SMD Kızılötesi LED 0603 Paketi - 1.6x0.8x0.8mm - Tepe Dalga Boyu 870nm - 65mA - 110mW - Teknik Veri Sayfası

1. Ürün Genel Bakışı

Bu belge, yüksek performanslı, minyatür yüzey montaj kızılötesi (IR) yayıcı diyotun özelliklerini detaylandırır. Cihaz, kompakt bir 0603 paketinde yer alır ve güvenilir kızılötesi yayılım gerektiren alan kısıtlı uygulamalar için uygundur. Temel işlevi, tipik tepe dalga boyu 870 nanometre (nm) olan, silisyum fotodiyotların ve fototransistörlerin spektral hassasiyetine optimum şekilde uyumlu yakın kızılötesi spektrumda ışık yaymaktır. Çekirdek malzeme, verimli kızılötesi ışık üretimiyle bilinen AlGaAs'tır (Alüminyum Galyum Arsenür).

1.1 Temel Avantajlar ve Hedef Pazar

Cihaz, modern elektronik tasarım için birkaç önemli avantaj sunar. Minyatür çift uçlu SMD paketi, yüksek yoğunluklu PCB montajına olanak tanır ve otomatik pick-and-place montaj süreçleriyle uyumludur. Hem kızılötesi hem de buhar fazı reflow lehimlemeyle uyumlu olacak şekilde tasarlanmıştır, böylece modern üretim iş akışlarını kolaylaştırır. Ürün, RoHS (Tehlikeli Maddelerin Kısıtlanması), AB REACH düzenlemeleri dahil olmak üzere önemli çevre ve güvenlik standartlarına uyumludur ve Halojensizdir (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm). Bu küçük boyut, performans ve uyumluluk kombinasyonu, onu tüketici elektroniği, endüstriyel sensörler ve iletişim cihazları için ideal kılar.

Başlıca Uygulama Alanları:

• PCB üzerine monte edilmiş kızılötesi yakınlık ve varlık sensörleri.
• Daha yüksek radyant şiddet gerektiren kızılötesi uzaktan kumanda üniteleri.
• Barkod okuyucular ve optik kodlayıcılar.
• Çeşitli kızılötesi tabanlı veri iletimi ve algılama sistemleri.

2. Derinlemesine Teknik Parametre Analizi

Elektriksel ve optik parametrelerin kapsamlı bir şekilde anlaşılması, güvenilir devre tasarımı ve LED'in güvenli çalışma alanı (SOA) içinde kalmasını sağlamak için çok önemlidir.

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Bu değerler, cihaza kalıcı hasar verebilecek sınırları tanımlar. Normal çalışma için tasarlanmamıştır.

• Sürekli İleri Akım (I_F):65 mA. Bu akımın aşılması, yarıiletken eklemin aşırı ısınması nedeniyle anında felaketle sonuçlanan bir arızaya neden olabilir.
• Ters Gerilim (V_R):5 V. LED'in düşük bir ters kırılma gerilimi vardır. Devre tasarımları, LED'in bu değeri aşan ters öngerilime maruz kalmamasını sağlamalıdır; bu genellikle AC veya çift yönlü sinyal ortamlarında koruma gerektirir.
• Güç Harcaması (P_c):25°C'de 110 mW. Bu, paketin ısı olarak dağıtabileceği maksimum güçtür. Gerçek izin verilen güç, ortam sıcaklığı (T_a) arttıkça azalır. Yüksek sıcaklık uygulamaları için güç azaltma gereklidir.
• Sıcaklık Aralıkları:Çalışma: -25°C ila +85°C; Depolama: -40°C ila +100°C.
• Lehimleme Sıcaklığı (T_sol):Maksimum 5 saniye için 260°C. Bu, reflow lehimleme profil kısıtlamalarını tanımlar.

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

Bunlar, belirtilen test koşulları altındaki tipik performans parametreleridir. Tasarımcılar, tasarım marjları için uygun olan tipik veya maksimum/minimum değerleri kullanmalıdır.

• Radyant Şiddet (I_E):I_F=20mA'de tipik 1.3 mW/sr. Radyant şiddet, birim katı açı (steradyan) başına yayılan optik gücü ölçer. Alıcıdaki sinyal gücünü belirlemek için kilit bir parametredir. Belirtilen minimum değer 1.0 mW/sr'dir.
• Tepe Dalga Boyu (λ_p):Tipik 870 nm, 860 nm ila 900 nm aralığında. Bu, yayılım spektrumunun en güçlü olduğu dalga boyudur. Bunun alıcının (örneğin, ~850-950nm'de bir silisyum fotodedektör) tepe hassasiyetiyle eşleştirilmesi sistem verimliliğini maksimize eder.
• Spektral Bant Genişliği (Δλ):Tipik 45 nm. Bu, yayılım spektrumunun yarı maksimum tam genişliğidir (FWHM) ve yayılan dalga boyu aralığını gösterir.
• İleri Gerilim (V_F):I_F=20mA'de tipik 1.35 V, 1.20 V ila 1.70 V aralığında. Bu parametre, akım sınırlayıcı direnç değerini hesaplamak için gereklidir: R = (V_supply- V_F) / I_F. Sağlam tasarımlarda bu varyasyon hesaba katılmalıdır.
• Ters Akım (I_R):V_R=5V'de maksimum 10 µA.
• Görüş Açısı (2θ_1/2):140 derece. Bu, radyant şiddetin tepe değerinin yarısına (eksenel) düştüğü tam açıdır. Geniş bir görüş açısı, yakınlık sensörleri gibi geniş kapsama alanı gerektiren uygulamalar için faydalıdır.

3. Performans Eğrisi Analizi

Sağlanan karakteristik eğriler, gerçek dünya uygulama tasarımı için kritik olan, değişen koşullar altındaki cihaz davranışı hakkında değerli bilgiler sunar.

3.1 İleri Akım - Ortam Sıcaklığı İlişkisi

Bu eğri, izin verilen maksimum sürekli ileri akım ile ortam sıcaklığı arasındaki ilişkiyi gösterir. Güç harcaması limiti içinde kalmak için sıcaklık arttıkça ileri akımın gerekli şekilde azaltılmasını gösterir. Maksimum çalışma sıcaklığına (+85°C) yaklaşılan sıcaklıklarda, izin verilen sürekli akım, 25°C'deki 65mA mutlak maksimum değerinden önemli ölçüde daha düşüktür.

3.2 Spektral Dağılım

Spektral dağılım grafiği, dalga boyunun bir fonksiyonu olarak bağıl radyant güç çıkışını gösterir. 870nm'lik tepe dalga boyunu (λ_p) ve yaklaşık 45nm'lik tipik spektral bant genişliğini (Δλ) doğrular. Bu eğrinin şekli, filtreleme ve alıcının spektral tepkisiyle uyumluluğu sağlamak için önemlidir.

3.3 Tepe Yayılım Dalga Boyu - Ortam Sıcaklığı İlişkisi

Bu eğri, tepe dalga boyunun pozitif bir sıcaklık katsayısına sahip olduğunu, yani eklem sıcaklığı arttıkça hafifçe arttığını gösterir. Bu kayma (AlGaAs cihazları için tipik olarak ~0.1-0.3 nm/°C), dalga boyu kararlılığının kritik olduğu hassas algılama uygulamaları için önemlidir.

3.4 İleri Gerilim - Ortam Sıcaklığı İlişkisi

İleri gerilim (V_F) negatif bir sıcaklık katsayısına sahiptir; sıcaklık arttıkça azalır. Bu özellik, sabit akım sürücü devrelerinde dikkate alınmalıdır, çünkü yüksek sıcaklıkta daha düşük bir V_F, basit bir seri direnç kullanılıyorsa güç harcaması hesaplamasını hafifçe etkileyebilir.

3.5 Bağıl Radyant Şiddet - Açısal Yer Değiştirme İlişkisi

Bu kutupsal çizim, görüş açısını (yarı şiddet noktalarında 140°) görsel olarak tanımlar. Bu paket stili için radyasyon deseni tipik olarak Lambertian veya yakın Lambertian'dır, bu da hedef yüzeydeki ışınımı çeşitli açılar ve mesafelerde modellemek için kullanışlıdır.

4. Mekanik ve Paketleme Bilgileri

4.1 Paket Boyutları (0603)

Cihaz, standart 0603 (1608 metrik) ayak izine uyar: yaklaşık 1.6mm uzunluk, 0.8mm genişlik ve 0.8mm yükseklik. Ayrıntılı boyut çizimleri, aksi belirtilmedikçe standart ±0.1mm toleransla pad düzeni, bileşen dış hatları ve terminal konumlarını belirtir. Doğru lehim pedi tasarımı, güvenilir lehimleme ve mekanik stabilite için gereklidir.

4.2 Polarite Tanımlama

Veri sayfası, anot ve katot terminallerini gösteren bir diyagram içerir. Cihazın çalışması için doğru polarite zorunludur. Genellikle katot, bir çentik, yeşil bir gösterge veya şerit ve makara paketlemesinde belirli bir pad şekli ile işaretlenmiş olabilir.

4.3 Şerit ve Makara Özellikleri

Ürün, 7 inç çapında makaralar üzerinde 8mm genişliğinde kabartmalı taşıyıcı şeritte tedarik edilir. Taşıyıcı şerit boyutları, standart SMD montaj ekipmanlarıyla uyumluluğu sağlamak için belirtilmiştir. Her makara 4000 adet içerir.

5. Lehimleme ve Montaj Kılavuzları

Uygun kullanım, cihaz güvenilirliğini ve performansını korumak için kritiktir.

5.1 Nem Hassasiyeti ve Depolama

Cihaz nem hassastır (MSL). Önlemler şunları içerir:

• Kullanıma hazır olana kadar nem geçirmez bariyer torbasını açmayın.
• Açılmamış torbaları ≤30°C ve ≤%90 RH'de saklayın.
• Sevkiyattan itibaren bir yıl içinde kullanın.
• Açtıktan sonra ≤30°C ve ≤%60 RH'de saklayın.
• Torbayı açtıktan sonra 168 saat (7 gün) içinde kullanın.
• Depolama süresi aşılırsa veya nem alıcı nem girişini gösteriyorsa, kullanmadan önce en az 24 saat boyunca 60 ±5°C'de kurutun.

5.2 Reflow Lehimleme Profili

Kurşunsuz bir reflow lehimleme profili önerilir. Ana parametreler, 260°C'lik bir tepe sıcaklığı ve 240°C üzerindeki sürenin önerilen limiti aşmamasını içerir (260°C'de maksimum 5 saniye ile ima edilir). Epoksi paket ve tel bağlantıları üzerinde aşırı termal stresi önlemek için reflow lehimleme iki kereden fazla yapılmamalıdır.

5.3 El Lehimleme ve Yeniden İşleme

El lehimlemesi gerekliyse, uç sıcaklığı 350°C'nin altında olan bir lehim havya kullanın ve her terminale 3 saniyeden fazla ısı uygulamayın. Düşük güçlü bir havya (≤25W) kullanın. Her terminali lehimledikten sonra 2 saniyeden fazla bir soğuma aralığı bırakın. Yeniden işleme için, her iki terminali aynı anda ısıtmak ve mekanik stresi önlemek için çift uçlu bir lehim havya önerilir. Yeniden işlemenin cihaz karakteristikleri üzerindeki uygulanabilirliği ve etkisi önceden doğrulanmalıdır.

6. Uygulama Tasarımı Hususları

6.1 Akım Sınırlama Zorunludur

Bir LED, akım kontrollü bir cihazdır.Bir seri akım sınırlayıcı direnç kesinlikle gereklidir.İleri gerilim (V_F) dar bir aralığa sahiptir ve V_F'yi aşan uygulanan gerilimdeki küçük bir artış, ileri akımda (I_F) büyük ve potansiyel olarak yıkıcı bir artışa neden olur. Direnç değeri, besleme gerilimi (V_supply), istenen ileri akım (I_F) ve ileri gerilim (V_F) kullanılarak, akımın tasarım maksimumunu aşmamasını sağlamak için en kötü durum V_F(minimum) baz alınarak hesaplanır.

6.2 Termal Yönetim

Paket küçük olsa da, güç harcaması (110mW'ye kadar) ısı üretir. Yüksek akımlarda sürekli çalışma veya yüksek ortam sıcaklıklarında, PCB'nin termal direncini dikkate alın. Lehim pedleri etrafında yeterli bakır alanı (termal rahatlatma pedleri) sağlamak, ısıyı dağıtmaya ve daha düşük bir eklem sıcaklığı korumaya yardımcı olur, bu da uzun vadeli güvenilirliği artırır ve ışık çıkışı bozulmasını önler.

6.3 Optik Tasarım

140 derecelik görüş açısı geniş bir yayılım sağlar. Daha odaklanmış bir ışın demeti gerektiren uygulamalar için harici lensler veya reflektörler kullanılabilir. Tersine, çok geniş alan kapsama için doğal açı yeterli olabilir. Su berraklığındaki lens, tam yayılım noktasının kritik olmadığı uygulamalar için uygundur; montaj hizalaması için belirli bir renk veya difüzyon gerekiyorsa, lens bunu sağlamadığı için bu dikkate alınmalıdır.

6.4 Devre Koruma

Ters gerilim geçici durumlarının mümkün olduğu ortamlarda (örn., endüktif yükler, sıcak takma), herhangi bir ters gerilimi 5V maksimum değerin altında sınırlamak için LED ile paralel bir koruma diyotu eklemeyi düşünün (katot anota).

7. Karşılaştırma ve Seçim Rehberi

Bu cihaz, bir IR LED ailesinin parçasıdır. Sağlanan kılavuzdaki ana seçim kriterleri, çip malzemesi (AlGaAs) ve lens rengidir (Su Berraklığı). Bir IR LED seçerken, mühendisler ana parametreleri karşılaştırmalıdır:

• Dalga Boyu (λ_p):Alıcının (fotodiyot, fototransistör veya IC) tepe hassasiyetiyle eşleştirin. 870nm yaygın bir standarttır.
• Radyant Şiddet (I_E):Daha yüksek şiddet, daha güçlü bir sinyal sağlar, bu da daha uzun menzil veya daha düşük sürücü akımına olanak tanır.
• Görüş Açısı:Dar bir açı daha uzun menzil ve daha odaklanmış ışık sağlar; geniş bir açı daha geniş kapsama sağlar.
• Paket Boyutu:0603 paketi, minyatürleştirilmiş tasarımlar için çok küçük bir ayak izi sunar.
• İleri Gerilim:Düşük V_F, düşük gerilimli pil ile çalışan devrelerde avantajlı olabilir.

Bu spesifik parçanın ana farklılaştırıcısı, standart 0603 ayak izinin nispeten yüksek radyant şiddet ve geniş görüş açısı ile birleşimidir, bu da genel amaçlı IR algılama ve iletişim için uygundur.

8. Sıkça Sorulan Sorular (Teknik Parametrelere Dayalı)

8.1 870nm dalga boyunun amacı nedir?

870nm, insan gözüyle görülemeyen yakın kızılötesi spektrumdadır. Ucuz ve yaygın silisyum tabanlı fotodedektörler tarafından verimli bir şekilde algılanır, bunların tepe hassasiyeti yaklaşık 800-950nm civarındadır. Bu, onu algılama, uzaktan kumanda ve optik izolasyon uygulamaları için ideal kılar.

8.2 Bu LED'i doğrudan 3.3V veya 5V mikrodenetleyici pininden sürebilir miyim?

No.Bir akım sınırlayıcı direnç kullanmalısınız. Örneğin, 3.3V beslemeden I_F=20mA'de sürmek için, tipik V_F=1.35V varsayılırsa: R = (3.3V - 1.35V) / 0.020A = 97.5Ω. Standart 100Ω direnç kullanın. En kötü durum V_F conditions.

altında akımın maksimumu aşmadığını her zaman doğrulayın.

8.3 Sıcaklık performansı nasıl etkiler?

Sıcaklık arttıkça: Radyant çıkış tipik olarak azalır, ileri gerilim düşer ve tepe dalga boyu hafifçe artar. Kararlı çalışma için, özellikle tam -25°C ila +85°C aralığında çalışıyorsanız, bu değişimleri hesaba katan sürücü devresi tasarlayın.

8.4 Soğutucu gerekli midir?_FOda sıcaklığında mutlak maksimum akımda (65mA) sürekli çalışma için güç harcaması P = V_F* I

≈ 1.35V * 0.065A ≈ 88mW'dir, bu 110mW değerinin altındadır. Ancak, yüksek ortam sıcaklıklarında güç azaltma gereklidir. İyi PCB termal tasarımı (bakır pedler) genellikle yeterlidir; 0603 paketleri için ayrı bir soğutucu tipik değildir.

9. Pratik Uygulama Örneği: Basit IR Yakınlık Sensörü

1. Yaygın bir kullanım durumu yansıtıcı nesne sensörüdür. IR LED, bir fototransistörün yanına yerleştirilir. Bir mikrodenetleyici LED'i darbeler (örneğin, 20mA'de). Işık yakındaki bir nesneden yansır ve fototransistör tarafından algılanır, çıkışı mikrodenetleyici tarafından okunur. Tasarım adımları:LED Sürücü:
2. İstenen akımda LED'i darbeli sürmek için bir GPIO pini ve bir NPN transistör (veya MOSFET) ile seri bir direnç kullanın. Darbeli sürme, ortalama gücü düşük tutarken daha yüksek anlık akıma (daha güçlü sinyal için) izin verir.Alıcı Devresi:
3. Fototransistör, bir voltaj çıkışı oluşturmak için bir yukarı çekme direnci ile ortak emetör konfigürasyonunda bağlanır. Kollektör direncinin değeri hassasiyeti ve tepki hızını belirler.Optik Hususlar:
4. PCB üzerinde LED ve fototransistör arasında küçük bir bariyer, doğrudan çapraz konuşmayı azaltmaya yardımcı olur. LED'in geniş 140° görüş açısı, sensörün önündeki geniş bir alanı aydınlatmaya yardımcı olur.Sinyal İşleme:

Mikrodenetleyici, ortam ışığı girişimini reddetmek için senkron tespit (alıcıyı yalnızca LED darbesi sırasında okuma) kullanabilir.

10. Çalışma Prensibi ve Teknoloji Trendleri

10.1 Temel Çalışma Prensibi

Bir kızılötesi LED, bir yarıiletken p-n eklem diyotudur. İleri öngerilim uygulandığında, n-bölgesinden gelen elektronlar, aktif bölgede (AlGaAs'tan yapılmış) p-bölgesinden gelen deliklerle yeniden birleşir. Bu yeniden birleşme süreci, enerjiyi foton (ışık) formunda serbest bırakır. AlGaAs malzemesinin spesifik bant aralığı enerjisi, yayılan fotonların dalga boyunu belirler, bu durumda 870nm kızılötesi aralığındadır. Su berraklığındaki epoksi paket, çipi kapsüller, mekanik koruma sağlar ve yayılım desenini şekillendiren bir lens görevi görür.

10.2 Endüstri Trendleri