5mm Kızılötesi LED HIR323C Veri Sayfası - 5mm Çap - 1.45V İleri Gerilim - 850nm Dalga Boyu - 150mW Güç Dağılımı - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürüne Genel Bakış

HIR323C, su berraklığında plastik merceğe sahip standart T-1 (5mm) paket içerisinde yer alan yüksek yoğunluklu bir kızılötesi yayıcı diyottur. Bu cihaz, kızılötesi algılama ve iletişim sistemlerinde güvenilir performans sunmak üzere tasarlanmıştır. Spektral çıkışı, yaygın silikon fototransistörler, fotodiyotlar ve kızılötesi alıcı modüllerle uyumlu olacak şekilde özel olarak eşleştirilmiştir, bu da optimum sistem verimliliğini garanti eder. Bu bileşenin temel uygulama alanı, uzaktan kumandalar, nesne algılama, yakınlık sensörleri ve optik anahtarlar gibi sistemleri içerebilen kızılötesi uygulamalı sistemlerdir.

1.1 Temel Avantajlar ve Hedef Pazar

Bu kızılötesi LED'in temel avantajları, tasarımı ve malzeme seçiminden kaynaklanmaktadır. Verimli kızılötesi yayılımı ile bilinen GaAlAs (Galüminyum Alüminyum Arsenür) çip malzemesini kullanır. Paket, güçlü sinyal iletimi sağlayan yüksek ışınım şiddeti sunar. Önemli bir özelliği, nihai uygulamada daha düşük güç tüketimine katkıda bulunan düşük ileri gerilimidir. Ürün, modern çevre ve güvenlik standartlarına uygun olacak şekilde tasarlanmıştır; Kurşunsuz, RoHS uyumlu, AB REACH uyumlu ve Halojensizdir. Bu, onu güvenilir, uzun ömürlü kızılötesi kaynaklara ihtiyaç duyulan tüketici elektroniği, endüstriyel otomasyon ve güvenlik sistemleri başta olmak üzere küresel bir pazar için uygun kılar.

2. Teknik Parametrelerin Derinlemesine İncelenmesi

Bu bölüm, veri sayfasında listelenen temel teknik parametrelerin detaylı ve nesnel bir yorumunu sunarak, tasarım mühendisleri için önemlerini açıklar.

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Bu değerler, cihaza kalıcı hasar verebilecek stres sınırlarını tanımlar. Bu koşullar altında çalışma garantisi yoktur.

• Sürekli İleri Akım (IF):100 mA. Bu, belirtilen koşullar altında LED'den süresiz olarak geçirilebilecek maksimum DC akımdır.
• Tepe İleri Akım (IFP):1.0 A. Bu yüksek akım, yalnızca darbe koşulları altında (darbe genişliği ≤ 100μs, görev döngüsü ≤ %1) izin verilir. Çok kısa, yüksek yoğunluklu darbeler gerektiren uygulamalar için kullanışlıdır.
• Ters Gerilim (VR):5 V. Ters öngerilim yönünde bu gerilimin aşılması, eklem bozulmasına neden olabilir.
• Çalışma ve Depolama Sıcaklığı:-40°C ila +85°C (çalışma) ve -40°C ila +100°C (depolama) aralığındadır. Bu geniş aralık, zorlu ortamlarda güvenilirliği sağlar.
• Güç Dağılımı (Pd):25°C ortam sıcaklığında veya altında 150 mW. Bu, paketin ısı olarak dağıtabileceği maksimum güçtür. Gerçek izin verilen ileri akım, daha yüksek ortam sıcaklıklarında düşer.

2.2 Elektro-Optik Karakteristikler

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

• Işınım Şiddeti (Ie):Bu, birim katı açı başına yayılan optik güçtür, mW/sr cinsinden ölçülür. IF=20mA'de tipik değer 30 mW/sr'dir. 100mA'de darbe çalışması altında 130 mW/sr'ye ulaşabilir. Daha yüksek ışınım şiddeti, daha uzun çalışma mesafesi veya daha iyi sinyal-gürültü oranı anlamına gelir.
• Tepe Dalga Boyu (λp):850 nm (tipik). Bu, optik çıkış gücünün maksimum olduğu dalga boyudur. 850nm, insan gözüyle görülemeyen ancak silikon tabanlı sensörler tarafından verimli bir şekilde algılanan yakın kızılötesi spektrumdadır.
• Spektral Bant Genişliği (Δλ):45 nm (tipik). Bu, tepe dalga boyu etrafında merkezlenmiş olarak yayılan dalga boyları aralığını tanımlar. Daha dar bir bant genişliği, ortam ışığı gürültüsünü filtrelemek için faydalı olabilir.
• İleri Gerilim (VF):20mA'de 1.45V (tipik), maksimum 1.65V. 100mA'de (darbe) maksimum 2.40V'dur. Düşük VF, önemli bir verimlilik parametresidir.
• Görüş Açısı (2θ1/2):15 derece (tipik). Bu, ışınım şiddetinin maksimum değerinin (eksenel) yarısına düştüğü tam açıdır. Dar bir görüş açısı, daha odaklanmış bir ışın üretir.

3. Sınıflandırma Sistemi Açıklaması

HIR323C, standart test akımı olan 20mA'de ölçülen ışınım şiddetine göre cihazları kategorize etmek için bir sınıflandırma sistemi kullanır. Bu, tasarımcıların uygulamaları için belirli minimum çıkış gereksinimlerini karşılayan parçaları seçmelerine olanak tanır.

• P Sınıfı:Işınım Şiddeti aralığı 15.0 mW/sr (min) ila 24.0 mW/sr (max).
• Q Sınıfı:Işınım Şiddeti aralığı 21.0 mW/sr (min) ila 34.0 mW/sr (max).
• R Sınıfı:Işınım Şiddeti aralığı 30.0 mW/sr (min) ila 48.0 mW/sr (max).

Daha yüksek bir sınıfın (ör. R) seçilmesi, daha yüksek bir minimum çıkışı garanti eder; bu, özellikle sıcaklık değişimleri ve ürün ömrü boyunca tutarlı sistem performansını sağlamak için kritik olabilir.

4. Performans Eğrisi Analizi

Veri sayfası, cihazın değişen koşullar altındaki davranışını gösteren çeşitli grafikler içerir. Bunları anlamak, sağlam devre tasarımı için çok önemlidir.

4.1 İleri Akım - Ortam Sıcaklığı İlişkisi

Bu eğri, ortam sıcaklığı arttıkça izin verilen maksimum sürekli ileri akımın düşüşünü gösterir. Sıcaklık yükseldikçe, paketin ısı dağıtma yeteneği azalır, bu nedenle akım, maksimum güç dağılımı tarafından tanımlanan güvenli çalışma alanı (SOA) içinde kalmak için azaltılmalıdır. Tasarımcılar, beklenen çalışma ortamları için uygun akım sınırlayıcı dirençler veya sürücüler seçmek üzere bu grafiği kullanmalıdır.

4.2 Işınım Şiddeti - İleri Akım İlişkisi

Bu grafik, sürücü akımı (IF) ile optik çıkış (Ie) arasındaki ilişkiyi gösterir. Genellikle doğrusal değildir. Çıkış akımla artar ancak termal ve verimlilik etkileri nedeniyle çok yüksek akımlarda doyuma ulaşabilir. Eğri, istenen bir çıkış seviyesine ulaşmak için gereken sürücü akımını belirlemeye yardımcı olur.

4.3 Spektral Dağılım

Bu çizim, bağıl ışınım şiddetini dalga boyunun bir fonksiyonu olarak gösterir. Tepe dalga boyunu (λp ~850nm) ve spektral bant genişliğini (Δλ) doğrular. Bu eğrinin şekli, alıcı sensörün (fototransistör/fotodiyot) spektral hassasiyet eğrisiyle uyumluluğu sağlamak için önemlidir.

4.4 Bağıl Işınım Şiddeti - Açısal Yer Değiştirme İlişkisi

Bu kutupsal çizim, LED'in yayılım desenini gösterir. Şiddet merkez eksen (0°) boyunca en yüksektir ve açı arttıkça azalır. 15 derecelik görüş açısı, şiddetin tepe değerinin %50'sine düştüğü noktada tanımlanır. Bu bilgi, optik tasarım, bir sistemdeki ışın yayılımı ve hizalama toleranslarını belirlemek için hayati öneme sahiptir.

5. Mekanik ve Paketleme Bilgileri

5.1 Paket Boyut Çizimi

Cihaz, standart T-1 (5mm) yuvarlak LED paket şekline uygundur. Ana boyutlar arasında toplam çap (5.0mm tipik), mercek yüksekliği ve bacak aralığı (2.54mm veya 0.1 inç, standart bir PCB delik aralığı) bulunur. Çizim, anot ve katot bacaklarını belirtir; genellikle daha uzun bacak anottur. Belirtilmemiş tüm toleranslar ±0.25mm'dir. Mühendisler, PCB ayak izi tasarımı ve mekanik boşluk kontrolleri için bu çizime başvurmalıdır.

5.2 Polarite Tanımlama

Bileşen standart LED polarite kuralını kullanır: daha uzun bacak Anot (+), daha kısa bacak Katot (-)'dur. Paketin ayrıca katot bacağının yakınındaki kenarda düz bir tarafı olabilir. Doğru polarite çalışma için esastır; 5V'u aşan ters öngerilim cihaza zarar verebilir.

6. Lehimleme ve Montaj Kılavuzları

Uygun işleme, cihaz güvenilirliğini ve performansını korumak için kritiktir.

6.1 Bacak Şekillendirme

• Bükme, epoksi ampulün tabanından en az 3mm uzakta gerçekleştirilmelidir; bu, iç die ve tel bağlantıları üzerindeki stresi önlemek içindir.
• Şekillendirme her zaman lehimleme işleminden önce yapılmalıdır.
• Şekillendirme sırasında paket üzerindeki mekanik stres, çatlakları veya iç hasarı önlemek için en aza indirilmelidir.
• PCB delik hizalaması, montaj stresini önlemek için hassas olmalıdır.

6.2 Depolama Koşulları

Önerilen depolama ortamı 30°C veya altında ve %70 Bağıl Nem (RH) seviyesindedir. Bu koşullar altında raf ömrü sevkiyattan itibaren 3 aydır. Daha uzun süreli depolama için (bir yıla kadar), cihazlar lehimlenebilirliği ve güvenilirliği etkileyebilecek nem emilimini önlemek için azot atmosferi ve nem alıcı ile kapalı bir kapta saklanmalıdır.

6.3 Lehimleme Parametreleri

Lehim noktası ile epoksi ampul arasında termal hasarı önlemek için en az 3mm mesafe korunmalıdır.

• El Lehimlemesi:İşlemci ucu sıcaklığı maksimum 300°C (30W işlemci için), her bacak için lehimleme süresi maksimum 3 saniye.
• Dalga/Daldırma Lehimleme:Ön ısıtma sıcaklığı maksimum 100°C, 60 saniyeye kadar. Lehim banyosu sıcaklığı maksimum 260°C, daldırma süresi 5 saniyeyi geçmemelidir.

Veri sayfası, termal şoku önlemek için kontrollü ısınma, tepe sıcaklığı ve soğuma oranlarının önemini vurgulayan önerilen bir lehimleme sıcaklık profili sağlar. Lehimleme (daldırma veya el) birden fazla kez yapılmamalıdır. Lehimlemeden sonra, cihaz oda sıcaklığına soğuyana kadar titreşimden korunmalıdır.

6.4 Temizleme

Temizlik gerekliyse, yalnızca oda sıcaklığındaki izopropil alkol kullanılmalı ve süre bir dakikayı geçmemelidir. Ultrasonik temizleme, yüksek frekanslı titreşimler LED'in iç yapısına zarar verebileceğinden kesinlikle tavsiye edilmez. Kesinlikle gerekliyse, işlem önceden dikkatlice nitelendirilmelidir.

7. Paketleme ve Sipariş Bilgileri

7.1 Paketleme Özellikleri

Cihazlar genellikle elektrostatik deşarj (ESD) hasarını önlemek için anti-statik torbalarda paketlenir. Yaygın bir paketleme konfigürasyonu şudur: torba başına 200-500 adet, 5 torba bir iç karton kutuya ve 10 iç karton kutu bir ana (dış) karton kutuya yerleştirilir.

7.2 Etiket Formu Özellikleri

Paketleme üzerindeki etiket, izlenebilirlik ve doğru uygulama için kritik bilgiler içerir:

• P/N:Ürün Numarası (HIR323C).
• CAT:Işık Şiddeti Sınıfı (yani, sınıf kodu: P, Q veya R).
• LOT No:Üretim izlenebilirliği için Parti Numarası.
• Diğer kodlar arasında müşteri parça numarası (CPN), miktar (QTY) ve tarih kodları bulunabilir.

8. Uygulama Önerileri

8.1 Tipik Uygulama Senaryoları

• Kızılötesi Uzaktan Kumandalar:TV'ler, ses sistemleri ve diğer tüketici elektroniği için.
• Nesne/Yakınlık Algılama:Bir nesnenin varlığını veya yokluğunu algılamak için ev aletleri, otomatlar ve endüstriyel ekipmanlarda.
• Optik Anahtarlar ve Kodlayıcılar:Bir kızılötesi ışın hüzmesinin kesilmesi veya yansıtılmasının konumu veya hareketi belirttiği yerlerde.
• Güvenlik Sistemleri:Kızılötesi izinsiz giriş algılama ışınlarının bir parçası olarak.
• Veri İletimi:Kısa mesafeli, yarı çift yönlü seri veri bağlantıları için (IrDA uyumlu sistemler belirli cihazlar gerektirebilir).

8.2 Tasarım Hususları

• Akım Sınırlama:Bir LED akım kontrollü bir cihazdır. İleri akımı (IF) istenen değere ayarlamak için her zaman besleme gerilimi (Vcc), LED ileri gerilimi (VF) ve istenen akımdan hesaplanan bir seri direnç veya sabit akım sürücü kullanın: R = (Vcc - VF) / IF.
• Isı Yönetimi:Daha yüksek akımlarda veya yüksek ortam sıcaklıklarında sürekli çalışma için, akım düşürme eğrisini dikkate alın. LED bacaklarından ısıyı uzaklaştırmak için yeterli PCB bakır alanı veya diğer yöntemleri sağlayın.
• Optik Hizalama:Dar 15 derecelik görüş açısı, optimum sinyal gücü için verici ve dedektör arasında dikkatli bir mekanik hizalama gerektirir.
• Ortam Işığı Bağışıklığı:Değişken ortam ışığına sahip ortamlarda (örneğin, güneş ışığı) çalışan sistemler için, kızılötesi sinyali belirli bir frekansta modüle etmeyi ve arka plan gürültüsünü reddetmek için o frekansa ayarlanmış bir alıcı kullanmayı düşünün.

9. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

Birçok 5mm kızılötesi LED mevcut olsa da, HIR323C parametrelerin bir kombinasyonu ile kendini farklılaştırır. Yüksek tipik ışınım şiddeti (20mA'de 30 mW/sr), onu paket boyutu için daha yüksek performans seviyesine yerleştirir. Çok düşük tipik ileri gerilim (1.45V) enerji verimliliğini artırır; bu, pil ile çalışan uygulamalarda özellikle değerlidir. Silikon fotodedektörlerle özel eşleşme ve katı çevre standartlarına (Halojensiz, REACH) uyumluluk, onu güvenilir, uzun vadeli performans gerektiren modern, çevre bilincine sahip tasarımlar için uygun bir seçim haline getirir.

10. Sıkça Sorulan Sorular (Teknik Parametrelere Dayalı)

S1: Bu LED'i doğrudan bir 3.3V veya 5V mikrodenetleyici pininden sürebilir miyim?

C: Hayır. Bir LED'in akımı sınırlandırılmalıdır. Onu bir MCU pini gibi düşük empedanslı bir gerilim kaynağına doğrudan bağlamak aşırı akıma neden olur ve hem LED'i hem de MCU çıkışını potansiyel olarak tahrip edebilir. Her zaman bir akım sınırlayıcı direnç veya sürücü devresi kullanın.

S2: P, Q ve R sınıfları arasındaki fark nedir?

C: Bunlar, garanti edilen farklı minimum ışınım çıkış seviyelerini temsil eder. R sınıfı en yüksek minimum çıkışa (30 mW/sr) sahiptir, ardından Q (21 mW/sr) ve sonra P (15 mW/sr) gelir. Uygulamanızdaki gereken sinyal gücü ve bağlantı marjına göre seçim yapın.

S3: Veri sayfası 1A Tepe İleri Akım gösteriyor. Bunu yüksek güçlü darbe uygulamaları için kullanabilir miyim?

C: Evet, ancak yalnızca belirtilen katı koşullar altında: darbe genişliği 100 mikrosaniye veya daha az olmalı ve görev döngüsü %1 veya daha az olmalıdır (örneğin, her 10ms'de bir 100μs darbe). Bu, LED'in aşırı ısınmadan yüksek anlık gücü kaldırmasını sağlar.

S4: Depolama koşulu ve raf ömrü neden önemlidir?

C: Plastik paketli elektronik bileşenler atmosferden nem emebilir. Yüksek sıcaklıktaki lehimleme işlemi sırasında, hapsolmuş bu nem hızla genişleyerek iç katman ayrılmasına veya \"patlamış mısır\" etkisine neden olabilir; bu da paketi çatlatır ve cihazı tahrip eder. Depolama kılavuzlarına uymak ve gerekirse bileşenleri ön ısıtmak, yüksek verimli üretim için kritiktir.

11. Pratik Tasarım ve Kullanım Örneği

Örnek: Basit Bir Nesne Algılama Sensörü Tasarımı.

Yaygın bir kullanım, kesintili ışın sensörüdür. HIR323C bir yolun bir tarafına, 850nm'ye uyumlu bir fototransistör ise tam karşısına yerleştirilir. Bir mikrodenetleyici, LED'i 5V beslemeden 100Ω'luk bir direnç üzerinden sürer, bu da yaklaşık (5V - 1.45V)/100Ω = 35.5mA'lık bir ileri akım sağlar. LED, güç tasarrufu sağlamak ve mikrodenetleyicide senkron algılama yoluyla ortam ışığı reddine izin vermek için %50 görev döngüsü ile 1kHz'de darbelenir. Fototransistörün çıkışı MCU'nun ADC'si tarafından okunur. Bir nesne ışını kırdığında, ADC okuması düşer ve bir eylem tetiklenir. HIR323C'ün dar 15 derecelik görüş açısı, iyi tanımlanmış bir algılama bölgesi oluşturmaya yardımcı olarak, yakından geçen ancak ışından geçmeyen nesnelerden kaynaklanan yanlış tetiklemeleri azaltır.

12. Prensip Tanıtımı

Bir Kızılötesi Işık Yayan Diyot (IR LED), ileri öngerilim uygulandığında ışık yayan bir yarı iletken p-n eklem diyotudur. Elektrik akımı anottan (p-tipi malzeme) katoda (n-tipi malzeme) aktığında, elektronlar eklem bölgesindeki boşluklarla yeniden birleşir ve enerjiyi fotonlar şeklinde serbest bırakır. Yayılan ışığın dalga boyu, yarı iletken malzemenin enerji bant aralığı tarafından belirlenir. HIR323C için, GaAlAs malzeme sistemi, yaklaşık 850 nanometre civarındaki yakın kızılötesi bölgedeki fotonlara karşılık gelen bir bant aralığına sahiptir. Su berraklığındaki epoksi mercek bu dalga boyuna şeffaftır ve istenen radyasyon desenini (görüş açısı) üretmek için şekillendirilmiştir.

13. Gelişim Trendleri

Kızılötesi verici teknolojisindeki trend, daha yüksek verimliliğe (elektriksel giriş watt'ı başına daha fazla optik çıkış gücü) doğru ilerlemeye devam etmektedir; bu, daha uzun menzil, daha düşük güç tüketimi veya her ikisini birden sağlar. Ayrıca, T-1 gibi delikli tiplere kıyasla yüzey montaj cihaz (SMD) paketlerinin otomatik montaj için daha yaygın hale gelmesiyle küçültmeye doğru bir eğilim vardır. Entegrasyon bir başka trenddir; birleşik verici-sensör modülleri ve yerleşik sinyal işleme sahip akıllı sensörler yaygınlaşmaktadır. Ayrıca, küresel pazarlara hizmet veren bileşen üreticileri için çevre düzenlemelerine (Halojensiz gereksinimleri gibi) uyum ve bunları aşma önemli bir odak noktası olmaya devam etmektedir. Standart 850nm, iyi silikon sensör tepkisi ve düşük maliyeti nedeniyle popülerliğini korurken, bazı 850nm LED'lerde bulunan soluk kırmızı parlamanın görünürlüğünün istenmediği uygulamalar için 940nm gibi diğer dalga boyları da ilgi görmektedir.