HIR7393C 5mm Kızılötesi LED Veri Sayfası - 5.0mm Çap - 1.45V İleri Gerilim - 850nm Dalga Boyu - 150mW Güç Tüketimi - Çince Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

Bu cihaz, standart T-1 3/4 (5.0mm) kılıfa sahip, şeffaf plastik lensli yüksek yoğunluklu bir kızılötesi yayıcı diyottur (IRED). 850nm'lik tepe dalga boyunda ışık yayacak şekilde tasarlanmıştır. Bu spektrumu, yaygın silikon fototransistörler, fotodiyotlar ve kızılötesi alıcı modüllerle uyumlu hale getirerek, algılama ve iletişim sistemlerinde güvenilir çalışmayı sağlar.

1.1 Temel Özellikler ve Çekirdek Avantajlar

• Yüksek Radyasyon Yoğunluğu:20mA ileri akım altında, tipik radyasyon yoğunluğu 15 mW/sr'ye ulaşarak güçlü sinyal iletimi sağlar.
• Düşük İleri Voltaj:20mA akımda, tipik ileri yönlü voltaj (V_F) 1.45V'dir, devre güç tüketimini azaltmaya yardımcı olur.
• Yüksek Güvenilirlik:Sağlam malzeme ve işlemlerle üretilmiş olup endüstriyel uygulamalar için uygundur.
• Kurşunsuz ve RoHS uyumlu:Üretim süreci çevre düzenlemelerine uygun olarak gerçekleştirilmektedir.
• Standart pin aralığı:2.54mm (0.1 inç) pin aralığı, standart breadboard ve PCB'lerle uyumludur.

1.2 Hedef Pazar ve Uygulamalar

Bu kızılötesi LED, görünmez ışık kaynağı gerektiren elektronik sistem tasarımcılarına ve mühendislerine yöneliktir. Başlıca uygulama alanları şunlardır:Kızılötesi Uygulama Sistemleri, geniş kapsamda şunları içerir:

• Nesne Algılama ve Yakınlık Algılama
• Kızılötesi veri iletimi (örneğin, uzaktan kumanda, kısa mesafeli iletişim)
• Optik kodlayıcılar ve konum algılama
• Bariyer sistemleri ve güvenlik sensörleri
• Endüstriyel Otomasyon ve Makine Görüşü Aydınlatması

2. Derinlemesine Teknik Parametre Analizi

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

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

• Sürekli İleri Yön Akımı (I_F):100 mA
• Tepe İleri Akım (I_FP):1.0 A (darbe genişliği ≤100μs, görev döngüsü ≤%1)
• Ters voltaj (V_R):5 V
• Çalışma sıcaklığı (T_opr):-40°C ila +85°C
• Depolama Sıcaklığı (T_stg):-40°C ila +100°C
• Güç Tüketimi (P_d):150 mW (25°C veya altındaki serbest hava sıcaklığında)
• Lehimleme Sıcaklığı (T_sol):260°C, süre ≤5 saniye

2.2 Optoelektronik Özellikler (Ta=25°C)

Bunlar, belirtilen test koşulları altındaki tipik performans parametreleridir.

• Radyasyon Yoğunluğu (I_e):Minimum değer 7.8, tipik değer 15 mW/sr @ I_F=20mA. Darbe koşullarında, @ I_F=100mA'de yaklaşık 50 mW/sr'ye ulaşabilir.
• Tepe dalga boyu (λ_p):850 nm (tipik) @ I_F=20mA. Bu dalga boyu, silikon dedektörün tepe hassasiyetine yakındır.
• Spektral bant genişliği (Δλ):45 nm (tipik değer) @ I_F=20mA. Maksimum yoğunluğun yarısındaki spektral genişlik olarak tanımlanır.
• İleri yönlü voltaj (V_F):Tipik değer 1.45V, maksimum değer 1.65V @ I_F=20mA. Tipik değer 1.80V, maksimum değer 2.40V @ I_F=100mA (darbe).
• Ters akım (I_R):Maksimum 10 μA @ V_R=5V.
• Görüş açısı (2θ_1/2):45 derece (tipik değer) @ I_F=20mA. Bu, yarı yoğunluklu tam açıdır.

2.3 Termal Özellikler

150mW güç tüketimi derecelendirmesi, ortam sıcaklığı 25°C veya altında belirtilmiştir. Ortam sıcaklığı arttıkça, izin verilen maksimum güç tüketimi azalır. Tasarımcılar, uzun vadeli güvenilirlik için kritik olan, bağlantı sıcaklığının güvenli sınırı aşmamasını sağlamak amacıyla (veri sayfasında örtülü olan) güç azaltma eğrisine başvurmalıdır. -40°C ila +85°C çalışma sıcaklığı aralığı, onu zorlu ortamlar için uygun kılar.

3. Sınıflandırma Sistemi Açıklaması

HIR7393C, I_F= 20mA'de ölçülen radyasyon yoğunluğuna göre farklı performans seviyeleri veya "sınıflar" sunar. Bu, belirli parlaklık gereksinimlerini karşılayan cihazların seçilmesine olanak tanır.

Radyasyon Yoğunluğu Sınıflandırması (Birim: mW/sr):

• M modu:Minimum 7.8, maksimum 12.5
• N modu: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

Daha yüksek bir mod seçmek (örneğin Q modu), daha yüksek bir minimum radyasyon yoğunluğu sağlar; bu, algılama uygulamalarında sinyal-gürültü oranını maksimize etmek veya kızılötesi iletim mesafesini artırmak için çok önemlidir.

4. Performans Eğrisi Analizi

4.1 İleri Yön Akımı ile Ortam Sıcaklığı İlişkisi

Derating eğrisi, maksimum izin verilen sürekli ileri akım ile ortam sıcaklığı arasındaki ilişkiyi gösterir. Sıcaklık arttıkça, aşırı ısınmayı önlemek ve bağlantı sıcaklığının güvenli sınırlar içinde kalmasını sağlamak için maksimum akımın düşürülmesi gerekir. Bu eğri, özellikle yüksek sıcaklık ortamlarında güvenilir devreler tasarlamak için çok önemlidir.

4.2 Spektral Dağılım

Spektral dağılım eğrisi, bağıl ışınım şiddeti ile dalga boyu arasındaki ilişkiyi çizer. 850 nm'deki tepe emisyonunu ve yaklaşık 45 nm'lik spektral bant genişliğini doğrular. Eğri nispeten simetrik olup 850 nm merkezlidir ve tepe hassasiyeti 800-900 nm civarında olan silikon tabanlı dedektörlerle eşleştirmek için oldukça uygundur.

4.3 Radyasyon Şiddeti ile İleri Akım İlişkisi

Bu eğri, radyasyon şiddetinin ileri akım arttıkça arttığını, ancak ilişkinin özellikle yüksek akımlarda ısınma ve verim düşüşü nedeniyle tamamen doğrusal olmadığını göstermektedir. Darbe modunda çalışmak (100mA testinde belirtildiği gibi), sürekli çalışmaya bağlı ısı birikimi olmadan daha yüksek tepe şiddetine izin verir.

4.4 Göreceli Radyasyon Yoğunluğu ile Açısal Yer Değiştirme Arasındaki İlişki

Bu kutupsal grafik, LED'in uzaysal yayılım modelini göstermektedir. 45 derecelik görüş açısı (yarı güç tam genişlik) orta derecede bir ışın genişliğini ifade eder. Yoğunluk 0 derecede (eksen üzerinde) en yüksektir ve kenarlara doğru düzgün bir şekilde azalır. Bu model, yeterli kapsama alanı veya odaklama sağlamak için optik sistemler tasarlamada önemlidir.

5. Mekanik ve Paketleme Bilgileri

5.1 Paket Boyutları

Bu cihaz, standart T-1 3/4 (5.0mm çap) dairesel paket kullanır. Temel boyutlar şunları içerir:

• Toplam çap: 5.0mm.
• Pin aralığı: 2.54mm (standart).
• Pin çapı: Genellikle 0.45mm.
• Paket yüksekliği: Montaj düzleminden kubbe tepesine yaklaşık 8.6mm.
• Tolerans: Detaylı boyut çiziminde aksi belirtilmedikçe ±0.25 mm.

PCB üzerindeki kritik yerleşim ve pad tasarımı için kesin mekanik çizimlere başvurulmalıdır.

5.2 Polarite Tanıma

LED plastik lensin kenarında düz bir yüzey veya çentik bulunur, bu genellikle katot (negatif) tarafını gösterir. Katot bacağı genellikle daha kısa olan bacaktır, ancak montaj sırasında kısaltılmış olabilir. Ters polarite hasarını önlemek için lehimlemeden önce polariteyi doğrulamak çok önemlidir.

6. Lehimleme ve Montaj Kılavuzu

6.1 Bacak Şekillendirme

• Bacakları, epoksi LED gövdesinin tabanından en az 3mm uzakta bükün.
• Pim şekillendirme,lehimlemeden önce soldering.
• yapılmalıdır. LED paketine stres uygulanmamasına dikkat edilerek bükme işlemi yapılmalıdır.
• Bacakları oda sıcaklığında kesin.
• Montaj stresini önlemek için PCB deliklerinin LED bacaklarıyla mükemmel şekilde hizalandığından emin olun.

6.2 Depolama

• Önerilen depolama koşulları: ≤30°C ve bağıl nem (RH) ≤%70.
• Bu koşullar altında raf ömrü: Sevkiyattan itibaren 3 ay.
• Daha uzun süreli depolama için (en fazla 1 yıl): Azot atmosferi ve nem alıcı içeren hava geçirmez bir kap kullanın.
• Nemli ortamlarda, yoğuşmayı önlemek için ani sıcaklık değişimlerinden kaçının.

6.3 Kaynak İşlemi

Genel Kurallar:Kaynak noktası ile epoxy LED arasındaki minimum mesafe 3mm olarak korunmalıdır.

El ile Lehimleme:

• Uç Sıcaklığı: Maksimum 300°C (Maksimum 30W havya için uygundur).
• Her bir pimin lehimleme süresi: en fazla 3 saniye.

Dalga lehimleme/Daldırma lehimleme:

• Ön ısıtma sıcaklığı: Maksimum 100°C (en fazla 60 saniye).
• Lehim havuzu sıcaklığı: Maksimum 260°C.
• Lehim içinde kalma süresi: En fazla 5 saniye.

Kritik Dikkat Edilmesi Gerekenler:

• Yüksek sıcaklık aşamasında bacaklara stres uygulamaktan kaçının.
• Bir defadan fazla dalga lehimleme/el lehimleme işlemi yapmayın.
• Lehimlemeden sonra, LED oda sıcaklığına soğuyana kadar mekanik darbe/titreşimden koruyun.
• Hızlı soğutma işleminden kaçının.
• Güvenilir bir lehim bağlantısı sağlayabilecek mümkün olan en düşük sıcaklığı kullanın.

6.4 Temizleme

• Gerekirse, sadece oda sıcaklığında izopropil alkol kullanarak temizleyin, süre ≤1 dakika.
• Kullanmadan önce oda sıcaklığında kurutun.
• Ultrasonik temizlikten kaçının., mutlak gerekli olmadıkça ve önceden doğrulanmadıkça, çünkü mekanik hasara neden olabilir.

6.5 Isı Yönetimi

Isı yönetimi devre tasarım aşamasında dikkate alınmalıdır. Ortam sıcaklığına göre akım uygun şekilde düşürülmeli, düşürme eğrisinde gösterildiği gibi. LED bacakları etrafında yeterli PCB bakır alanı (ısı emici ped) ısı dağılımına yardımcı olur. Yüksek akım veya yüksek görev döngüsünde darbe çalışması için ek soğutma önlemleri gerekebilir.

7. Paketleme ve Sipariş Bilgileri

7.1 Paketleme Özellikleri

• İç Ambalaj:Her antistatik torbada 500 adet.
• İç Kutu:Her iç kutuda 5 torba (toplam 2500 tablet).
• Dış Kutu/Ana Kutu:Her dış kutuda 10 iç kutu (toplam 25,000 tablet).

7.2 Etiket Bilgileri

Ürün etiketi birkaç önemli tanımlayıcı içerir:

• CPN:Müşteri Ürün Numarası.
• P/N:Üretici Ürün Numarası (örneğin, HIR7393C).
• QTQ:Paket içi ambalaj miktarı.
• CAT:Işık Şiddeti Seviyesi (sınıflandırma kodu, örn. M, N, P, Q).
• RENK TONU:Ana Dalga Boyu Seviyesi.
• REF:İleri yönlü voltaj seviyesi.
• LOT No:Üretim parti numarası, izlenebilirlik için kullanılır.

8. Uygulama Önerileri ve Tasarım Hususları

8.1 Tipik Uygulama Devresi

En yaygın devre, bir akım sınırlama direnci ile seri bağlanmıştır. Direnç değeri Ohm Kanunu kullanılarak hesaplanır: R = (V_{Güç kaynağı}- V_F) / I_F. Örneğin, 5V güç kaynağı kullanıldığında, V_F=1.45V, beklenen I_F=20mA: R = (5 - 1.45) / 0.02 = 177.5Ω. Standart bir 180Ω direnç uygun olacaktır. Daha yüksek yoğunluklu darbe işlemi gerektiren durumlarda, genellikle bir mikrodenetleyici tarafından kontrol edilen bir transistör veya MOSFET anahtarı kullanılır.

8.2 Tasarım Hususları

• Akım Sürücü:LED'i termal kaçakları önlemek için daima sabit akım kaynağı veya voltaj sınırlayıcı kaynakla sürün.
• Ters Gerilim Koruması:Maksimum ters gerilim sadece 5V'dur. Ters öngerilimin oluşabileceği devrelerde (örneğin, AC kuplajlı, endüktif yük), LED'in her iki ucuna paralel bir koruma diyotu (katot anota karşı) bağlanmalıdır.
• Optik Tasarımı:Sistem için lens, reflektör veya diyafram tasarlarken, 45 derecelik görüş açısını göz önünde bulundurun. Şeffaf lensler, harici optik bileşenlerle birlikte kullanıma uygundur.
• Dedektör Eşleştirme:Eşleştirilmiş dedektörlerin (fototransistör, fotodiyot, alıcı IC) en iyi performans için 850nm bölgesinde hassas olduğundan emin olun.

9. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

Standart görünür ışık LED'leri veya diğer kızılötesi LED'lerle karşılaştırıldığında, HIR7393C belirli avantajlara sahiptir:

• Görünür ışık LED'leri ile karşılaştırma:Yakın kızılötesi spektrum yayar, insan gözüyle görülemez, bu da onu gizli algılama ve iletişim için ideal bir seçim haline getirir.
• 940nm kızılötesi LED ile karşılaştırma:850nm ışık, standart silikon dedektörler tarafından daha kolay tespit edilir (800-900nm civarında daha hassastır) ve bazı dijital kameralar tarafından soluk bir kırmızı ışık olarak görülebilir, bu da prototip tasarımında hizalama için yardımcı olur.
• Düşük güçlü kızılötesi LED'lerle karşılaştırma:Daha yüksek radyasyon yoğunluğu seviyeleri (P, Q), daha güçlü bir çıkış sağlayarak gürültülü ortamlarda daha uzun mesafeler veya daha iyi sinyal bütünlüğü elde edilmesini sağlar.
• Standart olmayan paketlemelerle karşılaştırma:T-1 3/4 paketleme her yerde bulunur, temin edilmesi, prototip oluşturulması ve değiştirilmesi kolaydır.

10. Sıkça Sorulan Sorular (SSS)

Q1: Bu LED'i doğrudan bir mikrodenetleyici pimi ile sürebilir miyim?
A: Bu, mikrodenetleyici pininin akım çıkış kapasitesine bağlıdır. Birçok MCU pini 20mA çıkış yapabilir, ancak bu genellikle üst sınırdır. LED'i sürmek için, MCU pini tarafından kontrol edilen bir anahtar olarak basit bir transistörün (örneğin, 2N3904 gibi bir NPN transistör) kullanılması genellikle daha güvenli ve tavsiye edilir.

Q2: Neden maksimum darbe akımı (1A), sürekli akımdan (100mA) çok daha yüksek?
A: Isı üretimi, akımın karesiyle (I²R). Çok kısa bir darbe (≤100μs) ve düşük görev döngüsü (≤%1), LED çipinin önemli miktarda ısı biriktirmesine ve dolayısıyla termal hasar oluşmasına izin vermez. Yüksek akımda sürekli çalışma aşırı ısınmaya yol açar.

Q3: "Spektral eşleşme" ne anlama gelir?
A: Bu, LED'in tepe emisyon dalga boyunun (850nm), yaygın silikon tabanlı fotodedektörlerin tepe spektral hassasiyeti ile iyi bir şekilde eşleştiği anlamına gelir. Bu eşleşme, belirli bir kızılötesi ışık miktarı için dedektör tarafından üretilen elektrik sinyalini maksimize ederek sistem verimliliğini ve sinyal-gürültü oranını artırır.

Q4: Doğru sınıflandırmayı (M, N, P, Q) nasıl seçerim?
C: Sisteminizin hassasiyet gereksinimlerine göre seçim yapın. Tutarlı yüksek çıkışa ihtiyacınız varsa (örneğin, daha uzun mesafeler veya zayıflama malzemelerinin nüfuzu için), P veya Q sınıfını belirtin. Maliyetin önemli olduğu ve minimum parlaklık gereksinimlerinin yüksek olmadığı uygulamalar için M veya N sınıfı yeterli olabilir. Kesin minimum/maksimum değerler için sınıflandırma tablosuna bakın.

11. Pratik Tasarım ve Kullanım Örnekleri

11.1 Basit Nesne Yakınlık Sensörü

Klasik bir uygulama, yansımalı nesne sensörüdür. HIR7393C'yi bir fototransistörün yanına yerleştirin. LED, sensörün önündeki alanı aydınlatır. Bir nesne yaklaştığında, kızılötesi ışığı fototransistöre geri yansıtır ve bunun kollektör akımında artışa neden olur. Bu değişiklik, bir karşılaştırıcı veya mikrodenetleyici ADC'si ile tespit edilerek bir eylem tetiklenebilir. LED'in 45 derecelik ışın hüzmesi, bu tür algılama için ışık lekesi boyutu ve yoğunluğu arasında iyi bir denge sağlar.

11.2 Kızılötesi Veri Bağlantısı

Basit seri veri iletimi için (örneğin, televizyon uzaktan kumandası), LED, modüle edilmiş dijital sinyale (örneğin, 38kHz taşıyıcı) göre yüksek akımla (örneğin, 100mA darbe) sürülebilir. Darbe modundaki yüksek ışınım şiddeti makul bir iletim mesafesine izin verir. Alıcı tarafta, aynı frekansa ayarlanmış eşleşen bir kızılötesi alıcı modülü (dahili demodülatörlü) kullanılacaktır.

12. Çalışma Prensibi

Kızılötesi Işık Yayan Diyot (IRED), bir yarı iletken p-n eklem diyottur. İleri yönde öngerilim uygulandığında, n bölgesinden elektronlar ve p bölgesinden oyuklar aktif bölgeye enjekte edilir. Bu taşıyıcılar yeniden birleştiğinde enerji açığa çıkarır. Alüminyum galyum arsenür (GaAlAs) ile yapılan bir IRED'de, bu enerji çoğunlukla kızılötesi spektrumdaki (bu örnekte yaklaşık 850nm) fotonlar şeklinde salınır. Şeffaf epoksi kapsül, bir mercek görevi görerek yayılan ışığı karakteristik bir ışın desenine şekillendirir. Bu elektrolüminesans sürecinin verimliliği, belirli bir sürücü akımı altındaki ışınım şiddetini belirler.

13. Teknoloji Trendleri

Temel T-1 3/4 kılıf ve 850nm teknolojisi olgunlaşmış olsa da, kızılötesi LED trendleri şunları içerir:

• Daha Yüksek Verimlilik:Sürekli malzeme bilimi iyileştirmeleri, birim elektrik giriş gücü başına daha fazla ışık gücü (radyant yoğunluk) üretmeyi, ısı üretimini ve enerji tüketimini azaltmayı amaçlamaktadır.
• Daha Dar Spektrum:Bazı uygulamalar, gaz algılama veya yüksek hızlı iletişim gibi, çok özel ve dar yayılım dalga boylarına sahip LED'lerden faydalanır.
• Entegre Cihazlar:Eğilimler, daha basit sistem entegrasyonu sağlamak için kızılötesi LED'ler ve fotodedektörlerin tek bir pakette (optokuplör tarzı) birleştirilmesini veya sürücü devreleriyle entegre edilmesini içerir.
• Miniaturizasyon:5mm paketleme hala popüler olsa da, yüzey montaj cihazı (SMD) paketleri otomatik montaj ve kompakt tasarımlarda giderek daha yaygın hale gelmektedir.
• Göz Güvenliği:HIR7393C, geniş bir elektronik algılama ve kontrol sisteminde temel bir yapı taşı olarak hizmet vermeye devam eden, güvenilir ve anlaşılması kolay bir bileşeni temsil eder.

HIR7393C, geniş bir elektronik algılama ve kontrol sistemleri yelpazesinde temel bir yapı taşı olarak hizmet vermeye devam eden, güvenilir ve iyi anlaşılmış bir bileşeni temsil eder.