IR LED 0402 SMD Teknik Veri Sayfası - Boyut 1.0x0.5x0.5mm - İleri Gerilim 1.5V - Tepe Dalga Boyu 940nm

1. Ürün Genel Bakış

Bu belge, yüksek güvenilirliğe sahip, minyatür yüzey montajlı bir kızılötesi ışık yayan diyotun teknik özelliklerini detaylandırır. Cihaz, kompakt bir 0402 paketinde bulunur, su berraklığında epoksi ile şekillendirilmiştir ve silikon fotodiyotlar ve fototransistörler ile spektral olarak eşleştirilmiştir; bu da onu algılama uygulamaları için ideal kılar.

1.1 Temel Avantajlar

• Yüksek Güvenilirlik:Zorlu uygulamalarda tutarlı performans için tasarlanmıştır.
• Minyatür Ayak İzi:Çift uçlu 0402 paketi, yüksek yoğunluklu PCB montajına olanak tanır.
• İşlem Uyumluluğu:Hem kızılötesi hem de buhar fazı reflow lehimleme işlemlerine uygundur.
• Çevresel Uyumluluk:Ürün kurşunsuzdur, RoHS uyumludur, AB REACH düzenlemesine uygundur ve halojensiz standartları karşılar (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

1.2 Hedef Uygulamalar

• PCB'ye monte edilmiş kızılötesi sensörler
• Yüksek güç çıkışı gerektiren kızılötesi uzaktan kumanda üniteleri
• Optik tarayıcılar
• Çeşitli kızılötesi uygulama sistemleri

2. Teknik Parametre Derinlemesine İnceleme

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

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

Parametre	Sembol	Değer	Birim	Notlar
Sürekli İleri Akım	IF	50	mA
Ters Gerilim	VR	5	V
Çalışma Sıcaklığı	Topr	-40 ila +100	°C
Depolama Sıcaklığı	Tstg	-40 ila +100	°C
Lehimleme Sıcaklığı	Tsol	260	°C	Lehimleme süresi ≤ 5 saniye.
Güç Dağılımı (Ta=25°C)	Pd	100	mW

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

Bunlar, standart test koşullarında ölçülen tipik performans parametreleridir (aksi belirtilmedikçe IF=20mA).

Parametre	Sembol	Min.	Typ.	Max.	Birim	Koşul
Işıma Şiddeti	Ie	0.5	2.35	--	mW/sr	IF=20mA
Tepe Dalga Boyu	λp	--	940	--	nm	IF=20mA
Spektral Bant Genişliği (FWHM)	Δλ	--	45	--	nm	IF=20mA
İleri Gerilim	VF	--	1.5	1.9	V	IF=20mA
Ters Akım	IR	--	--	10	μA	VR=5V
Görüş Açısı (Yarım Açı)	2θ1/2	--	120	--	derece	IF=20mA

3. Performans Eğrisi Analizi

Veri sayfası, tasarım mühendisleri için gerekli olan çeşitli karakteristik eğrileri sağlar.

3.1 İleri Akım - İleri Gerilim (IV Eğrisi)

Bu eğri, ileri akım (IF) ile ileri gerilim (VF) arasındaki üstel ilişkiyi gösterir. 20mA'lık tipik çalışma noktasında, ileri gerilim yaklaşık 1.5V'dur. Tasarımcılar, maksimum ileri akımı aşmayı önlemek için bir seri akım sınırlama direnci kullanmalıdır, çünkü gerilimdeki küçük bir artış bile akımda büyük ve potansiyel olarak yıkıcı bir artışa yol açabilir.

3.2 İleri Akım - Ortam Sıcaklığı

Bu güç azaltma eğrisi, ortam sıcaklığı arttıkça izin verilen maksimum sürekli ileri akımın nasıl azaldığını gösterir. Cihaz, yaklaşık 25°C'ye kadar tam derecelendirilmiş akımını kaldırabilir. Bunun ötesinde, maksimum akım, maksimum eklem sıcaklığında (100°C çalışma limiti ile ima edilen) sıfıra doğru doğrusal olarak azaltılmalıdır. Bu, yüksek sıcaklık ortamlarında uzun vadeli güvenilirliği sağlamak için kritiktir.

3.3 Spektral Dağılım

Spektral çıkış grafiği, 940nm'de tepe ışıma dalga boyunu ve tipik 45nm spektral bant genişliğini (Yarım Maksimum Tam Genişlik) doğrular. Bu dalga boyu, bu bölgede yüksek hassasiyete sahip olan ve algılama uygulamalarında sinyal-gürültü oranını maksimize eden silikon tabanlı fotodedektörler için neredeyse optimumdur.

3.4 Bağıl Işıma Şiddeti - İleri Akım

Bu eğri, tipik çalışma aralığında (yaklaşık 40-50mA'ya kadar) ışıma çıkışının ileri akımla neredeyse doğrusal olduğunu gösterir. Bu öngörülebilir ilişki, optik sistem tasarımını basitleştirir.

3.5 Bağıl Işıma Şiddeti - Açısal Yer Değiştirme

Kutupsal çizim, geniş 120 derecelik yarım açı ile karakterize edilen ışıma desenini tasvir eder. Bu, geniş alan kapsaması gerektiren veya hizalama kritik olmayan yakınlık algılama uygulamaları için ideal olan geniş, dağınık bir kızılötesi ışın sağlar.

4. Mekanik ve Paket Bilgileri

4.1 Paket Boyutları (0402)

Cihaz, standart bir 0402 (İmparatorluk) / 1005 (Metrik) ayak izine uyar. Ana boyutlar yaklaşık 1.0mm gövde uzunluğu, 0.5mm genişlik ve 0.5mm yükseklik içerir. PCB lehim pedi tasarımı için terminal boyutları ve aralıkları sağlanmıştır. Aksi belirtilmedikçe tüm boyutsal toleranslar tipik olarak ±0.1mm'dir.

4.2 Polarite Tanımlama

Paket çift uçludur. Polarite tipik olarak katot (-) tarafında bir işaretleme veya berrak lens üzerinden görülebilen dahili bir çip yapısı ile belirtilir. Kesin işaretleme şeması için veri sayfası çizimine başvurulmalıdır.

5. Lehimleme ve Montaj Kılavuzları

5.1 Depolama ve Nem Hassasiyeti

Cihaz neme karşı hassastır. Reflow sırasında patlama veya tabakalanmayı önlemek için önlemler alınmalıdır:

• Orijinal nem geçirmez torbada ≤30°C / ≤%90 RH'de saklayın.
• Sevkiyattan itibaren bir yıl içinde kullanın.
• Torbayı açtıktan sonra ≤30°C / ≤%60 RH'de saklayın ve 168 saat (7 gün) içinde kullanın.
• Depolama süresi aşılırsa veya nem giderici nemi gösteriyorsa, kullanmadan önce en az 24 saat boyunca 60±5°C'de kurutun.

5.2 Reflow Lehimleme Profili

Önerilen kurşunsuz reflow sıcaklık profili sağlanmıştır. Ana parametreler şunları içerir:

• Ön ısıtma ve ıslatma bölgesi.
Maksimum sıcaklık artış hızı.
• Maksimum gövde sıcaklığı 260°C'yi geçmemelidir.
• Sıvılaşma sıcaklığının üzerinde geçirilen süre (örn. 217°C).
• Soğutma hızı.

Reflow lehimleme işlemi ikiden fazla kez yapılmamalıdır.

5.3 El Lehimleme ve Yeniden İşleme

El lehimleme gerekliyse:

• Uç sıcaklığı <350°C olan bir lehim havya kullanın.
• Havya gücünü 25W veya daha az ile sınırlayın.
• Terminal başına temas süresi ≤3 saniye olmalıdır.
• Her terminali lehimledikten sonra en az 2 saniyelik bir aralık bırakın.

Yeniden işleme kesinlikle tavsiye edilmez. Kaçınılmazsa, her iki terminali aynı anda ısıtmak ve paket üzerinde mekanik stresi önlemek için çift uçlu bir lehim havya kullanılmalıdır. Yeniden işlemenin cihaz karakteristikleri üzerindeki etkisi önceden doğrulanmalıdır.

6. Paketleme ve Sipariş Bilgileri

6.1 Şerit ve Makara Özellikleri

Cihaz, makaralara sarılmış kabartmalı taşıyıcı şerit üzerinde tedarik edilir. Standart bir makara 3000 adet içerir. Otomatik pick-and-place makinesi kurulumu için detaylı taşıyıcı şerit boyutları (yuva boyutu, aralık, şerit genişliği) ve makara özellikleri sağlanmıştır.

6.2 Paketleme Prosedürü

Makaralar, kuru depolama koşullarını korumak için nem giderici ve nem göstergeli kart ile birlikte mühürlü alüminyum nem bariyer torbalarında paketlenir.

6.3 Etiket Bilgileri

Paket etiketi, izlenebilirlik ve doğrulama için kritik bilgileri içerir:

• CPN (Müşteri Parça Numarası)
• P/N (Üretici Parça Numarası: IR16-213C/L510/TR8)
• QTY (Miktar)
• CAT (Sınıflandırma/Derece Kodu)
• HUE (Tepe Dalga Boyu)
• LOT No. (Üretim Parti Numarası)
• Menşei Ülke

7. Uygulama Tasarım Hususları

7.1 Sürücü Devre Tasarımı

En kritik tasarım yönü akım sınırlamadır. Bir LED, akım kontrollü bir cihazdır. Bir seri direnç (R_s), besleme gerilimi (V_cc), istenen ileri akım (I_F) ve LED'in ileri gerilimi (V_F) temel alınarak hesaplanmalıdır: R_s= (V_cc- V_F) / I_F. 5V besleme ve 20mA hedef akım için: R_s≈ (5V - 1.5V) / 0.02A = 175Ω. Standart bir 180Ω direnç uygun olacaktır. En kötü durum V_F(min) altındaki gerçek akımı her zaman doğrulayarak maksimum değerleri aşmadığından emin olun.

7.2 Termal Yönetim

0402 paketinin termal kütlesi sınırlı olsa da, özellikle yüksek akım veya yüksek ortam sıcaklığı uygulamalarında güç dağılımına dikkat edilmelidir. PCB'nin lehim pedleri etrafında ısı emici görevi görmesi için yeterli bakır alan sağladığından ve sıcaklıkla birlikte akım güç azaltma kılavuzlarını takip ettiğinden emin olun.

7.3 Optik Tasarım

Geniş 120 derecelik görüş açısı, bu LED'i geniş aydınlatma gerektiren uygulamalar için uygun kılar. Daha uzun menzilli veya daha yönlendirilmiş ışınlar için ikincil optikler (lensler) gerekebilir. Su berraklığındaki lens, yayılan kızılötesi ışığın minimum emilimini sağlar.

8. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

Diğer kızılötesi LED'lerle karşılaştırıldığında, bu 0402 cihazı önemli bir denge sunar:

• Daha Büyük Paketlere Karşı (örn. 5mm):Önemli ölçüde daha küçük ayak izi ve daha düşük profil, minyatürleştirmeye olanak tanır. Genellikle daha düşük toplam ışıma gücü çıkışına sahiptir ancak dizi veya yoğun yerleşim için daha yüksek uygunluk sunar.
• Diğer SMD IR LED'lere Karşı (örn. 0603):0402 paketi, PCB üzerinde mümkün olan en yüksek bileşen yoğunluğuna izin verir; bu, ultra kompakt uzaktan kumandalar veya sensörler gibi alan kısıtlı modern elektroniklerde kritik bir avantajdır.
• Uyumsuz Cihazlara Karşı:RoHS, REACH ve halojensiz standartlara tam uyum, günümüzde çoğu ticari ve endüstriyel ürün için zorunlu bir gerekliliktir ve tedarik zincirini ve nihai ürün sertifikasyonunu basitleştirir.

9. Sıkça Sorulan Sorular (SSS)

9.1 940nm dalga boyunun amacı nedir?

940nm, yakın kızılötesi spektrumdadır. İnsan gözüyle görünmez ancak ucuz silikon fotodiyotlar ve fototransistörlerin tepe hassasiyeti ile iyi uyum sağlar. Ayrıca, görünür kırmızı LED'lere kıyasla ortam görünür ışığından daha az etkilenir, bu da algılama uygulamalarında sinyal bütünlüğünü iyileştirir.

9.2 Neden bir akım sınırlama direnci kesinlikle gereklidir?

Bir LED'in I-V karakteristiği üsteldir. Diz geriliminin ötesinde, gerilimdeki küçük bir artış, akımda çok büyük bir artışa neden olur. Akımı kontrol etmek için bir seri direnç olmadan, LED'i doğrudan bir gerilim kaynağına (küçük bir pil bile) bağlamak, neredeyse kesinlikle maksimum akım derecesini aşmasına ve anlık aşırı ısınma ve arızaya yol açar.

9.3 Bunu veri iletimi için (IR uzaktan kumandalar gibi) kullanabilir miyim?

Evet, bu birincil bir uygulamadır. Hızlı anahtarlama hızı (GaAlAs malzemesi ile ima edilen) ve yüksek akım darbeleriyle uyumluluğu, onu uzaktan kumandalarda, IR veri birliği (IrDA) sistemlerinde ve optik izolasyonda modüle edilmiş veri iletimi için uygun kılar.

9.4 "Işıma Şiddeti" özelliğini nasıl yorumlarım?

2.35 mW/sr (tipik) Işıma Şiddeti (I_e), LED'in merkez ekseni boyunca steradyan başına (katı açı birimi) 2.35 miliwatt optik güç yaydığı anlamına gelir. Bu, IR kaynağının ana yönündeki "parlaklığının" bir ölçüsüdür. Toplam ışıma akısı (mW cinsinden güç), şiddetin ışın katı açısı ile çarpılmasıyla tahmin edilebilir.

10. Tasarım ve Kullanım Senaryosu Örneği

10.1 Basit Yakınlık Sensörü

Yaygın bir uygulama, yansıma tabanlı bir yakınlık sensörüdür. IR LED, bir PCB üzerinde bir fototransistörün yanına yerleştirilir. Bir mikrodenetleyici, LED'i darbeli bir akımla (örn. 20mA darbeler) sürer. Fototransistör, bir nesneden yansıyan IR ışığı algılar. Algılanan sinyalin gücü, nesnenin mesafesi ve yansıtıcılığı ile ilişkilidir. Bu LED'in geniş görüş açısı, mükemmel şekilde hizalanmayan nesneleri algılamak için iyi bir kapsama sağlar.

11. Çalışma Prensibi

Bir Kızılötesi Işık Yayan Diyot (IR LED), bir yarı iletken p-n eklem diyotudur. İleri öngerilim uygulandığında, n-bölgesinden gelen elektronlar, aktif bölgede (GaAlAs çipi) p-bölgesinden gelen deliklerle yeniden birleşir. Bu yeniden birleşme süreci, foton (ışık) şeklinde enerji açığa çıkarır. Yayılan fotonların belirli dalga boyu (bu durumda 940nm), kullanılan yarı iletken malzemenin bant aralığı enerjisi tarafından belirlenir. Su berraklığındaki epoksi paket, çipi kapsüller ve korurken, kızılötesi ışığın minimum kayıpla geçmesine izin verir.

12. Endüstri Trendleri

Optoelektronikteki trend, tüm elektroniklerde olduğu gibi, minyatürleşme, daha yüksek entegrasyon ve gelişmiş verimlilik yönündedir. 0402 paketi, daha küçük pasif ve aktif bileşenler için devam eden itici gücü temsil eder. Gelecekteki gelişmeler şunları içerebilir:

• Artırılmış Güç Yoğunluğu:Giderek küçülen çiplerin ışık verimliliğini (elektriksel giriş başına ışıma gücü çıkışı) iyileştirmek.
• Entegre Çözümler:IR vericiyi, sürücüyü ve dedektörü tek bir modülde veya pakette birleştirerek tasarımı basitleştirmek ve performansı iyileştirmek.
• Yeni Dalga Boyları:Göz güvenliği sistemleri veya farklı sensör optimizasyonları gibi belirli uygulamalar için diğer IR dalga boylarında (örn. 850nm, 1050nm) vericilerin geliştirilmesi.
• Gelişmiş Paketleme:Yüksek güçlü, minyatür cihazlarda ısıyı yönetmek için daha iyi termal iletkenliğe sahip malzemelerin kullanılması.