5mm Kızılötesi LED HIR333C/H0 Veri Sayfası - 5.0mm Paket - 850nm Dalga Boyu - 1.65V İleri Gerilim - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

Bu belge, 5.0mm (T-1 3/4) delikli montaj kızılötesi (IR) yayan bir diyotun özelliklerini detaylandırır. Cihaz, 850nm tepe dalga boyunda ışık yayacak şekilde tasarlanmıştır ve çeşitli kızılötesi algılama ve iletim uygulamaları için uygundur. Yüksek ışıma çıkışı sağlayan su berraklığında plastik bir paket içerisinde yer alır.

1.1 Temel Avantajlar

Bu bileşenin birincil avantajları, yüksek güvenilirliği ve yüksek ışıma yoğunluğunu içerir. Devre tasarımlarında enerji verimliliğine katkıda bulunan düşük bir ileri gerilime sahiptir. Cihaz, kurşunsuz malzemeler kullanılarak üretilmiştir ve RoHS, EU REACH ve halojensiz standartlar (Br < 900ppm, Cl < 900ppm, Br+Cl < 1500ppm) dahil olmak üzere başlıca çevresel ve güvenlik düzenlemelerine uygundur.

1.2 Hedef Pazar ve Uygulamalar

Bu kızılötesi LED, spektral olarak yaygın silikon fototransistörler, fotodiyotlar ve kızılötesi alıcı modüllerle eşleşir. Tipik uygulamaları şunlardır:

• Veri iletişimi için serbest hava iletim sistemleri.
• Daha yüksek güç çıkışı gerektiren kızılötesi uzaktan kumanda üniteleri.
• Duman algılama sistemleri.
• Algılama ve tespit için genel kızılötesi uygulamalı sistemler.

2. Derinlemesine Teknik Parametre Analizi

Aşağıdaki bölümler, cihazın elektriksel, optik ve termal karakteristiklerinin detaylı bir dökümünü sağlar.

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Bu değerler, cihaza kalıcı hasar verebilecek sınırları tanımlar. Sürekli çalışma için tasarlanmamıştır.

• Sürekli İleri Akım (IF):100 mA
• Tepe İleri Akım (IFP):1.0 A (Darbe Genişliği ≤100μs, Görev Döngüsü ≤%1)
• Ters Gerilim (VR):5 V
• Çalışma Sıcaklığı (Topr):-40°C ila +85°C
• Depolama Sıcaklığı (Tstg):-40°C ila +85°C
• Lehimleme Sıcaklığı (Tsol):≤5 saniye için 260°C
• 25°C'de Güç Harcaması (Pd):150 mW

2.2 Elektro-Optik Karakteristikler

Bu parametreler, 25°C ortam sıcaklığında (Ta) ölçülür ve cihazın belirtilen koşullar altındaki tipik performansını tanımlar.

• Işıma Yoğunluğu (Ie):20mA ileri akımda (IF) minimum tipik değer 7.8 mW/sr'dir. Darbe koşullarında (IF=100mA, Darbe Genişliği ≤100μs, Görev ≤%1), tipik ışıma yoğunluğu 80 mW/sr'dir. Aynı darbe koşullarında 1A tepe akımında 800 mW/sr'ye ulaşır.
• Tepe Dalga Boyu (λp):IF=20mA'da 850 nm (tipik).
• Spektral Bant Genişliği (Δλ):IF=20mA'da 45 nm (tipik), maksimum yoğunluğun yarısındaki spektral genişliği gösterir.
• İleri Gerilim (VF):IF=20mA'da 1.45V (tipik) ile maksimum 1.65V arasında değişir. Akım arttıkça artar, 100mA'de maksimum 2.40V'a ve darbe çalışmasında 1A'de 5.25V'a ulaşır.
• Ters Akım (IR):VR=5V'da maksimum 10 μA.
• Görüş Açısı (2θ1/2):IF=20mA'da 30 derece (tipik), ışıma yoğunluğunun tepe değerinin en az yarısı olduğu açısal yayılımı tanımlar.

2.3 Termal Karakteristikler

Cihazın performansı sıcaklığa bağlıdır. Maksimum güç harcaması, 25°C'de serbest havada 150 mW olarak derecelendirilmiştir. Tasarımcılar, uzun vadeli güvenilirliği sağlamak ve termal kaçakları önlemek için daha yüksek ortam sıcaklıklarında çalışırken bu değerin düşürülmesini (derating) dikkate almalıdır.

3. Sınıflandırma (Binning) Sistemi Açıklaması

Ürün, IF=20mA'da ölçülen ışıma yoğunluğuna göre farklı performans sınıflarında veya "bin"lerde mevcuttur. Bu, tasarımcıların uygulamalarının hassasiyet gereksinimlerini tam olarak karşılayan bir bileşen seçmelerini sağlar.

Işıma yoğunluğu için sınıflandırma yapısı aşağıdaki gibidir:

• Bin M:7.8 - 12.5 mW/sr
• Bin N:11.0 - 17.6 mW/sr
• Bin P:15.0 - 24.0 mW/sr
• Bin Q:21.0 - 34.0 mW/sr
• Bin R:30.0 - 48.0 mW/sr

Veri sayfası ayrıca, cihazın Baskın Dalga Boyu (HUE) ve İleri Gerilim (REF) için sıralamalarla mevcut olduğunu belirtir, ancak bu parametreler için özel bin kodları sağlanan alıntıda detaylandırılmamıştır.

4. Performans Eğrisi Analizi

Grafiksel veriler, cihazın değişen koşullar altındaki davranışı hakkında daha derin bir anlayış sağlar.

4.1 İleri Akım - Ortam Sıcaklığı İlişkisi

Bu eğri, ortam sıcaklığı 25°C'nin üzerine çıktıkça izin verilen maksimum ileri akımın düşürülmesini (derating) gösterir. Güvenilirliği korumak için, yüksek sıcaklıklarda çalışma akımı azaltılmalıdır.

4.2 Spektral Dağılım

Grafik, 850nm tepe noktası etrafında merkezlenmiş, dalga boyu spektrumu boyunca bağıl ışıma gücü çıkışını gösterir. 45nm bant genişliği, yayılan dalga boyları aralığını belirtir.

4.3 Tepe Işınım Dalga Boyu - Ortam Sıcaklığı İlişkisi

Bu ilişki, tepe dalga boyunun (λp) eklem sıcaklığındaki değişikliklerle nasıl kaydığını gösterir. Tipik olarak, dalga boyu sıcaklık arttıkça hafifçe artar; bu, bir dedektörle hassas spektral eşleşme gerektiren uygulamalarda kritik bir faktördür.

4.4 İleri Akım - İleri Gerilim (IV Eğrisi)

Bu temel eğri, diyot üzerine uygulanan gerilim ile ortaya çıkan akım akışı arasındaki üstel ilişkiyi tasvir eder. Akım sınırlayıcı devre tasarımı (örneğin, seri direnç seçimi) için gereklidir.

4.5 Işıma Yoğunluğu - İleri Akım İlişkisi

Bu çizim, ışıma yoğunluğunun ileri akımla süper-lineer olarak arttığını gösterir. Ancak, çok yüksek akımlarda (özellikle DC) çalışmak, artan ısı üretimine ve potansiyel verim kaybına yol açar; bu da yüksek yoğunluk gereksinimleri için darbe çalışmasını tercih edilir kılar.

4.6 Bağıl Işıma Yoğunluğu - Açısal Yer Değiştirme

Bu kutupsal çizim, görüş açısını (2θ1/2 = 30°) görsel olarak temsil eder. Yoğunluğun, gözlem açısı merkez eksenden (0°) uzaklaştıkça nasıl azaldığını gösterir; bu, optik sistemler tasarlamak ve yayıcıları dedektörlerle hizalamak için çok önemlidir.

5. Mekanik ve Paket Bilgileri

5.1 Paket Boyutları

Cihaz, standart T-1 3/4 (5mm) radyal bacaklı pakete uygundur. Ana boyutlar, yaklaşık 5.0mm'lik genel çap ve standart delikli panolarla uyumlu 2.54mm (0.1 inç) standart bacak aralığını içerir. Boyut çizimi, aksi belirtilmedikçe ±0.25mm toleranslarını belirtir. Lens kubbesinin tam şekli ve bacak uzunluğu, detaylı paket çiziminde tanımlanmıştır.

5.2 Polarite Tanımlama

Katot tipik olarak plastik lens kenarındaki düz bir nokta veya daha kısa bacak ile tanımlanır. Ters öngerilim hasarını önlemek için devre montajı sırasında doğru polariteye dikkat edilmelidir.

6. Lehimleme ve Montaj Kılavuzları

Mekanik ve termal hasarı önlemek için uygun işleme kritik öneme sahiptir.

6.1 Bacak Şekillendirme

• Bükme, epoksi ampulün tabanından en az 3mm uzakta gerçekleşmelidir.
• Bacakları lehimlemeden önce şekillendirin.
• Bükme sırasında pakete stres uygulamaktan kaçının.
• Bacakları oda sıcaklığında kesin.
• PCB deliklerinin LED bacaklarıyla mükemmel şekilde hizalandığından emin olun; montaj stresini önlemek için.

6.2 Depolama Koşulları

• ≤30°C ve ≤%70 Bağıl Nem (RH) koşullarında depolayın.
• Orijinal ambalajda maksimum depolama ömrü 3 aydır.
• Daha uzun depolama için (1 yıla kadar), azot atmosferi ve nem alıcı içeren kapalı bir kap kullanın.
• Yoğuşmayı önlemek için nemli ortamlarda ani sıcaklık değişimlerinden kaçının.

6.3 Lehimleme Parametreleri

El Lehimlemesi:Uç sıcaklığı ≤300°C (maks. 30W havya için), her bacak için lehimleme süresi ≤3 saniye. Lehim noktası ile epoksi ampul arasında en az 3mm mesafe koruyun.

Dalga/Daldırma Lehimleme:Ön ısıtma sıcaklığı ≤100°C, ≤60 saniye. Lehim banyosu sıcaklığı ≤260°C, ≤5 saniye. 3mm mesafe kuralını koruyun.

Genel Kurallar:Yüksek sıcaklıkta bacaklara stres uygulamayın. Aynı cihazı birden fazla kez lehimlemekten kaçının. Cihazı oda sıcaklığına soğurken şok/titreşimden koruyun. Hızlı soğutma işlemleri kullanmayın. Dalga lehimleme için önerilen lehimleme profilini takip edin.

6.4 Temizleme

Veri sayfası, temizlemenin yalnızca gerekli olduğunda yapılması gerektiğini belirtir, ancak sağlanan alıntıda özel temizleme ajanı önerileri veya ultrasonik temizleme parametreleri detaylandırılmamıştır. Standart uygulama, epoksi reçine ile uyumlu hafif, agresif olmayan temizleyiciler kullanmaktır.

7. Paketleme ve Sipariş Bilgileri

7.1 Paketleme Şartnamesi

Cihaz, ESD koruması için anti-statik torbalarda paketlenmiştir. Standart paketleme akışı şu şekildedir:

1. Her anti-statik torbada 500 adet.

2. Her iç karton için 5 torba (2,500 adet).

3. Her ana dış karton için 10 iç karton (25,000 adet).

7.2 Etiket Form Şartnamesi

Ürün etiketleri, izlenebilirlik ve tanımlama için anahtar bilgileri içerir:

- CPN (Müşteri Parça Numarası)

- P/N (Üretici Parça Numarası: HIR333C/H0)

- QTY (Paketleme Miktarı)

- CAT (Işık/Işıma Yoğunluğu Sınıfı, örn. M, N, P, Q, R)

- HUE (Baskın Dalga Boyu Sınıfı)

- REF (İleri Gerilim Sınıfı)

- LOT No. (İzlenebilirlik için Parti Numarası)

- Tarih Kodu

8. Uygulama Tasarım Hususları

8.1 Tipik Uygulama Devreleri

En yaygın sürücü devresi, ileri akımı sınırlamak için basit bir seri dirençtir. Direnç değeri (R), Ohm Kanunu kullanılarak hesaplanır: R = (Vcc - Vf) / If; burada Vcc besleme gerilimi, Vf LED'in ileri gerilimi (güvenilirlik için maks. değer kullanın) ve If istenen ileri akımdır. Darbe çalışması için (örneğin, uzaktan kumandalarda), yüksek tepe akımları (1A'ye kadar) sağlarken ortalama gücü sınırlar içinde tutmak için düşük bir görev döngüsü korumak üzere tipik olarak bir transistör anahtarı kullanılır.

8.2 Optik Tasarım Notları

30 derecelik görüş açısı, ışın yoğunlaştırma ve kapsama arasında iyi bir denge sağlar. Daha uzun menzil veya daha dar ışın uygulamaları için ikincil optikler (lensler) gerekli olabilir. Su berraklığındaki lens, 850nm iletimi için optimumdur. Sistem verimliliğini maksimize etmek için alıcının (fototransistör, fotodiyot veya IC) 850nm bölgesinde spektral olarak hassas olduğundan emin olun.

8.3 Termal Yönetim

Paket 25°C'de 150mW dağıtabilse de, yüksek akımlarda veya yüksek ortam sıcaklıklarında sürekli çalışma için bacaklar veya dikkatli bir kart yerleşimi yoluyla etkili bir soğutma gereklidir. Darbe sürüş modu kullanmak, ortalama güç harcamasını ve termal stresi önemli ölçüde azaltır.

9. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaştırma

Standart görünür LED'ler veya diğer IR LED'lerle karşılaştırıldığında, bu cihazın temel farklılaştırıcıları şunların kombinasyonudur:yüksek ışıma yoğunluğu(Bin R'de 48 mW/sr'ye kadar),düşük ileri gerilim(tipik olarak 1.45V), vekapsamlı çevresel uyumluluk(RoHS, REACH, Halojensiz). GaAlAs çip malzemesinin kullanımı, yüksek verimli 850nm yayılımı için standarttır. 5mm paket, yüzey montaj cihazların ideal olmayabileceği çok çeşitli endüstriyel ve tüketici uygulamaları için uygun, sağlam bir delikli montaj form faktörü sunar.

10. Sıkça Sorulan Sorular (SSS)

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

C: Sürekli ileri akım için Mutlak Maksimum Değer 100mA'dir. Ancak, bu maksimum akımda sürekli çalışma önemli miktarda ısı üretecektir (Pd ≈ Vf * If). Güvenilir uzun vadeli çalışma için, özellikle ortam sıcaklığı 25°C'nin üzerindeyse, akımı düşürmek (derating) veya bir soğutucu kullanmak tavsiye edilir.

S: Sınıflar (M, N, P, Q, R) arasındaki fark nedir?

C: Sınıflar, LED 20mA'de sürüldüğünde minimum ve maksimum ışıma yoğunluğunu kategorize eder. Bin M en düşük çıkışa (7.8-12.5 mW/sr), Bin R ise en yüksek çıkışa (30.0-48.0 mW/sr) sahiptir. Alıcı devrenizin gerektirdiği sinyal gücüne ve hassasiyetine göre bir sınıf seçin.

S: İleri gerilim neden 1A'de 20mA'dekinden daha yüksek?

C: Bu, yarı iletken çipin ve bağlantı tellerinin iç seri direncinden kaynaklanır. Akım arttıkça, bu direnç üzerindeki gerilim düşümü (V = I*R) artar, bu da toplam ileri gerilimin daha yüksek olmasına yol açar.

S: 800 mW/sr ışıma yoğunluğuna nasıl ulaşabilirim?

C: Bu yoğunluk darbe koşullarında belirtilmiştir: 1A ileri akım, 100 mikrosaniye veya daha az darbe genişliği ve %1 veya daha az görev döngüsü. Bu, çok yüksek anlık optik çıkışa izin verirken ısınmayı en aza indirir.

11. Tasarım ve Kullanım Vaka Çalışmaları

Vaka Çalışması 1: Uzun Menzilli Kızılötesi Uzaktan Kumanda

Bir tasarımcı, 30 metreden fazla menzile sahip bir uzaktan kumandaya ihtiyaç duyar. Maksimum çıkış için HIR333C/H0'ı Bin R'de seçer. Devre, modüle edilmiş veri darbeleri üretmek için bir mikrodenetleyici kullanır. LED, bir NPN transistör anahtarı aracılığıyla 1A darbelerle (100μs genişlik, %1 görev döngüsü) sürülür. Yüksek tepe yoğunluğu, uzaktaki alıcıya güçlü bir sinyalin ulaşmasını sağlarken, düşük görev döngüsü pil tüketimini ve cihaz ısınmasını minimumda tutar.

Vaka Çalışması 2: Endüstriyel Ortamda Yakınlık Sensörü

Otomatik bir makine, sağlam bir yakınlık sensörü gerektirir. Bir IR LED ve bir fototransistör, bir konveyör yolunun karşılıklı taraflarına yerleştirilir. LED, güvenilirlik için 100mA maksimumdan düşürülmüş (derated) sabit 50mA akımla sürülür. 850nm dalga boyu, görünür kırmızı LED'lere kıyasla ortam görünür ışığından daha az etkilenir. 30 derecelik ışın, aşırı yayılmadan yeterli kapsama sağlar. Sensör, bir nesne ışını kırdığında algılama yapar.

12. Çalışma Prensibi

Bir Kızılötesi Işık Yayan Diyot (IR LED), bir yarı iletken p-n eklem diyotudur. İleri bir gerilim uygulandığında, n-bölgesinden gelen elektronlar, çipin aktif bölgesi içinde p-bölgesinden gelen boşluklarla yeniden birleşir. Bu yeniden birleşme süreci, foton (ışık) şeklinde enerji açığa çıkarır. Çipin aktif bölgesinde kullanılan özel malzeme (bu durumda, Galyum Alüminyum Arsenür - GaAlAs), yayılan fotonların dalga boyunu belirler. GaAlAs için bu, insan gözüyle görülemeyen ancak silikon tabanlı fotodedektörler tarafından kolayca algılanabilen, yaklaşık 850nm tepe dalga boyuna sahip kızılötesi ışıkla sonuçlanır.

13. Teknoloji Trendleri

Kızılötesi LED'lerdeki trend, daha yüksek verimliliğe (elektriksel watt başına daha fazla ışıma çıkışı) doğru devam etmektedir; bu, aynı paketten daha düşük güç tüketimi veya daha yüksek çıkış sağlar. Ayrıca, IrDA ve optik kablosuz ağlar gibi veri iletişim uygulamaları için daha yüksek hızlı modülasyon yeteneklerine doğru bir yönelim vardır. Paketleme, yüksek güç uygulamaları için geliştirilmiş termal performansa sahip yüzey montaj cihazlarını (SMD'ler) içerecek şekilde evrilmektedir, ancak 5mm gibi delikli montaj paketleri mekanik sağlamlıkları ve prototipleme kolaylıkları nedeniyle popülerliğini korumaktadır. Sürücü devreleri ve fotodedektörlerle tek modüllere entegrasyon, basitleştirilmiş sistem tasarımı için bir başka yaygın trenddir.