3mm Kızılötesi LED HIR234C Veri Sayfası - T-1 Paket - Tepe Dalga Boyu 850nm - İleri Gerilim 1.65V - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

HIR234C, standart 3mm (T-1) su berraklığında plastik paket içerisinde yer alan yüksek şiddetli bir kızılötesi yayan diyottur. 850nm tepe dalga boyunda ışık yayacak şekilde tasarlanmıştır ve bu özelliği ile yaygın silikon fototransistörler, fotodiyotlar ve kızılötesi alıcı modüller ile spektral olarak uyumludur. Bu cihaz, güvenilir ve verimli kızılötesi iletimi gerektiren uygulamalar için tasarlanmıştır.

1.1 Temel Avantajlar

• Yüksek Işıma Şiddeti:Güçlü optik çıkış sağlar, uzun menzilli veya düşük hassasiyetli alıcı sistemleri için uygundur.
• Yüksek Güvenilirlik:Tutarlı performans ve uzun çalışma ömrü için inşa edilmiştir.
• Düşük İleri Gerilim:20mA'de tipik olarak 1.65V'dir, tasarımlarda daha düşük güç tüketimine katkıda bulunur.
• Çevresel Uyumluluk:Ürün, RoHS, EU REACH ve halojensiz standartlarına (Br < 900ppm, Cl < 900ppm, Br+Cl < 1500ppm) uyar.
• Standart Paket:2.54mm bacak aralığına sahip tanıdık T-1 (3mm) form faktörü, mevcut tasarımlara ve PCB düzenlerine kolay entegrasyonu sağlar.

1.2 Hedef Uygulamalar

Bu kızılötesi LED, görünmeyen ışık iletişimi veya algılama gerektiren çeşitli sistemler için uygundur.

• Kızılötesi uzaktan kumanda üniteleri, özellikle daha yüksek güç gereksinimi olanlar.
• Serbest uzay optik veri iletim bağlantıları.
• Duman algılama sistemleri.
• Yakınlık sensörleri ve nesne sayaçları dahil genel amaçlı kızılötesi uygulama sistemleri.

2. Teknik Parametre Analizi

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Bu değerler, cihaza kalıcı hasar verebilecek sınırları tanımlar. Bu koşullar altında çalışma garantisi yoktur.

• Sürekli İleri Akım (I_F):100 mA
• Tepe İleri Akım (I_FP):1.0 A (Darbe Genişliği ≤ 100μs, Görev Döngüsü ≤ %1)
• Ters Gerilim (V_R):5 V
• Çalışma Sıcaklığı (T_opr):-40°C ila +85°C
• Depolama Sıcaklığı (T_stg):-40°C ila +100°C
• Güç Dağılımı (P_d):150 mW (25°C ortam sıcaklığında veya altında)
• Lehimleme Sıcaklığı (T_sol):260°C, ≤ 5 saniye

2.2 Elektro-Optik Karakteristikler

Bu parametreler, 25°C ortam sıcaklığında (T_a) ölçülür ve cihazın tipik performansını tanımlar.

• Işıma Şiddeti (I_e):
  • 7.8 mW/sr (Min) / 15 mW/sr (Tip) I_F= 20mA (DC) iken.
  • 50 mW/sr (Tip) I_F= 100mA (darbe) iken.
  • 300 mW/sr (Tip) I_F= 1A (darbe) iken.
• Tepe Dalga Boyu (λ_p):850 nm (Tipik) I_F= 20mA iken.
• Spektral Bant Genişliği (Δλ):45 nm (Tipik) I_F= 20mA iken.
• İleri Gerilim (V_F):
  • 1.45V (Min) / 1.65V (Tip) / 1.65V (Maks) I_F= 20mA iken.
  • 1.80V (Tip) / 2.40V (Maks) I_F= 100mA (darbe) iken.
  • 4.10V (Tip) / 5.25V (Maks) I_F= 1A (darbe) iken.
• Ters Akım (I_R):10 μA (Maks) V_R= 5V iken.
• Görüş Açısı (2θ_1/2):30 derece (Tipik) I_F= 20mA iken.

Ölçüm Toleransları:İleri Gerilim ±0.1V, Işıma Şiddeti ±%10, Tepe Dalga Boyu ±1.0nm.

3. Performans Eğrisi Analizi

Veri sayfası, cihazın farklı çalışma koşulları altındaki davranışını anlamak için çok önemli olan çeşitli karakteristik eğriler sağlar.

3.1 Termal ve Akım Bağımlılıkları

İleri Akım - Ortam Sıcaklığı (Şekil 1):Bu eğri, ortam sıcaklığı arttıkça izin verilen maksimum ileri akımın düşürülmesini gösterir. Güvenilirliği sağlamak ve güç dağılımı sınırı içinde kalmak için, yüksek sıcaklıklarda sürücü akımının azaltılması gerekir.

Tepe Yayım Dalga Boyu - Ortam Sıcaklığı (Şekil 3):Bir LED'in tepe dalga boyunun bir sıcaklık katsayısı vardır, tipik olarak sıcaklıkla hafifçe kayar. Bu eğri, HIR234C için bu kaymayı nicelendirir ve bu, hassas spektral eşlemenin kritik olduğu uygulamalar için önemlidir.

İleri Akım - İleri Gerilim (Şekil 4):Bu, diyodun temel I-V eğrisidir. Akım ve gerilim arasındaki üstel ilişkiyi gösterir. Eğri, akım sınırlayıcı devre tasarımına ve LED üzerindeki gerilim düşüşünün farklı sürüş koşullarında anlaşılmasına yardımcı olur.

3.2 Optik Çıkış Karakteristikleri

Spektral Dağılım (Şekil 2):Bu grafik, göreceli ışıma şiddetini dalga boyuna karşı çizer. 850nm tepe noktasını ve yaklaşık 45nm spektral bant genişliğini görsel olarak doğrular ve yayılan dalga boyları aralığını gösterir.

Işıma Şiddeti - İleri Akım (Şekil 5):Bu eğri, optik çıkış gücü (mW/sr cinsinden) ile elektriksel giriş akımı arasındaki ilişkiyi gösterir. Genellikle orta aralıkta doğrusaldır, ancak termal ve verimlilik etkileri nedeniyle çok yüksek akımlarda doyuma ulaşabilir.

Göreceli Işıma Şiddeti - Açısal Yer Değiştirme (Şekil 6):Bu kutupsal çizim, LED'in ışıma desenini tanımlar. Merkez eksenden (0°) uzaklaştıkça şiddetin nasıl düştüğünü gösterir ve nihayetinde şiddetin tepe değerinin yarısına düştüğü 30 derecelik görüş açısını tanımlar.

Işıma Şiddeti - Ortam Sıcaklığı (Şekil 7):Optik çıkış, eklem sıcaklığı yükseldikçe azalır. Bu eğri, ortam (ve dolayısıyla eklem) sıcaklığı arttıkça ışıma şiddetindeki tipik azalmayı nicelendirir ve bu, geniş bir sıcaklık aralığında çalışan sistemlerin tasarımı için hayati önem taşır.

Göreceli İleri Gerilim - Ortam Sıcaklığı (Şekil 8):Bir diyodun ileri geriliminin negatif bir sıcaklık katsayısı vardır. Bu eğri, V_F'nin tipik olarak sıcaklık arttıkça nasıl azaldığını gösterir; bu, sabit gerilim sürüş şemalarında veya LED'in sıcaklık sensörü olarak kullanılmasında bir faktör olabilir.

4. Mekanik ve Paketleme Bilgileri

4.1 Cihaz Seçimi ve Yapısı

• Çip Malzemesi:GaAlAs (Galüminyum Alüminyum Arsenür).
• Lens/Renk:Su berraklığında plastik.

4.2 Paket Boyutları (T-1, 3mm)

Cihaz, standart T-1 (3mm) yuvarlak LED paket boyutlarına uygundur. Veri sayfasından önemli mekanik notlar şunları içerir:

• Tüm boyutlar milimetre (mm) cinsindendir.
• Aksi belirtilmedikçe standart boyut toleransları ±0.25mm'dir.
• Çizim tipik olarak gövde çapını (3.0mm), bacak aralığını (2.54mm) ve lens şekli ile bacak uzunluğu/çapını içeren genel boyutları gösterir.

Polarite Tanımlama:Katot tipik olarak plastik lens kenarındaki düz bir nokta ve/veya daha kısa bir bacak ile tanımlanır. Kesin tanımlama için daima paket çizimine başvurun.

5. Lehimleme ve Montaj Kılavuzu

• El Lehimlemesi:Sıcaklık kontrollü bir havya kullanın. Her bacak için lehimleme süresini, sıcaklık 350°C'yi geçmeyecek şekilde maksimum 3 saniye ile sınırlayın.
• Dalga Lehimleme:Kullanılabilir, ancak plastik paket üzerindeki termal stresi en aza indirmek için ön ısıtma ve maruz kalma süresi kontrol edilmelidir.
• Reflö Lehimleme:Cihaz, Mutlak Maksimum Değerlere göre, maksimum 5 saniye boyunca 260°C'lik bir tepe lehimleme sıcaklığına dayanabilir. Bu, standart kurşunsuz (Pb-free) reflö profilleri (örn., IPC/JEDEC J-STD-020) ile uyumludur.
• Genel Önlemler:
  • Taşıma sırasında bacaklara veya lense mekanik stres uygulamaktan kaçının.
  • Belirtilen depolama sıcaklık aralığını aşmayın.
  • Taşıma ve montaj sırasında uygun ESD (Elektrostatik Deşarj) önlemlerini kullanın.

6. Paketleme ve Sipariş Bilgileri

6.1 Paketleme Şartnamesi

• Standart paketleme: Torba başına 200 ila 1000 adet.
• 5 torba 1 kutuya paketlenir.
• 10 kutu 1 koliye paketlenir.

6.2 Etiket Bilgileri

Ürün etiketi, izlenebilirlik ve doğrulama için ana tanımlayıcıları içerir:

• CPN:Müşteri Parça Numarası
• P/N:Üretim Numarası (HIR234C)
• QTY:Paketteki miktar
• CAT:Sınıflar/Kategoriler (örn., parlaklık sınıfı)
• HUE:Tepe Dalga Boyu bilgisi
• REF:Referans
• LOT No:İzlenebilirlik için Üretim Parti Numarası

7. Uygulama Tasarımı Hususları

7.1 LED'in Sürülmesi

Sabit Akım Sürücü:LED'ler akım kontrollü cihazlardır. Kararlı ve öngörülebilir optik çıkış için, bir sabit akım kaynağı veya bir gerilim kaynağı ile seri olarak bir akım sınırlayıcı direnç kullanın. Direnç değeri Ohm Kanunu kullanılarak hesaplanabilir: R = (V_kaynak- V_F) / I_F. Muhafazakar bir tasarım için daima veri sayfasındaki maksimum V_F değerini kullanın.

Darbe Çalışması:Çok yüksek anlık şiddet gerektiren uygulamalar için (uzun menzilli uzaktan kumandalar gibi), LED belirtildiği gibi kısa, yüksek akımlı darbelerle (1A'ya kadar) sürülebilir. Bu, aşırı ısınmayı önlemek için darbe genişliği (≤100μs) ve görev döngüsü (≤%1) sınırlarına kesinlikle uyularak yapılmalıdır.

7.2 Optik Tasarım

Lens Seçimi:Su berraklığındaki lens, 30 derecelik bir ışın demeti yayar. Daha dar veya farklı şekilli demetler için, ikincil optikler (plastik lensler, reflektörler) kullanılabilir.

Alıcı Eşleştirme:850nm tepe dalga boyu, silikon tabanlı sensörler tarafından en iyi şekilde algılanır. Seçilen fototransistör, fotodiyot veya IR alıcı modülünün 800-900nm aralığında tepe hassasiyetine sahip olduğundan emin olun.

Ortam Işığı Bağışıklığı:Güçlü ortam ışığı olan ortamlarda (özellikle IR içeren güneş ışığı), LED sürücü sinyalini belirli bir frekansta modüle etmeyi ve arka plan gürültüsünü reddetmek için o frekansa ayarlanmış bir alıcı kullanmayı düşünün.

8. Teknik Karşılaştırma ve Konumlandırma

HIR234C, yaygın 3mm paket içinde genel amaçlı, yüksek güvenilirlikli bir kızılötesi yayıcı olarak kendini konumlandırır.

• Standart 5mm IR LED'lere Karşı:3mm paket, daha küçük bir ayak izi sunar, bu da küçültülmüş tasarımlarda avantajlı olabilirken, yine de önemli bir ışıma şiddeti sağlar.
• SMD IR LED'lere Karşı:Delikli T-1 paketi, prototipleme, el montajı veya yüzey montaj cihazlarına kıyasla daha yüksek mekanik sağlamlık veya bacaklar aracılığıyla daha kolay ısı dağıtımı istenen uygulamalarda genellikle tercih edilir.
• Ana Farklılaştırıcı:Yüksek darbe ışıma şiddeti (300 mW/sr)vestandart paketkombinasyonu, yaygın olarak bulunan bir form faktöründen güçlü IR ışık patlamaları gerektiren uygulamalar için uygun kılar.9. Sıkça Sorulan Sorular (SSS)

S1: Işıma şiddeti (mW/sr) ile güç çıkışı (mW) arasındaki fark nedir?

C1: Işıma şiddeti, birim katı açı (steradyan) başına optik gücü ölçer. Demetin ne kadar yoğun olduğunu gösterir. Toplam ışıma akısı (mW), şiddetin tüm yayım deseni üzerinden entegre edilmesini gerektirir. 30 derecelik bir LED için toplam güç, tepe şiddet değerinden önemli ölçüde düşüktür.

S2: Bu LED'i sürekli olarak 100mA'de sürebilir miyim?

C2: Sürekli ileri akım için Mutlak Maksimum Değer 100mA'dir. Ancak, bu maksimum akımda sürekli çalışma önemli ölçüde ısı üretecek ve eklem sıcaklığını yükseltecektir. Güvenilir uzun vadeli çalışma için, özellikle yüksek ortam sıcaklıklarında, daha düşük bir akımda (örn., 20-50mA) çalışmak veya yeterli ısı dağıtımı uygulamak tavsiye edilir.

S3: Neden 1A darbe (5.25V maks) sırasındaki ileri gerilim, 20mA DC (1.65V maks) ile karşılaştırıldığında çok daha yüksek?

C3: Bunun nedeni, LED çipi ve paketi içindeki seri dirençtir. Çok yüksek akımlarda, bu iç direnç üzerindeki gerilim düşüşü önemli hale gelir ve daha yüksek bir toplam V

ile sonuçlanır. Bu, tüm LED'lerin ortak bir özelliğidir._FS4: 850nm LED görünür mü?

C4: 850nm, yakın kızılötesi (NIR) spektrumundadır. Genellikle insan gözüyle görünmez. Ancak, bazı insanlar yüksek güçlü 850nm LED'lerden çok soluk koyu kırmızı bir parıltı algılayabilir, çünkü yayım spektrumunun görünür kırmızı bölgeye uzanan küçük bir "kuyruğu" vardır. Tamamen gizli çalışma için tipik olarak 940nm LED'ler kullanılır.

10. Tasarım ve Kullanım Vaka Çalışması

Vaka: Uzun Menzilli Kızılötesi Uzaktan Kumanda Vericisi

Amaç:

Tipik bir oturma odası ortamında 15 metre mesafede güvenilir bir şekilde çalışması gereken bir uzaktan kumanda tasarlamak.Tasarım Seçimleri:

LED Seçimi:

1. HIR234C, yüksek darbe ışıma şiddeti (1A'de tipik 300 mW/sr) nedeniyle seçilmiştir.Sürücü Devresi:
2. LED'i 3V pil kaynağından darbeli olarak sürmek için basit bir transistör anahtarı kullanılır. Pil gerilim düşüşünü ve yüksek akımdaki LED V'sini hesaba katarak, darbe akımını yaklaşık 800mA'ye (1A maksimumun güvenli altında) sınırlamak için seri bir direnç hesaplanır._FSinyal Modülasyonu:
3. Sürücü darbeleri, IR kumandalar için yaygın bir standart olan 38kHz taşıyıcı frekansı ile kodlanır.Optik:
4. LED'in önüne, demeti 30 dereceden yaklaşık 10 dereceye daraltmak ve yayılan enerjinin daha fazlasını uzaktaki alıcıya yoğunlaştırmak için basit bir plastik kolimatör lens yerleştirilir.Sonuç:

Yüksek şiddetli darbe sürücü ve ışın kolimasyonunun kombinasyonu, orta düzeyde ortam IR gürültüsü varlığında bile, hedef mesafedeki IR alıcı modülüne güçlü, algılanabilir bir sinyalin ulaşmasını sağlar.11. Çalışma Prensibi

Bir Kızılötesi Işık Yayan Diyot (IR LED), bir yarı iletken p-n eklem diyodudur. İleri bir gerilim uygulandığında, n-bölgesinden elektronlar ve p-bölgesinden delikler eklem bölgesine enjekte edilir. Bu yük taşıyıcıları yeniden birleştiğinde enerji açığa çıkar. HIR234C'nin GaAlAs malzemesi durumunda, bu enerji, elektromanyetik spektrumun kızılötesi kısmında yer alan, merkezi yaklaşık 850 nanometre dalga boyuna sahip fotonlara karşılık gelir. Spesifik dalga boyu, yarı iletken malzemenin bant aralığı enerjisi tarafından belirlenir. Su berraklığındaki epoksi paket, bir lens görevi görerek yayılan ışığı belirtilen görüş açısına şekillendirir.

12. Teknoloji Trendleri

Kızılötesi LED teknolojisi, görünür LED teknolojisi ile birlikte gelişmeye devam etmektedir. HIR234C gibi cihazlarla ilgili genel trendler şunları içerir:

Artırılmış Verimlilik:

• Devam eden malzeme ve epitaksiyel büyüme iyileştirmeleri, daha yüksek duvar-fiş verimliliğine (elektriksel watt girişi başına daha fazla ışık çıkışı) yol açar, güç tüketimini ve ısı üretimini azaltır.Daha Yüksek Hızda Modülasyon:
• Daha hızlı anahtarlama yapabilen LED'lerin geliştirilmesi, optik veri iletişimi (IrDA, Li-Fi) ve zaman-uçuşu (ToF) gibi gelişmiş algılama uygulamaları tarafından yönlendirilmektedir.Küçültme:
• Delikli paketler popülerliğini korurken, otomatik montaj ve alan kısıtlı tasarımlar için yüzey montaj cihazı (SMD) paketlerine (örn., 0805, 0603, çip ölçeği) doğru güçlü bir pazar kayması vardır.Çoklu Dalga Boyu ve VCSEL'ler:
• Özel algılama için (örn., gaz analizi, biyometrik), çoklu dalga boylu IR kaynakları ortaya çıkmaktadır. Dikey-Oyuk Yüzey-Yayan Lazerler (VCSEL'ler) de hassas ışın karakteristikleri nedeniyle yüksek performanslı 3D algılama ve yapılandırılmış ışık uygulamalarında ivme kazanmaktadır.HIR234C, bu gelişen manzarada olgun, güvenilir ve uygun maliyetli bir çözümü temsil eder ve tüketici elektroniği ve endüstriyel algılamadaki hedef uygulamaları için mükemmel şekilde uygundur.

The HIR234C represents a mature, reliable, and cost-effective solution within this evolving landscape, perfectly suited for its target applications in consumer electronics and industrial sensing.