3mm Kızılötesi LED IR204/H16/L10 Veri Sayfası - Boyut 3mm - Gerilim 1.5V - Dalga Boyu 940nm - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

Bu belge, yüksek şiddetli bir 3mm (T-1) kızılötesi ışık yayan diyotun (LED) özelliklerini detaylandırır. Cihaz, mavi şeffaf plastik bir pakette bulunur ve silikon fotodedektörler, fototransistörler ve kızılötesi alıcı modüllerle optimum spektral uyum için tasarlanmıştır. Temel işlevi, insan gözüyle görünmezken elektronik sensörler tarafından yüksek oranda algılanabilen, 940 nanometre tepe dalga boyunda kızılötesi ışık yaymaktır.

1.1 Temel Avantajlar ve Hedef Pazar

LED, yüksek güvenilirlik, düşük ileri gerilim ve yüksek ışıma şiddeti dahil olmak üzere birçok temel avantaj sunar. PCB entegrasyonunu kolaylaştırmak için standart 2.54mm bacak aralığı ile tasarlanmıştır. Ürün, çevre bilincine sahip ve düzenlemeli pazarlar için uygun olacak şekilde RoHS, EU REACH ve halojensiz standartlarına (Br < 900ppm, Cl < 900ppm, Br+Cl < 1500ppm) uygundur. Birincil hedef uygulamaları, uzaktan kumandalar, yakınlık sensörleri, nesne algılama ve optik anahtarlar gibi kızılötesi tabanlı sistemlerdir.

2. Derinlemesine Teknik Parametre Analizi

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Cihaz, uzun ömür ve güvenilirlik sağlamak için katı sınırlar içinde çalışacak şekilde tasarlanmıştır. Sürekli ileri akım (IF) 100 mA'yi aşmamalıdır. Darbe genişliği ≤100μs ve görev döngüsü ≤%1 olan darbe çalışması için 1.0 A'ya kadar bir tepe ileri akımı (IFP) kabul edilebilir. Maksimum ters gerilim (VR) 5 V'dur. Çalışma sıcaklığı aralığı (Topr) -40°C ila +85°C arasındadır, depolama sıcaklığı (Tstg) ise -40°C ila +100°C'ye kadar uzanır. Lehimleme sıcaklığı (Tsol), süresi 5 saniyeyi aşmamak üzere 260°C veya altında tutulmalıdır. 25°C serbest hava sıcaklığındaki maksimum güç dağılımı (Pd) 150 mW'dır.

2.2 Elektro-Optik Karakteristikler

Aksi belirtilmedikçe, tüm elektro-optik karakteristikler 25°C ortam sıcaklığında (Ta) ve 20mA ileri akımda (IF) belirtilmiştir. Işıma şiddeti (IE) sınıflandırılmıştır ve sınıfa bağlı olarak minimum değerler 4.0 ila 11.0 mW/sr arasında değişir. Tepe dalga boyu (λp) tipik olarak 940 nm'dir ve spektral bant genişliği (Δλ) 45 nm'dir. İleri gerilim (VF) tipik olarak 1.2 V, maksimum 1.5 V'dur. Ters akım (IR), 5V ters gerilimde maksimum 10 μA'dır. Yarı şiddetteki tam açı olarak tanımlanan görüş açısı (2θ1/2) tipik olarak 50 derecedir.

3. Sınıflandırma Sistemi Açıklaması

LED'in ışıma çıkışı, uygulama tasarımında tutarlılığı sağlamak için sınıflara ayrılmıştır. Sınıflandırma, IF=20mA'de ölçülen ışıma şiddetine dayanır. Mevcut sınıflar K, L, M ve N'dir ve karşılık gelen minimum ve maksimum ışıma şiddeti değerleri şu şekildedir: K Sınıfı: 4.0-6.4 mW/sr; L Sınıfı: 5.6-8.9 mW/sr; M Sınıfı: 7.8-12.5 mW/sr; N Sınıfı: 11.0-17.6 mW/sr. Bu, tasarımcıların fotodedektör devrelerinin özel hassasiyet gereksinimlerini karşılayan bir bileşen seçmelerine olanak tanır.

4. Performans Eğrisi Analizi

4.1 İleri Akım - Ortam Sıcaklığı İlişkisi

Azaltma eğrisi, izin verilen maksimum sürekli ileri akım ile ortam sıcaklığı arasındaki ilişkiyi gösterir. Ortam sıcaklığı arttıkça, izin verilen maksimum ileri akım doğrusal olarak azalır. Bu, termal kaçakları önlemek ve eklem sıcaklığının güvenli çalışma sınırları içinde kalmasını sağlamak, böylece cihaz güvenilirliğini korumak için kritik bir tasarım hususudur.

4.2 Spektral Dağılım

Spektral dağılım grafiği, bağıl ışıma şiddetinin dalga boyunun bir fonksiyonu olarak nasıl değiştiğini gösterir. Yayılım, tanımlanmış bir bant genişliği ile tipik 940 nm tepe dalga boyu etrafında merkezlenmiştir. Bu karakteristik, genellikle kendi spektral hassasiyet eğrisine sahip olan alıcı sensörle uyumluluğu sağlamak için çok önemlidir. İyi bir eşleşme, sistem verimliliğini ve sinyal-gürültü oranını maksimize eder.

4.3 Işıma Şiddeti - İleri Akım İlişkisi

Bu grafik, ışıma çıkışı (Ie) ile ileri akım (IF) arasındaki doğrusal olmayan ilişkiyi tasvir eder. Işıma şiddeti akımla artar ancak özellikle yüksek akım seviyelerinde mükemmel bir doğrusal şekilde değil. Bu eğriyi anlamak, mutlak maksimum değerleri aşmadan istenen optik çıkışı elde etmek için LED'i doğru şekilde sürmek için gereklidir.

4.4 Bağıl Işıma Şiddeti - Açısal Yer Değiştirme İlişkisi

Işıma deseni grafiği, yayılan ışık şiddetinin merkez eksenden (0°) açıya göre nasıl değiştiğini gösterir. Bu paket tipi için desen tipik olarak Lambertian veya yakın Lambertian'dır ve şiddet yaklaşık ±25 derecede (50° görüş açısı ile sonuçlanan) eksen üzeri değerinin %50'sine düşer. Bu bilgi, optik tasarım, bir sistemdeki kapsama alanını ve hizalama gereksinimlerini belirlemek için hayati öneme sahiptir.

5. Mekanik ve Paket Bilgileri

LED, standart bir T-1 (3mm) radyal bacaklı pakette paketlenmiştir. Gövde mavi şeffaf plastikten yapılmıştır. Bacakların standart aralığı 2.54mm (0.1 inç) dir. Boyut çizimi (PDF'de ima edilen), aksi belirtilmedikçe tipik olarak ±0.25mm toleransla, gövde çapı, bacak uzunluğu ve diğer kritik boyutlar için kesin ölçümleri sağlayacaktır. Katot tipik olarak lens kenarındaki düz bir nokta veya daha kısa bir bacak ile tanımlanır, ancak spesifik işaret mekanik çizimden doğrulanmalıdır.

6. Lehimleme ve Montaj Kılavuzu

El lehimleme veya dalga lehimleme işlemleri kullanılabilir. Mutlak maksimum lehimleme sıcaklığı 260°C'dir ve lehimleme süresi 5 saniyeyi aşmamalıdır. Delikli bileşen lehimleme için standart IPC kılavuzlarının takip edilmesi önerilir. Yüksek sıcaklıklara uzun süre maruz kalmak plastik paketi ve iç yarı iletken çipi hasara uğratabilir. Cihaz, nem emilimini önlemek için kuru bir ortamda saklanmalıdır; bu, uygulanabilirse yeniden akış sırasında patlamaya neden olabilir, ancak bu öncelikle bir delikli bileşendir.

7. Paketleme ve Sipariş Bilgileri

Standart paketleme özelliği, torba başına 200 ila 1000 adet, kutu başına 4 torba ve koli başına 10 kutudur. Paketleme üzerindeki etiket, izlenebilirlik ve tanımlama için kritik bilgileri içerir: Müşteri Üretim Numarası (CPN), Üretim Numarası (P/N), Paketleme Miktarı (QTY), Sınıflar (CAT), Tepe Dalga Boyu (HUE), Referans (REF), Parti Numarası (LOT No) ve Üretim Yeri. Depolama ve nakliye sırasında bileşenleri korumak için neme dayanıklı paketleme malzemeleri kullanılır.

8. Uygulama Önerileri

8.1 Tipik Uygulama Senaryoları

Bu kızılötesi LED, temas gerektirmeyen algılama ve sinyalizasyon uygulamalarının geniş bir yelpazesi için idealdir. Yaygın kullanımlar arasında tüketici elektroniği için kızılötesi uzaktan kumandalar (TV'ler, ses sistemleri), cihazlarda ve endüstriyel ekipmanlarda yakınlık ve nesne algılama, optik kodlayıcılar, ışın kesme sensörleri ve sayma veya seviye algılama için eşleştirilmiş verici-dedektör modüllerinde bir ışık kaynağı olarak kullanım yer alır.

8.2 Tasarım Hususları

Bir devre tasarlarken, ileri akımı kontrol etmek ve hasarı önlemek için LED ile seri olarak her zaman bir akım sınırlama direnci ekleyin. Değer Ohm Kanunu kullanılarak hesaplanabilir: R = (Vbesleme - VF) / IF. Gerekli algılama mesafesine ve dedektörün hassasiyetine göre uygun ışıma şiddeti sınıfını seçin. LED'i alıcı ile hizalarken görüş açısını göz önünde bulundurun. Daha yüksek anlık çıkış elde etmek için darbe çalışmasında (örneğin, daha uzun menzil için), darbe genişliğinin ve görev döngüsünün IFP için belirtilen sınırlar içinde kaldığından emin olun. Özellikle maksimum değerlere yakın çalışırken ısıyı dağıtmak için yeterli PCB düzeni sağlayın.

9. Teknik Karşılaştırma ve Farklılıklar

Genel kızılötesi LED'lerle karşılaştırıldığında, bu cihaz, silikon fotodiyotlar ve fototransistörler için yaygın bir tepe hassasiyet dalga boyu olan ve verimli bağlantı sağlayan 940nm merkezli iyi tanımlanmış ve tutarlı bir spektral çıkış sunar. Işıma şiddeti sınıflarının mevcudiyeti, seri üretimde öngörülebilir performans sağlar. Düşük ileri gerilim (tipik olarak 1.2V) ve yüksek ışıma şiddeti kombinasyonu, daha güç verimli tasarımlara yol açabilir. Modern çevre standartlarına (RoHS, REACH, Halojensiz) uyumluluk, katı düzenlemelere sahip küresel pazarları hedefleyen ürünler için önemli bir avantajdır.

10. Sıkça Sorulan Sorular (SSS)

S: K, L, M ve N sınıfları arasındaki fark nedir?

C: Sınıflar, farklı minimum ışıma şiddeti aralıklarını temsil eder. N Sınıfı en yüksek çıkışa (11.0-17.6 mW/sr) sahipken, K Sınıfı en düşük çıkışa (4.0-6.4 mW/sr) sahiptir. Uygulamanız için gerekli sinyal gücüne göre bir sınıf seçin.

S: Bu LED'i doğrudan 5V besleme ile sürebilir miyim?

C: Hayır. İleri gerilim sadece yaklaşık 1.2-1.5V'dur. Doğrudan 5V'a bağlamak aşırı akım akışına neden olur ve LED'i tahrip eder. Her zaman seri bir akım sınırlama direnci kullanmalısınız.

S: Katodu nasıl tanımlarım?

C: Standart bir T-1 paketi için, katot genellikle plastik lens kenarındaki düz bir kenar ile gösterilir. Alternatif olarak, LED'e alttan bakıldığında, düz tarafa karşılık gelen bacak katottur. Katot aynı zamanda daha kısa bacak da olabilir.

S: Tipik çalışma ömrü nedir?

C: Bu veri sayfasında açıkça belirtilmemiş olsa da, bu tür kızılötesi LED'ler, özellikle akım ve sıcaklık sınırları olmak üzere, belirtilen mutlak maksimum değerleri içinde çalıştırıldığında tipik olarak çok uzun çalışma ömrüne (on binlerce saat) sahiptir.

11. Pratik Kullanım Örneği

Senaryo: Basit Bir Nesne Algılama Sensörü Tasarlama.

Bir mühendis, bir boşluktan geçen bir nesnenin varlığını algılamak zorundadır. Bu IR204 LED'i, boşluğun karşı tarafına yerleştirilmiş bir fototransistör ile eşleştirir (ışın geçiş konfigürasyonu). Yeterli şiddet için M Sınıfından bir LED seçer. LED, 100Ω direnç (R = (3.3V - 1.2V) / 0.02A ≈ 105Ω) üzerinden bir 3.3V mikrodenetleyici pininden 20mA sabit akım ile sürülür. Fototransistörün kollektörü bir direnç üzerinden 3.3V'a çekilir ve kollektördeki voltaj mikrodenetleyicinin ADC'si tarafından okunur. Işın engellenmediğinde, fototransistör iletir ve voltajı düşürür. Bir nesne ışını engellediğinde, fototransistör iletmeyi durdurur ve voltaj yükselir, nesnenin varlığını işaret eder. 50° görüş açısı, hafif yanlış hizalama ile bile güvenilir algılama için yeterince geniş bir ışın sağlar.

12. Çalışma Prensibi Tanıtımı

Bir kızılötesi LED, bir yarı iletken p-n eklem diyotudur. Bant aralığı enerjisini aşan bir ileri gerilim uygulandığında, n-bölgesinden gelen elektronlar, aktif bölgede (bu durumda GaAlAs'tan yapılmış) p-bölgesinden gelen deliklerle yeniden birleşir. Bu yeniden birleşme süreci, foton (ışık) şeklinde enerji açığa çıkarır. Spesifik malzeme bileşimi (Galmiyum Alüminyum Arsenür) yayılan fotonların dalga boyunu belirler ve bu cihazda 940 nm civarında kızılötesi spektrumdadır. Mavi şeffaf plastik paket bir filtre değil, çıkış ışınını şekillendirmek ve yarı iletken çipi korumak için bir lens görevi görür.

13. Teknoloji Trendleri

Kızılötesi LED teknolojisi, daha yüksek verimlilik (elektriksel watt başına daha fazla ışıma çıkışı), LiDAR ve uçuş süresi algılama gibi daha uzun menzilli uygulamalar için daha yüksek güç yoğunlukları ve kompakt tüketici cihazlarına entegrasyon için daha küçük paket boyutlarına doğru gelişmeye devam etmektedir. Ayrıca, gaz algılama veya fizyolojik izleme gibi spesifik algılama uygulamaları için daha hassas dalga boyu kontrolü ve daha dar spektral bant genişlikleri yönünde bir eğilim vardır. Sürücülerin ve kontrol mantığının doğrudan LED çipi ile entegrasyonu (akıllı LED'ler) bir başka gelişme alanıdır. Burada açıklanan cihaz gibi cihazların temel prensipleri, yerleşik ve gelişmekte olan geniş bir optoelektronik sistem yelpazesi için kritik önemini korumaktadır.