IR19-315C/TR8 0603 SMD Kızılötesi LED Veri Sayfası - Boyutlar 1.6x0.8x0.6mm - Dalga Boyu 940nm - Güç 130mW - İngilizce Teknik Belge

1. Ürün Genel Bakışı

IR19-315C/TR8, standart 0603 paketinde bulunan minyatür bir yüzey montajlı kızılötesi ışık yayan diyottur (LED). Bu cihaz, 940 nanometre (nm) tepe dalga boyunda ışık yayacak şekilde tasarlanmıştır ve bu dalga boyu, silikon fotodiyotların ve fototransistörlerin spektral hassasiyeti ile optimum uyum sağlar. Temel işlevi, çeşitli algılama ve iletişim sistemlerinde verimli bir kızılötesi kaynak olarak hizmet etmektir.

1.1 Temel Avantajlar ve Hedef Pazar

Bu bileşen, modern elektronik tasarım için birkaç önemli avantaj sunar. Minyatür SMD ayak izi, kompakt tüketici elektroniği ve IoT cihazları için gerekli olan yüksek yoğunluklu PCB düzenlerine olanak tanır. Cihaz, kızılötesi yayılım için güvenilir performans sağlayan AlGaAs (Alüminyum Galyum Arsenür) çip malzemesi kullanılarak üretilmiştir. Su berraklığında bir epoksi lens içine kapsüllenmiştir, bu da yayılan IR ışığın emilimini en aza indirir. Ürün, RoHS (Tehlikeli Maddelerin Kısıtlanması), AB REACH düzenlemelerine tam uyumludur ve halojensiz olarak üretilmiştir; bu da katı çevresel ve güvenlik standartlarını karşılar. Birincil hedef uygulamalar arasında tutarlı çıkış gerektiren kızılötesi uzaktan kumanda üniteleri, PCB'ye monte edilmiş yakınlık veya nesne algılama sensörleri, barkod tarayıcılar ve çeşitli diğer kızılötesi tabanlı sistemler bulunur.

2. Derinlemesine Teknik Parametre Analizi

Cihazın sınırlarının ve çalışma karakteristiklerinin kapsamlı bir şekilde anlaşılması, güvenilir devre tasarımı ve uzun vadeli performansın sağlanması için çok önemlidir.

2.1 Absolute Maximum Ratings

Bu değerler, aşıldığında cihaza kalıcı hasar verebilecek stres sınırlarını tanımlar. Bu sınırlar altında veya bu sınırlarda çalışma garanti edilmez.

• Sürekli İleri Akım (I_F): 65 mA. Bu, LED'e sürekli olarak uygulanabilecek maksimum DC akımdır.
• Ters Gerilim (V_R): 5 V. Ters öngerilimde bu voltajın aşılması, eklem bozulmasına neden olabilir.
• Çalışma Sıcaklığı (T_opr): -25°C ila +85°C. Normal çalışma için ortam sıcaklığı aralığı.
• Depolama Sıcaklığı (T_stg): -40°C ila +100°C. Çalışma dışı depolama için sıcaklık aralığı.
• Güç Dağılımı (P_d): Serbest hava sıcaklığında 25°C veya altında 130 mW. Paketin ısı olarak dağıtabileceği maksimum güç.
• Lehimleme Sıcaklığı (T_sol): 260°C'yi aşmayan ve 5 saniyeyi geçmeyen bir süre için, reflow işlemlerinde uygulanabilir.

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

Bu parametreler, cihazın tipik çalışma koşulları altındaki performansını tanımlar. Tüm değerler 25°C ortam sıcaklığında belirtilmiştir.

• Işınım Şiddeti (I_e): Bu, birim katı açı başına yayılan optik güçtür ve miliwatt bölü steradyan (mW/sr) cinsinden ölçülür. 20 mA ileri akım (I_F) altında tipik değer 0.6 mW/sr'dir. Darbe çalışması (I_F=100mA, darbe genişliği ≤100μs, görev döngüsü ≤1%), ışınım şiddeti 4.0 mW/sr'ye kadar ulaşabilir.
• Tepe Dalga Boyu (λ_p): 940 nm. Bu, optik çıkış gücünün maksimum olduğu dalga boyudur.
• Spektral Bant Genişliği (Δλ)Yaklaşık 45 nm. Bu, genellikle maksimum yoğunluğun yarısında (Yarı Yükseklikte Tam Genişlik - FWHM) ölçülen, yayılan dalga boyları aralığını gösterir.
• İleri Yönlü Gerilim (V_F): Akım aktığında LED üzerindeki gerilim düşüşü. I_F=20mA'da, tipik V_F 1.2V'dir, maksimum 1.5V'dir. Bu, I_FDarbe koşullarında =100mA.
• Ters Akım (I_R): 5V ters voltaj uygulandığında maksimum 10 μA.
• Görüş Açısı (2θ_1/2): 140 derece. Bu, ışınım şiddetinin 0 derecede (eksen üzerinde) sahip olduğu değerin yarısına düştüğü tam açıdır. Geniş bir görüş açısı, geniş alan kapsaması gerektiren uygulamalar için faydalıdır.

3. Binning Sistemi Açıklaması

IR19-315C/TR8, cihazları ışınım şiddeti çıkışına göre sınıflandırmak için bir binning sistemi kullanır. Bu, tasarımcıların uygulamaları için belirli parlaklık gereksinimlerini karşılayan bileşenleri seçmelerine olanak tanır.

3.1 Radyant Yoğunluk Binning

Cihazlar, I = 20 mA test koşulunda ölçülen radyan yoğunluklarına göre (E, F, G) sınıflarına ayrılır._F = 20 mA.

• Bin E: Işıma şiddeti minimum 0.2 mW/sr ile maksimum 1.0 mW/sr arasında değişir.
• Bin F: Işıma şiddeti minimum 0.5 mW/sr ile maksimum 1.5 mW/sr arasında değişmektedir.
• Bin G: Işıma şiddeti minimum 1.0 mW/sr ile maksimum 2.5 mW/sr arasında değişmektedir.

Bu sınıflandırma, bir üretim partisi içinde tutarlılığı sağlar ve nihai üründe öngörülebilir optik performansa olanak tanır.

4. Performans Eğrisi Analizi

Veri sayfası, cihazın değişen koşullar altındaki davranışını gösteren çeşitli karakteristik eğriler sağlar. Bunlar, ileri düzey tasarım ve doğrusal olmayan etkileri anlamak için gereklidir.

4.1 İleri Akım vs. Ortam Sıcaklığı

Bu eğri, ortam sıcaklığı arttıkça izin verilen maksimum ileri akımın düşürülmesini gösterir. LED'in güç dağıtım kapasitesi, aşırı ısınmayı önlemek için sıcaklık yükseldikçe azalır. Tasarımcılar, cihazı yüksek sıcaklık ortamlarında çalıştırırken, sürücü akımının güvenli çalışma alanını aşmadığından emin olmak için bu grafiğe başvurmalıdır.

4.2 Spektral Dağılım

Spektral dağılım grafiği, farklı dalga boylarındaki nispi optik güç çıkışını göstermektedir. 940nm'deki tepe noktasını ve yaklaşık 45nm'lik spektral bant genişliğini doğrular. Bu, alıcı sensörün spektral tepkisi ile uyumluluğun sağlanması için kritik öneme sahiptir.

3.3 Tepe Emisyon Dalga Boyu - Ortam Sıcaklığı İlişkisi

Bu grafik, tepe dalga boyunun (λ) bağlantı sıcaklığındaki değişikliklerle nasıl kaydığını göstermektedir._pGenellikle, dalga boyu sıcaklıkla birlikte hafifçe artar (pozitif bir katsayı). Alıcının filtresinin veya hassasiyetinin dar ayarlandığı hassas algılama uygulamalarında bu kayma dikkate alınmalıdır.

4.4 İleri Yön Akım - İleri Yön Gerilim İlişkisi (I-V Eğrisi)

I-V eğrisi devre tasarımı için temeldir. Akım ve gerilim arasındaki üstel ilişkiyi gösterir. "Diz" gerilimi yaklaşık 1.2V civarındadır. Bu eğri, önlemlerde vurgulandığı gibi, bir gerilim kaynağından sürüldüğünde akımı istenen seviyede sınırlamak için gerekli seri direnç değerini hesaplamak için kullanılır.

4.5 Bağıl Işıma Şiddeti - Açısal Yer Değiştirme

Bu kutupsal grafik, görüş açısını görsel olarak temsil eder. Yoğunluğun, gözlem açısı merkez eksenden (0°) uzaklaştıkça nasıl azaldığını gösterir; ±70°'de %50'ye düşer (dolayısıyla toplam 140° görüş açısı). Bu bilgi, bir sistemdeki optik yol ve hizalamanın tasarlanması için hayati önem taşır.

5. Mekanik ve Paket Bilgileri

5.1 Paket Boyutları

Cihaz, standart 0603 (1608 metrik) SMD paket ayak izine uygundur. Temel boyutlar, 1.6 mm gövde uzunluğu, 0.8 mm genişlik ve 0.6 mm yüksekliği içerir. Doğru lehimleme ve mekanik stabiliteyi sağlamak için toprak deseni (tavsiye edilen PCB pad düzeni) ve terminal boyutları sağlanmıştır. Aksi belirtilmedikçe, tüm boyutsal toleranslar tipik olarak ±0.1 mm'dir.

5.2 Polarite Tanımlama

Katot tipik olarak cihaz gövdesi üzerinde işaretlenmiştir. Veri sayfası şeması, tavsiye edilen ayak izine göre PCB üzerinde doğru yönlendirilmesi gereken katot tarafını gösterir. Yanlış polarite, cihazın ışık yaymasını engeller ve ters öngerilim uygulanmasına neden olur.

6. Lehimleme ve Montaj Yönergeleri

Cihaz güvenilirliğini ve performansını korumak için uygun taşıma ve lehimleme işlemleri kritik öneme sahiptir.

6.1 Depolama ve Nem Hassasiyeti

LED'ler nem geçirmez torbalarda kurutucu ile paketlenmiştir. Temel önlemler şunları içerir:

• Kullanıma hazır olana kadar torbayı açmayın.
• Açılmamış torbaları ≤30°C ve ≤%90 BA'da depolayın.
• Sevkiyattan itibaren bir yıl içinde kullanın.
• Açıldıktan sonra ≤30°C ve ≤%60 nemde saklayın ve 168 saat (7 gün) içinde kullanın.
• Depolama süresi aşılırsa veya nem giderici nemi gösteriyorsa, lehimlemeden önce 60 ±5°C'de en az 24 saatlik bir kurutma işlemi gereklidir.

6.2 Reflow Lehimleme Profili

Cihaz, kızılötesi ve buhar fazlı reflow işlemleriyle uyumludur. Kurşunsuz lehimleme sıcaklık profili önerilir; tepe sıcaklığı 260°C'yi 5 saniyeden fazla aşmamalıdır. Reflow lehimleme işlemi ikiden fazla kez yapılmamalıdır. Isıtma sırasında LED gövdesine uygulanan stres ve lehimleme sonrası PCB'nin eğilmesi önlenmelidir.

6.3 El ile Lehimleme ve Rework

El lehimleme gerekliyse, uç sıcaklığı 350°C'nin altında olan bir lehim havya kullanın, her terminale 3 saniyeden fazla ısı uygulamayın ve gücü 25W veya daha düşük bir havya tercih edin. Terminaller arasında en az 2 saniyelik soğuma aralığı bırakın. Yeniden işleme tavsiye edilmez, ancak kaçınılmazsa, lehim bağlantılarındaki mekanik stresi önlemek için her iki terminali aynı anda ısıtmak üzere çift uçlu bir lehim havya kullanılmalıdır. Yeniden işlemenin cihaz özellikleri üzerindeki etkisi önceden doğrulanmalıdır.

7. Paketleme ve Sipariş Bilgileri

7.1 Şerit ve Makara Özellikleri

Bileşenler, standart 7 inç çapında bir makaraya sarılı, 8 mm genişliğinde kabartmalı taşıyıcı şerit üzerinde tedarik edilir. Her makara 4000 adet (4k adet/makara) içerir. Otomatik yerleştirme ekipmanlarıyla uyumluluğu sağlamak için, cep boyutu, aralık ve dişli delik özellikleri dahil olmak üzere detaylı taşıyıcı şerit boyutları sağlanmıştır.

7.2 Paketleme Prosedürü

Makaralar, nem alıcı ile birlikte alüminyum bir nem geçirmez torba içinde mühürlenir. Torba üzerindeki etiketler, parça numarası (P/N), müşteri parça numarası (CPN), miktar (QTY), sınıf derecesi (CAT), tepe dalga boyu (HUE), lot numarası (LOT No.) ve üretim ülkesi gibi temel bilgileri sağlar.

8. Uygulama Tasarım Önerileri

8.1 Akım Sınırlama Zorunludur

En kritik tasarım kuralı, seri bir akım sınırlama direncinin zorunlu kullanımıdır. Bir LED'in ileri voltajı negatif bir sıcaklık katsayısına sahiptir ve birimler arasında hafifçe değişebilir. Voltajdaki küçük bir artış, büyük ve potansiyel olarak yıkıcı bir akım artışına neden olabilir. Direnç değeri (R), Ohm Kanunu kullanılarak hesaplanabilir: R = (V_tedarik - V_F) / I_F, burada V_F istenen I akımındaki ileri voltajdır_F.

8.2 Termal Yönetim

0603 paketinin termal kütlesi sınırlı olsa da, güç dağılımına dikkat edilmelidir, özellikle daha yüksek akımlarda veya yüksek ortam sıcaklıklarında sürülürken. Güç azaltma eğrisine uyulmalıdır. Termal pedlere (varsa) veya cihaz terminallerine bağlı yeterli bakır alanın sağlanması, ısının PCB'ye dağılmasına yardımcı olabilir.

8.3 Optik Tasarım Hususları

140° geniş görüş açısı, bu LED'i yakınlık sensörleri gibi geniş aydınlatma gerektiren uygulamalar için uygun kılar. Daha uzun menzilli veya yönlendirilmiş ışınlar için ikincil optikler (lensler) gerekli olabilir. 940nm dalga boyu insan gözüyle görülemez, bu da gizli çalışma için idealdir, ancak bazı tüketici sınıfı dijital kamera sensörlerinin onu algılayabileceğini ve bunun mor bir parıltı olarak görünebileceğini not etmek önemlidir.

9. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaştırma

IR19-315C/TR8, AlGaAs malzemesi ve 940nm tepe dalga boyunun spesifik kombinasyonu ile 0603 kızılötesi LED kategorisinde kendini farklılaştırır. AlGaAs LED'ler genellikle bu dalga boyunda iyi verimlilik ve güvenilirlik sunar. GaAs tabanlı LED'lerle karşılaştırıldığında, AlGaAs cihazlarının ileri voltaj ve sıcaklık özellikleri biraz farklı olabilir. Geniş 140° görüş açısı, daha dar hüzme sunan bazı rakiplere kıyasla dikkate değer bir özelliktir ve bu da onu alan algılama uygulamaları için daha çok yönlü hale getirir.

10. Sıkça Sorulan Sorular (SSS)

10.1 Binning kodlarının (E, F, G) amacı nedir?

Sınıflandırma kodları, LED'leri ölçülen ışınım şiddeti çıktılarına göre kategorize eder. Bu, tasarımcıların ürünleri için tutarlı bir parlaklık seviyesi seçmelerini sağlar. Örneğin, daha yüksek optik çıktı gerektiren bir uygulama Bin G bileşenlerini belirtecektir.

10.2 Bu LED'i doğrudan 3.3V veya 5V mikrodenetleyici piminden sürebilir miyim?

Hayır, doğrudan bağlamamalısınız. LED'in düşük ileri voltajı (tipik olarak 1.2V), akım sınırlayıcı direnç olmadan doğrudan 3.3V veya 5V kaynağa bağlanmasının aşırı akıma neden olacağı ve cihazı anında tahrip edeceği anlamına gelir. Her zaman seri bir direnç gereklidir.

10.3 940nm dalga boyu neden önemlidir?

940nm, silikon fotodedektörlerin (fotodiyotlar, fototransistörler) yüksek hassasiyete sahip olduğu bir bölgeye denk geldiği için kızılötesi sistemlerde çok yaygın bir dalga boyudur. Ayrıca, 850nm gibi daha kısa IR dalga boylarına kıyasla ortam ışığı gürültüsüne karşı daha az görünür ve insan gözü için görünmezdir, bu da tüketici elektroniği için tercih edilir bir özelliktir.

10.4 Bu bileşeni lehimleme işlemini kaç kez yeniden akış yapabilirim?

Veri sayfası, reflow lehimlemenin ikiden fazla kez yapılmaması gerektiğini belirtir. Her reflow döngüsü, bileşeni iç tel bağlantılarını veya epoksi kapsüllemeyi bozabilecek termal strese maruz bırakır.

11. Tasarım ve Kullanım Vaka Çalışmaları

11.1 Basit Yakınlık Sensörü

Yaygın bir uygulama, temel bir yansımalı nesne sensörüdür. IR19-315C/TR8, bir PCB üzerinde bir silikon fototransistörün yanına yerleştirilir. LED, bir direnç üzerinden darbe akımıyla (örneğin, 20mA, 1kHz, %50 görev döngüsü) sürülür. Bir nesne yaklaştığında, IR ışığını fototransistör üzerine yansıtır, bu da iletim yaparak bir sinyal üretir. Darbe çalışması, sinyalin ortam IR ışığından ayırt edilmesine yardımcı olur. LED'in geniş görüş açısı, algılama alanının iyi kapsanmasını sağlar.

11.2 Kızılötesi Uzaktan Kumanda Vericisi

Daha uzun menzil veya daha yüksek çıkış gerektiren uzaktan kumandalar için LED, daha yüksek akımlarla (örneğin, çok düşük bir görev döngüsüyle (örneğin, ≤%1) 100mA) darbe modunda sürülebilir. Bu, ortalama gücü ve ısı dağılımını sınırlar içinde tutarken daha yüksek darbe ışıma şiddetinden (4.0 mW/sr'ye kadar) yararlanır. Sinyal tipik olarak, alıcının gürültüyü filtrelemesine izin vermek için bir taşıyıcı frekansında (örneğin, 38kHz) modüle edilir.

12. Çalışma Prensibi

IR19-315C/TR8, bir yarı iletken p-n eklem diyotudur. Bant aralığı enerjisini aşan bir ileri gerilim uygulandığında, n-tipi AlGaAs malzemesinden gelen elektronlar, aktif bölgedeki p-tipi malzemeden gelen deliklerle yeniden birleşir. Bu yeniden birleşme süreci, enerjiyi foton (ışık) formunda salar. AlGaAs yarı iletkeninin özel bileşimi, bant aralığı enerjisini belirler; bu da salınan fotonların dalga boyunu belirler—bu durumda, yakın kızılötesi spektrumda olan yaklaşık 940nm.

13. Teknoloji Trendleri

Kızılötesi LED teknolojisi, görünür LED teknolojisiyle birlikte gelişmeye devam etmektedir. Trendler arasında, daha yüksek duvar-fiş verimliliğine (elektriksel watt başına daha fazla ışık çıkışı) sahip cihazların geliştirilmesi yer alır; bu da güç tüketimini ve ısı üretimini azaltır. Ayrıca, SMD paketlerinin yüksek sıcaklık performansını ve güvenilirliğini iyileştirmeye yönelik çalışmalar devam etmektedir. Dahası, IR LED'lerin sürücüler ve sensörlerle birlikte kompakt modüllere entegrasyonu büyüyen bir trenddir; bu da jest tanıma ve 3B algılama (örneğin, time-of-flight) gibi uygulamalar için sistem tasarımını basitleştirir. 940nm dalga boyu, silikon dedektörlerle optimal uyumu ve düşük görünürlüğü nedeniyle baskın bir standart olmaya devam etmektedir.