0.8mm Yükseklik Düz Üst Kızılötesi LED HIR25-21C/L423/TR8 Veri Sayfası - Boyutlar 2.0x1.25x0.8mm - Gerilim 1.35V - Güç 100mW - Su Berraklığında Lens - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

HIR25-21C/L423/TR8, minyatür bir yüzey montaj (SMD) kızılötesi ışık yayan diyottur. Son derece düşük 0.8mm profil yüksekliğine sahip, kompakt, çift uçlu bir pakette yer alır ve bu da onu alan kısıtlı uygulamalar için uygun kılar. Cihaz, belirli bir ışıma deseni sağlayan düz üst lensli, su berraklığında plastikten mamuldür. Çekirdek yarı iletken malzemesi, silikon fotodiyot ve fototransistörlerle optimum spektral uyum için tasarlanmış Galyum Alüminyum Arsenür'dür (GaAlAs), bu da algılama sistemlerinde yüksek verimlilik sağlar.

Ürün, genel sistem güç verimliliğine katkıda bulunan düşük ileri gerilim karakteristiği ile tasarlanmıştır. Kurşunsuz (Pb-free), AB REACH düzenlemesine uygunluk ve halojensiz gereksinimleri (Br<900 ppm, Cl<900 ppm, Br+Cl<1500 ppm) karşılama dahil olmak üzere modern çevre ve güvenlik standartlarına tamamen uygundur. Cihaz, otomatik montaj süreçlerini kolaylaştırmak için 7 inç çapında makaralara sarılı 8mm bant üzerinde tedarik edilir.

2. Teknik Parametrelerin Derin Nesnel Yorumu

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Cihazın çalışma limitleri, 25°C ortam sıcaklığı (Ta) koşullarında tanımlanmıştır. Bu değerlerin aşılması kalıcı hasara neden olabilir. Ters gerilim (V_R) 5V olarak belirtilmiştir. İleri akım (I_F) maksimum 100mA değerine sahiptir. Güç dağılımı (P_D) 100mW olarak derecelendirilmiştir. Çalışma sıcaklığı aralığı -40°C ila +85°C iken, depolama sıcaklığı aralığı -40°C ila +100°C'ye kadar uzanır. Lehimleme sıcaklığı dikkatlice yönetilmeli, kurşunsuz reflow profiline göre 10 saniye için 260°C tepe değeri aşılmamalıdır.

2.2 Elektro-Optik Karakteristikler

Temel performans parametreleri tipik olarak I_F=20mA ve Ta=25°C'de ölçülür. İleri gerilim (V_F) tipik olarak 1.35V'dur. Işıma şiddeti (I_e), optik çıkış gücünü tanımlayan bir minimum değerle belirtilir. Tepe emisyon dalga boyu (λ_p), kızılötesi spektrumun merkezinde, tipik olarak 940nm civarındadır ve bu da yaygın silikon tabanlı alıcıların tepe hassasiyetiyle mükemmel şekilde uyumludur. Spektral bant genişliği (yarım genişlik) de tanımlanmıştır ve yayılan dalga boyu aralığını gösterir. Görüş açısı, hedeflenen uygulamalar için uygun belirli bir ışıma deseni sağlayan düz üst lens tasarımı tarafından belirlenir.

3. Sınıflandırma (Binning) Sistemi Açıklaması

Parça numarası HIR25-21C/L423/TR8, tutarlı performans sağlamak için bir sınıflandırma yapısı içerir. Veri sayfası GaAlAs çip malzemesi ve su berraklığında lens gibi genel cihaz seçim kılavuzu bilgilerini sağlarken, tepe dalga boyu (HUE) ve ışıma şiddeti (CAT) gibi parametreler için özel sınıflar üretim sırasında yönetilir. Müşteriler, bu kritik parametreler için belirtilen tolerans aralıkları içinde parçalar alır, böylece cihazın kendi spesifik devre ve uygulamalarında gerektiği gibi performans göstermesi garanti edilir. Parça numarasındaki 'L423' ve 'TR8' kodları sırasıyla belirli performans sınıflarına ve bant/ makara paketleme spesifikasyonlarına işaret eder.

4. Performans Eğrisi Analizi

Veri sayfası, tablo verilerinin ötesinde cihaz davranışı hakkında daha derin bir içgörü sağlayan çeşitli karakteristik eğriler içerir.

4.1 İleri Akım - İleri Gerilim (I-V Eğrisi)

Bu eğri, LED üzerinden akan akım ile uçlarındaki gerilim arasındaki ilişkiyi gösterir. Tipik olarak tanımlanmış bir "diz" gerilimi ile üstel bir ilişki gösterir. Bu LED'in düşük ileri gerilim karakteristiği burada görsel olarak doğrulanır ve bazı alternatiflere kıyasla daha düşük bir gerilimde önemli ölçüde iletmeye başladığını gösterir, bu da düşük gerilimli devre tasarımları için faydalıdır.

4.2 Işıma Şiddeti - İleri Akım

Bu grafik, optik çıkışın (ışıma şiddeti) sürücü akımının bir fonksiyonu olarak nasıl değiştiğini gösterir. Tipik olarak, önerilen çalışma akımı aralığında doğrusal bir ilişki gösterir ve ışık çıkışının akımla doğru orantılı olduğunu doğrular. Bu doğrusallık, kızılötesi veri iletimi gibi modüle edilmiş sinyaller gerektiren uygulamalar için çok önemlidir.

4.3 Işıma Şiddeti - Ortam Sıcaklığı

Bu eğri, optik çıkış gücünün ortam sıcaklığı arttıkça nasıl azaldığını tasvir eder. Tüm LED'ler gibi, bu kızılötesi vericinin verimliliği de sıcaklık arttıkça düşer. Bu güç azaltımını anlamak, özellikle yüksek sıcaklık ortamlarında, tam sıcaklık aralığında güvenilir bir şekilde çalışan sistemler tasarlamak için kritiktir. Tutarlı çıkışı korumak için yüksek güçlü veya yüksek sıcaklıklı uygulamalarda yeterli termal yönetim gerekli olabilir.

4.4 Spektral Dağılım

Bir spektral dağılım grafiği, farklı dalga boylarında yayılan bağıl ışıma gücünü gösterir. Nominal dalga boyunda (örn. 940nm) karakteristik bir şekil ve yarım genişlikle net bir tepe noktası sergiler. Bu görsel, silikon fotodedektörlerle iyi spektral uyumu doğrular; bu dedektörlerin duyarlılık eğrisi de aynı yakın kızılötesi bölgede tepe yapar.

5. Mekanik ve Paketleme Bilgileri

5.1 Paket Boyutları

LED'in çok kompakt bir kaplama alanı vardır. Paket boyutları uzunluk 2.0mm, genişlik 1.25mm ve yükseklik 0.8mm'dir (nominal değerler). Detaylı mekanik çizimler, bacak aralığı, pad konumları ve lens geometrisi dahil tüm kritik boyutları sağlar. Aksi belirtilmedikçe, çoğu boyut için tolerans ±0.1mm'dir. Anot ve katot, montaj sırasında doğru polarite tanımlaması için paket üzerinde açıkça işaretlenmiştir.

5.2 Önerilen Pad Yerleşimi

PCB tasarımı için önerilen bir lehim pad deseni (footprint) sağlanmıştır. Bu, güvenilir lehimleme ve mekanik stabiliteyi sağlamak için pad boyutu ve aralık önerilerini içerir. Veri sayfası açıkça bunun sadece referans amaçlı olduğunu belirtir ve tasarımcıların pad boyutlarını kendi spesifik PCB üretim yeteneklerine ve termal veya mekanik stres gibi uygulama gereksinimlerine göre değiştirmeleri gerektiğini not eder.

5.3 Taşıyıcı Bant Boyutları

Cihaz, otomatik pick-and-place montajı için kabartmalı taşıyıcı bantta tedarik edilir. Bant genişliği 8mm'dir. LED'i tutan yuva boşluğunun, yuvalar arasındaki mesafenin (pitch) ve dişli deliklerinin konumlandırılmasının detaylı boyutları sağlanır. Her makara 2000 adet (PCS) içerir.

6. Lehimleme ve Montaj Kılavuzları

6.1 Nem Hassasiyeti ve Depolama

LED'ler nem geçirmez bir torbada nem alıcı (desiccant) ile paketlenmiştir. Torba, bileşenler kullanıma hazır olana kadar açılmamalıdır. Açıldıktan sonra, LED'ler 30°C veya altında ve %60 bağıl nem veya altında saklanmalıdır. Torba açıldıktan sonra 168 saat (7 gün) içinde kullanılmalıdır. Depolama süresi aşılırsa veya nem alıcı nem emilimini gösteriyorsa, reflow lehimleme sırasında "patlamayı" (popcorning) önlemek için kullanımdan önce 60 ± 5°C'de 24 saatlik bir kurutma (baking) işlemi gereklidir.

6.2 Reflow Lehimleme Profili

Kurşunsuz bir reflow lehimleme sıcaklık profili önerilir. Ana parametreler arasında ön ısıtma aşaması, kademeli sıcaklık artışı, 260°C'yi aşmayan bir tepe sıcaklığı ve likidüs üzerinde (tipik olarak 217°C) 30-60 saniyelik bir süre bulunur. Tepe sıcaklığı maksimum 10 saniye süreyle korunmalıdır. Plastik paket ve yarı iletken çipe termal hasarı önlemek için aynı cihazda reflow lehimleme iki kereden fazla yapılmamalıdır.

6.3 El Lehimleme ve Tamir

El lehimlemesi gerekliyse, son derece dikkatli olunmalıdır. Lehim havya ucu sıcaklığı 350°C'nin altında olmalı ve her terminal için temas süresi 3 saniye veya daha az ile sınırlandırılmalıdır. Düşük güçlü bir havya (25W veya daha az) önerilir. İki terminalin lehimlenmesi arasında en az 2 saniyelik bir soğuma aralığı bırakılmalıdır. Lehimleme sonrası tamir kesinlikle tavsiye edilmez. Kaçınılmazsa, bir terminal lehimliyken diğerinin kalkmasından kaynaklanan termal stresi önlemek için her iki terminali aynı anda ısıtmak üzere özel bir çift uçlu lehim havya kullanılmalıdır. Tamir sırasında hasar riski yüksektir ve önceden değerlendirilmelidir.

7. Paketleme ve Sipariş Bilgileri

Standart paketleme, 8mm genişliğindeki taşıyıcı bant üzerinde, 7 inçlik makara başına 2000 adettir. Parça numarası HIR25-21C/L423/TR8, ürün serisini, spesifik performans sınıflarını ve paketleme tipini kapsar. Makara üzerindeki etiketler Parça Numarasını (P/N), Lot Numarasını (LOT No), Miktarı (QTY), Tepe Dalga Boyunu (HUE), Sınıfı (CAT) ve Nem Hassasiyet Seviyesini (MSL-X) içerecektir.

8. Uygulama Önerileri

8.1 Tipik Uygulama Devreleri

PCB'ye Monte Edilmiş Kızılötesi Sensör:LED, yakınlık sensörlerinde, nesne algılamada ve çizgi takip robotlarında bir ışık kaynağı olarak kullanılır. Genellikle bir fototransistör veya fotodiyot ile eşleştirilir. LED'in ileri gerilimi negatif bir sıcaklık katsayısına sahip olduğundan ve güvenilir bir akım sınırlayıcı olmadığından, aşırı akım hasarını önlemek için LED ile seri olarak mutlaka bir akım sınırlama direnci kullanılmalıdır.

Kızılötesi Uzaktan Kumanda:Yüksek güç gerektiren uzaktan kumandalar için, bu LED daha uzun menzil veya engeller arasından yeterli ışıma şiddeti sağlayabilir. Genellikle, veri iletimi için parlak ışık patlamaları elde etmek amacıyla sürekli DC derecesinden (örn. 100mA darbeler) daha yüksek darbe akımları ile sürülür.

Tarayıcılar ve Kızılötesi Uygulamalı Sistemler:Barkod tarayıcılar, hareket tanıma sistemleri ve optik enkoderlerde kullanılır.

8.2 Tasarım Hususları

Akım Sürücüsü:Her zaman bir seri direnç veya sabit akım sürücü kullanın. Direnç değeri R = (V_besleme- V_F) / I_F.

Termal Yönetim:Paket küçük olsa da, yüksek ortam sıcaklıklarında yüksek akımlarla sürekli çalışma, aşırı ısınmaya ve ömrün kısalmasına yol açabilir. Gerekirse yeterli PCB bakır alanı veya termal viyalar sağlayın.

Optik Hizalama:Düz üst lens belirli bir ışın deseni sağlar. Bir alıcıyla optimum bağlantı için, göreceli yerleşimi ve gerekli olabilecek lensleri veya açıklıkları göz önünde bulundurun.

ESD Koruması:Bu veri sayfasında açıkça hassas olarak belirtilmese de, tüm yarı iletken cihazları ESD önlemleriyle ele almak iyi bir uygulamadır.

9. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

HIR25-21C/L423/TR8'nin birincil farklılaştırıcı faktörleri, birçok standart SMD LED'den daha ince olanultra düşük 0.8mm profilivedüz üst su berraklığında lensidir. Kubbe lenslere kıyasla, düz üst lens daha odaklanmış veya farklı şekilli bir ışıma deseni sunabilir; bu, ışığın belirli bir şekilde yönlendirilmesi gereken spesifik algılama uygulamalarında faydalı olabilir. Düşük ileri gerilim enerji verimliliğine katkıda bulunur. GaAlAs malzemesinin kullanımı ve hassas sınıflandırma, silikon dedektörlerle mükemmel ve tutarlı bir uyum sağlar; bu, daha geniş veya uyumsuz spektruma sahip LED'lere kıyasla sensör sistemlerinde sinyal-gürültü oranını iyileştirebilir.

10. Sıkça Sorulan Sorular (Teknik Parametrelere Dayalı)

S: Neden seri bir direnç zorunludur?

C: Bir LED'in I-V eğrisi üsteldir. Diz noktasının ötesindeki gerilimdeki küçük bir artış, çok büyük ve potansiyel olarak yıkıcı bir akım artışına neden olur. Bir direnç, besleme gerilimi ile akım arasında doğrusal bir ilişki sağlayarak çalışma noktasını stabilize eder.

S: Bu LED'i 100mA'den yüksek darbelerle sürebilir miyim?

C: Muhtemelen, ancak sadece bu özette sağlanmayan güç azaltım eğrilerinde tanımlandığı gibi spesifik darbe koşullarında (düşük görev döngüsü, kısa darbe genişliği) mümkündür. Mutlak maksimum değerin herhangi bir koşulda aşılması anında hasar riski taşır.

S: "Si foto dedektöre spektral uyum" ne anlama geliyor?

C: LED'in yaydığı ışığın tepe dalga boyu ve spektral genişliğinin, standart bir silikon fotodiyot veya fototransistörün tepe hassasiyet bölgesiyle yakından uyumlu olduğu anlamına gelir. Bu, belirli bir optik güç için dedektör tarafından üretilen elektriksel sinyali maksimize ederek sistem verimliliğini ve menzilini artırır.

S: Torba açıldıktan sonraki 7 günlük kullanım ömrü ne kadar kritiktir?

C: Cihazlar reflow lehimlemeye tabi tutulacaksa çok kritiktir. Emilmiş nem, yüksek sıcaklıklı reflow işlemi sırasında buharlaşarak iç katman ayrılmasına veya çatlamaya ("patlama") neden olabilir. Kullanım ömrü aşılırsa, kurutma (baking) gereklidir.

11. Pratik Kullanım Örnekleri

Örnek 1: Temassız Nesne Algılama Anahtarı.LED bir boşluğun bir tarafına, fototransistör ise karşısına monte edilir. Boşluktan geçen bir nesne kızılötesi ışını keser ve fototransistörün çıkışının değişmesine neden olur. Düşük profil, bu sensörün çok ince cihazlara entegre edilmesine olanak tanır. Tutarlı dalga boyu, sıcaklık değişimleri boyunca güvenilir tetikleme sağlar.

Örnek 2: Gelişmiş TV Uzaktan Kumandası.Bir tasarımcı, daha geniş açılardan veya hafif engeller arasından çalışan bir kumandaya ihtiyaç duyar. Bu LED'i daha yüksek darbe akım sürücüsüyle kullanmak, standart bir IR LED'den daha fazla ışıma şiddeti sağlayarak performansı artırabilir. Düz lens, daha geniş kapsama için ışığı biraz farklı dağıtmaya da yardımcı olabilir.

Örnek 3: Minyatür Optik Enkoder.Küçük bir döner enkoderde, LED ve dedektör kodlanmış bir diskin iki tarafına yerleştirilir. İnce 0.8mm paket, enkoderin sıkı mekanik montajına sığdırılması için çok önemlidir. İyi spektral uyum, disk dönerken dedektörden temiz bir dijital sinyal alınmasını sağlar.

12. Çalışma Prensibi Tanıtımı

Bir Kızılötesi Işık Yayan Diyot (IR LED), bir yarı iletken p-n eklem diyotudur. İleri bir gerilim uygulandığında, n-tipi bölgeden elektronlar ve p-tipi bölgeden delikler eklem bölgesine enjekte edilir. Bu yük taşıyıcıları yeniden birleştiğinde enerji açığa çıkar. Burada kullanılan GaAlAs malzemesinde, bu enerji kızılötesi spektrumdaki bir fotonla (tipik olarak yaklaşık 940nm dalga boyu) karşılık gelir. Galyum, Alüminyum ve Arsenür atomlarının spesifik bileşimi, bant aralığı enerjisini ve dolayısıyla yayılan ışığın dalga boyunu belirler. Su berraklığındaki epoksi paket, çipi kapsüller, mekanik koruma sağlar ve düz üst yüzey, yayılan ışığın ışıma desenini şekillendiren birincil bir lens görevi görür.

13. Teknoloji Trendleri ve Gelişmeler

SMD kızılötesi LED'lerdeki trend,daha yüksek verimlilik(elektriksel watt başına daha fazla ışıma çıkışı),daha küçük paket boyutları(giderek daha kompakt cihazlar için) veartan güvenilirlik(zorlu koşullar altında) yönünde devam etmektedir. Ayrıca, gelişmiş algılama uygulamaları için spesifik, dar spektral çıkışa sahip LED'ler oluşturma ve birden fazla vericiyi (örn. farklı dalga boyları) tek bir pakette entegre etme konusunda da gelişmeler vardır. Pille çalışan IoT cihazlarında daha düşük güç tüketimi hedefi, daha düşük ileri gerilim ve daha yüksek verimlilik için baskı yapmaktadır. Ayrıca, paketleme malzemelerindeki ilerlemeler, termal performansı ve nem direncini iyileştirmeyi amaçlamakta ve bu da bazı katı işleme gereksinimlerini potansiyel olarak hafifletebilmektedir.