HIR204C/H0 3mm Kızılötesi LED Veri Sayfası - Boyut 3.0mm - Tepe Dalga Boyu 850nm - İleri Voltaj 1.45V - Çince Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

HIR204C/H0, 3.0 mm su berraklığında şeffaf plastik paketleme kullanılarak üretilmiş yüksek yoğunluklu bir kızılötesi yayıcı diyottur. Belirli spektral özelliklere sahip güvenilir kızılötesi yayılım gerektiren uygulamalar için özel olarak tasarlanmıştır.

1.1 Temel Özellikler ve Avantajlar

Bu cihaz, kızılötesi sistem tasarımı için birçok önemli avantaj sunar:

• Yüksek Güvenilirlik:Kararlı performans ve uzun kullanım ömrü için tasarlanmıştır.
• Yüksek Radyasyon Yoğunluğu:Orta mesafe uygulamaları için güçlü kızılötesi çıkış sağlar.
• Tepe Dalga Boyu:Yaygın olarak kullanılan bir standart olan, birçok kızılötesi alıcı ve sensör için tipik merkez dalga boyu (λp) 850 nanometredir.
• Düşük ileri yönlü voltaj:20mA akımda tipik değer 1.45V'dur, bu da sürücü devresinin güç tüketimini azaltmaya yardımcı olur.
• Çevreye uyumluluk:产品为无铅设计，符合欧盟REACH法规，并满足无卤素要求（Br < 900ppm， Cl < 900ppm， Br+Cl < 1500ppm）。产品本身符合RoHS规范。
• Standart Bacak Aralığı:2.54mm (0.1 inç) bacak aralığı kullanılarak standart prototip panoları ve PCB düzenleri ile uyumludur.

1.2 Hedef Uygulamalar

Bu kızılötesi LED'in spektrumu, yaygın fototransistörler, fotodiyotlar ve kızılötesi alıcı modüllerle uyumludur ve aşağıdakiler dahil çeşitli sistemler için uygundur:

• Veri veya sinyal iletişimi için serbest uzay iletim sistemleri.
• Daha uzun mesafeler veya engellerin üstesinden gelmek için daha yüksek güç çıkışı gerektiren kızılötesi uzaktan kumanda cihazı.
• Parçacık tespiti için kızılötesi ışın kullanılan duman dedektörü.
• Diğer genel kızılötesi uygulama sistemleri, nesne algılama, yakınlık tespiti ve endüstriyel otomasyon gibi.

2. Teknik Özelliklerin Detaylı Açıklaması

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Bu değerler, cihazda kalıcı hasara yol açabilecek limitleri tanımlar. Bu koşullar altında çalışma garantisi verilmez.

• Sürekli İleri Yön Akımı (IF):100 mA
• Tepe İleri Akım (IFP):1.0 A. Bu değer, darbe genişliği ≤ 100μs ve görev döngüsü ≤ %1 olan darbe koşulları için geçerlidir.
• Ters Gerilim (VR):5 V
• Çalışma Sıcaklığı (Topr):-40°C ila +85°C
• Depolama Sıcaklığı (Tstg):-40°C ila +85°C
• Lehimleme Sıcaklığı (Tsol):Maksimum 260°C, süre 5 saniyeyi aşmamalıdır.
• Güç Tüketimi (Pd):Serbest havada, 25°C veya altı ortam sıcaklığında 150 mW.

2.2 Optoelektronik Özellikler

Bu parametreler, ortam sıcaklığının (Ta) 25°C olduğu durumda ölçülmüş olup, cihazın tipik performansını tanımlar.

• Radyasyon yoğunluğu (Ie):Birim katı açı başına yayılan kızılötesi gücün ölçüsüdür.
  • İleri yönlü akım (IF) 20mA ile sürüldüğünde, tipik değer 20 mW/sr'dir.
  • Darbe koşullarında (IF=100mA, darbe genişliği ≤100μs, görev döngüsü ≤%1), tipik ışıma şiddeti 40 mW/sr'dir.
• Tepe dalga boyu (λp):IF=20mA'de, 850 nm (tipik değer). Bu, en yüksek yayılım şiddetine sahip dalga boyudur.
• Spektral Bant Genişliği (Δλ):IF=20mA'de, 45 nm (tipik değer). Bu, tepe noktası merkezli yayılım dalga boyu aralığını tanımlar.
• İleri Yönlü Gerilim (VF):
  • IF=20mA'de, 1.45V (tipik), 1.65V (maksimum).
  • Darbe koşulunda IF=100mA'de, 1.80V (tipik), 2.40V (maksimum).
• Ters akım (IR):5V ters gerilim (VR) uygulandığında, maksimum 10 μA'dir.
• Görüş açısı (2θ1/2):IF=20mA'de, 40 derece (tipik değer). Bu, radyasyon yoğunluğunun maksimum değerinin (eksenel) yarısına düştüğü tam açıdır.

Ölçüm Toleransı:İleri Yönlü Voltaj: ±0.1V; Radyasyon Yoğunluğu: ±10%; Tepe Dalga Boyu: ±1.0nm.

3. Sınıflandırma Sistemi Açıklaması

HIR204C/H0, başlıca radyasyon yoğunluğuna dayalı olarak farklı performans seviyeleri veya "sınıflar" sunar. Bu, tasarımcıların uygulamalarının özel çıkış gereksinimlerini karşılayan bileşeni seçmelerini sağlar.

3.1 Radyasyon Yoğunluğu Sınıflandırması

Sınıflandırma, IF = 20mA standart test koşullarında tanımlanmıştır. Radyasyon yoğunluğunun birimi mW/sr'dir.

• N Sınıfı:Minimum değer 11.0, maksimum değer 17.6
• P kademesi:Minimum değer 15.0, maksimum değer 24.0
• Q kademesi:Minimum değer 21.0, Maksimum değer 34.0
• R kademesi:Minimum değer 30.0, Maksimum değer 48.0

Daha yüksek bir kademe seçmek (örneğin, N kademesine kıyasla R kademesi), daha yüksek garanti edilen minimum radyasyon çıkışı sağlar; bu da uygulamalarda daha uzun mesafe veya daha güçlü sinyal şiddeti olarak karşılık bulabilir.

4. Performans Eğrisi Analizi

Veri sayfası, bileşenin farklı koşullar altındaki davranışını gösteren birkaç karakteristik eğri sağlar. Bunları anlamak, sağlam bir devre tasarımı için çok önemlidir.

4.1 İleri Yön Akımı ile Ortam Sıcaklığı İlişkisi

Bu eğri, maksimum izin verilen sürekli ileri akımın ortam sıcaklığı arttıkça düşürülmesini (derating) gösterir. 25°C'de maksimum değer 100mA'dır. Sıcaklık arttıkça, cihazın güç tüketimi sınırını aşmamak ve termal hasarı önlemek için bu maksimum akım düşürülmelidir. Eğri genellikle 25°C'deki 100mA'dan 85°C'deki daha düşük bir değere doğrusal bir düşüş gösterir.

4.2 Spektral Dağılım

Bu grafik, göreceli ışınım şiddetini dalga boyuna karşı çizmektedir. 850 nm'lik tepe dalga boyunu (λp) ve yaklaşık 45 nm'lik spektral bant genişliğini (Δλ) görsel olarak doğrulamaktadır. Eğri tipik olarak 850 nm merkezli Gauss şeklindedir.

4.3 Radyasyon Şiddeti ile İleri Akım İlişkisi

Bu, kritik bir tasarım eğrisidir. Radyasyon şiddetinin (Ie) ileri akım (IF) arttıkça arttığını gösterir, ancak ilişki tamamen doğrusal değildir, özellikle daha yüksek akımlarda. Azalan getiri noktası vardır; akımı artırmak daha az ek ışık çıkışı sağlarken, önemli ölçüde daha fazla ısı üretir. Tasarımcılar genellikle bu eğri ve termal hususlara dayanarak, LED'i önerilen sürekli akımda (20mA veya 100mA darbe) veya altında sürer.

4.4 Bağıl Radyasyon Şiddeti ile Açısal Yer Değiştirme Arasındaki İlişki

Bu kutupsal grafik, LED'in uzaysal yayılım modelini göstermektedir. Merkez eksenden (0°) uzaklaştıkça yoğunluğun nasıl azaldığını gösterir. 40°'lik "görüş açısı", yoğunluğun eksenel değerin %50'sine düştüğü nokta olarak tanımlanır. Bu bilgi, optik tasarım, ışın kapsama alanının belirlenmesi ve LED'in bir alıcı ile hizalanması için çok önemlidir.

5. Mekanik ve Paketleme Bilgileri

5.1 Paket Boyutları

LED, standart 3.0mm dairesel paket kullanır. Veri sayfasındaki detaylı mekanik çizimler, aşağıdakiler dahil tüm kritik boyutları sağlar:

• Epoksi lensin toplam çapı ve yüksekliği.
• Pim çapı ve uzunluğu.
• Mercek tabanından pim bükümüne olan mesafe.
• Montaj düzlemi.

Genel toleranslar:Aksi belirtilmedikçe, boyut toleransı ±0.25mm'dir. PCB delik yerleşimi ve mekanik uyum için kesin çizimlere başvurulmalıdır.

5.2 Polarite Tanıma

6. Lehimleme ve Montaj Kılavuzu

Doğru işleme, bileşenin güvenilirliğini ve performansını korumak için çok önemlidir.

6.1 Bacak Şekillendirme

• Bükme işlemi, epoksi ampul tabanından en az 3 mm uzaklıkta gerçekleştirilmelidir.
• Her zamanKaynak elemanlarıönce
• pimleri şekillendirin. Şekillendirme sırasında LED paketine veya tabanına stres uygulamaktan kaçının, çünkü bu iç bağlantılara zarar verebilir veya epoksiyi çatlatabilir.
• Pimleri oda sıcaklığında kesin. Yüksek sıcaklıkta kesim arızaya neden olabilir.
• Montaj stresini önlemek için PCB deliklerinin LED pimleriyle mükemmel şekilde hizalandığından emin olun.

6.2 Depolama Koşulları

• Teslim alındıktan sonra önerilen depolama koşulları: Sıcaklık ≤ 30°C, Bağıl nem ≤ %70.
• Bu koşullar altında raf ömrü 3 aydır.
• Daha uzun süreli depolama için (en fazla 1 yıl), cihazı içinde kurutucu bulunan ve nitrojen gazı doldurulmuş hava geçirmez bir kaba yerleştirin.
• Orijinal ambalajı açtıktan sonra, bileşeni 24 saat içinde kullanın.
• Nem oluşumunu önlemek için nemli ortamlarda sıcaklığın ani değişimlerinden kaçının.

6.3 Kaynak Önerileri

Lehim noktaları, epoksi ampulünden en az 3 mm uzakta olmalıdır.

• El lehimi:Havya ucu sıcaklığı ≤ 300°C (maksimum 30W havya için). Her pin için lehimleme süresi ≤ 3 saniye.
• Dalga lehimi/Daldırma lehimi:Ön ısıtma sıcaklığı ≤ 100°C, süre ≤ 60 saniye. Lehim havuzu sıcaklığı ≤ 260°C, süre ≤ 5 saniye.
• Genel Kurallar:
  • Lehimleme sırasında ve lehimleme sonrası bileşen hala sıcakken, bacaklara stres uygulamaktan kaçının.
  • Bir defadan fazla dalga lehimleme/el lehimlemesi yapmayın.
  • Lehimleme sonrası, LED oda sıcaklığına soğuyana kadar mekanik darbe/titreşimden koruyun.
  • Hızlı soğutma işleminden kaçının.
  • Daima en düşük etkili kaynak sıcaklığını ve süresini kullanın.

6.4 Temizlik

• Temizlik gerekiyorsa, oda sıcaklığındaki izopropil alkol kullanın ve bir dakikadan uzun tutmayın. Oda sıcaklığında havada kurumaya bırakın.
• Ultrasonik temizlikten kaçının.Kesinlikle gerekliyse, belirli ultrasonik gücün ve montaj koşullarının LED çipine veya bağlama tellerine zarar vermemesini sağlamak için kapsamlı bir ön kalifikasyon gereklidir.

6.5 Isıl Yönetim

Bu spesifikasyon belgesi spesifik termal direnç değerlerini ayrıntılı olarak listelemiyor olsa da, termal yönetimin önemini vurgulamaktadır. 150mW güç tüketimi (Pd) derecelendirmesi, 25°C serbest hava ortamı için geçerlidir. Pratik uygulamalarda, özellikle daha yüksek akım sürüşü veya kapalı alanlarda, LED'in jonksiyon sıcaklığı artacaktır. Bu, ışık çıkış verimliliğini ve kullanım ömrünü azaltır. Tasarımcılar, LED'in güvenli sıcaklık limitleri içinde çalışmasını sağlamak için uygulama tasarım aşamasında ısı dağılımını, PCB bakır folyo alanını ve çevresel koşulları dikkate almalıdır.

7. Paketleme ve Sipariş Bilgileri

7.1 Etiket Özellikleri

Ambalaj üzerindeki etiket, izlenebilirlik ve tanımlama için gerekli temel bilgileri içerir:

• CPN:Müşteri Ürün Numarası
• P/N:Ürün Numarası (örneğin, HIR204C/H0)
• Miktar:Paket İçi Miktar
• CAT:Işık Şiddeti Seviyesi (sınıflandırma kodu, örn. N, P, Q, R)
• HUE:Ana Dalga Boyu Sınıfı
• REF:İleri Yönlü Gerilim Sınıfı
• LOT No:Üretim Parti Numarası
• X:Üretim Ayı
• REF:Etiket Referans Numarası

7.2 Ambalaj Özellikleri

• Birincil Ambalaj:Antistatik torba.
• İkincil ambalaj:İç kutu.
• Üçüncül ambalaj:Dış kutu.
• Standart paketleme miktarı:
  • Her antistatik torbaya 200 ila 1000 adet konulur.
  • 5 torba 1 iç kutuya yerleştirilir.
  • 10 iç kutu 1 dış kutuya yerleştirilir.

8. Uygulama Tasarımı Dikkat Edilmesi Gerekenler

8.1 Sürücü Devre Tasarımı

LED'i sürmek için bir akım sınırlama devresi kullanılmalıdır. Temel uygulamalar için genellikle basit bir seri direnç yeterlidir. Direnç değeri (R), Ohm Kanunu kullanılarak hesaplanabilir: R = (Besleme Gerilimi - Vf) / If. Örneğin, besleme gerilimi 5V, Vf 1.45V ve istenen If 20mA ise: R = (5 - 1.45) / 0.02 = 177.5Ω. Standart bir 180Ω direnç uygun olacaktır. Daha yüksek akımlı (örneğin 100mA) darbe çalışması için, gerekli akım darbesini sağlamak üzere bir transistör veya özel bir LED sürücü IC kullanılması önerilir.

8.2 Optik Tasarım ve Hizalama

40 derecelik görüş açısı oldukça geniş bir ışın hüzmesi sağlar. Daha uzun mesafeli veya odaklanmış uygulamalar için LED'in önüne bir lens eklenebilir. Tersine, çok geniş bir kapsama alanı için birden fazla LED gerekli olabilir. Alıcı sensörlerle (fototransistör, kızılötesi alıcı modül) hassas mekanik hizalama, optimum sistem performansına ulaşmak için çok önemlidir. Eksen dışı açılardaki sinyal gücü için uzaysal yayılım modeli eğrisine başvurulmalıdır.

8.3 Girişim ve Gürültü Bağışıklığı

Kızılötesi sistemler, özellikle kızılötesi bileşen içeren güneş ışığı ve akkor lambalardan gelen ortam ışığı gürültüsünden etkilenmeye yatkın olabilir. Hafifletme stratejileri şunları içerir:

• Modüle edilmiş kızılötesi sinyallerin (örneğin, 38kHz taşıyıcı) ve aynı frekansa ayarlanmış alıcıların kullanılması.
• Alıcı tarafında, görünür ışığı engelleyen ancak 850nm kızılötesi ışığı geçiren bir optik filtre ekleyin.
• LED ve alıcı çiftini, doğrudan ortam ışık kaynaklarından korumak için fiziksel olarak kalkanlayın.

9. Teknik Karşılaştırma ve Konumlandırma

HIR204C/H0, kızılötesi LED pazarında belirli bir konuma sahiptir. Daha küçük yüzeye montajlı (SMD) kızılötesi LED'lerle karşılaştırıldığında, daha büyük çip boyutu ve paketi sayesinde daha yüksek potansiyel ışınım çıkışı sağlar ve daha yüksek güç gerektiren uygulamalara uygundur. Daha büyük, özel amaçlı yüksek güçlü kızılötesi vericilerle karşılaştırıldığında ise daha kompakttır ve basit devrelerle sürülmesi daha kolaydır. 850nm dalga boyu en yaygın olanıdır ve alıcılarla geniş uyumluluk sağlar. Temel farklılaştırıcı faktörler arasında şeffaf paketi (renksiz), prototipleme için uygun standart 2.54mm bacak aralığı ve çıkış tutarlılığını sağlamak için tanımlanmış sınıflandırma yapısı yer alır.

10. Sıkça Sorulan Sorular (Teknik Özelliklere Dayalı)

10.1 Sürekli akım (IF) ve tepe akımı (IFP) arasındaki fark nedir?

Sürekli ileri yön akımı (IF=100mA)LED'in hasar görmeden süresiz olarak üzerinden geçirilebileceği, termal sınır değerlerine uyulduğu varsayımıyla belirlenen maksimum doğru akım değeridir.Tepe ileri akım (IFP=1.0A)Yalnızca çok kısa darbe koşullarında (darbe genişliği ≤100μs, görev döngüsü ≤%1) izin verilen maksimum akımdır. Bu, uzaktan kumanda gibi uygulamalarda kısa süreli yüksek yoğunluklu ışık darbeleri için kullanılmasına olanak tanır, ancak ortalama güç cihazın güç tüketim sınırları içinde tutulmalıdır.

10.2 Doğru derecelendirmeyi (N, P, Q, R) nasıl seçmeliyim?

Uygulamanızın çalışma mesafesinde ve en kötü koşullar altında (örneğin, düşük pil, yüksek sıcaklık) gerektirdiği minimum ışınım şiddetine göre seçim yapın. Tasarım hesaplarınız en az 18 mW/sr gerektiğini gösteriyorsa, Q sınıfını (minimum 21.0) veya R sınıfını (minimum 30.0) seçmelisiniz. N sınıfı (minimum 11.0) çalışmayı garanti etmez. Daha yüksek bir sınıf seçmek daha fazla tasarım marjı sağlar.

10.3 Lehimleme mesafesi (ampulden 3mm) neden bu kadar önemlidir?

Lens oluşturan epoksi reçine ile metal bacaklar farklı termal genleşme katsayılarına sahiptir. Epoksi reçineye çok yakın bir konuma yüksek lehim ısısı uygulamak termal strese neden olarak epokside mikro çatlaklara veya dahili çip yapıştırma noktasında hasara yol açabilir. Bu çatlaklar ilerleyen dönemde nem sızmasına neden olarak erken arızaları tetikleyebilir. 3mm'lik mesafe, ısının hassas pakete ulaşmadan önce bacak boyunca dağılmasına izin verir.

11. Tasarım ve Kullanım Örnek Olay İncelemesi

11.1 Vaka: Tüketici Sınıfı Kızılötesi Uzaktan Kumandaların Menzilini Artırma

Senaryo:Bir tasarımcı, tipik bir oturma odasında, hafif açılarda bile 10 metreye kadar olan mesafelerde güvenilir şekilde çalışabilen evrensel bir uzaktan kumanda tasarlıyor.

HIR204C/H0 Kullanımıyla Tasarım Seçimi:

1. Sürücü akımı:Tasarımcılar, tipik 20mA sürekli akım yerine, darbe sürücü devresi kullandılar. IFP derecelendirmesinden yararlanarak yüksek yoğunluklu darbe üretmek için LED'i 100mA akım ve çok kısa bir görev döngüsü (örneğin %0.5) ile darbeli olarak sürdüler. Bu, tepe ışık gücünü önemli ölçüde artırarak etkili mesafeyi iyileştirdi.
2. Aralık Seçimi:Tüm üretim birimlerinde performans tutarlılığını sağlamak ve pil voltajı düşüşünü hesaba katmak için tasarımcılar R aralıklı LED'leri belirlemiştir. Bu, pil ömrünün sonunda bile yüksek minimum çıkışın garanti edilmesini sağlar.
3. Yerleşim ve Mercek:İki LED, daha geniş bir etkin ışın deseni oluşturmak ve alıcıya farklı açılardan ulaşma şansını artırmak için hafifçe ayrı yerleştirilmiş ve birbirine belirli bir açıyla konumlandırılmıştır. LED'ler üzerinde, daha iyi yönlülük için ışını hafifçe kolime etmek amacıyla basit, düşük maliyetli bir plastik lens kapağı kullanılmıştır.
4. Termal Hususlar:Çok düşük görev döngüsü (%0.5) nedeniyle ortalama güç çok küçüktür (100mA * 1.65V * 0.005 = 0.825mW), bu da 150mW'lık Pd değerinin çok altındadır. PCB üzerinde özel bir soğutma önlemine gerek yoktur.

Bu yöntem, bir spesifikasyon belgesindeki darbe değerlerinin, sınıflandırmaların ve termal parametrelerin anlaşılmasının, zorlu uygulamalar için nasıl optimize edilmiş, uygun maliyetli bir tasarımın gerçekleştirilmesini sağlayabileceğini göstermektedir.

12. Çalışma Prensibi

Kızılötesi ışık yayan diyotların (IR LED) çalışma prensibi, standart görünür ışık LED'leri ile aynıdır, ancak kızılötesi spektrumda ışık üretmek için farklı yarı iletken malzeme kullanır. HIR204C/H0, galyum alüminyum arsenür (GaAlAs) çipini kullanır. LED'in P-N eklemine ileri yönde bir voltaj uygulandığında, elektronlar ve boşluklar yarı iletkenin aktif bölgesinde yeniden birleşir. Bu yeniden birleşim süreci, enerjiyi fotonlar şeklinde salar. GaAlAs malzemesinin özgün bant aralığı enerjisi, bu fotonların dalga boyunu belirler; bu örnekte merkezi dalga boyu yaklaşık 850 nanometre olup, yakın kızılötesi bölgede yer alır ve insan gözüyle görülemez. Su berraklığındaki epoksi kapsül, ışığı filtrelemez veya renklendirmez, böylece üretilen kızılötesi radyasyonun maksimum miktarda dışarı çıkmasına izin verir.

13. Teknoloji Trendleri

Kızılötesi verici alanı sürekli gelişmektedir. Sektörde gözlemlenebilen genel eğilimler şunları içerir:

• Verimlilik Artışı:Genel sistem enerji verimliliğini artırmak için aynı giriş akımı (mA) altında daha yüksek radyasyon yoğunluğu (mW/sr) elde etmek amacıyla yeni yarı iletken epitaksiyel yapılar geliştirilmesi.
• Miniaturizasyon:3mm gibi delikli montaj paketleri sağlamlıkları ve kullanım kolaylıkları nedeniyle hala popüler olsa da, otomatik montaj ve akıllı telefonlar (yakınlık sensörleri için) ve mini IoT cihazları gibi alanı kısıtlı tasarımlar için 0805, 0603 gibi yüzey montaj cihazı (SMD) paketlerine doğru güçlü bir eğilim bulunmaktadır.
• Dalga Boyu Çeşitliliği:850nm ve 940nm baskın olsa da, örneğin tıbbi cihazlar için 810nm veya gaz algılama için belirli dar bantlar gibi, diğer dalga boylarının belirli uygulamalardaki kullanımı giderek artmaktadır.
• Entegrasyon:Kızılötesi LED'i sürücü devresi, modülatör ve hatta fotodedektör ile tek bir pakette birleştirerek daha akıllı ve kullanımı kolay "sensör modülleri" oluşturmak.
• Geliştirilmiş Güvenilirlik Verileri:Modern veri sayfaları, uzun vadeli performansın kritik olduğu otomotiv, endüstriyel ve tıbbi uygulamaların tasarımını desteklemek için giderek daha ayrıntılı ömür ve güvenilirlik verileri (örneğin, çeşitli stres koşulları altında L70, L50 verileri) sağlamaktadır.

HIR204C/H0, bu sürekli malzeme ve üretim ilerlemelerinden yararlanan, olgun, güvenilir ve iyi bilinen bir bileşeni temsil eder ve bu da onun geniş bir elektronik tasarım yelpazesinde sürekli geçerliliğini sağlar.