5mm Kızılötesi LED IR8353-14C Veri Sayfası - 5mm Paket - 1.2V-1.8V İleri Gerilim - 940nm Dalga Boyu - Türkçe Teknik Dokümantasyon

1. Ürün Genel Bakışı

Bu belge, yüksek şiddetli bir 5mm kızılötesi (IR) yayan diyotun özelliklerini detaylandırır. Cihaz, su berraklığında plastik bir paket içinde kapsüllenmiştir ve çeşitli kızılötesi algılama ve iletim uygulamaları için uygundur. Spektral çıkışı, yaygın fototransistörler, fotodiyotlar ve kızılötesi alıcı modüllerle verimli çalışacak şekilde özel olarak eşleştirilmiştir.

1.1 Temel Avantajlar

• Yüksek Güvenilirlik:Tutarlı performans ve uzun süreli çalışma için tasarlanmıştır.
• Yüksek Işıma Şiddeti:Etkili sinyal iletimi için güçlü kızılötesi çıkış sağlar.
• Düşük İleri Gerilim:20mA'de tipik olarak 1.2V, enerji verimli çalışmaya katkıda bulunur.
• Çevresel Uyumluluk:Ürün RoHS, EU REACH uyumludur ve Halojensizdir (Br < 900ppm, Cl < 900ppm, Br+Cl < 1500ppm).

1.2 Hedef Uygulamalar

Bu IR LED, uzaktan kumanda üniteleri, yakınlık sensörleri, nesne algılama, optik anahtarlar ve kısa mesafeli veri iletimi dahil olmak üzere çeşitli kızılötesi sistemlerde kullanılmak üzere tasarlanmıştır.

2. Teknik Parametre Analizi

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Aşağıdaki değerler, cihaza kalıcı hasar verebilecek sınırları tanımlar. Bu koşullar altında çalışma garanti edilmez.

• Sürekli İleri Akım (I_F):100 mA
• Tepe İleri Akım (I_FP):1.0 A (Darbe Genişliği ≤100μs, Görev ≤%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 veya altındaki serbest hava sıcaklığında)

2.2 Elektro-Optik Karakteristikler

Bu parametreler, ortam sıcaklığı (T_a) 25°C'de ölçülmüştür ve cihazın tipik performansını tanımlar.

• Işıma Şiddeti (I_e):7.8 - 17.6 mW/sr (I_F=20mA'de, sınıfa bağlı olarak). I_F=100mA'de tipik olarak 50 mW/sr'ye kadar.
• Tepe Dalga Boyu (λ_p):940 nm (I_F=20mA'de).
• Spektral Bant Genişliği (Δλ):45 nm (I_F=20mA'de).
• İleri Gerilim (V_F):20mA'de 1.2V (Tip.) / 1.5V (Maks.); 100mA'de 1.4V (Tip.) / 1.8V (Maks.).
• Ters Akım (I_R):V_R=5V'de 10 μA (Maks.).
• Görüş Açısı (2θ_1/2):27° ila 43° (I_F=20mA'de).

3. Sınıflandırma Sistemi Açıklaması

Bu LED'in ışıma şiddeti, uygulama tasarımında tutarlılığı sağlamak için farklı sınıflara ayrılmıştır. Sınıflandırma, 20mA ileri akımda tanımlanmıştır.

• M Sınıfı:Işıma Şiddeti aralığı 7.80 mW/sr ile 12.50 mW/sr arasındadır.
• N Sınıfı:Işıma Şiddeti aralığı 11.0 mW/sr ile 17.6 mW/sr arasındadır.

Bu, tasarımcıların belirli hassasiyet gereksinimleri için garanti edilmiş minimum çıkışa sahip LED'leri seçmelerine olanak tanır.

4. Performans Eğrisi Analizi

Veri sayfası, devre tasarımı ve termal yönetim için gerekli olan birkaç karakteristik eğri içerir.

4.1 İleri Akım - Ortam Sıcaklığı İlişkisi

Bu azaltma eğrisi, ortam sıcaklığının bir fonksiyonu olarak izin verilen maksimum sürekli ileri akımı gösterir. Sıcaklık arttıkça, cihazın güç dağılımı sınırlarını aşmayı önlemek ve uzun vadeli güvenilirliği sağlamak için maksimum akım azaltılmalıdır. Tasarımcılar, uygulamalarının termal ortamı için uygun çalışma akımlarını seçmek üzere bu eğriyi kullanmalıdır.

4.2 Işıma Şiddeti - İleri Akım İlişkisi

Bu grafik, sürücü akımı ile optik çıkış gücü (ışıma şiddeti) arasındaki ilişkiyi gösterir. Çıkış genellikle bir aralıkta doğrusaldır ancak çok yüksek akımlarda doyuma ulaşır. Alıcıda istenen sinyal gücünü elde etmek için gerekli sürücü akımını belirlemek çok önemlidir.

4.3 Spektral Dağılım

Spektral eğri, tipik bant genişliği 45nm olan 940nm'deki tepe emisyonunu doğrular. Bu dalga boyu, görünür spektrumun dışında kaldığı için görünür ışık girişimini en aza indirir ve silikon tabanlı fotodedektörlerin hassasiyetiyle iyi eşleştiği için idealdir.

4.4 Bağıl Işıma Şiddeti - Açısal Yer Değiştirme İlişkisi

Bu kutupsal çizim, görüş açısını (2θ_1/2) tanımlar; bu, ışıma şiddetinin 0°'deki (eksen üzeri) değerinin yarısına düştüğü açıdır. Belirtilen 27° ila 43° aralığı, ışın yayılımını gösterir. Daha dar bir açı daha odaklanmış ışık sağlarken, daha geniş bir açı daha geniş kapsama alanı sunar.

5. Mekanik ve Paket Bilgileri

5.1 Paket Boyutları

Cihaz, standart 5mm yuvarlak LED paketinde bulunur. Ana boyutlar arasında toplam çap (tipik 5.0mm), bacak aralığı (standart 2.54mm / 0.1 inç) ve tabandan lens kubbesine olan mesafe bulunur. Bacaklar tipik olarak 0.45mm çapındadır. Aksi belirtilmedikçe tüm boyutlar ±0.25mm toleransa sahiptir. Hassas PCB yerleşimi için orijinal veri sayfasında ayrıntılı boyutlu çizim sağlanmıştır.

5.2 Polarite Tanımlama

Katot (negatif bacak) tipik olarak plastik lens kenarındaki düz bir nokta ve/veya daha kısa bacak ile tanımlanır. Anot (pozitif bacak) daha uzundur. Devre montajı sırasında doğru polariteye dikkat edilmelidir.

6. Lehimleme ve Montaj Kılavuzları

6.1 Bacak Şekillendirme

• Bükümler, epoksi ampulün tabanından en az 3mm uzakta yapılmalıdır.
• Şekillendirme, lehimlemeden önce ve oda sıcaklığında yapılmalıdır.
• Bükme veya kesme sırasında pakete stres uygulamaktan kaçının.
• PCB delikleri, montaj stresini önlemek için LED bacaklarıyla mükemmel şekilde hizalanmalıdır.

6.2 Depolama Koşulları

• Önerilen depolama: ≤30°C ve ≤%70 Bağıl Nem.
• Sevkiyattan sonra raf ömrü bu koşullar altında 3 aydır.
• Daha uzun depolama için (1 yıla kadar), azot ve nem alıcılı kapalı bir kap kullanın.
• Yoğuşmayı önlemek için nemli ortamlarda ani sıcaklık değişimlerinden kaçının.

6.3 Lehimleme Parametreleri

El Lehimlemesi:

• Uç Sıcaklığı: Maks. 300°C (Maks. 30W)
• Lehimleme Süresi: Bacak başına maks. 3 saniye.
• Lehim noktasından epoksi ampule minimum mesafe: 3mm.

Dalga/DIP Lehimleme:

• Ön Isıtma Sıcaklığı: Maks. 100°C (Maks. 60 sn)
• Lehim Banyosu Sıcaklığı: Maks. 260°C
• Banyo Süresi: Maks. 5 saniye.
• Lehim noktasından epoksi ampule minimum mesafe: 3mm.

Kritik Notlar:

• LED sıcakken bacaklara stres uygulamaktan kaçının.
• Birden fazla kez lehimlemeyin (daldırma veya el).
• LED oda sıcaklığına soğuyana kadar şok/titreşimden koruyun.
• Güvenilir bir bağlantı sağlayan mümkün olan en düşük lehimleme sıcaklığını kullanın.

6.4 Temizleme

• Gerekirse, sadece oda sıcaklığında ≤1 dakika izopropil alkol ile temizleyin.
• Önceden nitelendirilmediği sürece ultrasonik temizleme kullanmayın, çünkü hasara neden olabilir.

7. Termal Yönetim

Etkili ısı dağılımı, LED performansı ve ömrü için kritiktir. Akım, "İleri Akım - Ortam Sıcaklığı" eğrisine göre azaltılmalıdır. Nihai uygulamada LED'in çevresindeki sıcaklık kontrol edilmelidir. Bu, yüksek akımlar sürekli olarak sürülüyorsa, uygun PCB bakır alanı kullanmak, yeterli havalandırma sağlamak veya soğutucular kullanmak gibi önlemleri içerebilir.

8. Paketleme ve Sipariş Bilgileri

8.1 Paketleme Özellikleri

• LED'ler anti-statik torbalarda paketlenir.
• Paketleme Miktarı:Torba başına 200-500 adet. İç karton başına 5 torba. Ana (dış) karton başına 10 iç karton.

8.2 Etiket Bilgileri

Ürün etiketi şu ana tanımlayıcıları içerir: Müşteri Parça Numarası (CPN), Ürün Numarası (P/N), Paketleme Miktarı (QTY), Işık Şiddeti Sınıfı (CAT), Baskın Dalga Boyu Sınıfı (HUE), İleri Gerilim Sınıfı (REF), Parti Numarası ve bir tarih kodu.

9. Uygulama Tasarım Hususları

9.1 LED'in Sürülmesi

Her zaman seri bir akım sınırlama direnci kullanın. Direnç değeri Ohm Kanunu kullanılarak hesaplanabilir: R = (V_besleme- V_F) / I_F. Muhafazakar bir tasarım için veri sayfasındaki maksimum V_F değerini kullanın. Darbe çalışması için (örn., uzaktan kumandalar), aşırı ısınmayı önlemek için tepe akım (I_FP) ve görev döngüsü sınırlarının aşılmadığından emin olun.

9.2 Optik Tasarım

Sistem için lens veya reflektör tasarlarken görüş açısını dikkate alın. 940nm dalga boyu görünmezdir, bu nedenle kullanıcıya çalışma onayı için bir gösterge LED'i veya devre geri bildirimi gerekli olabilir. Alıcının (fototransistör, IC) optimum hassasiyet için 940nm ile spektral olarak eşleştiğinden emin olun.

9.3 Elektriksel Gürültü Bağışıklığı

Elektriksel olarak gürültülü ortamlarda, LED/alıcı çiftini korumayı, karşılık gelen demodülasyon alıcılı modüle edilmiş IR sinyalleri (örn., 38kHz taşıyıcı) kullanmayı ve ortam ışığını ve gürültü zirvelerini reddetmek için yazılım filtreleme uygulamayı düşünün.

10. Teknik Karşılaştırma ve Konumlandırma

Bu 5mm, 940nm IR LED, genel amaçlı kızılötesi uygulamalar için performans ve maliyet dengesi sunar. Temel farklılaştırıcıları, standart 5mm paketten nispeten yüksek ışıma şiddeti (17.6 mW/sr'ye kadar) ve güç tüketimini azaltan düşük ileri gerilimdir. Eski 880nm veya 850nm LED'lerle karşılaştırıldığında, 940nm emisyonu daha az görünür (hafif kırmızı parıltı yok), bu da onu daha gizli uygulamalar için daha uygun hale getirir. Son derece dar ışın açıları veya daha yüksek güç gerektiren uygulamalar için alternatif paket stilleri (örn., yan görünümlü, yüksek güçlü SMD) daha uygun olacaktır.

11. Sıkça Sorulan Sorular (SSS)

11.1 M Sınıfı ile N Sınıfı arasındaki fark nedir?

M Sınıfı ve N Sınıfı, LED'i 20mA'de garanti edilen minimum ışıma şiddetine göre kategorize eder. N Sınıfı LED'ler, M Sınıfı'na (7.8 mW/sr) kıyasla daha yüksek minimum çıkışa (11.0 mW/sr) sahiptir. Daha güçlü sinyal gücü veya daha uzun menzil gerektiren uygulamalar için N Sınıfı'nı seçin.

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

Evet, sürekli ileri akım için mutlak maksimum değer 100mA'dir. Ancak, azaltma eğrisine başvurmalısınız. Ortam sıcaklığı 25°C'de 100mA izin verilir, ancak ortam sıcaklığı arttıkça, jonksiyon sıcaklığını güvenli sınırlar içinde tutmak için izin verilen maksimum sürekli akım azalır. Sürekli yüksek akım çalışması için yeterli soğutma çok önemlidir.

11.3 Minimum lehimleme mesafesi (3mm) neden önemlidir?

3mm mesafe, lehimleme işlemi sırasında aşırı ısının bacağa yayılarak iç yarı iletken çipi veya epoksi kapsülüne zarar vermesini önler. Aşırı ısı, çatlama, katman ayrılması veya kalıcı elektriksel bozulmaya neden olabilir.

12. Tasarım Kullanım Örneği

Senaryo: Basit Nesne Yakınlık Sensörü.

Tasarım:IR LED ve bir fototransistörü yan yana, aynı yöne bakacak şekilde yerleştirin. LED'i 20mA sabit akımla sürün (5V beslemeden bir direnç kullanarak: R = (5V - 1.5V) / 0.02A = 175Ω, standart 180Ω değerini kullanın). Bir nesne menzile girdiğinde, kızılötesi ışık nesneden yansır ve fototransistöre girer, bu da kollektör akımının artmasına neden olur. Bu akım değişimi, bir çekme direnci aracılığıyla gerilime dönüştürülebilir ve nesnenin varlığını algılamak için bir karşılaştırıcıya veya mikrodenetleyici ADC'sine beslenebilir. 940nm dalga boyu, görünür ortam ışığını reddetmeye yardımcı olur. M veya N Sınıfı arasındaki seçim, gerekli algılama mesafesine ve nesne yansıtıcılığına bağlıdır.

13. Çalışma Prensibi

Bir Kızılötesi Işık Yayan Diyot (IR LED), bir yarı iletken p-n jonksiyon diyotudur. İleri öngerilim uygulandığında (anoda katoda göre pozitif gerilim), elektronlar ve delikler aktif bölgede yeniden birleşir ve enerjiyi foton şeklinde serbest bırakır. Kullanılan belirli yarı iletken malzeme (bu durumda Galyum Alüminyum Arsenür - GaAlAs) yayılan ışığın dalga boyunu belirler. GaAlAs için bu, görünür spektrumun dışında kalan 940 nanometre civarında merkezlenmiş kızılötesi radyasyonla sonuçlanır. Su berraklığındaki lens, ışığı filtrelemez veya renklendirmez, böylece kızılötesi çıkışın maksimum iletimine izin verir.

14. Teknoloji Trendleri

Ayrık 5mm delikli LED'ler prototipleme, hobi projeleri ve bazı endüstriyel uygulamalar için popüler kalmaya devam ederken, endüstri trendi güçlü bir şekilde yüzey montaj cihazı (SMD) paketlerine doğru ilerlemektedir. SMD IR LED'ler, daha küçük ayak izi, otomatik montaj için daha uygunluk ve genellikle PCB'ye doğrudan montaj nedeniyle gelişmiş termal performans gibi avantajlar sunar. Ayrıca, IR vericilerin verimliliğini (elektriksel watt başına daha fazla ışıma çıkışı) ve güvenilirliğini artırmak için devam eden geliştirmeler vardır. Ancak, çalışma prensibi ve dalga boyu, şiddet ve görüş açısı gibi temel parametreler, herhangi bir IR uygulaması için kritik seçim kriterleri olmaya devam etmektedir.