HIR-S06-P120/L649-P03/TR Kızılötesi LED Veri Sayfası - 850nm - 3.45V - 1A - 890mW - SMD Paket

1. Ürün Genel Bakışı

HIR-S06-P120/L649-P03/TR, güçlü ve verimli kızılötesi aydınlatma gerektiren uygulamalar için tasarlanmış yüksek güçlü bir kızılötesi (IR) ışık yayan diyottur (LED). Su berraklığında epoksi lense sahip, kompakt, düz üstlü bir paket içinde yüzey montajlı (SMD) bir cihazdır. Bu bileşenin temel işlevi, fotodiyot ve fototransistör gibi silikon tabanlı ışık algılayıcılarının spektral duyarlılığına en uygun şekilde eşleşen 850 nanometre (nm) tepe dalga boyunda kızılötesi ışık yaymaktır. Temel avantajları arasında küçük boyutundan kaynaklanan yüksek ışıma çıkışı, çevre düzenlemelerine uyumluluk (RoHS, REACH, Halojensiz) ve otomatik montaj süreçlerine uygunluk yer alır.

1.1 Temel Özellikler ve Uygulamalar

Cihaz, yüksek verimliliği ve küçük paket boyutu ile karakterize edilir. Temel özellikleri arasında 850 nm tepe dalga boyu (λp), yüzey montaj teknolojisi (SMT) lehimlemeye uygunluk ve kurşunsuz, AB REACH ve halojensiz standartlara uyumluluk (Br < 900ppm, Cl < 900ppm, Br+Cl < 1500ppm) bulunur. Ayrıca 2kV elektrostatik deşarj (ESD) dayanım voltajı sunar. Birincil hedef pazarlar ve uygulamalar, görüntüleme veya algılama için görünmez aydınlatma gerektiren sistemlerdir. En yaygın uygulama, gece görüşü veya düşük ışıkta görüntüleme için gerekli aydınlatmayı sağlayan CCD kameralar için kızılötesi ışık kaynağı olarak kullanılmasıdır. Ayrıca güvenlik sistemleri, makine görüşü, yakınlık sensörleri ve optik anahtarlar gibi çeşitli diğer kızılötesi uygulamalı sistemler için de uygundur.

2. Teknik Parametre Derinlemesine İnceleme

Bu bölüm, veri sayfasında tanımlandığı şekilde cihazın elektriksel, optik ve termal özelliklerinin ayrıntılı ve nesnel bir analizini sunar.

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Mutlak Maksimum Değerler, cihaza kalıcı hasar verebilecek stres sınırlarını tanımlar. Bu değerler çalışma sırasında asla aşılmamalıdır. HIR-S06-P120/L649-P03/TR için temel sınırlar şunlardır:

• Sürekli İleri Akım (IF):1000 mA. Bu, LED üzerinden sürekli olarak geçirilebilecek maksimum DC akımdır.
• Ters Voltaj (VR):5 V. Bu değeri aşan bir ters voltaj uygulamak, jonksiyon bozulmasına neden olabilir.
• Çalışma Sıcaklığı (Topr):-40°C ila +100°C. Cihazın çalışması için tasarlandığı ortam sıcaklığı aralığıdır.
• Depolama Sıcaklığı (Tstg):-40°C ila +100°C. Çalışma dışı depolama için sıcaklık aralığıdır.
• Jonksiyon Sıcaklığı (Tj):115°C. Yarı iletken jonksiyonunun kendisinde izin verilen maksimum sıcaklıktır.
• Güç Dağılımı (Pd):IF=700mA'da 3 W. Bu, paketin belirli bir test koşulu altında ısı olarak dağıtabileceği maksimum gücü gösterir. Veri sayfası, termal yükü etkin bir şekilde yönetmek ve jonksiyon sıcaklık sınırının aşılmasını önlemek için bu cihaza bir soğutucu eklenmesini açıkça önerir.

2.2 Elektro-Optik Özellikler

25°C standart ortam sıcaklığında ölçülen bu parametreler, cihazın normal çalışma koşulları altındaki performansını tanımlar. Değerler genellikle Minimum, Tipik ve Maksimum olarak sunulur.

• Toplam Işıma Gücü (Po):Bu, LED tarafından her yöne yayılan toplam optik güçtür, miliwatt (mW) cinsinden ölçülür. Tipik değer, sürücü akımı ile artar: 350 mA'da 340 mW, 700 mA'da 650 mW ve 1 A'da 890 mW. Bu, cihazın yüksek güç kapasitesini gösterir.
• Işıma Şiddeti (Ie):mW/sr (steradyan başına miliwatt) cinsinden ölçülür, bu birim katı açı başına yayılan optik güçtür. LED'in belirli bir yöndeki parlaklığının bir ölçüsüdür. Tipik değerler 115 mW/sr (350 mA), 220 mW/sr (700 mA) ve 290 mW/sr (1 A)'dır.
• Tepe Dalga Boyu (λp):850 nm (tipik). Optik çıkış gücünün maksimum olduğu dalga boyudur. 850nm, insan gözü için görünmez olması ancak silikon sensörler ve birçok kamera sensörü tarafından iyi algılanması nedeniyle IR aydınlatma için yaygın bir dalga boyudur.
• Spektral Bant Genişliği (Δλ):25 nm (tipik). Bu, yayılan dalga boyları aralığını tanımlar, tipik olarak maksimum gücün yarısında (Yarım Maksimum Tam Genişlik - FWHM) ölçülür. 25nm bant genişliği, 850nm civarında merkezlenmiş nispeten dar bir spektral çıkışı gösterir.
• İleri Voltaj (VF):Akım aktığında LED üzerindeki voltaj düşüşüdür. Akımla birlikte artar: 3.10 V (350 mA), 3.25 V (700 mA), 3.45 V (1 A). Bu, sürücü devre tasarımı için kritiktir.
• Ters Akım (IR):VR=5V'da maksimum 10 μA. Bu, cihaz maksimum değeri dahilinde ters kutuplandığında akan küçük sızıntı akımıdır.
• Görüş Açısı (2θ1/2):120 derece (tipik). Bu, ışıma şiddetinin maksimum değerinin (eksenel) yarısına düştüğü tam açıdır. 120 derecelik bir açı, geniş alan aydınlatması için uygun, çok geniş bir ışın desenini gösterir.

3. Performans Eğrisi Analizi

Veri sayfası, cihazın standart olmayan koşullar altındaki davranışını anlamak için gerekli olan tipik performans eğrilerine atıfta bulunur.

3.1 İleri Akım - İleri Voltaj (IV Eğrisi)

Bu grafik (Şekil 1), LED üzerinden akan akım (IF) ile üzerindeki voltaj (VF) arasındaki ilişkiyi gösterir. Doğrusal değildir. Eğri, tasarımcıların belirli bir sürücü akımı için çalışma voltajını belirlemesine olanak tanır, bu da uygun bir akım sınırlayıcı direnç seçmek veya sabit akımlı bir sürücü tasarlamak için çok önemlidir. Voltaj negatif bir sıcaklık katsayısına sahip olacaktır, yani jonksiyon sıcaklığı yükseldikçe hafifçe azalır.

3.2 İleri Akım - Işıma Şiddeti / Toplam Güç

Bu grafikler (Şekil 2 ve Şekil 3), optik çıkışı (şiddet veya toplam güç) ileri akıma karşı çizerler. Genellikle doğrusal altı bir ilişki gösterirler; optik çıkış akımla artar ancak verimlilik (girdi vatı başına çıktı), artan termal etkiler ve verim düşüşü nedeniyle çok yüksek akımlarda azalabilir. Bu eğrilerin analizi, çıkış gücünü verimlilik ve cihaz ömrü ile dengeleyen optimal bir çalışma noktası seçilmesine yardımcı olur.

4. Mekanik ve Paketleme Bilgisi

4.1 Paket Boyutları ve Çizimi

Cihaz bir SMD paketinde sağlanır. Boyutsal çizimler, tam uzunluk, genişlik, yükseklik, bacak aralığı ve lens geometrisini belirtir. Veri sayfasından önemli notlar: tüm boyutlar milimetre cinsindendir, aksi belirtilmedikçe standart toleranslar ±0.1mm'dir. Kritik bir kullanım uyarısı sağlanmıştır:Cihazı lensinden tutmayın.Lense kuvvet uygulamak, paketin mekanik arızasına neden olabilir.

4.2 Polarite Tanımlama ve Montaj Ayağı

Paket çizimi, katot ve anot terminallerini açıkça gösterir. PCB düzeni ve montajı sırasında doğru polariteye uyulmalıdır. Önerilen lehim pedi düzeni (land pattern), tipik olarak güvenilir lehimleme ve mekanik dayanım sağlamak için paket boyutlarından türetilir.

5. Lehimleme ve Montaj Kılavuzları

Bir SMT cihazı olarak, reflow lehimleme işlemleri için tasarlanmıştır. Bu alıntıda belirli reflow profil parametreleri (ön ısıtma, bekleme, reflow tepe sıcaklığı, sıvı üstü süre) ayrıntılı olarak verilmemiş olsa da, genellikle tepe sıcaklığı 260°C'yi geçmeyen, benzer plastik paketli bileşenler için standart profilleri takip ederler. Kurşunsuz ve halojensiz uyumluluk, modern, çevre dostu üretim süreçlerine uygunluğu gösterir. Depolama önerisi, çalışma sıcaklığı aralığı (-40°C ila +100°C) ile uyumludur ve cihazlar kullanılana kadar nem geçirmez ambalajlarında tutulmalıdır.

6. Paketleme ve Sipariş Bilgisi

6.1 Makara ve Şerit Özellikleri

Cihaz, otomatik pick-and-place montajı için makaralar içinde taşıyıcı şerit üzerinde tedarik edilir. Taşıyıcı şerit boyutları belirtilmiştir. Her makara 2000 adet içerir. Makaradan çıkarma yönü de, makinenin doğru kurulumunu sağlamak için çizimde gösterilmiştir.

6.2 Neme Dayanıklı Paketleme

Bileşenler, nemi kontrol etmek için kurutucu içeren alüminyum nem geçirmez torbalarda sevk edilir. Torba, temel bilgileri içeren bir etiket içerir. Belirli etiket alanları (CPN, P/N, QTY, CAT, HUE, REF, LOT No. gibi) listelenmiş olsa da, veri sayfası, bu belgede HIR-S06-P120/L649-P03/TR parça numarasının şiddet, dalga boyu veya voltaj için ayrıntılı bir sınıflandırma sistemi kullanmadığını, çünkü tüm tipik değerlerin sıralama kodu olmadan listelendiğini belirtir. Ürün, tam parça numarası ile tanımlanır.

7. Uygulama Önerileri ve Tasarım Hususları

7.1 Tipik Uygulama Senaryoları

Birincil uygulama, düşük ışık veya ışıksız koşullarda CCD/CMOS kameralar için aydınlatmadır; bu, güvenlik kameraları, otomotiv sistemleri ve tüketici cihazlarında gece görüş işlevselliğini sağlar. Diğer uygulamalar arasında yakınlık ve varlık algılama için aktif kızılötesi aydınlatma, optik kodlayıcılar, kısa mesafelerde veri iletimi (IrDA benzeri uygulamalar) ve endüstriyel otomasyonda nesne sayma veya sıralama yer alır.

7.2 Kritik Tasarım Hususları

• Termal Yönetim:Bu, yüksek güçlü bir LED için en önemli husustur. Veri sayfası açıkça bir soğutucu kullanılmasını önerir. PCB düzeni, LED'in termal pedine (varsa) veya bacaklarına bağlı yeterli termal geçiş delikleri ve bakır alan içermelidir, böylece ısı jonksiyondan uzaklaştırılır. Tj=115°C'yi aşmak, ömrü büyük ölçüde azaltacak ve anında arızaya neden olabilir.
• Sürücü Devresi:LED'ler akım kontrollü cihazlardır. Kararlı optik çıkış sağlamak ve termal kaçakları önlemek için sabit akımlı bir sürücü şiddetle tavsiye edilir. Sürücü, ileri voltaj gereksinimlerine uyarken 1A'ya kadar akım sağlayabilmelidir. Ters voltaj koruması düşünülmelidir.
• Optik Tasarım:Geniş 120 derecelik görüş açısı geniş bir kapsama alanı sağlar. Daha odaklanmış bir ışın gerektiren uygulamalar için ikincil optikler (lensler) kullanılabilir. Su berraklığındaki lens, 850nm dalga boyu için uygundur.
• ESD Koruması:2kV ESD dayanımına sahip olsa da, montaj ve entegrasyon sırasında standart ESD kullanım önlemlerine uyulmalıdır.

8. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

Standart düşük güçlü IR LED'lerle karşılaştırıldığında, HIR-S06-P120/L649-P03/TR'nin temel farklılaştırıcısı, SMD paketinden gelen yüksek ışıma çıkışıdır (890mW'ya kadar). Bu, daha parlak aydınlatma veya daha büyük alanları aydınlatma veya daha uzun mesafelere ulaşma yeteneği sağlar. 850nm dalga boyu, silikon sensör tepkisi ve göreceli görünmezlik arasında iyi bir denge sunan yaygın bir standarttır. 940nm LED'lerle karşılaştırıldığında, 850nm çok yüksek güçte soluk bir kırmızı parıltı üretir ancak birçok silikon tabanlı sensörle daha yüksek performans sunabilir. Geniş görüş açısı, alan aydınlatması için bir avantajdır ancak dar bir ışın gerekiyorsa, daha dar görüş açısına sahip bir cihaz veya ikincil optikler daha iyi olacağından potansiyel bir dezavantajdır.

9. Sıkça Sorulan Sorular (Teknik Parametrelere Dayalı)

S: Bu LED'i sadece bir dirençle doğrudan 5V kaynaktan sürebilir miyim?

C: Mümkün, ancak dikkatli hesaplama gerekir. 1A ve Vf=3.45V'de, seri bir direnç (5V - 3.45V)/1A = 1.55 ohm olur ve 1.55W dağıtır. Bu verimsizdir ve dirençte önemli ısı oluşturur. Performans ve güvenilirlik için sabit akımlı bir sürücü şiddetle tercih edilir.

S: Çalışma sıcaklığı 100°C'ye kadar olduğu halde neden bir soğutucu öneriliyor?

C: 100°C derecelendirmesi ortam hava sıcaklığı (Ta) içindir. Kritik sınır, 115°C olan jonksiyon sıcaklığıdır (Tj). Dağıtılan güç (1A'da ~3.45W'ye kadar), jonksiyonu ortam sıcaklığının üzerine ısıtır. Bir soğutucu, jonksiyon ile ortam havası arasındaki termal direnci düşürerek, yüksek güç ve/veya yüksek Ta'da Tj'yi sınırlar içinde tutar.

S: Bu LED sürekli 7/24 çalışma için uygun mudur?

C: Evet, Mutlak Maksimum Değerler aşılmadığı ve uygun termal yönetim uygulandığı sürece. İyi bir soğutucu ile tipik 700mA koşulunda veya altında çalıştırmak, sürekli çalışma için muhafazakar ve güvenilir bir tasarım noktası olacaktır.

S: Bu cihazın tipik ömrü nedir?

C: Ömür (genellikle ışık çıkışının başlangıç değerinin %70'ine düştüğü nokta olarak tanımlanır), büyük ölçüde çalışma koşullarına, öncelikle jonksiyon sıcaklığına bağlıdır. Yeterli soğutma ile belirtimler dahilinde çalıştırıldığında, bu tür LED'ler için on binlerce saatlik ömürler tipiktir.

10. Pratik Kullanım Örneği

Tasarım Örneği: Gece Görüşlü Güvenlik Kamerası Modülü

Bir tasarımcı, dış mekan kullanımı için kompakt bir güvenlik kamerası modülü oluşturmaktadır. Modül bir CCD sensör içerir ve gece çalışması için IR aydınlatma gerektirir. HIR-S06-P120/L649-P03/TR, yüksek çıkışı ve SMD paketi nedeniyle seçilmiştir. Dört LED, PCB üzerinde kamera lensinin etrafına simetrik olarak yerleştirilmiştir. Özel bir sabit akımlı sürücü entegresi her LED'e 700mA sağlar. PCB, LED pedlerine birden fazla termal geçiş deliği ile bağlı geniş bakır alanlarla tasarlanmıştır ve tüm kamera muhafazası bir soğutucu görevi görür. Her LED'in geniş 120 derecelik ışını, kameranın görüş alanı için uygun, düzgün, geniş alanlı bir aydınlatma alanı oluşturmak için örtüşür. 850nm dalga boyu, büyük ölçüde görünmez kalırken iyi sensör tepkisi sağlar.

11. Çalışma Prensibi

Bir kızılötesi LED, yarı iletken bir p-n jonksiyon diyotudur. İleri bir voltaj uygulandığında, n-tipi malzemeden elektronlar ve p-tipi malzemeden delikler jonksiyon bölgesine enjekte edilir. Bu yük taşıyıcıları yeniden birleştiğinde, enerji açığa çıkar. Standart bir LED'de bu enerji foton (ışık) olarak salınır. Yayılan ışığın belirli dalga boyu, yarı iletken malzemenin bant aralığı enerjisi tarafından belirlenir. HIR-S06-P120/L649-P03/TR, yaklaşık 850nm'de kızılötesi ışığa karşılık gelen bir bant aralığına sahip Galyum Alüminyum Arsenür (GaAlAs) çipi kullanır. Su berraklığındaki epoksi lens, çipi kapsüller, mekanik koruma sağlar ve yayılan ışığı belirtilen görüş açısına şekillendirir.

12. Teknoloji Trendleri ve Bağlam

Yüksek güçlü kızılötesi LED'ler olgun ancak gelişen bir teknolojidir. Trendler arasında duvar prizi verimliliğinin artması (elektriksel vat başına daha fazla ışık çıkışı) yer alır, bu da termal yükü azaltır. Ayrıca daha küçük paketlerde daha yüksek güç yoğunluklarına doğru bir eğilim vardır, bu da entegre ısı plakaları veya flip-chip tasarımları gibi gelişmiş termal yönetim çözümlerine daha da fazla önem verilmesini gerektirir. Talep, otomotiv (LiDAR, sürücü izleme), güvenlik ve makine görüşü gibi pazarlardaki büyüme tarafından yönlendirilmektedir. 850nm, sensör uyumluluğu nedeniyle baskın bir dalga boyu olmaya devam ederken, tam görünmezlik gerektiren uygulamalar için (kırmızı parıltı olmadan) 940nm'nin de önemli ölçüde kullanımı vardır. IR LED'lerin sürücüler ve sensörlerle tam modüllere entegrasyonu, son kullanıcılar için tasarımı basitleştiren başka bir devam eden trenddir.