5.0mm Kızılötesi LED SIR323-5 Veri Sayfası - 5mm Paket - 1.3V İleri Gerilim - 875nm Dalga Boyu - 150mW Güç Dağılımı - İngilizce Teknik Belge

1. Ürün Genel Bakışı

SIR323-5, standart T-1 3/4 (5mm) su berraklığında plastik paket içine yerleştirilmiş yüksek yoğunluklu bir kızılötesi (IR) yayıcı diyottur. 875 nanometre (nm) tepe dalga boyunda, yakın kızılötesi spektrumunda ışık yayacak şekilde tasarlanmıştır. Bu cihaz, güvenilir ve güçlü kızılötesi ışık kaynakları gerektiren uygulamalar için geliştirilmiş olup, spektral çıkışı özellikle yaygın silikon fototransistörler, fotodiyotlar ve kızılötesi alıcı modüllerle uyumlu olacak şekilde eşleştirilmiştir. Paket, delikli baskılı devre kartı (PCB) tasarımlarına kolay entegrasyon için standart 2.54mm bacak aralığına sahiptir.

1.1 Temel Avantajlar ve Hedef Pazar

The primary advantages of this component include its high radiant intensity, which ensures strong signal transmission, and its low forward voltage, contributing to energy-efficient operation. It is constructed using lead-free materials and is compliant with RoHS (Restriction of Hazardous Substances), EU REACH regulations, and halogen-free standards (Br < 900ppm, Cl < 900ppm, Br+Cl < 1500ppm), making it suitable for global markets with strict environmental requirements. The device is characterized by high reliability, a critical factor for consumer and industrial electronics. Its target applications are primarily in wireless, non-contact signaling systems.

2. Derinlemesine Teknik Parametre Analizi

Bu bölüm, veri sayfasında tanımlanan temel elektriksel, optik ve termal parametrelerin ayrıntılı ve nesnel bir yorumunu sağlar.

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Bu değerler, cihaza kalıcı hasar verebilecek stres sınırlarını tanımlar. Bu sınırlarda veya altında çalışma garantisi verilmez.

• Sürekli İleri Akım (I_F): 100 mA. Bu, LED'e bozulma riski olmadan sürekli olarak uygulanabilecek maksimum DC akımdır.
• Tepe İleri Akımı (I_FP): 1.0 A. Bu yüksek akım, yalnızca darbe genişliği ≤ 100μs ve görev döngüsü ≤ %1 olan darbe koşullarında izin verilir. Bu, uzun menzilli iletim için kullanışlı, çok parlak, kısa ışık patlamalarına olanak tanır.
• Ters Gerilim (V_R): 5 V. Bu değeri aşan bir ters öngerilim uygulamak, eklem delinmesine neden olabilir.
• Güç Harcaması (P_d): Ortam sıcaklığı 25°C veya altındayken 150 mW. Bu, paketin ısı olarak dağıtabileceği maksimum güçtür. Bu sınırın aşılması, eklem sıcaklığını yükselterek ömrü kısaltır ve çıkışı azaltır.
• Operating & Storage Temperature: Cihaz -40°C ila +85°C arasında çalışabilir ve -40°C ila +100°C arasında depolanabilir.
• Lehimleme Sıcaklığı: Standart kurşunsuz reflow lehimleme profilleriyle uyumlu olup, süresi 5 saniyeyi aşmamak kaydıyla 260°C.

2.2 Elektro-Optik Özellikler

Bu parametreler standart test koşullarında (Ta=25°C) ölçülür ve cihazın performansını tanımlar.

• Radyant Şiddet (I_e)Bu, birim katı açı (steradyan) başına yayılan optik güçtür. 20mA ileri akımda tipik değer 7.8 mW/sr'dir, minimum değer ise 4.0 mW/sr'dir. Darbe koşulları altında (I_F=100mA, darbe ≤100μs, görev döngüsü ≤%1), tipik ışıma şiddeti 40 mW/sr'ye ulaşır ve bu da yüksek güçlü patlamalar için kapasitesini göstermektedir.
• Tepe Dalga Boyu (λ_p): 875 nm (tipik). Bu, yayılan optik gücün maksimum olduğu dalga boyudur. Spektral bant genişliği (Δλ) tipik olarak 45 nm'dir ve tepe noktası etrafında yayılan dalga boyları aralığını gösterir.
• İleri Voltaj (V_F)20mA'de tipik ileri voltaj 1.3V'dur, maksimum 1.65V'dir. 100mA darbe koşulunda, tipik değer 1.4V'ye (maks. 1.8V) yükselir. Bu düşük V_F düşük voltajlı devre tasarımı için faydalıdır.
• Ters Akım (I_R): 5V ters voltajda maksimum 10 μA, iyi eklem izolasyonunu gösterir.
• Görüş Açısı (2θ_1/2): 35 derece (tipik). Bu, ışıma şiddetinin maksimum değerinin (eksen üzeri) yarısına düştüğü tam açıdır. 35 derecelik bir açı, orta derecede odaklanmış bir ışın hüzmesi sağlar ve yönlendirilmiş uygulamalar için uygundur.

Ölçüm Belirsizliği Notu: Veri sayfası, temel ölçümler için toleransları belirtir: V_F (±0.1V), I_e (±%10) ve λ_p (±1.0nm). Hassas tasarım hesaplamalarında bunlar dikkate alınmalıdır.

3. Performans Eğrisi Analizi

The datasheet includes several characteristic curves that illustrate device behavior under varying conditions.

3.1 İleri Akım - Ortam Sıcaklığı İlişkisi

Bu eğri (Şekil 1), tipik olarak ortam sıcaklığı arttıkça izin verilen maksimum ileri akımın düşürülmesini gösterir. Maksimum jonksiyon sıcaklığını ve 150mW güç dağılımı limitini aşmayı önlemek için, 25°C üzerinde çalışırken sürekli ileri akım azaltılmalıdır. Tasarımcılar, yüksek sıcaklık uygulamaları için bu grafiğe başvurmalıdır.

3.2 Spektral Dağılım

Spektral dağılım grafiği (Şekil 2), bağıl yoğunluğu dalga boyuna karşı çizer. Görsel olarak 875nm'deki tepe dalga boyunu ve yaklaşık 45nm'lik spektral bant genişliğini doğrular. Bu eğri, hedeflenen alıcının (fototransistör, fotodiyot veya IC) spektral duyarlılığı ile uyumluluğu sağlamak için esastır.

3.3 Bağıl Yoğunluk - İleri Akım İlişkisi

Bu grafik (Şekil 3), sürücü akımı ile ışık çıkışı arasındaki ilişkiyi göstermektedir. LED'ler için, optik çıkış genellikle normal çalışma aralığında ileri akım ile orantılıdır. Ancak, çok yüksek akımlarda termal etkiler ve diğer doğrusal olmayan durumlar nedeniyle verim düşebilir. Eğri, tasarımcıların istenen ışıma yoğunluğunu elde etmek için uygun sürücü akımını seçmelerine yardımcı olur.

3.4 Göreceli Işıma Yoğunluğu - Açısal Yer Değiştirme

Bu kutupsal grafik (Şekil 4), LED'in ışınım desenini haritalandırır. Yoğunluğun, gözlem açısı merkez eksenden (0°) uzaklaştıkça nasıl azaldığını gösterir. 35 derecelik görüş açısı (yoğunluğun tepe değerin %50'si olduğu nokta) bu eğriden türetilmiştir. Bu bilgi, ışın kapsamını ve hizalama toleranslarını belirleyen optik sistem tasarımı için kritik öneme sahiptir.

4. Mekanik ve Paketleme Bilgileri

4.1 Paket Boyutları

Cihaz, standart 5mm (T-1 3/4) yuvarlak LED paketi kullanır. Veri sayfasındaki detaylı mekanik çizim, gövde çapı, lens şekli, bacak uzunluğu ve bacak aralığı dahil tüm kritik boyutları sağlar. Bacak aralığı, delikli bileşenler için standart olan 2.54mm (0.1 inç) olarak doğrulanmıştır. Aksi belirtilmedikçe, tüm boyutlar ±0.25mm toleransa sahiptir. Lens malzemesi, minimum soğurma ile kızılötesi iletim için optimize edilmiş, su berraklığında plastiktir.

4.2 Polarite Tanımlama

Delikli LED'lerde polarite genellikle iki özellikle belirtilir: bacak uzunluğu ve iç yapı. Daha uzun bacak anot (pozitif), daha kısa bacak ise katot (negatif) olur. Ayrıca, birçok pakette, lens tabanının kenarında katot bacağının yakınında düz bir nokta bulunur. Ters polarite hasarını önlemek için lehimlemeden önce polariteyi daima doğrulayın.

5. Lehimleme ve Montaj Kılavuzu

Cihaz dalga veya el lehimi için derecelendirilmiştir. Ana parametre, 5 saniyeyi aşmayan bir süre için maksimum 260°C lehimleme sıcaklığıdır. Bu, kurşunsuz reflow profilleri için IPC/JEDEC J-STD-020 standartlarıyla uyumludur. Yüksek sıcaklığa uzun süre maruz kalmak plastik paketi ve iç tel bağlantılarını hasara uğratabilir. El lehiminde, sıcaklığı kontrollü bir havya kullanın ve temas süresini en aza indirin. Cihazın, reflow sırasında "patlamış mısır" etkisine neden olabilecek nem emilimini önlemek için, saklama sıcaklık aralığına (-40 ila +100°C) uygun kuru bir ortamda saklandığından emin olun.

6. Paketleme ve Sipariş Bilgileri

6.1 Paketleme Şartnamesi

Bileşenler koruma amacıyla anti-statik torbalarda paketlenir. Standart paketleme miktarı torba başına 200 ila 500 parçadır. Daha sonra beş torba bir kutuya yerleştirilir. Son olarak, on kutu bir sevkiyat kolisine paketlenir.

6.2 Etiket Şartnamesi

Ambalaj etiketi birkaç önemli tanımlayıcı içerir:

• CPN: Müşterinin Üretim Numarası (müşteriye özel parça numarası).
• P/NÜretim Numarası (üreticinin parça numarası, örn. SIR323-5).
• MiktarPaketleme Miktarı.
• KAT: Sıralamalar (performans gruplarını gösterebilir).
• HUE: Tepe Dalga Boyu (örn. 875nm).
• REF: Referans.
• LOT NoLot Number for traceability.

7. Uygulama Önerileri

7.1 Tipik Uygulama Senaryoları

• Infrared Remote Control UnitsÖzellikle darbe modunda (tipik 40 mW/sr) yüksek ışınım yoğunluğu, TV'ler, ses sistemleri ve diğer tüketici elektroniği için uzun menzilli uzaktan kumandalarda ideal kılar.
• Free-Air Transmission SystemsKısa menzilli kablosuz veri bağlantılarında, izinsiz giriş alarmlarında ve bir IR ışınının havadan bir alıcıya iletildiği nesne tespit sistemlerinde kullanılır.
• Duman DedektörleriGenellikle optik (fotoelektrik) duman dedektörlerinde kullanılır. Bir IR LED ışını, duman partikülleri tarafından bir fotodiyot üzerine saçılarak alarmı tetikler.
• Genel Kızılötesi Uygulamalı Sistemler: Endüstriyel otomasyon (nesne sayma, konum algılama), dokunmatik ekranlar ve optik kodlayıcıları içerir.

7.2 Tasarım Hususları ve Devre Koruma

• Akım Sınırlama: LED, akım kontrollü bir cihazdır. Maksimum sürekli ileri akımı (100mA) aşmamak için daima seri bir akım sınırlayıcı direnç (veya sabit akım sürücüsü) kullanın. Direnç değeri Ohm Kanunu kullanılarak hesaplanır: R = (V_supply - V_F) / I_F.
• Darbeli Çalışma: Yüksek yoğunluklu atımlar için, sürücü devresinin darbe genişliği (≤100μs) ve görev döngüsü (≤%1) sınırlarına kesinlikle uyarak 1A tepe akımı sağlayabildiğinden emin olun. Basit bir mikrodenetleyici GPIO pini genellikle bu kadar yüksek akımı doğrudan sağlayamaz ve bir transistör anahtarı (ör. MOSFET) gerektirebilir.
• Ters Gerilim Koruması: Cihaz ters yönde 5V'ye kadar dayanabilse de, ters polarmadan kaçınmak iyi bir uygulamadır. AC kuplajlı devrelerde veya ters gerilim olasılığının olduğu durumlarda, LED'e paralel (katot anoda) bir koruma diyotu eklemeyi düşünün.
• Isı Yönetimi: Paket küçük olsa da, daha yüksek akımlarda ve ortam sıcaklıklarında güç dağılımı önem kazanır. Yeterli havalandırmayı sağlayın ve 25°C üzerinde çalışıyorsanız güç azaltma eğrisini dikkate alın.
• Optik Tasarım: 35 derecelik görüş açısını göz önünde bulundurun. Odaklanmış ışınlar için harici lensler veya yansıtıcılar gerekebilir. Geniş alan aydınlatması için, doğal açı yeterli olabilir. Alıcının, 875nm tepe değerine spektral olarak uyumlu olduğundan emin olun.

8. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

SIR323-5, temel parametrelerin bir kombinasyonu ile 5mm IR LED pazarında kendini farklılaştırır. Genel 5mm IR LED'lere kıyasla, daha yüksek tipik ışıma şiddeti (7.8 mW/sr @20mA'ya karşılık genellikle 5-6 mW/sr) sunarak aynı sinyal gücü için daha uzun menzil veya daha düşük güç tüketimi sağlar. Düşük ileri voltajı (tipik 1.3V), pil ile çalışan cihazlar için avantajlıdır. 875nm dalga boyu, silikon tabanlı alıcılarla geniş uyumluluğu sağlayan yaygın bir standarttır. Modern çevre standartlarına (RoHS, REACH, Halojensiz) uyumu, çoğu çağdaş elektronik üretim için zorunlu bir gerekliliktir; bu, eski veya daha düşük maliyetli alternatifler için geçerli olmayabilir.

9. Sıkça Sorulan Sorular (Teknik Parametrelere Dayalı)

9.1 Radyant Şiddet ile Işık Şiddeti arasındaki fark nedir?

Radyant Şiddet (I_e, mW/sr cinsinden ölçülür) optik güçtür Katı açı başına yayılan, tüm dalga boyları için geçerli olan bir ölçümdür. Işık Şiddeti (candela, cd cinsinden ölçülür) insan gözünün duyarlılığı (fotopik eğri) ile ağırlıklandırılır ve yalnızca görünür ışık için anlamlıdır. Bu bir kızılötesi LED olduğundan, Işıma Şiddeti doğru ve belirtilen metrik değerdir.

9.2 Bu LED'i doğrudan bir 3.3V veya 5V mikrodenetleyici piminden sürebilir miyim?

Yapmalısınız değil doğrudan bağlamayın. Bir mikrodenetleyici GPIO pini, bir akım kaynağı sınırına sahiptir (genellikle 20-40mA) ve LED'in potansiyel akım çekişini veya 1A darbe akımını kaldıramaz. Daha da önemlisi, akımı sınırlamak için bir seri direnç kullanmalısınız. Örneğin, 5V besleme kaynağından I_F=20mA ve V_F=1.3V hedeflendiğinde: R = (5V - 1.3V) / 0.02A = 185 Ohm (standart 180 veya 220 Ohm direnç kullanın). GPIO pini daha sonra LED akımını anahtarlayan bir transistörün beyzini/kapısını sürer.

9.3 Neden Tepe İleri Akımı (1A), Sürekli Akımdan (100mA) çok daha yüksektir?

Bu, termal sınırlamalardan kaynaklanmaktadır. 1A'lik darbe çok kısa (≤100μs) ve seyrek (görev döngüsü ≤%1) olduğu için yarı iletken eklemin önemli ölçüde ısınması için zamanı olmaz. 100mA sürekli akım değeri, eklem sıcaklığını güvenli sınırlar içinde tutmak için paketin çevreye dağıtması gereken kararlı durumda üretilen ısıyı dikkate alır.

9.4 Bu LED için uygun bir alıcıyı nasıl seçerim?

Spektral hassasiyetinin zirve noktası yaklaşık 875nm civarında olan bir fototransistör, fotodiyot veya IR alıcı modülü arayın. Çoğu silikon tabanlı dedektör, 800nm ile 950nm arasında zirve hassasiyetine sahiptir ve bu da onları iyi bir eşleşme yapar. Alıcının spektral hassasiyet eğrisi için daima veri sayfasını kontrol edin.

10. Pratik Tasarım ve Kullanım Örneği

Durum: Uzun Menzilli Bir IR Uzaktan Kumanda Tasarımı
Amaç: Tipik bir oturma odasında 15 metreye kadar güvenilir bir sinyal iletimi.
Tasarım Seçimleri:

1. Sürüş Modu: I'de darbe işlemi kullanın_FP En uzun menzil için radyan yoğunluğu maksimize etmek üzere (tipik 40 mW/sr) 1A.
2. Devre: Bir mikrodenetleyici kodlu darbe trenini üretir. Bir GPIO pini bir N-kanal MOSFET'i kontrol eder. LED ve küçük bir akım algılama direnci, besleme (örn. 2xAA pil ~3V) ile MOSFET drain'i arasına seri olarak yerleştirilir. Direnç değeri, sadece tepe akımını ayarlamak için küçüktür: R = (V_bat - V_{F_pulse} - V_{DS_on}) / 1A. MOSFET için bir kapı direnci kullanılır.
3. Darbe Zamanlaması: Uzaktan kumanda kodundaki (ör. NEC protokolü) her yüksek darbenin genişliğinin ≤100μs olduğundan emin olun. Tüm iletim patlaması boyunca görev döngüsü ≤%1 olmalıdır. Bu, kısa uzaktan kumanda kodları için genellikle kolayca sağlanır.
4. OptikYerel 35 derecelik ışın huzmesi yeterli olabilir. Daha iyi yönlülük ve menzil için LED'in önüne basit bir plastik kolimatör lens eklenebilir.

11. Çalışma Prensibi Tanıtımı

Bir Kızılötesi Işık Yayan Diyot (IR LED), bir yarı iletken p-n eklem diyotudur. İleri yönde bir voltaj uygulandığında (anot katoda göre pozitif), n-tipi bölgeden elektronlar ve p-tipi bölgeden oyuklar eklem bölgesine enjekte edilir. Bu yük taşıyıcıları yeniden birleştiğinde enerji açığa çıkarır. Standart bir silikon diyotta bu enerji öncelikle ısı olarak salınır. Bu LED'de kullanılan Galyum Alüminyum Arsenür (GaAlAs) gibi malzemelerde ise, bu yeniden birleşme enerjisinin önemli bir kısmı fotonlar (ışık) olarak salınır. Yayılan ışığın belirli dalga boyu (bu durumda 875nm), kristal büyütme işlemi sırasında tasarlanan yarı iletken malzemenin bant aralığı enerjisi tarafından belirlenir. Su berraklığındaki epoksi kılıf bir mercek görevi görerek yayılan ışığı karakteristik ışın desenine dönüştürür.

12. Teknoloji Trendleri ve Gelişmeler

Kızılötesi LED teknolojisi gelişmeye devam ediyor. Temel 5mm delikli montaj paketi eski tasarımlar ve hobi amaçlı kullanımlar için popülerliğini korurken, endüstri eğilimi güçlü bir şekilde yüzey montajlı cihaz (SMD) paketlerine (örn., 0805, 1206 veya çip ölçekli paketler) doğru ilerliyor. SMD'ler daha küçük boyut, otomatik seç-ve-yerleştir montajı için daha uygunluk ve genellikle gelişmiş termal performans sunar. Ayrıca, daha yüksek verimlilik (elektriksel watt başına daha fazla ışık çıkışı) elde etmek için malzemelerde, belirli algılama uygulamaları için farklı tepe dalga boyları (örn., gizli operasyonlar için 940nm, IR aydınlatmalı güvenlik kameraları için 850nm) ve LED'in sürücü devresiyle hatta alıcıyla tek bir modülde entegrasyonu üzerinde süregelen geliştirme çalışmaları vardır. Bununla birlikte, SIR323-5 için açıklanan temel çalışma prensibi ve anahtar parametreler, herhangi bir IR LED'i anlamak ve belirlemek için temel taşı olmaya devam etmektedir.