5mm Su Berraklığında Kızılötesi LED Verici - Boyutlar 5.0mm Çap x 8.6mm Yükseklik - İleri Gerilim 1.6-2.0V - Tepe Dalga Boyu 850nm - Işıma Şiddeti 30-45mW/sr - Türkçe Teknik Veri Sayfası

1. Ürün Genel Bakışı

Bu belge, geniş bir optoelektronik uygulama yelpazesi için tasarlanmış ayrık bir kızılötesi ışık yayan diyotun (IRED) özelliklerini detaylandırır. Cihaz, düşük ileri gerilim özelliği ile yüksek ışıma çıkışı sağlayacak şekilde tasarlanmıştır ve bu da onu güç hassasiyeti olan tasarımlar için uygun kılar. Ana ışıması, 850 nanometre tepe dalga boyunda merkezlenmiş, yakın kızılötesi spektrumdadır.

Bu bileşenin temel avantajları, yüksek optik güç çıkışına doğrudan dönüşen yüksek akım çalışma kapasitesini içerir. Geniş alan aydınlatması veya alıcılığı için geniş bir görüş açısı sağlayan su berraklığında bir lens ile standart 5mm formatında paketlenmiştir. Bu, güvenilir kızılötesi sinyalizasyon gerektiren sistemler için çok yönlü bir seçimdir.

Hedef pazar ve tipik uygulama senaryoları, tüketici elektroniği, endüstriyel kontroller ve güvenlik sistemlerini kapsar. Yaygın kullanımlar arasında televizyon ve ses ekipmanları için kızılötesi uzaktan kumandalar, kısa menzilli kablosuz veri bağlantıları, güvenlik alarmlarında izinsiz giriş algılama sensörleri ve optik kodlayıcılar bulunur. Performans parametreleri, uzaktan kumanda ve veri iletim protokollerinde standart olan darbe çalışması için optimize edilmiştir.

2. Derinlemesine Teknik Parametre Analizi

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Cihazı bu limitlerin ötesinde çalıştırmak kalıcı hasara neden olabilir. Maksimum sürekli ileri akım 80 mA olarak derecelendirilmiştir, darbe koşullarında (300 pps, 10μs darbe genişliği) 1 A'lık bir tepe ileri akım izin verilir. Maksimum güç dağılımı 200 mW'dır ve bu, uygulamanın termal tasarımını belirler. Cihaz, bu rejimde çalışmak üzere tasarlanmamış olsa da, 5V'a kadar bir ters gerilime dayanabilir. Çalışma ve depolama sıcaklığı aralıkları sırasıyla -40°C ila +85°C ve -55°C ila +100°C'dir, zorlu ortamlarda güvenilirliği sağlar. Bacak lehimlemesi, epoksi gövdeden en az 1.6mm uzakta konumlandırılmış havya ucu ile maksimum 5 saniye boyunca 260°C'de gerçekleştirilmelidir.

2.2 Elektriksel ve Optik Özellikler

Temel performans parametreleri, 50 mA ileri akım (I_F) ve 25°C ortam sıcaklığı (T_A) standart test koşulunda ölçülür.

• Işıma Şiddeti (I_E):Katı açı başına optik güç çıkışı, minimum 30 mW/sr'den tipik 45 mW/sr değerine kadar değişir. Bu, LED'in ana yönündeki parlaklığının doğrudan bir ölçüsüdür.
• Tepe Işıma Dalga Boyu (λ_P):Nominal dalga boyu 850 nm'dir ve onu yakın kızılötesi bölgeye yerleştirir; bu, silikon fotodedektörler için idealdir ve daha kısa dalga boylarına göre insan gözüne daha az görünür.
• Spektral Çizgi Yarı Genişliği (Δλ):Yaklaşık 50 nm. Bu, spektral bant genişliğini tanımlar ve tepe noktası etrafında yayılan dalga boyları aralığını gösterir.
• İleri Gerilim (V_F):Tipik olarak 1.6V, I_F=50mA'da maksimum 2.0V. Düşük V_F, yüksek verimlilikli, pil ile çalışan cihazlar için önemli bir özelliktir.
• Ters Akım (I_R):V_R=5V'da maksimum 100 μA. Bu parametre sadece test amaçlıdır; cihaz ters öngerilimli çalışma için tasarlanmamıştır.
• Yükselme/Düşme Süresi (T_r/T_f):30 nanosaniye. Bu hızlı anahtarlama hızı, veri iletimi için yüksek frekanslı darbe çalışmasını mümkün kılar.
• Görüş Açısı (2θ_1/2):30 derece. Bu, ışıma şiddetinin tepe değerinin yarısına düştüğü tam açıdır ve ışın yayılımını tanımlar.

3. Performans Eğrisi Analizi

Veri sayfası, devre tasarımı ve performans tahmini için çok önemli olan birkaç karakteristik eğri sağlar.

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

Bu eğri, LED'den akan akım ile üzerindeki gerilim arasındaki ilişkiyi gösterir. Bir diyot için tipik olan doğrusal değildir. Eğri, tasarımcıların istenen bir çalışma akımı için gerekli sürücü gerilimini belirlemelerine ve güç dağılımını (V_F* I_F) hesaplamalarına olanak tanır. Düşük diz gerilimi, tipik V_Fdeğeri olan 1.6V'dan açıkça görülmektedir.

3.2 Bağıl Işıma Şiddeti - İleri Akım

Bu grafik, optik çıkış gücünün giriş akımı ile nasıl ölçeklendiğini gösterir. Genellikle, normal çalışma aralığında ışıma şiddeti akımla doğrusal olarak artar. Bu doğrusallık, analog modülasyon uygulamaları için önemlidir. Tasarımcılar bunu, belirli bir parlaklık seviyesine ulaşmak için uygun bir sürücü akımı seçmek için kullanabilir.

3.3 Bağıl Işıma Şiddeti - Ortam Sıcaklığı

Bu eğri, termal etkileri anlamak için kritiktir. Bir LED'in ışıma şiddeti, jonksiyon sıcaklığı arttıkça azalır. Bu grafik, çalışma sıcaklığı aralığı boyunca 25°C'deki değerine göre çıkış gücünü göstererek bu güç azaltmayı nicelendirir. Güvenilir çalışma için, özellikle yüksek akım veya yüksek ortam sıcaklığı uygulamalarında çıkış stabilitesini korumak için termal yönetim dikkate alınmalıdır.

3.4 Spektral Dağılım

Spektral grafik, farklı dalga boylarında yayılan ışığın şiddetini gösterir. 850 nm'deki tepe noktasını ve yaklaşık 50 nm yarı genişliği doğrular. Bu bilgi, LED'i bir fotodedektörle eşleştirirken hayati öneme sahiptir, çünkü dedektörün duyarlılığı dalga boyuyla değişir.

3.5 Işıma Deseni Diyagramı

Bu kutupsal diyagram, görüş açısını görsel olarak temsil eder. Desen, şiddet dağılımını gösterir ve 30 derecelik yarı açıyı doğrular. Alıcının LED'in ışını içinde olduğundan emin olmak gibi, belirli kapsama alanları için optik sistemler tasarlamaya yardımcı olur.

4. Mekanik ve Paketleme Bilgileri

4.1 Dış Ölçüler

Cihaz, standart 5mm yuvarlak LED paketine uyar. Ana ölçüler arasında 5.0mm gövde çapı ve flanşın altından lensin üstüne kadar tipik 8.6mm yükseklik bulunur. Bacakların paketten çıktığı yerde ölçülen bacak aralığı standart 2.54mm'dir (0.1 inç). Aksi belirtilmedikçe toleranslar tipik olarak ±0.25mm'dir. Flanşın altında maksimum 1.5mm reçine çıkıntısına izin verilir. Anot (pozitif bacak) tipik olarak daha uzun bacak uzunluğu ile tanımlanır.

5. Lehimleme ve Montaj Kılavuzları

5.1 Depolama Koşulları

Bileşenler 30°C'nin altında ve %70 bağıl nemde bir ortamda depolanmalıdır. Orijinal kapalı paket açıldıktan sonra, bileşenler lehimlenebilirliği etkileyebilecek bacak oksidasyonunu önlemek için <25°C ve <%60 RH kontrollü bir ortamda 3 ay içinde kullanılmalıdır.

5.2 Temizleme

Temizlik gerekliyse, sadece izopropil alkol gibi alkol bazlı çözücüler kullanılmalıdır. Sert kimyasallar epoksi lense zarar verebilir.

5.3 Bacak Şekillendirme

Bacakların bükülmesi gerekiyorsa, bu lehimlemeden önce ve normal oda sıcaklığında yapılmalıdır. Büküm, LED lens tabanından en az 3mm uzakta bir noktada yapılmalıdır. Bükme sırasında bacak çerçevesinin tabanı, iç die bağlantısı üzerindeki stresi önlemek için dayanak noktası olarak kullanılmamalıdır.

5.4 Lehimleme Süreci

El Lehimlemesi (Havya):Maksimum sıcaklık 350°C, her bacak için 3 saniyeden fazla olmamalıdır. Havya ucu, epoksi lens tabanından 2mm'den daha yakın olmamalıdır.
Dalga Lehimleme:Önerilen profil, maksimum 60 saniye boyunca 100°C'ye kadar ön ısıtma ve ardından maksimum 5 saniye boyunca 260°C'de bir lehim dalgası içerir. Daldırma pozisyonu, lens tabanından 2mm'den daha aşağıda olmamalıdır.
Kritik Uyarı:Lensin lehime daldırılmasından kaçınılmalıdır. Aşırı sıcaklık veya süre, lens deformasyonuna veya felaket arızasına neden olabilir. Kızılötesi (IR) yeniden akış lehimlemesi, bu delikli paket tipi için uygun DEĞİLDİR.

6. Paketleme ve Sipariş Bilgileri

Bileşenler anti-statik torbalarda paketlenir. Standart paketleme konfigürasyonu torba başına 1000 parçadır. Sekiz torba bir iç karton kutuya, sekiz iç karton kutu da bir dış nakliye karton kutusunu oluşturur, bu da dış karton kutu başına toplam 64.000 parça anlamına gelir.

7. Uygulama Tasarım Önerileri

7.1 Sürücü Devre Tasarımı

LED'ler akım kontrollü cihazlardır. Düzgün parlaklık sağlamak ve akım paylaşımını önlemek için, birden fazla LED bir gerilim kaynağına paralel bağlansa bile, her LED için bir seri akım sınırlama direnci kullanılması şiddetle tavsiye edilir. Her LED ile seri bir direnç içeren basit devre modeli (A) doğru yaklaşımdır. Alternatif model (B), her LED'in ileri gerilimindeki (V_F) küçük farklılıkların akım paylaşımında ve dolayısıyla parlaklıkta önemli farklılıklara neden olacağı için, birden fazla LED'i ayrı dirençler olmadan doğrudan paralel bağlamak önerilmez.

Seri direncin (R_s) değeri Ohm Kanunu kullanılarak hesaplanabilir: R_s= (V_kaynak- V_F) / I_F, burada I_Fistenen çalışma akımıdır (örn. 50mA) ve V_Fveri sayfasındaki tipik ileri gerilimdir (örn. 1.6V).

7.2 Elektrostatik Deşarj (ESD) Koruması

Bu bileşen elektrostatik deşarja karşı hassastır. Taşıma ve montaj sırasında uygun ESD kontrolleri uygulanmalıdır:

• Personel topraklanmış bileklik veya anti-statik eldiven giymelidir.
• Tüm çalışma istasyonları, araçlar ve ekipmanlar uygun şekilde topraklanmalıdır.
• Plastik lens üzerinde birikebilecek statik yükü nötrleştirmek için iyonizerler kullanın.
• Bileşenleri iletken veya anti-statik ambalajlarda saklayın ve taşıyın.

7.3 Uygulama Kapsamı ve Güvenilirlik

Bu ürün, ofis otomasyonu, iletişim ve ev aletleri dahil standart ticari ve endüstriyel elektronik ekipmanlarda kullanılmak üzere tasarlanmıştır. Arızanın hayat veya sağlık için risk oluşturabileceği olağanüstü güvenilirlik gerektiren uygulamalar için (örn. havacılık, tıbbi yaşam destek, ulaşım güvenlik sistemleri), tasarıma dahil etmeden önce özel danışma ve niteliklendirme gereklidir.

8. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

Bu 850nm IRED, kendiniyüksek güç çıkışı(30-45 mW/sr) vedüşük ileri gerilim(tip. 1.6V) kombinasyonu ile farklılaştırır. Standart görünür LED'lere veya daha düşük güçlü IRED'lere kıyasla, bu, pil ile çalışan cihazlarda daha parlak aydınlatma veya daha uzun menzil sağlar. 30 derecelik görüş açısı, odaklanmış şiddet ve kapsama alanı arasında iyi bir denge sunar. Hızlı 30ns anahtarlama hızı, onu basit açma/kapama uzaktan kumandalarının yanı sıra daha yüksek hızlı veri iletim protokolleri için de uygun kılar, temel anahtarlamayla sınırlı daha yavaş cihazların aksine.

9. Sıkça Sorulan Sorular (SSS)

S: Bu LED'i doğrudan bir 3.3V veya 5V mikrodenetleyici pininden sürebilir miyim?
C: Hayır. Her zaman bir seri akım sınırlama direnci kullanmalısınız. Bir mikrodenetleyici pininin sınırlı akım sağlama/çekme kapasitesi vardır ve kesin akım regülasyonu yoktur. LED'i doğrudan bağlamak muhtemelen pinin maksimum akımını aşar, mikrodenetleyiciye zarar verir ve LED'i aşırı sürebilir.

S: Ters akım derecelendirmesi neden sadece test içindir ve çalışma için değildir?
C: LED, ileri iletim için optimize edilmiş bir diyottur. Maksimum derecelendirme olan 5V dahilinde bile ters bir gerilim uygulamak, onun faydalı bir şekilde çalışmasına neden olmaz. Belirtilen ters akım, kalite testi için kullanılan bir sızıntı parametresidir, devre çalışması için bir tasarım parametresi değildir.

S: 5V besleme ve 50mA için gerekli direnci nasıl hesaplarım?
C: Tipik V_Fdeğeri olan 1.6V kullanarak: R = (5V - 1.6V) / 0.05A = 68 Ohm. En yakın standart değer 68Ω'dır. Direncin güç derecesi en az P = I²R = (0.05)²* 68 = 0.17W olmalıdır, bu nedenle 1/4W'lık bir direnç yeterlidir.

S: Işık görünmezse su berraklığında paketin amacı nedir?
C: Su berraklığındaki epoksi, 850nm kızılötesi ışığa karşı oldukça şeffaftır, paketin kendi içindeki optik kayıpları en aza indirir. Renkli bir lens, IR çıkışının bir kısmını emerek verimliliği düşürür. Berrak paket, maksimum ışıma şiddetine izin verir.

10. Tasarım ve Kullanım Vaka Çalışması

Senaryo: Basit Bir Kızılötesi Uzaktan Kumanda Vericisi Tasarımı.
Hedef, tipik bir oturma odasında 10 metreye kadar mesafedeki bir alıcıya elde taşınır bir üniteden kodlanmış komutlar iletmektir.

Bileşen Seçimi:Bu 850nm IRED, yüksek çıkış gücü (iyi menzil için), düşük gerilim çalışması (2xAA pil gibi 3V sağlayan küçük pillerle uyumlu) ve hızlı anahtarlama hızı (uzaktan kumandalarda yaygın olarak kullanılan 38kHz taşıyıcı frekansını işleyebilme) nedeniyle mükemmel bir seçimdir.

Devre Tasarımı:Temel verici devresi, modüle edilmiş kodu üreten bir mikrodenetleyici içerir. Mikrodenetleyici pini, bir anahtar konfigürasyonunda bir transistörü (örn. 2N3904 gibi basit bir NPN) sürer. IRED ve akım sınırlama direnci, transistörün kollektör devresine yerleştirilir. Transistör, mikrodenetleyicinin MCU pinini doğrudan yüklemeden LED'i gerekli yüksek akımla (örn. 100mA darbeler) darbeli olarak sürmesine izin veren yüksek hızlı bir anahtar görevi görür. Seri direnç değeri, pil gerilimi (3V), LED V_F(~1.6V) ve istenen darbe akımına göre hesaplanır.

Dikkat Edilecek Hususlar:LED'in geniş 30 derecelik görüş açısı, kumandanın alıcıya tam olarak yönlendirilmesi gerekmediğini garanti eder. ESD önlemleri, elde taşınır ünitenin montajı sırasında kritiktir. Depolama kılavuzları, LED'lerin üretim sürecinde lehimlenebilir kalmasını sağlar.

11. Çalışma Prensibi

Bir Kızılötesi Işık Yayan Diyot (IRED), bir yarı iletken p-n jonksiyon cihazıdır. İleri bir gerilim uygulandığında, n-tipi bölgeden elektronlar ve p-tipi bölgeden delikler jonksiyon bölgesine enjekte edilir. Bu yük taşıyıcıları yeniden birleştiğinde, enerji foton (ışık) şeklinde açığa çıkar. Yayılan ışığın belirli dalga boyu (bu durumda 850 nm), burada Galyum Arsenür (GaAs) veya Alüminyum Galyum Arsenür (AlGaAs) bileşiklerine dayanan yarı iletken malzemenin bant aralığı enerjisi tarafından belirlenir. "Su berraklığındaki" epoksi paket, yarı iletken çipi kapsüller, mekanik koruma sağlar ve çıkış ışınını şekillendirmek için bir lens görevi görür.

12. Teknoloji Trendleri

Ayrık kızılötesi bileşenler gelişmeye devam etmektedir. Trendler arasında, LiDAR ve uçuş süresi algılama gibi daha uzun menzilli uygulamalar için daha da yüksek güç yoğunluğu ve verimliliğe sahip cihazların geliştirilmesi bulunur. Ayrıca, otomatik montaj ve daha küçük form faktörleri için yüzey montaj cihazı (SMD) paketlerine doğru küçültme yönünde bir baskı vardır. Dahası, girişimi azaltmak ve sinyal-gürültü oranını iyileştirmek için özel algılama ve optik iletişim uygulamaları için daha sıkı kontrol edilmiş dalga boyu toleransları ve daha dar spektral bant genişliklerine sahip bileşenler geliştirilmektedir. Yarı iletken jonksiyonlardaki elektrolüminesansın temel prensibi sabit kalır, ancak malzeme bilimi ve paketleme teknolojisi performans iyileştirmelerini yönlendirir.