IR LED 1206 Paket Veri Sayfası - Boyut 3.2x1.6x1.1mm - Gerilim 1.7V - Güç 110mW - Kızılötesi 940nm - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

IR11-21C/L491/TR8, minyatür 1206 paketinde bulunan bir yüzey montaj kızılötesi yayan diyottur. Düz üst görünümlü iç lense sahip, su berraklığında plastik kapsülasyon ile tasarlanmıştır. Bu cihazın temel işlevi, 940nm tepe dalga boyunda kızılötesi ışık yaymaktır. Bu dalga boyu, yaygın silikon tabanlı fotodedektörler ve fototransistörlerle uyumluluk için spektral olarak optimize edilmiştir. Bu da onu temasız algılama ve tespit uygulamaları için ideal bir bileşen haline getirir.

1.1 Temel Avantajlar

• Kompakt Tasarım:Küçük, çift uçlu 1206 SMD ayak izi, yüksek yoğunluklu PCB montajına olanak tanıyarak değerli kart alanından tasarruf sağlar.
• Yüksek Güvenilirlik:Çeşitli çalışma koşullarında tutarlı performans ve uzun vadeli kararlılık için tasarlanmıştır.
• Optik Verimlilik:Entegre iç lens, 80 derecelik kontrollü bir görüş açısı sağlayarak ışık yönlendirilebilirliğini artırır.
• Çevresel Uyumluluk:Ürün kurşunsuzdur, RoHS, EU REACH ve halojensiz standartlarına uygundur (Br <900ppm, Cl <900ppm, Br+Cl <1500ppm).
• Tedarik Zinciri Dostu:7 inç çapındaki makaralarda 8mm şerit üzerinde tedarik edilir, otomatik pick-and-place montaj ekipmanları ile uyumludur.

1.2 Hedef Uygulamalar

Bu kızılötesi LED, öncelikle PCB'ye monte edilmiş kızılötesi sensör sistemlerinde bir ışık kaynağı olarak kullanılmak üzere tasarlanmıştır. Tipik uygulamalar, güvenilir kızılötesi yayım gerektiren yakınlık sensörleri, nesne tespiti, temasız anahtarlar ve optik kodlayıcıları içerir.

2. Teknik Özellikler

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Aşağıdaki değerler, cihaza kalıcı hasar verebilecek sınırları tanımlar. Bu koşullar altında çalışma garanti edilmez.

• Sürekli İleri Akım (I_F):65 mA
• Ters Gerilim (V_R):5 V
• Çalışma Sıcaklığı (T_opr):-25°C ila +85°C
• Depolama Sıcaklığı (T_stg):-40°C ila +85°C
• Lehimleme Sıcaklığı (T_sol):260°C, ≤ 5 saniye
• Güç Dağılımı (P_d):110 mW, 25°C veya altındaki serbest hava sıcaklığında

2.2 Elektro-Optik Karakteristikler (T_a= 25°C)

Bu parametreler, cihazın belirtilen test koşulları altındaki tipik performansını tanımlar.

• Işınım Yoğunluğu (I_e):1.0 mW/sr (Min), 2.8 mW/sr (Tip) I_F= 20mA'de
• Tepe Dalga Boyu (λ_p):940 nm (Tip)
• Spektral Bant Genişliği (Δλ):30 nm (Tip)
• İleri Gerilim (V_F):1.3 V (Min), 1.7 V (Tip)
• Görüş Açısı (2θ_1/2):80 derece (Tip)
• Ters Akım (I_R):10 µA (Maks) V_R= 5V'de

3. Performans Eğrisi Analizi

3.1 İleri Akım - Ortam Sıcaklığı İlişkisi

Şekil 1, izin verilen maksimum ileri akımın ortam sıcaklığına bağlı olarak azaltma eğrisini göstermektedir. Cihaz, tam 65mA'yi yalnızca yaklaşık 25°C'ye kadar kaldırabilir. Sıcaklık arttıkça, aşırı ısınmayı önlemek ve güvenilirliği sağlamak için maksimum akım doğrusal olarak azaltılmalıdır ve yaklaşık 100°C'de sıfıra ulaşır. Bu grafik, uygulama tasarımında termal yönetim için kritik öneme sahiptir.

3.2 Spektral Dağılım

Şekil 2, bağıl ışınım yoğunluğunun dalga boyuna karşı çizildiği grafiği göstermektedir. Eğri, tipik 940nm tepe dalga boyunda merkezlenmiştir ve karakteristik yarı maksimum tam genişliği (FWHM) yaklaşık 30nm'dir. Bu dar bant genişliği, yakın kızılötesi bölgede maksimum hassasiyete sahip olan silikon dedektörlerle verimli bir eşleşme sağlar.

3.3 Bağıl Yoğunluk - İleri Akım İlişkisi

Şekil 3, bağıl ışınım yoğunluğu ile ileri akım arasındaki ilişkiyi göstermektedir. Çıkış ışık yoğunluğu, önerilen çalışma aralığında genellikle doğrusal bir şekilde akımla artar. Bu karakteristik, algılama sistemlerinde basit analog veya PWM tabanlı parlaklık kontrolüne olanak tanır.

3.4 İleri Akım - İleri Gerilim İlişkisi

Şekil 4, akım-gerilim (I-V) karakteristik eğrisidir. Bir diyot için tipik olan üstel ilişkiyi gösterir. İleri gerilim nispeten düşüktür, 20mA'de yaklaşık 1.7V civarındadır, bu da sistemde daha düşük güç tüketimine katkıda bulunur.

3.5 Işınım Deseni

Şekil 5, bağıl ışınım yoğunluğunu merkez eksenden açısal yer değiştirmenin (görüş açısı) bir fonksiyonu olarak sunar. Desen kabaca Lambertian'dır, yoğunluk merkezden yaklaşık ±40 derecede tepe değerinin yarısına düşer ve bu da 80 derecelik tam görüş açısını doğrular. Bu desen, yayılan IR ışığının kapsama alanını belirlemek için önemlidir.

4. Mekanik ve Paketleme Bilgileri

4.1 Paket Boyutları

Cihaz, standart bir 1206 (3216 metrik) paket şekline uygundur. Ana boyutlar aşağıdaki gibidir:

• Uzunluk (L):3.20 mm ± 0.10 mm
• Genişlik (W):1.60 mm ± 0.10 mm
• Yükseklik (H):1.10 mm ± 0.10 mm

PCB yerleşimi referansı için veri sayfasında, pad deseni önerileri ile detaylı mekanik çizimler sağlanmıştır. Önerilen pad tasarımı, uygun lehimleme ve mekanik kararlılığı sağlar.

4.2 Polarite Tanımlama

Katot tipik olarak cihaz gövdesinde işaretlenmiştir. Montaj sırasında doğru yönlendirmeyi sağlamak için kesin işaretleme şeması için paket çizimine başvurun.

5. Lehimleme ve Montaj Kılavuzları

5.1 Depolama ve Taşıma

LED'ler neme karşı hassastır. Kullanımdan önce orijinal nem geçirmez torbalarında 10°C ila 30°C ve <%90 RH'de saklanmalıdır. Raf ömrü bir yıldır. Torba açıldıktan sonra, "zemin ömrü" 10°C ila 30°C ve ≤ %60 RH'de saklandığında 168 saattir (7 gün). Bu süreyi aşan cihazlar, reflow lehimlemeden önce kurutma gerektirir (örn., 60°C ± 5°C, <%5 RH'de 96 saat).

5.2 Reflow Lehimleme Profili

Kurşunsuz bir reflow lehimleme profili önerilir. Tepe sıcaklık 260°C'yi geçmemeli ve 240°C üzerindeki süre kontrol edilmelidir. Aynı cihazda reflow işlemi ikiden fazla yapılmamalıdır. Isıtma sırasında bileşene stres uygulamaktan kaçının ve lehimlemeden sonra PCB'yi bükmeyin.

5.3 El Lehimleme ve Tamir

El lehimlemesi gerekliyse, uç sıcaklığı 350°C'nin altında ve güç derecesi 25W'ın altında olan bir lehim havya kullanın. Her terminal için temas süresi 3 saniye ile sınırlandırılmalıdır. Tamir için, her iki terminali aynı anda ısıtmak ve termal stresi önlemek için çift uçlu bir lehim havya önerilir. Tamirin cihaz karakteristikleri üzerindeki etkisi önceden doğrulanmalıdır.

6. Paketleme ve Sipariş Bilgileri

6.1 Şerit ve Makara Özellikleri

Bileşenler, 7 inç çapındaki makaralara sarılmış 8mm genişliğinde kabartmalı taşıyıcı şerit üzerinde tedarik edilir. Her makara 2000 adet içerir. Taşıyıcı şerit boyutları (cep aralığı, genişlik vb.), standart SMD montaj ekipmanları ile uyumluluğu sağlamak için belirtilmiştir.

6.2 Etiket Bilgisi

Makara etiketi, parça numarası (P/N), parti numarası (LOT No.), miktar (QTY), tepe dalga boyu (HUE), sınıf (CAT) ve nem hassasiyet seviyesi (MSL) gibi kritik bilgileri içerir.

7. Uygulama Tasarım Hususları

7.1 Akım Sınırlama

Kritik:LED ile seri olarak her zaman harici bir akım sınırlayıcı direnç kullanılmalıdır. İleri gerilim negatif bir sıcaklık katsayısına sahiptir, yani jonksiyon sıcaklığı arttıkça azalır. Direnç olmadan, gerilimdeki küçük bir artış, akımda büyük ve potansiyel olarak yıkıcı bir artışa (termal kaçak) neden olabilir. Direnç değeri, besleme gerilimi (V_CC), istenen ileri akım (I_F) ve tipik ileri gerilim (V_F) kullanılarak Ohm Kanunu ile hesaplanmalıdır: R = (V_CC- V_F) / I_F.

7.2 Optik Tasarım

Sensör sistemi için lensler, diyaframlar veya ışık kılavuzları tasarlarken 80 derecelik görüş açısını göz önünde bulundurun. Işınım deseni, algılama menzilini ve görüş alanını etkileyecektir. Daha uzun menzilli tespit için, yayılan ışığı odaklamak üzere harici kollimasyon optikleri gerekli olabilir.

7.3 Dedektör Eşleştirme

Bu LED'in 940nm çıkışı, silikon fotodiyotların ve fototransistörlerin spektral tepkisi ile optimal şekilde eşleşir. Maksimum sistem sinyal-gürültü oranı için seçilen dedektörün bu dalga boyu bölgesinde hassas olduğundan emin olun.

8. Teknik Karşılaştırma ve Farklılıklar

Eski delikli IR LED'lere kıyasla, bu 1206 SMD versiyonu, minyatürleştirme ve otomatik üretime uygunluk açısından önemli avantajlar sunar. SMD IR LED kategorisindeki temel farklılaştırıcıları, nispeten yüksek ışınım yoğunluğu (2.8 mW/sr tipik) ile standart ve yaygın olarak benimsenen 1206 ayak izini birleştirmesi ve katı çevresel düzenlemelere uygunluğudur. Entegre düz lens, iç lensi olmayan cihazlara kıyasla tutarlı bir optik çıkış sağlar.

9. Sıkça Sorulan Sorular (SSS)

9.1 Neden bir akım sınırlayıcı direnç zorunludur?

LED'ler voltajla değil, akımla sürülen cihazlardır. I-V karakteristikleri üsteldir. Nominal V_F değerine yakın olsa bile doğrudan bir voltaj kaynağından çalıştırmak, kontrolsüz akım akışına, hızlı ısınmaya ve anında arızaya yol açabilir. Seri direnç, çalışma akımını ayarlamak için doğrusal ve kararlı bir yöntem sağlar.

9.2 Nem hassasiyeti kılavuzlarına uyulmazsa ne olur?

Plastik paket içine emilen nem, yüksek sıcaklıktaki reflow lehimleme işlemi sırasında hızla buharlaşabilir. Bu, iç katman ayrılmasına, paketin çatlamasına ("patlamış mısır etkisi") veya tel bağlantılarının hasar görmesine neden olarak anında arızaya veya uzun vadeli güvenilirliğin azalmasına yol açabilir.

9.3 Bu LED veri iletimi için kullanılabilir mi?

Modüle edilmiş ışık yaymasına rağmen, birincil tasarımı algılama uygulamaları içindir. Anahtarlama hızı tipik olarak bu veri sayfasında belirtilmemiştir. Yüksek hızlı veri iletimi için (örn., IR uzaktan kumandalar), hızlı tepki süreleri için özellikle karakterize edilmiş LED'ler seçilmelidir.

10. Pratik Tasarım Örneği

Senaryo:Bu IR LED ve bir silikon fototransistör kullanarak basit bir yakınlık sensörü tasarlama.

1. Sürücü Devresi:LED anodunu, bir akım sınırlayıcı direnç üzerinden 5V beslemeye bağlayın. Hedef I_F= 20mA ve V_F= 1.7V için, R = (5V - 1.7V) / 0.02A = 165Ω hesaplayın. En yakın standart değeri kullanın (örn., 160Ω veya 180Ω). LED'i açıp kapatmak için bir transistör veya mikrodenetleyici GPIO pini kullanılabilir.
2. Tespit Devresi:Fototransistörü yakına yerleştirin. Bir nesne IR ışığını dedektöre geri yansıttığında, kollektör akımı artar. Bu akım, bir yük direnci kullanılarak gerilime dönüştürülebilir ve nesnenin varlığını tespit etmek için bir karşılaştırıcıya veya mikrodenetleyici ADC'sine beslenebilir.
3. Yerleşim:LED ve dedektörü PCB üzerinde birbirine yakın yerleştirin ancak doğrudan çapraz konuşmayı (LED'den gelen ışığın yansıma olmadan doğrudan dedektöre gitmesini) önlemek için fiziksel bariyerler veya optik ayırıcılar kullanıldığından emin olun.

11. Çalışma Prensibi

Bir kızılötesi LED, bir yarı iletken p-n jonksiyon diyotudur. İleri bir gerilim uygulandığında, n-bölgesinden gelen elektronlar, aktif bölgede p-bölgesinden gelen deliklerle yeniden birleşir. Bu yeniden birleşme süreci, foton (ışık) şeklinde enerji açığa çıkarır. Spesifik malzeme bileşimi (bu durumda GaAlAs), bant aralığı enerjisini belirler ve bu da yayılan fotonların dalga boyunu, burada 940nm'de kızılötesi spektrumda tanımlar. İç lens, yayılan ışığı belirli bir ışınım desenine şekillendirir.

12. Teknoloji Trendleri

Algılama için kızılötesi bileşenlerdeki trend, daha yüksek entegrasyon, daha küçük paketler ve gelişmiş verimlilik yönünde devam etmektedir. LiDAR ve zaman-uçuşu (ToF) algılama gibi daha uzun menzilli uygulamalar için daha dar spektral bant genişliğine ve daha yüksek çıkış gücüne sahip IR LED'lere yönelik artan bir talep vardır. Ayrıca, IR yayıcı ve dedektörün tek bir modüle entegrasyonu sistem tasarımını basitleştirir. Çevresel ve düzenleyici uyumluluk, tüm elektronik bileşenler için kritik bir itici güç olmaya devam etmektedir.