузки по току:Внешний токоограничивающий резистор обязателен. Экспоненциальная ВАХ светодиода означает, что небольшое увеличение напряжения может вызвать большое, разрушительное увеличение тока.
• Хранение:Устройство чувствительно к влаге (MSL). Не вскрытые пакеты должны храниться при температуре ≤30°C и влажности ≤90% и использоваться в течение одного года. После вскрытия детали должны быть использованы в течение 168 часов (7 дней) при хранении в условиях ≤30°C/≤70% влажности. Превышение этих лимитов требует предварительной просушки при 60±5°C в течение не менее 24 часов перед использованием.

5.2 Условия пайки

• Пайка оплавлением:Приведен температурный профиль для бессвинцовой пайки. Оплавление не должно выполняться более двух раз во избежание термического повреждения пластикового корпуса и проводных соединений.
• Ручная пайка:При необходимости используйте температуру жала паяльника ниже 350°C максимум в течение 3 секунд на каждый вывод. Используйте паяльник мощностью 25 Вт или менее и соблюдайте интервал охлаждения не менее 2 секунд между выводами.
• Ремонт:Избегайте переделки после пайки. Если это неизбежно, необходимо использовать двухголовый паяльник для одновременного нагрева обоих выводов, чтобы предотвратить механическое напряжение, возникающее при отрыве одной контактной площадки, пока другая еще припаяна.

6. Упаковка и информация для заказа

Финальная упаковка включает герметизацию катушек в алюминиевые влагозащитные пакеты с осушителем. На этикетке пакета содержится важная информация для прослеживаемости и использования: номер детали заказчика (CPN), номер детали производителя (P/N), количество (QTY), классы характеристик (CAT), пиковая длина волны (HUE), коды ссылок, номер партии (LOT No.) и страна происхождения.

7. Рекомендации по применению

7.1 Типичные сценарии применения

Этот ИК-светодиод предназначен дляинфракрасных прикладных систем. Его ключевые характеристики делают его подходящим для:

• Датчики приближения и наличия:В паре с фототранзистором или фотодиодом для обнаружения наличия или отсутствия объекта на коротком расстоянии.
• Подсчет объектов и обнаружение кромок:В автоматизированном оборудовании для подсчета предметов на конвейере или обнаружения кромок.
• Оптические переключатели и энкодеры:Где инфракрасный луч прерывается движущейся частью для генерации цифрового сигнала.
• Короткодистанционная передача данных:В простых ИК-каналах связи (например, пульты ДУ, IrDA), хотя его узкий луч может требовать тщательного выравнивания.

7.2 Соображения при проектировании

• Схема управления:Всегда используйте последовательный резистор для установки прямого тока. Рассчитайте значение резистора по формуле R = (Vcc - Vf) / If, где Vcc — напряжение питания, Vf — прямое напряжение из спецификации (используйте максимальное значение для безопасного проектирования), а If — желаемый прямой ток (например, 20мА).
• Тепловой режим:Для непрерывной работы, близкой к максимальному току, учитывайте способность разводки печатной платы рассеивать тепло от контактных площадок светодиода.
• Оптическое выравнивание:Угол обзора 20 градусов и боковая ориентация требуют точного механического проектирования, чтобы обеспечить правильное направление ИК-луча на детектор.
• Защита от фоновой засветки:Для применений в датчиках рассмотрите возможность использования модулированных ИК-сигналов и синхронного детектирования в приемнике для подавления шумов от фонового освещения, особенно от источников, таких как солнечный свет или люминесцентные лампы, содержащих ИК-компоненты.

8. Техническое сравнение и отличия

По сравнению со стандартными ИК-светодиодами с верхним излучением, корпус бокового свечения предлагает явное механическое преимущество. Он позволяет излучать ИК-луч параллельно поверхности печатной платы, что может упростить проектирование оптического пути в приложениях с ограниченным пространством, где излучатель и детектор должны быть размещены в одной плоскости, напротив друг друга через зазор. Его диаметр 1,6 мм и малая высота делают его одним из самых маленьких доступных SMD ИК-излучателей, подходящих для миниатюрных устройств. Комбинация технологии кристалла GaAlAs, длины волны 940 нм и прозрачной линзы обеспечивает высокую эффективность и хорошее согласование с кремниевыми детекторами без ослабления, вызванного окрашенными (например, синими или черными) эпоксидными линзами, иногда используемыми для блокировки видимого света.

9. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

9.1 Для чего нужна "прозрачная" линза?

Прозрачная линза имеет минимальное поглощение в видимом и инфракрасном спектре. Для ИК-светодиода это максимизирует передачу инфракрасного света с длиной волны 940 нм из корпуса. Она не фильтрует видимый свет, но поскольку кристалл излучает почти исключительно в ИК-диапазоне, видимого света производится очень мало.

9.2 Могу ли я питать этот светодиод током 100 мА непрерывно?

Нет. Значение силы излучения при 100 мА указано для импульсных условий (длительность импульса ≤100 мкс, скважность ≤1%) для предотвращения чрезмерного нагрева. Максимальныйнепрерывныйпрямой ток (IF) составляет 65 мА при 25°C, и он должен быть снижен при более высоких температурах окружающей среды, как показано на соответствующей кривой.

9.3 Почему время хранения после вскрытия пакета такое короткое?

Пластиковая упаковка SMD-компонентов может поглощать влагу из воздуха. Во время высокотемпературной пайки (оплавления) эта захваченная влага может быстро испаряться, вызывая внутреннее расслоение, растрескивание или эффект "попкорна", что разрушает устройство. Срок годности 168 часов — это период, в течение которого компонент рассчитан на работу после воздействия определенного уровня влажности окружающей среды перед необходимостью повторной просушки.

9.4 Как определить анод и катод?

Схема корпуса в спецификации показывает физическое обозначение. Обычно один вывод может быть помечен (например, выемкой, зеленой точкой или более длинным выводом), или форма внутреннего отражателя может быть асимметричной. На схеме будет четко указано, какая сторона соответствует аноду и катоду.

10. Практический пример проектирования

Сценарий:Проектирование датчика обнаружения бумаги для принтера.

Реализация:IR26-61C/L746/R/TR8 устанавливается с одной стороны пути движения бумаги, напротив соответствующего кремниевого фототранзистора с другой стороны. Оба имеют боковое свечение, поэтому их лучи направлены горизонтально через зазор. Когда бумага отсутствует, ИК-луч достигает детектора, генерируя высокий сигнал. Когда бумага проходит, она блокирует луч, вызывая падение сигнала детектора. Узкий луч 20 градусов помогает обеспечить реакцию датчика только на объекты непосредственно на пути бумаги и меньше подвержен влиянию паразитных отражений. Микроконтроллер управляет светодиодом с током 20 мА (заданным резистором) и считывает аналоговое напряжение с коллектора фототранзистора для определения наличия бумаги.

Ключевые расчеты:Используя питание 5В и предполагая максимальное Vf 1,5В при 20мА, значение последовательного резистора составляет R = (5В - 1,5В) / 0,02А = 175 Ом. Будет использован стандартный резистор 180 Ом, что даст ток примерно 19,4 мА.

11. Принцип работы

Инфракрасный светоизлучающий диод (ИК-светодиод) работает по принципу электролюминесценции в полупроводниковом p-n переходе. При приложении прямого напряжения электроны из n-типа материала и дырки из p-типа материала инжектируются в область перехода. При рекомбинации этих носителей заряда высвобождается энергия. В материале GaAlAs, используемом в этом светодиоде, эта энергия высвобождается в основном в виде фотонов в инфракрасном спектре, конкретно около 940 нанометров. Корпус бокового свечения включает в себя формованную эпоксидную линзу, которая формирует излучаемый свет в направленный луч с заданным углом обзора, повышая эффективность связи в согласованных системах.

12. Технологические тренды

Область инфракрасной оптоэлектроники продолжает развиваться. Тренды, актуальные для компонентов, таких как IR26-61C/L746/R/TR8, включают:

• Повышенная миниатюризация:Постоянный спрос на более мелкие датчики в потребительской электронике (смартфоны, носимые устройства) стимулирует разработку еще более компактных корпусов ИК-излучателей.
• Повышенная эффективность:Достижения в области эпитаксии полупроводников и проектирования кристаллов направлены на получение большей оптической мощности (силы излучения) при том же электрическом входе, улучшая время работы от батареи системы и соотношение сигнал/шум.
• Интеграция:Наблюдается тенденция к интеграции ИК-излучателя, детектора, а иногда и управляющей логики в единый модуль или корпус, упрощая проектирование и сборку для конечных заказчиков.
• Диверсификация длин волн:Хотя 940 нм остается стандартом, другие длины волн, такие как 850 нм (часто видимые как слабое красное свечение) или 1050 нм, используются для конкретных применений, требующих различного проникновения в материал или характеристик подавления фонового света.