IR204-A 3.0mm Kızılötesi LED Veri Sayfası - 3mm Paket - 940nm Dalga Boyu - 100mA Akım - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

IR204-A, standart 3mm (T-1) mavi plastik paket içine yerleştirilmiş yüksek yoğunluklu bir kızılötesi yayan diyottur. 940nm tepe dalga boyunda ışık yayacak şekilde tasarlanmıştır ve bu özelliği ile yaygın fototransistörler, fotodiyotlar ve kızılötesi alıcı modüllerle spektral olarak uyumludur. Bu cihaz, yüksek güvenilirlik, yüksek ışıma şiddeti ve düşük ileri gerilim özellikleri ile çeşitli kızılötesi iletim uygulamaları için uygundur.

1.1 Temel Avantajlar

• Yüksek Işıma Şiddeti:Güvenilir sinyal iletimi için güçlü kızılötesi çıkış sağlar.
• Dalga Boyu Uyumu:940nm tepe dalga boyu, standart IR alıcılar ile uyumluluk için optimize edilmiştir.
• Kompakt ve Standart:2.54mm bacak aralıklı 3mm paket, standart PCB düzenlerine kolay entegrasyon sağlar.
• Uyumluluk:Ürün, RoHS, EU REACH ve halojensiz standartlarına (Br < 900ppm, Cl < 900ppm, Br+Cl < 1500ppm) uygundur.

1.2 Hedef Uygulamalar

Bu kızılötesi LED, öncelikle görünmeyen ışık iletişimi gerektiren sistemler için tasarlanmıştır. Başlıca uygulama alanları arasında yüksek güç gereksinimli kızılötesi uzaktan kumanda birimleri, serbest hava iletim sistemleri, duman dedektörleri ve diğer genel kızılötesi tabanlı algılama veya iletişim sistemleri bulunur.

2. Teknik Parametreler: Derinlemesine Nesnel Yorum

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Bu değerler, cihaza kalıcı hasar verebilecek sınırları tanımlar. Bu sınırlarda veya üzerinde çalışma garanti edilmez.

• Sürekli İleri Akım (IF):100 mA. Sürekli olarak uygulanabilen maksimum DC akımdır.
• Tepe İleri Akım (IFP):1.0 A. Bu yüksek akım yalnızca darbe koşullarında (Darbe Genişliği ≤ 100μs, Görev Döngüsü ≤ %1) izin verilir.
• Ters Gerilim (VR):5 V. Ters öngerilimde bu gerilimin aşılması diyot eklemine zarar verebilir.
• Çalışma & Depolama Sıcaklığı (Topr/Tstg):-40°C ila +85°C. Cihaz endüstriyel sıcaklık aralıkları için derecelendirilmiştir.
• Güç Dağılımı (Pd):25°C'de 150 mW. Paketin termal sınırları aşılmadan dağıtabileceği maksimum güçtür.

2.2 Elektro-Optik Özellikler

Bu parametreler, standart eklem sıcaklığı olan 25°C'de ölçülür ve belirtilen koşullar altındaki cihaz performansını tanımlar.

• Işıma Şiddeti (Ie):Temel bir performans metriğidir. Standart 20mA sürme akımında, tipik ışıma şiddeti 5.6 mW/sr'dir. Yüksek akımlı darbe çalışmasında (100mA, 1A), çıkış sırasıyla 38 mW/sr ve 350 mW/sr'ye önemli ölçüde artarak uzun menzilli veya yüksek parlaklıklı darbe uygulamalarını mümkün kılar.
• Tepe Dalga Boyu (λp):940 nm (tipik). Bu, insan gözüyle görülemeyen ancak silikon tabanlı sensörler tarafından verimli bir şekilde algılanan yakın kızılötesi spektrumdadır.
• Spektral Bant Genişliği (Δλ):Yaklaşık 45 nm. Bu, tepe dalga boyu etrafında yayılan ışığın spektral genişliğini tanımlar.
• İleri Gerilim (VF):20mA'de tipik olarak 1.2V, akımla birlikte artar. Bu düşük gerilim, tasarımlarda daha düşük güç tüketimine katkıda bulunur.
• Görüş Açısı (2θ1/2):35 derece. Işıma şiddetinin tepe değerinin yarısına düştüğü açısal yayılımdır ve ışın desenini tanımlar.

3. Sınıflandırma Sistemi Açıklaması

Veri sayfası bir ışıma şiddeti sınıflandırma yapısı içerir. LED'ler, IF=20mA'de ölçülen çıkışlarına göre gruplara (K, L, M, N) ayrılır. Örneğin, 'L' sınıfının minimum şiddeti 5.6 mW/sr, maksimumu ise 8.9 mW/sr'dir. Bu, tasarımcıların tutarlı sistem davranışı için garanti edilen minimum performans seviyelerine sahip parçaları seçmesine olanak tanır. Veri sayfası, bu özel parça numarası için dalga boyu veya ileri gerilim sınıflandırması göstermez.

4. Performans Eğrisi Analizi

Veri sayfası, tasarım için çok önemli olan birkaç karakteristik eğri sağlar.

4.1 İleri Akım - Ortam Sıcaklığı İlişkisi (Şekil 1)

Bu eğri, ortam sıcaklığı 25°C'nin üzerine çıktıkça izin verilen maksimum sürekli ileri akımın nasıl düştüğünü gösterir. Tasarımcılar, uygulamanın maksimum ortam sıcaklığında çalışma akımının güvenli sınırı aşmadığından emin olmak için bu grafiği kullanmalıdır.

4.2 Spektral Dağılım (Şekil 2)

Belirtilen ~45nm bant genişliği ile 940nm tepe noktası etrafında merkezlenmiş, dalga boyunun bir fonksiyonu olarak bağıl ışıma gücünü gösterir.

4.3 Tepe Yayılım Dalga Boyu - Sıcaklık İlişkisi (Şekil 3)

Ortam (ve dolayısıyla eklem) sıcaklığındaki değişikliklerle tepe dalga boyundaki kaymayı gösterir. Bu, bir dedektörle hassas spektral eşleşmenin kritik olduğu uygulamalar için önemlidir.

4.4 İleri Akım - İleri Gerilim İlişkisi (IV Eğrisi) (Şekil 4)

Akım ve gerilim arasındaki doğrusal olmayan ilişkiyi tasvir eder. Bu eğri, akım sınırlayıcı devre tasarımı (örneğin, seri direnç hesaplaması) için gereklidir.

4.5 Bağıl Yoğunluk - İleri Akım İlişkisi (Şekil 5)

Işık çıkışının akımla doğrusal orantılı olmadığını, özellikle ısınma ve diğer etkiler nedeniyle verimin düşebileceği yüksek akımlarda gösterir.

4.6 Bağıl Işıma Şiddeti - Açısal Yer Değiştirme İlişkisi (Şekil 6)

Bu, uzaysal ışıma desenidir ve 35 derecelik görüş açısını grafiksel olarak gösterir. Uygun hizalama ve kapsama alanı sağlamak için optik tasarımda hayati öneme sahiptir.

5. Mekanik ve Paket Bilgisi

5.1 Paket Boyutları

Cihaz, standart bir T-1 (3mm) yuvarlak paket kullanır. Veri sayfasındaki detaylı mekanik çizim, gövde çapı (tipik 3.0mm), bacak aralığı (2.54mm) ve bacak çapı dahil tüm kritik boyutları sağlar. Aksi belirtilmedikçe toleranslar tipik olarak ±0.25mm'dir. Paket malzemesi, yerleşik bir filtre görevi gören mavi renkli plastiktir.

5.2 Polarite Tanımlama

Uzun bacak anot (+), kısa bacak ise katot (-) 'dur. Bu, LED'ler için standart kuraldır. Paketin kenarındaki düz taraf da katot tarafını gösterebilir.

6. Lehimleme ve Montaj Kılavuzu

• Lehimleme Sıcaklığı:Maksimum lehimleme sıcaklığı 260°C'dir.
• Lehimleme Süresi:Bacaklar, 260°C'nin üzerindeki lehimleme sıcaklıklarına 5 saniyeden fazla maruz bırakılmamalıdır.
• Genel Kullanım:Yarı iletken ekleme zarar gelmesini önlemek için taşıma ve montaj sırasında standart ESD (Elektrostatik Deşarj) önlemleri alınmalıdır.
• Depolama Koşulları:Cihaz, belirtilen -40°C ila +85°C sıcaklık aralığında kuru bir ortamda depolanmalıdır.

7. Paketleme ve Sipariş Bilgisi

7.1 Paketleme Şartnamesi

LED'ler tipik olarak torbalarda paketlenir (torba başına 200-1000 adet). Dört torba bir kutuya yerleştirilir ve on kutu bir karton oluşturur.

7.2 Etiket Bilgisi

Paketleme üzerindeki etiket, Parça Numarası (P/N), miktar (QTY), sınıf/bin (CAT), tepe dalga boyu (HUE), lot numarası (LOT No.) ve bir referans kodu gibi temel bilgileri içerir. Bu izlenebilirlik, kalite kontrolü için önemlidir.

8. Uygulama Önerileri

8.1 Tipik Uygulama Devreleri

Temel bir devrede, LED bir akım sınırlayıcı direnç üzerinden bir gerilim kaynağı tarafından sürülür. Direnç değeri (R), Ohm Kanunu kullanılarak hesaplanır: R = (Vcc - Vf) / If; burada Vcc besleme gerilimi, Vf LED'in ileri gerilimi (örneğin, 20mA'de 1.2V) ve If istenen ileri akımdır. Darbe çalışması için (örneğin, uzaktan kumandalarda), bir transistör anahtarı tipik olarak bir kapasitörden veya doğrudan güç kaynağından yüksek tepe akımını (1A'ya kadar) sağlamak için kullanılır.

8.2 Tasarım Hususları

• Akım Sürme:Bir LED'i her zaman sabit bir gerilimle değil, kontrollü bir akımla sürün. Bir seri direnç veya sabit akım sürücüsü kullanın.
• Termal Yönetim:Paketin düşük termal direnci olsa da, yüksek akımlarda (100mA'ye yaklaşan) veya yüksek ortam sıcaklıklarında sürekli çalışma, aşırı ısınmayı önlemek için düşürme eğrisinin dikkate alınmasını gerektirir.
• Optik Hizalama:35 derecelik görüş açısı, optimum sinyal gücü için alıcı sensörle uygun hizalama gerektirir. Gerekirse, ışın desenini değiştirmek için lensler veya yansıtıcılar kullanılabilir.
• Güç Kaynağı Gürültüsü:Hassas analog algılama uygulamalarında, LED sürücü devresinin dedektörden gelen zayıf sinyale müdahale edebilecek elektriksel gürültü oluşturmadığından emin olun.

9. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

IR204-A'nın temel farklılaştırıcıları, standart 3mm paketi, yüksek darbeli ışıma şiddeti (350 mW/sr'ye kadar) ve kesin tanımlanmış 940nm dalga boyunun kombinasyonudur. Genel IR LED'lere kıyasla, garanti edilen minimum performans (sınıflandırma yoluyla) ve modern çevre düzenlemelerine uyum sunar. GaAlAs çip malzemesi, verimli kızılötesi yayılım için standarttır.

10. Sıkça Sorulan Sorular (Teknik Parametrelere Dayalı)

10.1 Bu LED'i doğrudan bir 5V veya 3.3V mikrodenetleyici pininden sürebilir miyim?

Hayır, doğrudan süremezsiniz.Bir mikrodenetleyici pini tipik olarak 20mA'yi sürekli sağlayamaz (MCU'nuzun veri sayfasını kontrol edin) ve kesinlikle 1A tepe akımı sağlayamaz. Daha da önemlisi, akımı istenen değere (örneğin, 20mA) sınırlamak için bir seri direnç kullanmalısınız. LED için gereken daha yüksek akımları anahtarlamak için bir transistör (BJT veya MOSFET) gereklidir.

10.2 Neden darbeli koşullarda ışıma şiddeti çok daha yüksek?

Daha yüksek darbeli derecelendirmeler (100mA, 1A), eklemin çok kısa süreler için çok daha fazla akımla sürülmesine izin verir. Bu, çipin ve paketin termal kütlesi darbeler arasında soğumaya zaman bulduğu için, ortalama eklem sıcaklığını yıkıcı seviyelere çıkarmadan daha fazla ışık üretir. Bu, uzaktan kumandalar gibi patlama iletişimi için idealdir.

10.3 \"Fototransistör ile spektral olarak eşleşmiş\" ne anlama geliyor?

Silikon tabanlı fototransistörler ve fotodiyotlar, yakın kızılötesi bölgede, yaklaşık 800-900nm civarında tepe hassasiyetine sahiptir. IR204-A'nın 940nm yayılımı, bu yüksek hassasiyet bandı içinde yer alır ve dedektörün güçlü bir sinyal almasını sağlayarak sistemin sinyal-gürültü oranını ve çalışma mesafesini iyileştirir.

11. Pratik Tasarım ve Kullanım Örneği

Örnek: Basit Kızılötesi Uzaktan Kumanda Vericisi.Yaygın bir kullanım TV kumandasıdır. Bir mikrodenetleyici modüle edilmiş bir dijital kod (örneğin, 38kHz taşıyıcı) üretir. Bu sinyal bir transistörün beyzini sürer. Transistör, IR204-A üzerinden kollektör akımını anahtarlar. LED'in yakınındaki bir kapasitör, güçlü bir sinyal için gerekli olan kısa yüksek akım darbesini (100mA veya daha fazlasına kadar) sağlayabilir. LED 38kHz frekansında darbelenir. 940nm ışık görünmezdir ve yüksek darbeli şiddet, sinyalin duvarlardan yansıtılmasına ve odanın karşısındaki alıcı tarafından hala algılanmasına olanak tanır. Düşük ileri gerilim, pil gücünün korunmasına yardımcı olur.

12. Prensip Tanıtımı

Bir Kızılötesi Işık Yayan Diyot (IR LED), bir yarı iletken p-n eklem diyotudur. İleri bir gerilim uygulandığında, n-bölgesinden elektronlar ve p-bölgesinden oyuklar eklem bölgesine enjekte edilir. Bu yük taşıyıcıları yeniden birleştiğinde enerji açığa çıkarırlar. Bu özel cihazda, yarı iletken malzeme (Galliyum Alüminyum Arsenür - GaAlAs), bu enerjinin öncelikle kızılötesi spektrumdaki (940 nanometre dalga boyu) fotonlar olarak salınması için seçilmiştir. Mavi plastik paket, bazı görünür ışığı engelleyen ve ayrıca çıkış ışınını şekillendirmek için bir lens görevi görebilen bir filtre olarak işlev görür.

13. Gelişim Trendleri

Kızılötesi LED teknolojisindeki trendler, daha yüksek duvar prizi verimliliğine (elektriksel watt başına daha fazla ışık çıkışı) sahip cihazların geliştirilmesini içerir; bu, daha uzun pil ömrü veya daha uzun menzil sağlar. Ayrıca, hassas dalga boyu kontrolü gerektiren uygulamalar için daha dar spektral bant genişlikli LED'ler üretmek ve ortam ışığı gürültüsüne duyarlılığı azaltmak için devam eden çalışmalar vardır. LED'in bir sürücü IC veya bir fotodedektör ile tek bir modüle entegrasyonu, sistem tasarımını basitleştiren bir başka trenddir. Daha küçük paketlerde daha yüksek güç yoğunluğu için itici güç, çevresel ve güvenlik düzenlemelerine tam uyum için evrensel endüstri çabasıyla birlikte devam etmektedir.