IR17-21C/TR8 Kızılötesi LED Veri Sayfası - 0805 Paket - 1.2V - 940nm - 130mW - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

IR17-21C/TR8, modern yüzey montaj teknolojisi (SMT) uygulamaları için tasarlanmış yüksek performanslı bir kızılötesi (IR) yayıcı diyottur. Kompakt bir 0805 paketinde yer alan bu bileşen, özellikle silikon tabanlı fotodedektörlerle eşleşecek şekilde güvenilir kızılötesi yayılım sağlamak üzere tasarlanmıştır. Temel işlevi, çeşitli algılama ve anahtarlama devrelerinde verimli bir kızılötesi kaynak olarak hizmet etmektir.

Bu bileşenin temel avantajı, yüksek yoğunluklu PCB tasarımlarına olanak tanıyan minyatür form faktöründe ve silikon fotodiyotlar ve fototransistörlerle mükemmel spektral uyumunda yatar, bu da optimum sistem hassasiyeti sağlar. Cihaz, geniş 120 derecelik görüş açısına katkıda bulunan düz bir üst görünüm sağlayan su berraklığında plastik bir lens ile yapılandırılmıştır. RoHS, EU REACH gibi temel çevre ve güvenlik standartlarına uygundur ve halojensiz bir bileşen olarak üretilmiştir.

2. Teknik Özellikler ve Nesnel Yorumlama

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Bu değerler, cihaza kalıcı hasar verebilecek stres sınırlarını tanımlar. Bu sınırlar altında veya bu sınırlarda çalışma garanti edilmez.

• Sürekli İleri Akım (I_F): 65 mA. Bu, LED üzerinden sürekli olarak akabilecek maksimum DC akımdır.
• Ters Gerilim (V_R): 5 V. Bundan daha yüksek bir ters öngerilim uygulamak LED'in PN eklemini bozabilir.
• Çalışma & Depolama Sıcaklığı (T_opr, T_stg): -40°C ila +85°C. Cihaz endüstriyel sıcaklık aralıkları için derecelendirilmiştir.
• Güç Dağılımı (P_d): 25°C'de 130 mW. Bu, paketin ısı olarak dağıtabileceği maksimum güçtür. Daha yüksek ortam sıcaklıklarında güç azaltma gerekir.
• Lehimleme Sıcaklığı (T_sol): ≤5 saniye için 260°C. Bu, pik reflow profil toleransını tanımlar.

2.2 Elektro-Optik Karakteristikler

Bu parametreler, 25°C ortam sıcaklığı ve 20 mA ileri akım standart test koşulunda, tipik çalışma koşullarını temsil edecek şekilde ölçülür.

• Işıma Şiddeti (I_e): 0.2 mW/sr (Min), 0.8 mW/sr (Tip). Bu, birim katı açı başına yayılan optik gücü ölçer. Tipik değer beklenen çıkışı gösterir.
• Pik Dalga Boyu (λ_p): 940 nm (Tip). Yayılan kızılötesi ışık bu dalga boyunda merkezlenmiştir, bu da yakın kızılötesi bölgede yüksek hassasiyete sahip silikon dedektörler için idealdir.
• Spektral Bant Genişliği (Δλ): 45 nm (Tip). Bu, yayılan dalga boyları aralığını tanımlar, tipik olarak Yarı Maksimum Tam Genişlik (FWHM).
• İleri Gerilim (V_F): 20mA'de 1.2 V (Tip), 1.5 V (Maks). Düşük ileri gerilim, güç tüketimini ve termal yükü azaltır.
• Ters Akım (I_R): 5V'de 10 µA (Maks). Bu, cihaz ters öngerilimli olduğunda oluşan kaçak akımdır.
• Görüş Açısı (2θ_1/2): 120° (Tip). Şiddetin eksen üzerindeki değerin yarısına düştüğü tam açı olarak tanımlanır, çok geniş bir yayılım deseni sağlar.

3. Performans Eğrisi Analizi

Veri sayfası, tasarım mühendisleri için çok önemli olan birkaç karakteristik eğri sağlar.

• İleri Akım - Ortam Sıcaklığı İlişkisi: Bu grafik, paketin güç dağılım sınırı nedeniyle, ortam sıcaklığı arttıkça izin verilen maksimum ileri akımın nasıl azaldığını gösterir. Termal yönetim için esastır.
• Spektral Dağılım: Göreceli ışıma gücünün dalga boyunun bir fonksiyonu olarak nasıl değiştiğini gösterir, 940nm'deki pik değeri ve spektral bant genişliğini doğrular.
• İleri Akım - İleri Gerilim İlişkisi (I-V Eğrisi): Bir diyot için tipik olan üstel ilişkiyi gösterir. Eğri, belirli bir besleme gerilimi için uygun akım sınırlayıcı direncin seçilmesine yardımcı olur.
• Göreceli Işıma Şiddeti - Açısal Yer Değiştirme İlişkisi: Yayılım desenini gösteren bir kutupsal çizimdir. 120 derecelik görüş açısı burada görsel olarak doğrulanır, düz üstlü LED'ler için yaygın olan Lambert veya yakın-Lambert dağılımını gösterir.

4. Mekanik ve Paketleme Bilgisi

4.1 Paket Boyutları

IR17-21C/TR8, standart 0805 (İmparatorluk) veya 2012 (Metrik) ayak izine uyar. Ana boyutlar yaklaşık 2.0 mm gövde uzunluğu, 1.25 mm genişlik ve tipik olarak 0.8 ila 1.0 mm yükseklik (çizimden tam değer) içerir. Anot ve katot paket üzerinde açıkça işaretlenmiştir. PCB tasarımı için önerilen pad düzeni sağlanmıştır ve belirli üretim süreçlerine göre ayarlanması önerilir.

4.2 Taşıyıcı Şerit Boyutları

Bileşenler, otomatik pick-and-place montajı için standart 8mm şerit makaralar üzerinde tedarik edilir. Her makara 3000 adet içerir. Şerit boyutları, cep boyutu, aralık ve makara çapı dahil, SMT ekipman besleyicileriyle uyumluluğu sağlamak için belirtilmiştir.

5. Lehimleme ve Montaj Kılavuzları

5.1 Nem Hassasiyeti ve Depolama

Cihaz nem hassastır (etiket üzerinde belirtilen MSL seviyesi). Açılmamış nem bariyer torbaları 30°C ve %90 RH altında depolanmalıdır. Açıldıktan sonra, bileşenler ≤%60 RH'de depolandığında 168 saat (7 gün) raf ömrüne sahiptir. Bunun aşılması, lehimleme sırasında \"patlamış mısır\" hasarını önlemek için reflow öncesinde bir kurutma prosedürü (örn. 60°C'de 96 saat) gerektirir.

5.2 Reflow Lehimleme Profili

Kurşunsuz (Pb-free) bir reflow sıcaklık profili önerilir. Ana parametreler bir ön ısıtma aşaması, likidüs üzerinde tanımlanmış bir süre (örn. 217°C), 260°C'yi aşmayan bir pik sıcaklık ve kritik sıcaklık bölgesi içindeki toplam süreyi içerir. Reflow işlemi ikiden fazla kez yapılmamalıdır.

5.3 El Lehimleme ve Yeniden İşleme

El lehimleme gerekliyse, uç sıcaklığı 350°C'nin altında ve güç derecesi 25W'ın altında olan bir lehim havya kullanılmalıdır. Her terminal için temas süresi 3 saniye ile sınırlandırılmalı, terminaller arasında yeterli soğutma sağlanmalıdır. Yeniden işleme için, her iki terminali aynı anda ısıtmak ve lehim bağlantıları üzerindeki mekanik stresi önlemek için çift uçlu bir lehim havya önerilir. Yeniden işlemenin cihaz güvenilirliği üzerindeki etkisi önceden değerlendirilmelidir.

6. Uygulama Önerileri ve Tasarım Hususları

6.1 Tipik Uygulama Senaryoları

• PCB'ye Monte Edilmiş Kızılötesi Sensörler: Yakınlık sensörlerinde, nesne algılamada ve temasız anahtarlarda yayıcı olarak kullanılır.
• Minyatür Işık Bariyerleri / Optik Kesiciler: Bir ışık hüzmesini kesen nesneleri algılamak için bir fotodedektör ile eşleştirilir, kodlayıcılarda, yarık sensörlerinde ve güvenlik sistemlerinde kullanılır.
• Optoelektronik Anahtarlar: LED ışığının bir yüzeyden sekip dedektöre geri döndüğü yansımalı sensörlerde.
• Duman Dedektörleri: Duman partiküllerinin ışığı saçtığını algılamak için bazı optik oda tasarımlarında kullanılır.

6.2 Kritik Tasarım Hususları

• Akım Sınırlama Zorunludur: İleri akımı ayarlamak için her zaman harici bir seri direnç kullanılmalıdır. LED'in düşük ileri gerilimi, besleme gerilimindeki küçük artışların bile yıkıcı bir akım artışına neden olabileceği anlamına gelir.
• Termal Yönetim: Paket küçük olsa da, özellikle yüksek ortam sıcaklığı ortamlarında veya maksimum akıma yakın sürüşlerde güç dağılımı dikkate alınmalıdır. Yeterli PCB bakır alanı ısıyı dağıtmaya yardımcı olabilir.
• Optik Hizalama: Geniş 120 derecelik görüş açısı geniş kapsama için faydalıdır ancak herhangi bir belirli noktadaki şiddeti azaltır. Daha uzun menzilli veya odaklanmış uygulamalar için harici lensler gerekli olabilir.
• Elektriksel Gürültü Bağışıklığı: Elektriksel olarak gürültülü ortamlarda, sinyali ortam IR gürültüsünden (örn. güneş ışığı veya diğer kaynaklardan) ayırt etmek için LED sürücü akımını modüle etmeyi veya korumayı düşünün.

7. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

Diğer kızılötesi LED'lerle karşılaştırıldığında, IR17-21C/TR8'nin temel farklılaştırıcıları, çok kompakt 0805 ayak izi ile nispeten yüksek ışıma şiddeti (0.8 mW/sr tipik) ve geniş 120 derecelik görüş açısının kombinasyonudur. Benzer paketlerdeki birçok rakip IR LED daha dar görüş açıları veya daha düşük çıkış sunabilir. 1.2V'luk düşük ileri gerilimi, düşük gerilimli pil ile çalışan devreler için de bir avantajdır ve verimliliği artırır. Halojensiz ve REACH standartlarına açık uyumu, katı malzeme kısıtlamaları olan çevre bilincine sahip tasarımlar için uygun hale getirir.

8. Sıkça Sorulan Sorular (Teknik Parametrelere Dayalı)

8.1 Bu LED'i 5V beslemeden 20mA'de sürmek için hangi direnç değerini kullanmalıyım?

Ohm Kanunu kullanılarak: R = (V_supply- V_F) / I_F. V_supply=5V, V_F=1.2V (tipik) ve I_F=0.020A ile, R = (5 - 1.2) / 0.02 = 190 Ohm. Standart bir 200 Ohm direnç yaklaşık (5-1.2)/200 = 19mA'lik bir akımla sonuçlanır, bu kabul edilebilir. Uygulamanız için minimum akımın yeterli olduğundan emin olmak için her zaman maksimum V_F(1.5V) kullanarak hesaplayın.

8.2 Bu LED'i 65mA'den yüksek akımlarla darbeleyebilir miyim?

Sürekli İleri Akım için Mutlak Maksimum Değer 65mA'dir. Ortalama akımı ve ortaya çıkan eklem sıcaklığını güvenli sınırlar içinde tutacak kadar düşük bir görev döngüsü varsa, daha yüksek pik akımlarıyla darbeleme mümkün olabilir. Ancak, veri sayfası darbe akım derecelendirmeleri veya güç azaltma eğrileri sağlamaz. Üreticiden özel karakterizasyon verileri olmadan mutlak maksimum değerlerin üzerinde çalıştırmak, güvenilirliği ve ömrü azaltabileceğinden önerilmez.

8.3 Ortam sıcaklığı çıkışı nasıl etkiler?

LED'lerin ışıma şiddeti tipik olarak eklem sıcaklığı arttıkça azalır. \"İleri Akım - Ortam Sıcaklığı\" grafiği dolaylı olarak buna işaret eder, çünkü daha yüksek sıcaklıklar aşırı ısınmayı önlemek için izin verilen akımın azaltılmasını gerektirir. Sıcaklık üzerinde hassas çıkış kararlılığı için, eşleştirilmiş fotodedektör kullanan bir geri besleme devresi veya sıcaklık kompanzasyonu gerekli olabilir.

9. Pratik Tasarım ve Kullanım Örneği

Örnek: Bir Yazıcıda Kağıt Algılama Sensörü Tasarımı

Bir mühendis, küçük bir yazıcının giriş tepsisinde kağıt varlığını algılamak istemektedir. Alan son derece kısıtlıdır. IR17-21C/TR8 ve benzer bir pakette eşleşen bir fototransistör seçerler. Bileşenler, kağıdın geçtiği dar bir kanalın karşıt taraflarına yerleştirilir. LED, yeterli sinyal sağlarken güç tasarrufu için yazıcının 3.3V mantık beslemesinden uygun bir direnç kullanılarak 15mA'de sürülür. LED'in geniş 120 derecelik görüş açısı, küçük mekanik hizalamalarda bile hüzmenin kanalı yeterince doldurmasını sağlar. Kağıt mevcut olduğunda, kızılötesi ışığı bloke eder ve bir mikrodenetleyici tarafından okunan fototransistörün çıkışında bir değişikliğe neden olur. 0805 paketin düşük profili, sensörün ince mekanizmaya entegre edilmesine olanak tanır. Tasarımcı, reflow profil kılavuzlarını takip eder ve PCB düzeninin lehimleme için termal rahatlatma pad'leri içerdiğinden emin olur.

10. Çalışma Prensibi Tanıtımı

Bir Kızılötesi Işık Yayan Diyot (IR LED), bir yarı iletken diyottur. Terminalleri arasına bir ileri gerilim uygulandığında (anot katoda göre pozitif), elektronlar PN eklemi boyunca enjekte edilir. Bu elektronlar yarı iletken malzemenin aktif bölgesindeki (bu durumda Galyum Alüminyum Arsenür - GaAlAs) deliklerle yeniden birleştiğinde, enerji foton (ışık parçacıkları) formunda salınır. GaAlAs malzemesinin spesifik bileşimi, yayılan fotonların dalga boyunu belirler, bu cihaz için kızılötesi spektrumdadır (940nm). Bu dalga boyu insan gözüyle görülemez ancak yeterli enerjili fotonlarla vurulduğunda akım üreten silikon tabanlı fotodiyotlar ve fototransistörler tarafından verimli bir şekilde algılanabilir.

11. Endüstri Trendleri ve Gelişmeler

IR bileşenleri de dahil olmak üzere optoelektronikteki trend, minyatürleşme, daha yüksek verimlilik ve entegrasyon yönünde devam etmektedir. 0805'ten daha küçük paketler (örn. 0603, 0402), alan kısıtlı uygulamalar için daha yaygın hale gelmektedir. Ayrıca, geliştirilmiş çip tasarımı ve paketleme malzemeleri yoluyla daha küçük paketlerden ışıma şiddetini ve güç çıkışını artırma çabası vardır. Entegrasyon bir diğer önemli trenddir, tek pakette birleştirilmiş yayıcı-dedektör çiftleri (opto-kuplörler, yansımalı sensörler) montajı basitleştirir ve hizalamayı iyileştirir. Ayrıca, katı çevre düzenlemelerine (RoHS, REACH, Halojensiz) uygun bileşenlere olan talep artık endüstri genelinde standart bir gerekliliktir ve kurşunsuz lehimler ve kapsülleme bileşiklerinde malzeme bilimi yeniliklerini teşvik etmektedir.