IR333C 5mm Kızılötesi LED Veri Sayfası - 5mm T-1 Paket - 940nm Tepe Dalga Boyu - 1.5V İleri Gerilim - Türkçe Teknik Dokümantasyon

1. Ürün Genel Bakışı

IR333C, standart 5mm (T-1) su berraklığında plastik pakette bulunan yüksek şiddetli bir kızılötesi ışık yayan diyottur. Görünmeyen ışık kaynakları gerektiren uygulamalar için ideal olan 940nm tepe dalga boyunda ışık yaymak üzere tasarlanmıştır. Cihaz, yaygın silikon fototransistörler, fotodiyotlar ve kızılötesi alıcı modüller ile spektral olarak eşleştirilmiştir, bu da sinyal iletim sistemlerinde optimum performansı garanti eder.

Bu bileşenin temel avantajları arasında yüksek güvenilirlik, yüksek ışıma şiddeti çıkışı ve düşük ileri gerilim gereksinimi bulunur. 2.54mm bacak aralığı, standart breadboard'lar ve PCB'ler ile uyumlu olmasını sağlar. Ayrıca Kurşunsuz ve RoHS uyumlu bir ürün olarak üretilir, modern çevre standartlarına uyar.

1.1 Temel Özellikler ve Hedef Pazar

IR333C'yi tanımlayan birincil özellikler, kızılötesi uygulamalar için uyarlanmış optik ve elektriksel karakteristikleridir. 940nm'de tepe yapan yüksek ışıma şiddeti, serbest uzay optik iletişimi için onu oldukça verimli kılar. Düşük ileri gerilim, pil ile çalışan cihazlar için kritik olan güç tüketimini azaltır.

Hedef uygulamalar çeşitlidir ve şunları içerir:

• Serbest Hava İletim Sistemleri:Kısa mesafeli, kablosuz veri bağlantıları için kullanılır.
• Kızılötesi Uzaktan Kumanda Üniteleri:Özellikle daha uzun menzil veya engelli çalışma için yüksek güç gereksinimi olanlar.
• Duman Dedektörleri:Optik odacık tasarımlarında duman partiküllerini tespit etmek için kullanılır.
• Genel Kızılötesi Uygulamalı Sistemler:Bu, nesne algılama, yakınlık tespiti ve endüstriyel otomasyonu içerir.

2. Derinlemesine Teknik Parametre Analizi

Cihazın özelliklerinin kapsamlı bir şekilde anlaşılması, güvenilir devre tasarımı ve sistem entegrasyonu için çok önemlidir.

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Bu değerler, cihaza kalıcı hasar verebilecek sınırları tanımlar. Anlık bile olsa asla aşılmamalıdır.

• Sürekli İleri Akım (I_F):100 mA. Bu, belirtilen koşullar altında LED'den süresiz olarak geçirilebilecek maksimum DC akımdır.
• Tepe İleri Akım (I_FP):1.0 A. Bu yüksek akım yalnızca darbe koşulları altında (Darbe Genişliği ≤ 100μs, Görev Döngüsü ≤ %1) izin verilir. Bu, çok yüksek anlık ışıma çıkışı elde etmek için kullanışlıdır.
• Ters Gerilim (V_R):5 V. Ters yönde uygulanabilecek maksimum gerilimdir. Bunun aşılması eklem bozulmasına neden olabilir.
• Güç Dağılımı (P_d):25°C veya altında 150 mW. Bu değer hem ileri gerilim düşüşünü hem de akımı dikkate alır. Bu sınırın üzerinde çalışmak aşırı ısınmaya ve performans düşüşüne veya arızaya neden olacaktır.
• Sıcaklık Aralıkları:Çalışma ve depolama sıcaklıkları -40°C ila +85°C arasında belirtilmiştir, bu da endüstriyel ve otomotiv ortamlarına uygunluğunu gösterir.
• Lehimleme Sıcaklığı (T_sol):Maksimum 5 saniye için 260°C. Bu, paket hasarını önlemek için dalga veya reflow lehimleme işlemleri için kritiktir.

2.2 Elektro-Optik Karakteristikler

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

• Işıma Şiddeti (E_e):Bu, birim katı açı başına yayılan optik güçtür (mW/sr). Tipik değer I_F=20mA'de 15 mW/sr'dir. I_F=100mA'nın darbe koşullarında 60 mW/sr'ye yükselir ve I_F=1A'de 450 mW/sr'ye ulaşır. Bu, darbe sürücü kullanıldığında çıkıştaki önemli kazancı gösterir.
• Tepe Dalga Boyu (λ_p):940 nm (tipik). Bu, insan gözüyle görülemeyen ancak silikon tabanlı sensörler tarafından verimli bir şekilde algılanan yakın kızılötesi spektrumdadır.
• Spektral Bant Genişliği (Δλ):45 nm (tipik). Bu, tepe noktası etrafında merkezlenen yayılan dalga boyları aralığını tanımlar. Daha dar bir bant genişliği, ortam ışığı gürültüsünü filtrelemek için faydalı olabilir.
• İleri Gerilim (V_F):Tipik olarak I_F=20mA'de 1.5V, maksimum I_F=100mA'de (darbe) 1.85V. Düşük V_F, düşük gerilimli devre tasarımı için önemli bir avantajdır.
• Ters Akım (I_R):V_R=5V'de maksimum 10 μA. Bu sızıntı akımı çok düşüktür.
• Görüş Açısı (2θ_1/2):20 derece (tipik). Bu dar ışın açısı, ışıma şiddetini yönlendirilmiş bir ışına yoğunlaştırarak, uzaktan kumanda gibi uygulamalar için etkili menzili artırır.

3. Sınıflandırma Sistemi Açıklaması

IR333C, standart 20mA test akımındaki ışıma şiddetine göre farklı sınıflara ayrılır. Bu, tasarımcıların uygulamaları için garanti edilen minimum performans seviyelerine sahip bileşenleri seçmelerine olanak tanır.

Sınıflandırma yapısı aşağıdaki gibidir:

• M Sınıfı:Işıma Şiddeti 7.8 mW/sr (Min) ile 12.5 mW/sr (Max) arasında.
• N Sınıfı:Işıma Şiddeti 11.0 mW/sr (Min) ile 17.6 mW/sr (Max) arasında.
• P Sınıfı:Işıma Şiddeti 15.0 mW/sr (Min) ile 24.0 mW/sr (Max) arasında.
• Q Sınıfı:Işıma Şiddeti 21.0 mW/sr (Min) ile 34.0 mW/sr (Max) arasında.

Tutarlı parlaklık veya daha uzun menzil gerektiren uygulamalar için daha yüksek bir sınıf (örneğin, P veya Q) belirtilmesi önerilir. Ürün etiketinde sıralamayı belirtmek için bir \"CAT\" alanı bulunur.

4. Performans Eğrisi Analizi

Veri sayfası, parametrelerin çalışma koşullarına göre nasıl değiştiğini gösteren çeşitli karakteristik eğriler sağlar.

4.1 İleri Akım vs. Ortam Sıcaklığı (Şekil 1 & 8)

Bu eğriler, izin verilen maksimum ileri akım ile ortam sıcaklığı arasındaki ilişkiyi gösterir. Sıcaklık arttıkça, izin verilen maksimum sürekli akım doğrusal olarak azalır. Bunun nedeni, yüksek sıcaklıklarda güç dağıtım kapasitesinin azalmasıdır. Tasarımcılar, güvenilirliği sağlamak için beklenen maksimum ortam sıcaklığına dayalı olarak çalışma akımını düşürmelidir.

4.2 Spektral Dağılım (Şekil 2)

Bu grafik, göreceli yoğunluğu dalga boyuna karşı çizer. 940nm'deki tepe emisyonunu doğrular ve emisyon spektrumunun şeklini ve genişliğini (yaklaşık 45nm) gösterir. Bu, alıcıda uygun optik filtrelerin seçilmesi için önemlidir.

4.3 Tepe Dalga Boyu vs. Sıcaklık (Şekil 3)

Tepe emisyon dalga boyunun hafif bir sıcaklık katsayısı vardır, tipik olarak eklem sıcaklığı arttıkça daha uzun dalga boylarına (kırmızıya kayma) kayar. Bu kayma kızılötesi LED'ler için genellikle küçüktür ancak hassas algılama uygulamalarında dikkate alınmalıdır.

4.4 İleri Akım vs. İleri Gerilim (Şekil 4)

Bu, bir diyot için standart I-V eğrisidir. Üstel ilişkiyi gösterir. Eğri, tasarımcıların belirli bir sürücü akımı için gerilim düşüşünü belirlemelerine olanak tanır, bu da seri direnç değerlerinin veya sürücü devre gereksinimlerinin hesaplanması için gereklidir.

4.5 Göreceli Yoğunluk vs. İleri Akım (Şekil 5)

Bu eğri, tipik çalışma aralığında ışıma çıkışının ileri akımla yaklaşık olarak doğrusal olduğunu gösterir. Ancak, çok yüksek akımlarda, ısınma ve diğer etkiler nedeniyle verim düşebilir.

4.6 Göreceli Işıma Şiddeti vs. Açısal Yer Değiştirme (Şekil 6)

Bu kutupsal çizim, görüş açısını görsel olarak tanımlar. Yoğunluk 0 derecede (eksen üzerinde) en yüksektir ve açı arttıkça azalır, yaklaşık ±10 derecede maksimum değerinin yarısına ulaşır (dolayısıyla 20 derecelik tam görüş açısı).

5. Mekanik ve Paket Bilgisi

Cihaz, endüstri standardı 5mm T-1 paketini kullanır. Bacak aralığı 2.54mm (0.1 inç)'dir, bu birçok prototip kartı ve PCB düzeni için standart aralıktır. Paket, 940nm kızılötesi ışığa karşı şeffaf olan su berraklığında plastikten kalıplanmıştır, bu da optik kayıpları en aza indirir. Katot tipik olarak plastik lens kenarındaki düz bir nokta ve/veya daha kısa bir bacak ile tanımlanır. Veri sayfasındaki detaylı mekanik çizim, PCB ayak izi tasarımı ve muhafaza veya lenslerde uygun oturmayı sağlamak için gerekli olan tüm kritik boyutları toleranslarla birlikte sağlar.

6. Lehimleme ve Montaj Kılavuzları

Montaj sırasında hasarı önlemek için belirli lehimleme koşullarına uyulmalıdır. Lehimleme sıcaklığı için mutlak maksimum değer 260°C'dir ve lehimleme süresi 5 saniyeyi aşmamalıdır. Bu hem el lehimlemesi hem de dalga lehimleme işlemleri için geçerlidir. Reflow lehimleme için, tepe noktası 260°C veya altında olan bir profil gereklidir. Yüksek sıcaklığa uzun süre maruz kalmak epoksi paketini çatlatabilir veya iç tel bağlantılarını hasar verebilir. Ayrıca, reflow sırasında \"patlamış mısır\" etkisine neden olabilecek nem emilimini önlemek için bileşenlerin kuru bir ortamda saklanması önerilir.

7. Paketleme ve Sipariş Bilgisi

IR333C için standart paketleme şu şekildedir: 500 adet bir torbaya paketlenir, 5 torba bir kutuya yerleştirilir ve 10 kutu bir karton oluşturur. Bu, karton başına toplam 25.000 adet eder. Ürün etiketi, izlenebilirlik ve tanımlama için birkaç anahtar alan içerir: CPN (Müşteri Parça Numarası), P/N (Üretici Parça Numarası), QTY (Miktar), CAT (Şiddet Sınıfı/Sınıf), HUE (Tepe Dalga Boyu), REF (Referans) ve LOT No (Parti Numarası).

8. Uygulama Tasarım Önerileri

8.1 Tipik Uygulama Devreleri

En yaygın sürücü devresi basit bir seri dirençtir. Direnç değeri (R_s) Ohm Kanunu kullanılarak hesaplanır: R_s= (V_besleme- V_F) / I_F. Örneğin, LED'i tipik V_F=1.5V ile 5V beslemeden 20mA'de sürmek için: R_s= (5V - 1.5V) / 0.02A = 175Ω. Standart bir 180Ω direnç uygun olacaktır. Yüksek akımlarda (örneğin, 1A) darbe çalışması için, genellikle bir mikrodenetleyici tarafından sürülen bir transistör veya MOSFET anahtarı gereklidir.

8.2 Tasarım Hususları

• Isı Yönetimi:Paket küçük olsa da, yüksek sürekli akımlarda güç dağılımı (P_d= V_F* I_F) 150mW sınırına yaklaşabilir. Yeterli havalandırma sağlayın veya ortalama gücü azaltmak için darbe sürücü kullanmayı düşünün.
• Optik Tasarım:20 derecelik görüş açısı odaklanmış bir ışın sağlar. Daha geniş kapsama için bir difüzör lens gerekebilir. Tersine, çok uzun menzilli uygulamalar için, ışını daha da daraltmak için ikincil bir kolimatör lens kullanılabilir.
• Alıcı Eşleştirme:IR333C'yi her zaman 940nm bölgesinde hassas olan bir alıcı (fototransistör, fotodiyot veya IC) ile eşleştirin. Görünür ışığı bloke eden bir optik filtre kullanmak, ortam ışığında sinyal-gürültü oranını önemli ölçüde iyileştirebilir.

9. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

Standart görünür LED'ler veya diğer kızılötesi LED'lerle karşılaştırıldığında, IR333C'nin temel farklılaştırıcıları, yüksek darbe çıkış kapasitesi (1A'de 450 mW/sr), düşük ileri gerilim ve dar 20 derecelik ışın açısının kombinasyonudur. Bazı rakip cihazlar daha geniş kapsama için daha geniş görüş açıları sunabilir ancak eksen üzeri şiddet pahasına. 940nm dalga boyu, örneğin biraz görünür kırmızı parıltıya sahip 850nm LED'lerle karşılaştırıldığında, en yaygın ve maliyet etkin olanlardan biridir, iyi atmosferik iletim ve bol alıcı seçeneği sunar.

10. Sıkça Sorulan Sorular (SSS)

S: Bu LED'i doğrudan bir mikrodenetleyici pininden sürebilir miyim?

C: 20mA'de sürekli çalışma için, mikrodenetleyicinizin GPIO pininin bu kadar akım sağlayıp sağlayamayacağını kontrol edin. Birçoğu yalnızca 10-25mA kaldırabilir. Anahtar olarak bir transistör kullanmak genellikle daha güvenlidir.

S: Neden darbe koşullarında ışıma şiddeti çok daha yüksek?

C: Akımı darbeli hale getirmek, eklemi aşırı ısıtmadan LED'i DC değerinin çok üzerindeki akımlarda sürmenize olanak tanır. Işık çıkışı öncelikle anlık akımın bir fonksiyonudur, bu nedenle kısa, yüksek akımlı darbeler çok parlak flaşlar üretir.

S: Katodu nasıl tanımlarım?

C: Yuvarlak plastik lens üzerindeki düz kenara bakın. Bu düz kenara bitişik bacak katottur. Ayrıca, katot bacağı genellikle anot bacağından daha kısadır.

S: Böyle bir kızılötesi LED gözler için güvenli midir?

C: Görünmez olsa da, kızılötesi radyasyon gözün lensi tarafından retinaya odaklanabilir. Yüksek güçlü uygulamalar için, özellikle lenslerle birlikte, doğrudan bakmaktan kaçınmak ihtiyatlıdır. Çoğu tüketici uzaktan kumandası çok düşük ortalama güç kullanır ve göz güvenliği açısından kabul edilir.

11. Pratik Kullanım Senaryosu Örneği

Senaryo: Kapı Açıcı için Uzun Menzilli Kızılötesi Uzaktan Kumanda.

Bir tasarımcı, gün ışığında 50 metre menzile sahip bir kumandaya ihtiyaç duyar. Maksimum şiddet için IR333C'yi Q Sınıfından seçer. Devre, veri koduyla genlik modülasyonu yapılan 38kHz taşıyıcı sinyali üreten bir mikrodenetleyici kullanır. LED'i çok düşük bir görev döngüsüyle (örneğin, %1) 1A'de darbeli olarak sürmek için bir NPN transistör kullanılır. Işını hafifçe kolimate etmek için LED'in önüne basit bir plastik lens eklenir. Alıcı tarafında, 940nm filtreli standart bir 38kHz IR alıcı modülü kullanılır. Bu tasarım, gerekli menzili elde ederken düşük ortalama güç tüketimi için LED'in yüksek darbe çıkışını ve dar ışınını kullanır, böylece uzun pil ömrü sağlar.

12. Çalışma Prensibi Giriş

Bir Kızılötesi Işık Yayan Diyot (IR LED), bir yarı iletken p-n eklem diyotudur. İleri bir gerilim uygulandığında, n-bölgesinden elektronlar ve p-bölgesinden delikler eklem boyunca enjekte edilir. Bu yük taşıyıcıları yeniden birleştiğinde enerji açığa çıkarır. Bir IR LED'de, yarı iletken malzeme (IR333C için GaAlAs) bu enerjinin elektromanyetik spektrumun kızılötesi kısmında (yaklaşık 940nm) foton olarak açığa çıkması için seçilir. Su berraklığındaki epoksi paket, yayılan ışığı karakteristik ışın desenine dönüştüren bir lens görevi görür.

13. Teknoloji Trendleri

Kızılötesi LED'lerdeki trend, daha yüksek verimlilik (elektriksel watt başına daha fazla ışıma çıkışı) ve daha yüksek güç yoğunluklarına doğru devam etmektedir. Bu, taşınabilir cihazlarda daha uzun pil ömrü ve daha uzun çalışma menzilleri sağlar. Ayrıca, gaz analizi ve spektroskopik ölçüm gibi gelişmiş algılama uygulamaları için çoklu dalga boylu ve ayarlanabilir IR kaynaklarında da gelişme vardır. LED sürücü devresinin ve hatta sensörün kompakt modüllere entegrasyonu, son kullanıcılar için tasarımı basitleştiren bir başka yaygın trenddir. RoHS ve yeşil üretim standartları için temel itici güç, endüstri genelinde güçlü kalmaya devam etmektedir.