IRR60-48C/TR8 LED Veri Sayfası - Boyut 6.0x4.8x1.1mm - Gerilim 1.4-2.1V - Güç 50-70mW - Çift Dalga Boyu 660nm/905nm - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

IRR60-48C/TR8, minyatür bir yüzey montaj cihazı (SMD) kızılötesi yayan diyottur. Tek bir paket içinde iki farklı yarı iletken çipe sahip çift renkli bir bileşendir: biri 660nm'de (kırmızı, AlGaInP malzeme), diğeri 905nm'de (kızılötesi, AlGaAs malzeme) ışık yayar. Cihaz, otomatik yerleştirme montaj sistemleri ve standart kızılötesi veya buhar fazı reflow lehimleme işlemleriyle uyumluluk için tasarlanmış, düz üstlü lensli, su berraklığında plastik bir paket içinde kapsüllenmiştir.

Bu bileşenin temel tasarım hedefi, fotodiyotlar ve fototransistörler gibi silikon tabanlı fotodedektörlerle spektral eşleşmedir. Bu özellik, hassas optik bağlantının gerekli olduğu algılama uygulamaları için özellikle uygun kılar. Cihaz, halojensiz olması ve RoHS ile AB REACH düzenlemelerine uygunluğu ile modern çevre standartlarına bağlıdır.

2. Teknik Özellikler Derinlemesine İnceleme

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Bu değerler, cihaza kalıcı hasar verebilecek sınırları tanımlar. Bu koşullar altında çalışma garantisi verilmez.

• Sürekli İleri Akım (I_F): Her iki dalga boyu için 30 mA. Bu, sürekli olarak uygulanabilecek maksimum DC akımdır.
• Tepe İleri Akım (I_FP): 150 mA. Bu değer yalnızca darbe genişliği ≤10μs ve görev döngüsü ≤%1 olan darbe koşullarında geçerlidir.
• Ters Gerilim (V_R): 5 V. Ters öngerilimde bu gerilimin aşılması, eklem bozulmasına neden olabilir.
• Güç Dağılımı (P_d): 660nm çip için 70 mW ve 905nm çip için 50 mW, 25°C veya altı ortam sıcaklığında ölçülmüştür. Bu fark, farklı yarı iletken malzemelerin tipik verimliliğini ve termal özelliklerini yansıtır.
• Termal Direnç, Eklem-Ortam (R_θj-a): 550 K/W. Bu parametre, ısının yarı iletken ekleminden çevreye ne kadar etkili bir şekilde aktarıldığını gösterir. Daha düşük bir değer, daha iyi ısı dağılımı anlamına gelir.
• Çalışma ve Depolama Sıcaklık Aralığı: -25°C ila +85°C.
• Lehimleme Sıcaklığı (T_sol): Maksimum 260°C, süre 5 saniyeyi aşmamak üzere, kurşunsuz reflow işlemleri için tipiktir.

2.2 Elektro-Optik Karakteristikler

Bunlar, aksi belirtilmedikçe, 25°C'de ve 20mA ileri akımda ölçülen tipik performans parametreleridir.

• Işıma Şiddeti (I_E): Bu, birim katı açı başına (steradyan) yayılan optik güçtür. 660nm (Kırmızı) çip için tipik değer 2.3 mW/sr'dir (min 1.0). 905nm (IR) çip için tipik değer 1.0 mW/sr'dir (min 0.5).
• Toplam Yayılan Güç (P_o): Tüm yönlerde yayılan toplam optik güçtür. Tipik değerler Kırmızı için 7.0 mW ve IR için 3.0 mW'dır.
• Tepe Dalga Boyu (λ_p): Yayılan radyasyonun en güçlü olduğu dalga boyudur. Kırmızı çip 660nm'de (aralık 657-663nm) merkezlenmiştir. IR çip 905nm'de (aralık 895-915nm) merkezlenmiştir.
• Spektral Bant Genişliği (Δλ): Yayım spektrumunun maksimum yoğunluğunun yarısındaki genişliğidir (Yarı Yükseklikte Tam Genişlik - FWHM). Tipik değerler Kırmızı için 20nm ve IR için 60nm'dir. IR çipinin daha geniş bant genişliği, AlGaAs malzemelerinin karakteristiğidir.
• İleri Gerilim (V_F): Diyot iletimdeyken üzerindeki gerilim düşümüdür. Kırmızı çip tipik olarak 2.10V gerektirir (aralık 1.80-2.50V). IR çip tipik olarak 1.40V gerektirir (aralık 1.10-1.60V). Bu fark, özellikle her iki çipin ortak bir kaynaktan sürüldüğü devre tasarımı için çok önemlidir.
• Görüş Açısı (2θ_1/2): Işıma şiddetinin tepe değerinin en az yarısı olduğu açısal yayılımdır. Kırmızı çipin tipik görüş açısı 140°, IR çipin ise 130°'dir. Düz üstlü lens bu geniş görüş açısına katkıda bulunur.

3. Performans Eğrisi Analizi

3.1 İleri Akım - Ortam Sıcaklığı İlişkisi

3.2 Spektral Dağılım

Spektral grafikler, dalga boyları boyunca bağıl ışıma şiddetini gösterir. 660nm Kırmızı yayım, AlGaInP malzemelerinin karakteristiği olan keskin, dar bir tepe gösterir. 905nm IR yayım, AlGaAs için tipik olan daha geniş, Gauss benzeri bir dağılım gösterir. Bu spektral saflık (Kırmızı için) ve bant genişliği (IR için), filtre seçimini ve sinyal-gürültü oranını etkileyerek sensör sistemi tasarımı için anahtardır.

3.3 Işıma Şiddeti - İleri Akım İlişkisi

Bu çizimler, standart çalışma aralığında her iki çip için de sürücü akımı ile optik çıkış arasında neredeyse doğrusal bir ilişki olduğunu gösterir. Bu doğrusallık, analog modülasyon uygulamalarında optik çıkış kontrolünü basitleştirir. Çizginin eğimi (verimlilik) iki dalga boyu arasında farklılık gösterir.

3.4 İleri Akım - İleri Gerilim İlişkisi (I-V Eğrisi)

I-V eğrileri, diyotlar için tipik olan üstel ilişkiyi gösterir. Açılma gerilimi açıkça görülür ve iki çip arasında farklılık gösterir (Kırmızı için daha yüksek). Eğriler, kendi kendine ısınma etkilerini en aza indirmek için darbe koşullarında (100μs darbe, 1/100 görev döngüsü) ölçülmüştür, bu da eklem karakteristiklerinin en doğru temsilini sağlar.

3.5 Bağıl Işıma Şiddeti - Açısal Yer Değiştirme İlişkisi

Bu kutupsal çizimler, görüş açısını görsel olarak temsil eder. Yoğunluk dağılımı her iki çip için de kabaca Lambertian (kosinüs benzeri) olup, Kırmızı biraz daha geniştir. Bu bilgi, uygun aydınlatma kapsamı veya bir dedektörle hizalama sağlamak için optik sistemler tasarlamak için hayati öneme sahiptir.

4. Mekanik ve Paket Bilgisi

Cihaz, 6.0mm uzunluk, 4.8mm genişlik ve 1.1mm yükseklik ölçülerinde kompakt bir SMD paketinde bulunur. Paket ana hat çizimi, pad boyutu, yerleşim ve koruma alanları dahil olmak üzere PCB ayak izi tasarımı için kritik boyutları sağlar. Bileşen, lens görevi gören düz üstlü, su berraklığında kalıplanmış plastik gövdeye sahiptir. Polarite, paket işareti ile belirtilir ve doğru elektriksel çalışma için yerleştirme sırasında dikkate alınmalıdır.

5. Lehimleme ve Montaj Kılavuzları

5.1 Reflow Lehimleme

Bileşen, tepe sıcaklığı 260°C olan kurşunsuz reflow lehimleme profilleriyle uyumludur. Termal şok veya plastik pakete zarar vermekten kaçınmak için önerilen sıcaklık-zaman profiline uymak kritik öneme sahiptir. Aynı cihazda reflow lehimleme ikiden fazla kez yapılmamalıdır. Isıtma sırasında LED gövdesi üzerindeki stres ve lehimleme sonrası devre kartının eğilmesinden kaçınılmalıdır.

5.2 El Lehimleme

Onarım için el lehimleme gerekliyse, aşırı dikkat gereklidir. Lehimleme havya ucu sıcaklığı 350°C'nin altında olmalı ve her terminal için temas süresi 3 saniyeyi aşmamalıdır. Düşük güçlü bir havya (≤25W) önerilir. Her terminalin lehimlenmesi arasında en az 2 saniyelik bir aralık bırakılmalıdır. Çıkarma işlemi için çift uçlu bir lehim havya kullanılması, termal stresi en aza indirmek için önerilir, ancak cihaz karakteristikleri üzerindeki etkisi önceden doğrulanmalıdır.

5.3 Depolama ve Nem Hassasiyeti

Cihaz neme karşı hassastır. Alınacak önlemler şunlardır:

Kullanıma hazır olana kadar nem geçirmez torbayı açmayın.

• Açılmamış torbaları ≤30°C ve ≤%90 RH'de saklayın. Bir yıl içinde kullanın.
• Açtıktan sonra ≤30°C ve ≤%60 RH'de saklayın. 24 saat içinde kullanın.
• Depolama süresi aşılırsa veya nem alıcı nem girişini gösteriyorsa, reflow öncesinde 60±5°C'de en az 24 saat süreyle bir kurutma işlemi gereklidir.
• 6. Paketleme ve Sipariş Bilgisi

Cihaz, otomatik işleme için kabartmalı taşıyıcı bant üzerinde tedarik edilir. Standart makara 1000 adet içerir. Taşıyıcı bant boyutları, standart besleyici sistemleriyle uyumluluğu sağlamak için belirtilmiştir. Neme dayanıklı paketleme, nem alıcı ve nem göstergesi kartı içeren bir alüminyum laminat torbadan oluşur. Torba etiketi, Müşteri Parça Numarası (CPN), Üretim Numarası (P/N), miktar, sıralama kodları (CAT, HUE), referans, parti numarası ve menşei ülke alanlarını içerir.

7. Uygulama Önerileri

7.1 Tipik Uygulama Senaryoları

Optik Sensörler

• : Çift dalga boyu, nesne algılama, sayma veya konum algılama için yansıtmalı veya geçirmeli sensörlerde kullanım sağlar. 905nm dalga boyu, görünür ışığın istenmediği durumlarda sıklıkla kullanılırken, 660nm kırmızı, görünür bir gösterge veya spesifik fotometrik algılama için kullanılabilir.Tıbbi Nabız Oksimetresi
• : 660nm ve 905nm (veya 940nm) dalga boyları, kan oksijen doygunluğunu (SpO2) ölçmek için nabız oksimetrelerinde standarttır. Cihazın silikon dedektörlerle spektral eşleşmesi bu uygulama için esastır.Endüstriyel Otomasyon
• : Optik kodlayıcılarda, kenar algılama sistemlerinde ve güvenlik perdelerinde kullanılır.7.2 Tasarım Hususları

Akım Sınırlama

• : Bir gerilim kaynağından çalıştırma için harici bir seri direnç zorunludur. I-V eğrisinin dik eğimi, küçük bir gerilim değişikliğinin büyük bir akım değişikliğine neden olabileceği anlamına gelir, bu da LED'i anında tahrip edebilir.Termal Yönetim
• :** Belirtilen termal direnç (550 K/W) nispeten yüksektir. Yüksek akımlarda sürekli çalışma veya sıcak ortamlarda, eklem sıcaklığını sınırlar içinde tutmak için yeterli bakır alanına sahip PCB düzeni önerilir.Optik Tasarım
• : Geniş görüş açısı, belirli algılama görevleri için ışığı kolimate etmek veya odaklamak için ikincil optikler (lensler, diyaframlar) gerektirebilir. Su berraklığındaki lens, tam emisyon deseninin kritik olmadığı veya harici optiklerin kullanıldığı uygulamalar için uygundur.Sürücü Devresi
• : İki çipin farklı ileri gerilimleri, bağımsız olarak veya çoklanarak sürülmeleri durumunda dikkate alınmalıdır. Kararlı optik çıkış için sabit gerilim sürücüleri yerine sabit akım sürücüleri tercih edilir.8. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

IRR60-48C/TR8'nin temel farklılaşması, çift dalga boylu, tek paket tasarımında yatar. İki ayrı SMD LED kullanmaya kıyasla, bu önemli avantajlar sunar:

Alan Tasarrufu

• : PCB ayak izini %50 azaltır.Basitleştirilmiş Montaj
• : Yalnızca bir bileşen yerleştirilir, üretim verimliliğini artırır ve yerleştirme maliyetini düşürür.Geliştirilmiş Hizalama
• : İki emisyon noktası aynı paket içinde birlikte bulunur, her iki dalga boyunun aynı noktayı aydınlatmasını gerektiren uygulamalar için mükemmel uzamsal hizalama sağlar. Bu, nabız oksimetreleri gibi cihazlarda kritik öneme sahiptir.Malzeme Uyumluluğu
• : Kırmızı için AlGaInP kullanımı, GaAsP gibi eski teknolojilere kıyasla daha yüksek verimlilik ve daha iyi spektral saflık sunarken, AlGaAs IR çipi yakın kızılötesi bölgede güçlü çıkış sağlar.9. Sıkça Sorulan Sorular (Teknik Parametrelere Dayalı)

S: Her iki LED çipini aynı anda maksimum sürekli akımları olan 30mA'de sürebilir miyim?

C: Hayır. Toplam güç dağılımı dikkate alınmalıdır. 30mA'de eşzamanlı çalışma, muhtemelen paketin termal dağıtım kapasitesini aşarak aşırı ısınmaya yol açar. Ortam sıcaklığına ve uygulamaya özgü görev döngülerine dayalı azaltma gereklidir.

S: Aynı akımda IR çipinin ışıma şiddeti neden Kırmızı çipinkinden daha düşük?

C: Bu öncelikle göz hassasiyeti farkı (fotopik vs. radyometrik ölçüm) ve farklı yarı iletken malzemelerin (AlGaAs vs. AlGaInP) kendi dalga boylarındaki doğal dönüşüm verimliliğinden kaynaklanır. Toplam Yayılan Güç metriği, toplam optik çıkışın daha iyi bir karşılaştırmasını sağlar.

S: Veri sayfası 260°C lehimleme sıcaklığı gösteriyor, ancak reflow profilimin tepe noktası 245°C. Bu kabul edilebilir mi?

C: Evet, 245°C tepe sıcaklığı kabul edilebilir ve likidüs üzeri süre (TAL) uygun lehim bağlantısı oluşumu için yeterli olduğu sürece, bileşeni daha az termal strese maruz bıraktığı için tercih edilebilir.

S: Açıldıktan sonra 24 saatlik kullanım penceresi ne kadar kritik?

C: Güvenilir reflow lehimleme için kritiktir. Plastik pakete emilen nem, reflow sırasında buharlaşarak iç katman ayrılmasına, çatlamaya ("patlamış mısır etkisi") veya bağ teli hasarına neden olabilir. Bu kılavuza uymak, üretimde yüksek verim için esastır.

10. Tasarım ve Kullanım Vaka Çalışması

Senaryo: Yansıtmalı Nesne Sensörü Tasarımı

Siyah bir konveyör bandı üzerinde beyaz bir nesneyi algılayan tipik bir uygulamada, IRR60-48C/TR8 bir silikon fototransistör ile eşleştirilir. Ortam görünür ışığından girişimi önlemek için birincil algılama için 905nm IR çipi kullanılır. LED'i sürmek için 20mA'ye ayarlanmış bir sabit akım kaynağı kullanılır. Işık nesneden yansır ve fototransistör tarafından algılanır, çıkış sinyali bir amplifikatör/karşılaştırıcı devresi tarafından şartlandırılır. IR çipinin 130°'lik geniş görüş açısı, cömert bir algılama alanı sağlayarak hizalama hassasiyeti gereksinimlerini azaltır. Tasarımcı, bir gerilim kaynağı kullanıyorsa bir akım sınırlama direnci eklemeli, PCB düzeninin bir miktar termal rahatlama sağladığından emin olmalı ve kart reflow lehimlemeye girmeden önce katı nem işleme prosedürlerini takip etmelidir.

11. Çalışma Prensibi

IRR60-48C/TR8'de ışık yayımı, yarı iletken malzemelerde elektrolüminesansa dayanır. Çipin bant aralığı enerjisini aşan bir ileri öngerilim gerilimi uygulandığında, elektronlar ve delikler yeniden birleştikleri yarı iletkenin aktif bölgesine enjekte edilir. Bu yeniden birleşme, foton (ışık) şeklinde enerji açığa çıkarır. Yayılan ışığın dalga boyu (rengi), yarı iletken malzemenin bant aralığı enerjisi tarafından belirlenir: 660nm (kırmızı) için AlGaInP ve 905nm (kızılötesi) için AlGaAs. Su berraklığında epoksi paket, çipi kapsüller, mekanik koruma sağlar ve şekillendirilmiş üst yüzeyi, emisyon desenini kontrol etmek için birincil lens görevi görür.

12. Teknoloji Trendleri

IRR60-48C/TR8 gibi SMD LED'lerin gelişimi, birkaç endüstri trendini takip eder:

Minyatürleşme

• : Daha yoğun elektronik montajlara olanak sağlamak için paket boyutunda sürekli küçülme (örneğin, 0603'ten 0402'ye).Çoklu Çip Entegrasyonu
• : Daha akıllı, daha kompakt sensör modülleri için birden fazla dalga boyunu veya hatta farklı cihaz türlerini (LED'ler ve fotodiyotlar) tek paketlerde birleştirme.Artırılmış Verimlilik
• : İç kuantum verimliliğinde ve yarı iletken malzeme ve paketten ışık çıkarma konusunda devam eden iyileştirmeler, aynı elektriksel giriş için daha yüksek optik çıkışa yol açar.Geliştirilmiş Güvenilirlik
• : Daha yüksek reflow sıcaklıklarına, daha sert çevre koşullarına dayanacak ve daha uzun operasyonel ömür sağlayacak paketleme malzemeleri ve süreçlerindeki ilerlemeler.Standardizasyon
• : Mühendisler için değiştirilebilirliği artırmak ve tasarımı basitleştirmek için standart ayak izleri ve optik karakteristiklerin daha geniş kabulü.Bu trendler, genişleyen bir optoelektronik uygulama yelpazesi için bileşenlerin daha küçük, daha akıllı, daha verimli ve daha güvenilir çözümlere doğru evrimini yönlendirir.

These trends drive the evolution of components towards smaller, smarter, more efficient, and more reliable solutions for an expanding range of optoelectronic applications.