Техническая документация на боковой инфракрасный светодиод IR928-6C-F - Шаг выводов 2.54мм - Длина волны 940нм - Ток 50мА - Мощность 75мВт

1. Обзор продукта

IR928-6C-F — это высокоинтенсивный инфракрасный светоизлучающий диод (ИК-светодиод) бокового излучения. Он предназначен для применений, требующих компактного источника излучения, направленного вбок. Компонент выполнен в прозрачном пластиковом корпусе, что позволяет инфракрасному излучению от кристалла GaAs выходить сбоку компонента. Такой тип корпуса особенно полезен в конструкциях с ограниченным пространством, где светодиод с верхним излучением не подходит.

Ключевые преимущества данного устройства включают высокую излучаемую интенсивность, низкое прямое напряжение и высокую надежность. Он производится как бессвинцовый (Pb-free), соответствует директивам RoHS, EU REACH и ограничениям по содержанию галогенов (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm). Стандартный шаг выводов 2.54 мм обеспечивает совместимость с распространенными сквозными монтажными отверстиями на печатных платах.

2. Подробный анализ технических характеристик

2.1 Предельные эксплуатационные параметры

Устройство не должно эксплуатироваться за пределами этих значений во избежание необратимых повреждений. Номинальный постоянный прямой ток (IF) составляет 50 мА. Максимальное обратное напряжение (VR), которое можно приложить, равно 5 В. Устройство может работать в диапазоне температуры окружающей среды (Topr) от -25°C до +85°C и храниться (Tstg) при температуре от -40°C до +85°C. Максимальная температура пайки (Tsol) составляет 260°C в течение менее 5 секунд. Максимальная рассеиваемая мощность (Pd) при температуре свободного воздуха 25°C или ниже равна 75 мВт.

2.2 Электрооптические характеристики

Эти параметры указаны для стандартных условий испытаний Ta=25°C. Пиковая длина волны излучения (λp) обычно составляет 940 нм, с шириной спектра (Δλ) 50 нм, что делает его подходящим для применений в ближнем инфракрасном спектре. Прямое напряжение (VF) обычно равно 1.25 В при прямом токе 20 мА, с максимумом 1.60 В, что указывает на хорошую электрическую эффективность. Обратный ток (IR) составляет максимум 10 мкА при полном обратном смещении 5 В. Угол излучения (2θ1/2) равен 20 градусам, что определяет относительно узкий пучок инфракрасного света, излучаемый сбоку корпуса.

Критическим параметром является световой ток (IC(ON)) — это фототок, генерируемый в тестовом фототранзисторе при заданных условиях (IF=4мА, VCE=3.5В). Этот параметр используется для сортировки светодиодов по различным градациям интенсивности.

3. Объяснение системы сортировки

IR928-6C-F сортируется на различные ранги на основе его излучаемой интенсивности, измеряемой как IC(ON). Это обеспечивает стабильность характеристик в конечных применениях. Таблица сортировки предоставляет минимальные и максимальные значения для каждого кода ранга. Например, ранг 5-2 имеет диапазон IC(ON) от 1053 до 1870 мкА, в то время как ранг 7-2 имеет диапазон от 306 до 441 мкА. Важно отметить, что данная таблица сортировки приведена только для справки, и конкретная поставка определенного ранга не гарантируется, если это не указано при заказе. Конструкторам следует учитывать возможные вариации выходной мощности в пределах выбранного ранга.

4. Анализ характеристических кривых

В технической документации представлены несколько типичных характеристических кривых, которые необходимы для проектирования схем и теплового менеджмента.

4.1 Прямой ток в зависимости от температуры окружающей среды

Эта кривая снижения номинальных значений показывает, как максимально допустимый постоянный прямой ток уменьшается с ростом температуры окружающей среды выше 25°C. Это крайне важно для обеспечения долгосрочной надежности и предотвращения теплового разгона.

4.2 Спектральное распределение

Этот график иллюстрирует относительную излучаемую интенсивность в зависимости от длины волны с пиком около 940 нм. Видна ширина полосы 50 нм, показывающая разброс излучаемых длин волн.

4.3 Прямой ток в зависимости от прямого напряжения

Вольт-амперная характеристика (ВАХ) показывает зависимость между током, протекающим через светодиод, и напряжением на нем. Она нелинейна, что типично для диода. Эта кривая необходима для проектирования схемы ограничения тока.

4.4 Относительная излучаемая интенсивность в зависимости от углового смещения

Эта полярная диаграмма наглядно представляет угол излучения 20 градусов, показывая, как интенсивность излучаемого инфракрасного света уменьшается при удалении от центральной оси, перпендикулярной боковой стороне корпуса.

5. Механическая информация и данные о корпусе

Корпус представляет собой конструкцию бокового обзора для сквозного монтажа. Анод и катод четко обозначены на чертеже корпуса. Предоставлен подробный чертеж с размерами, все единицы измерения указаны в миллиметрах, стандартные допуски составляют ±0.3 мм, если не указано иное. Выводы имеют стандартный шаг 2.54 мм (0.1 дюйма). На чертеже указаны критические расстояния, такие как рекомендуемое минимальное расстояние (3 мм) от эпоксидной линзы до любой точки изгиба или пайки вывода, чтобы избежать механических и термических напряжений на корпусе.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

6.1 Формовка выводов

Выводы должны быть сформированы до пайки. Изгиб должен производиться на расстоянии не менее 3 мм от нижней части эпоксидной линзы. Каркас выводов должен быть надежно зафиксирован во время изгиба, чтобы избежать напряжения на эпоксидной смоле, которое может привести к растрескиванию светодиода или повреждению внутренних проводных соединений. Обрезка выводов должна производиться при комнатной температуре.

6.2 Процесс пайки

Указаны параметры как для ручной, так и для волновой/погружной пайки. Для ручной пайки рекомендуется температура жала паяльника не более 300°C (мощность не более 30 Вт) и время пайки не более 3 секунд. Для волновой пайки указан предварительный нагрев до 100°C максимум в течение 60 секунд максимум, затем погружение в ванну с припоем при температуре 260°C максимум в течение 5 секунд максимум. Во всех случаях паяное соединение должно находиться на расстоянии не менее 3 мм от эпоксидной линзы. Предоставлена диаграмма профиля пайки, показывающая рекомендуемую зависимость температуры от времени для волновой пайки. Пайку не следует выполнять более одного раза. После пайки светодиод необходимо защищать от механических ударов до его остывания до комнатной температуры.

6.3 Условия хранения

После отгрузки светодиоды следует хранить при температуре 10-30°C и относительной влажности (RH) ≤70% до 3 месяцев. Для более длительного хранения (до одного года) их следует хранить в герметичном контейнере с азотной атмосферой при температуре 10-25°C и влажности 20-60%. После вскрытия оригинальной упаковки устройства должны быть использованы в течение 24 часов или как можно скорее и храниться при температуре 10-25°C и влажности 20-60%. Следует избегать резких перепадов температуры при высокой влажности, чтобы предотвратить конденсацию.

6.4 Очистка и защита от электростатического разряда (ESD)

Ультразвуковая очистка не рекомендуется, так как может повредить корпус. Устройство чувствительно к электростатическому разряду (ESD). Настоятельно рекомендуется соблюдать меры предосторожности от ESD, такие как использование заземленных рабочих мест и браслетов, во время обращения с компонентом.

6.5 Тепловой менеджмент

Правильное тепловое проектирование крайне важно. Рабочий ток должен быть снижен в соответствии с кривой снижения номинальных значений, когда температура окружающей среды превышает 25°C. Температура вокруг светодиода в конечном применении должна контролироваться для поддержания производительности и надежности.

7. Упаковка и информация для заказа

Стандартное количество в упаковке: 1000 штук в пакете, 8 пакетов в коробке и 10 коробок в картонной коробке, итого 80 000 штук в картонной коробке. Предоставлена спецификация этикетки с подробной информацией, напечатанной на упаковке, включая поля для номера детали заказчика (CPN), номера детали (P/N), количества (QTY), ранга (CAT), ссылки (REF) и номера партии (LOT No.).

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

IR928-6C-F идеально подходит для применений, требующих компактного бокового инфракрасного источника. Распространенные области использования включают оптические компьютерные мыши, где боковое излучение отражается от поверхности к датчику. Он также используется в оптоэлектронных переключателях, системах обнаружения объектов, датчиках приближения и различных системах инфракрасного дистанционного управления или передачи данных, где его специфическая длина волны и форм-фактор являются преимуществом.

8.2 Особенности проектирования

При проектировании с использованием этого светодиода учитывайте следующее: Убедитесь, что расположение отверстий на печатной плате идеально соответствует выводам светодиода, чтобы избежать механических напряжений. Реализуйте соответствующие токоограничивающие резисторы на основе прямого напряжения и желаемого рабочего тока (оставаясь в пределах максимума 50 мА). Используйте кривую снижения номинальных значений для выбора безопасного рабочего тока для ожидаемой максимальной температуры окружающей среды. Расположите светодиод так, чтобы его боковая излучающая поверхность была правильно ориентирована на цель или датчик. Учитывайте вариацию интенсивности, определяемую системой сортировки, в чувствительности приемной цепи (например, фототранзистора или фотодиода).

9. Техническое сравнение и отличительные особенности

Основное отличие IR928-6C-F заключается в его боковой геометрии корпуса, которая не является распространенной среди стандартных инфракрасных светодиодов. По сравнению со светодиодами с верхним излучением, он позволяет выполнить установку с меньшим профилем, когда излучение необходимо направлять горизонтально. Его длина волны 940 нм является общепринятым стандартом, обеспечивая хорошую совместимость с кремниевыми фотодетекторами, которые имеют высокую чувствительность в этом диапазоне. Сочетание относительно высокой излучаемой интенсивности (определяемой его рангами) и узкого угла излучения 20 градусов обеспечивает более направленный пучок по сравнению со светодиодами с более широкими углами, что потенциально увеличивает силу сигнала в согласованных системах.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Какова цель параметра IC(ON) и системы сортировки?

О: IC(ON) — это мера излучаемой мощности светодиода в стандартизированных условиях испытаний. Система сортировки группирует светодиоды с аналогичными уровнями выходной мощности. Это позволяет разработчикам выбрать уровень стабильности для своего применения; для критических применений может быть указан более узкий диапазон (например, 6-1), чтобы обеспечить равномерную производительность всех устройств в производственной партии.

В: Почему так важно расстояние в 3 мм для изгиба и пайки выводов?

О: Эпоксидная линза и внутренние соединения (проволочные выводы) от кристалла к выводам чувствительны к теплу и механическим напряжениям. Приложение тепла или силы слишком близко к линзе может расплавить эпоксидную смолу, вызвать ее растрескивание или разрыв хрупких проводных соединений, что приведет к немедленному или скрытому отказу светодиода.

В: Могу ли я питать этот светодиод от источника постоянного напряжения?

О: Это не рекомендуется. Светодиоды — это устройства с токовым управлением. Их прямое напряжение имеет допуск и изменяется в зависимости от температуры. Питание от постоянного напряжения может привести к большим, неконтролируемым колебаниям тока, потенциально превышающим максимальный номинал и разрушающим светодиод. Всегда используйте драйвер постоянного тока или простой последовательный резистор с источником напряжения для установки тока.

В: Что означают "бессвинцовый" и "безгалогенный" для моего применения?

О: Это заявления о соответствии экологическим и нормативным требованиям. Бессвинцовый означает, что устройство не содержит свинца, соответствуя таким нормам, как RoHS. Безгалогенный означает, что оно содержит очень низкие уровни брома (Br) и хлора (Cl), которые являются веществами, вызывающими озабоченность в некоторых экологических нормах и для определенных применений с высокой надежностью или высокими температурами, где побочные продукты галогенов могут быть проблематичными.

11. Практический пример проектирования и использования

Пример: Датчик обнаружения объектов

В простом датчике прерывания луча IR928-6C-F может быть спарен с фототранзистором, расположенным напротив. Светодиод питается постоянным током, например, 20 мА. Когда объект проходит между светодиодом и фототранзистором, он прерывает инфракрасный луч длиной 940 нм. Выход фототранзистора изменяется, что может быть обнаружено компаратором или микроконтроллером для запуска действия. Боковой корпус позволяет установить как светодиод, так и датчик на одной печатной плате, их активные стороны обращены друг к другу через зазор, создавая очень компактный сенсорный узел. Угол излучения 20 градусов помогает сконцентрировать свет на приемнике, улучшая соотношение сигнал/шум. Разработчик должен выбрать соответствующий ранг IC(ON), чтобы обеспечить достаточную силу сигнала, достигающую фототранзистора на желаемом расстоянии обнаружения.

12. Принцип работы

Инфракрасный светодиод — это полупроводниковый p-n переходный диод. Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее его пороговое значение, электроны и дырки рекомбинируют в активной области полупроводникового материала (в данном случае арсенида галлия, GaAs). Этот процесс рекомбинации высвобождает энергию в виде фотонов (света). Конкретная длина волны 940 нм определяется шириной запрещенной зоны материала GaAs. Прозрачный эпоксидный корпус действует как линза, формируя излучаемый свет в указанный угол излучения 20 градусов сбоку компонента. Конструкция "бокового обзора" достигается за счет вертикального монтажа полупроводникового кристалла внутри корпуса так, чтобы его светоизлучающая поверхность была обращена к боковой стенке.

13. Тенденции и развитие в отрасли

Тенденция в области инфракрасных светодиодов, включая боковые типы, направлена на повышение эффективности (больше излучаемой мощности на ватт электрической мощности), что снижает энергопотребление и тепловыделение. Также наблюдается стремление к повышению надежности и долговечности, особенно для автомобильных и промышленных применений. Миниатюризация продолжается, хотя корпуса для сквозного монтажа, такие как IR928-6C-F, остаются популярными для прототипирования, любительского использования и применений, где требуется ручная сборка или более высокая механическая прочность. Версии боковых ИК-светодиодов для поверхностного монтажа (SMD) становятся все более распространенными для автоматизированного крупносерийного производства. Длина волны 940 нм остается отраслевым стандартом благодаря хорошему соответствию кремниевым детекторам и ее относительной невидимости по сравнению с видимым или 850 нм инфракрасным светом, который может иметь слабое красное свечение.