IR3494-30C/H80/L419 Kızılötesi LED Veri Sayfası - 4mm T-1 3/4 Paket - 940nm Dalga Boyu - İleri Gerilim 1.2V - Işıma Şiddeti 3.5mW/sr - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

IR3494-30C/H80/L419, güvenilir ve verimli kızılötesi ışık yayılımı gerektiren uygulamalar için tasarlanmış yüksek şiddetli bir kızılötesi yayıcı diyottur. Su berraklığında plastik paket içerisinde kalıplanan bu cihaz, kompakt bir T-1 3/4 (4mm) form faktöründe tutarlı performans sunmak üzere tasarlanmıştır. Temel işlevi, 940nm tepe dalga boyunda kızılötesi radyasyon yaymaktır; bu da onu yaygın fototransistörler, fotodiyotlar ve kızılötesi alıcı modüllerle spektral olarak uyumlu hale getirir. Cihaz, standart PCB düzenlerine kolay entegrasyon için standart 2.54mm bacak aralığına sahiptir.

2. Temel Özellikler ve Avantajlar

Bu bileşenin temel avantajları, tasarımı ve malzeme seçiminden kaynaklanır. Uzun vadeli uygulamalar için kritik olan yüksek güvenilirlik sunar. Yüksek ışıma şiddeti, algılama sistemlerinde güçlü sinyal iletimi sağlayarak çalışma menzilini ve sinyal-gürültü oranını iyileştirir. Düşük ileri gerilim özelliği, genel sistem enerji verimliliğine katkıda bulunur. Ayrıca, bileşen çevre düzenlemelerine uygundur, kurşunsuzdur (Pb-free) ve RoHS uyumluluk standartları dahilinde kalacak şekilde tasarlanmıştır.

3. Mutlak Maksimum Değerler

Cihazı bu limitlerin ötesinde çalıştırmak kalıcı hasara neden olabilir. Değerler 25°C ortam sıcaklığında (Ta) belirtilmiştir.

• Sürekli İleri Akım (I_F):100 mA
• Tepe İleri Akım (I_FP):1.0 A (Darbe Genişliği ≤100μs, Görev Döngüsü ≤%1)
• Ters Gerilim (V_R):5 V
• Çalışma Sıcaklığı (T_opr):-40°C ila +85°C
• Depolama Sıcaklığı (T_stg):-40°C ila +100°C
• Lehimleme Sıcaklığı (T_sol):260°C (≤5 saniye için)
• Güç Dağılımı (P_d):180 mW (25°C veya altındaki serbest hava sıcaklığında)

4. Elektro-Optik Karakteristikler

Aşağıdaki parametreler, cihazın standart test koşulları (Ta=25°C) altındaki performansını tanımlar. Tipik değerler en yaygın performansı temsil ederken, minimum ve maksimum değerler kabul edilebilir aralığı tanımlar.

4.1 Işıma ve Spektral Özellikler

• Işıma Şiddeti (I_e):I_F=20mA'da: 2.5 mW/sr (Min), 3.5 mW/sr (Tip), 5.5 mW/sr (Maks). Darbe çalışmasında (I_F=250mA, f=60Hz, %50 görev döngüsü), tipik ışıma şiddeti 40 mW/sr'dir.
• Tepe Dalga Boyu (λ_p):I_F=20mA'da: 940 nm (Tipik)
• Spektral Bant Genişliği (Δλ):I_F=20mA'da: 50 nm (Tipik), maksimum şiddetin yarısındaki spektral genişliği tanımlar.

4.2 Elektriksel Özellikler

• İleri Gerilim (V_F):
  • I_F=20mA'da: 1.10V (Min), 1.20V (Tip), 1.50V (Maks)
  • I_F=100mA'da: 1.20V (Min), 1.30V (Tip), 1.70V (Maks)
• Ters Akım (I_R):V_R=5V'da: 10 μA (Maksimum)

4.3 Görüş Açısı

Yayılan ışığın uzaysal dağılımı düzgün değildir. Maksimum ışıma şiddetinin yarısındaki tam açı olarak tanımlanan görüş açısı (2θ_1/2) şöyledir:

• X konumu:95 derece (Tipik)
• Y konumu:45 derece (Tipik)

Bu, asimetrik bir radyasyon desenini gösterir ve vericiyi bir alıcıyla hizalamak için optik sistem tasarımında kritik bir faktördür.

5. Performans Eğrisi Analizi

Veri sayfası, detaylı tasarım çalışmaları için gerekli olan birkaç karakteristik eğri sağlar.

5.1 İleri Akım - Ortam Sıcaklığı İlişkisi

Bu eğri, ortam sıcaklığı arttıkça izin verilen maksimum ileri akımın düşürülmesini gösterir. Aşırı ısınmayı önlemek ve güvenilirliği sağlamak için, 25°C üzerinde çalışırken ileri akım azaltılmalıdır.

5.2 Spektral Dağılım

Grafik, 940nm tepe noktası etrafında merkezlenmiş olarak, bağıl ışıma şiddetini dalga boyuna karşı çizer. 50nm tipik bant genişliğini görsel olarak doğrular ve optik gücün çoğunun yaklaşık 915nm ile 965nm arasında yoğunlaştığını gösterir. Bu dar bant genişliği, ortam ışığı gürültüsünü filtrelemek için faydalıdır.

5.3 Işıma Şiddeti - İleri Akım İlişkisi

Bu, ışıma şiddetinin ileri akımla arttığını, ancak özellikle yüksek akımlarda termal ve verimlilik etkileri nedeniyle tamamen doğrusal olmayabileceğini gösteren kritik bir ilişkidir. Eğri, tasarımcıların gerekli optik çıkış gücünü sağlayan bir çalışma akımı seçmesine olanak tanır.

5.4 İleri Akım - İleri Gerilim İlişkisi

Bu IV karakteristik eğrisi, sürücü devresini tasarlamak için temeldir. Üstel ilişkiyi gösterir ve sabit akım sürücüsü için gerekli gerilim uyumunu belirlemeye veya gerilimle sürülen bir tasarım için seri direnç değerlerini hesaplamaya yardımcı olur.

5.5 Bağıl Işıma Şiddeti - Açısal Yer Değiştirme İlişkisi

X ve Y konumları için ayrı eğriler, asimetrik görüş açısını gösterir. Şiddet, X-düzleminde ±47.5 derecede ve Y-düzleminde ±22.5 derecede maksimum değerinin yarısına düşer. LED'i bir sensörle hizalarken optimal sinyal gücünü sağlamak için bu desen dikkate alınmalıdır.

6. Mekanik ve Paket Bilgileri

6.1 Paket Boyutları

Cihaz, standart bir T-1 3/4 (4mm çap) yuvarlak paket kullanır. Teknik çizim, gövde çapı, lens şekli, bacak çapı ve bacak aralığı dahil tüm kritik boyutları sağlar. Ana notlar, aksi belirtilmedikçe tüm boyutların milimetre cinsinden olduğunu ve standart toleransların ±0.25mm olduğunu belirtir. Kesin mekanik çizim, doğru PCB ayak izleri oluşturmak ve montajlarda uygun yerleşimi sağlamak için gereklidir.

6.2 Polarite Tanımlama

Kızılötesi LED'ler polariteye sahip bileşenlerdir. Veri sayfası çizimi, tipik olarak paket kenarındaki düz bir nokta veya daha kısa bir bacakla tanımlanan katodu gösterir. Cihaz arızasını önlemek için montaj sırasında doğru polariteye uyulmalıdır.

7. Lehimleme ve Montaj Kılavuzu

Lehimleme sıcaklığı için mutlak maksimum değer, 5 saniyeyi aşmayan bir süre için 260°C'dir. Bu, dalga veya reflow lehimleme işlemleri için tipiktir. Plastik pakete ve iç yarıiletken çipe termal hasarı önlemek için bu limitlere uymak kritik önem taşır. Nem hassas cihazlar için standart endüstri uygulamalarına uyulmalıdır.

8. Paketleme ve Sipariş Bilgileri

Standart paketleme özellikleri şu şekildedir: Torba başına 500 adet, kutu başına 5 torba ve koli başına 10 kutu. Paketleme üzerindeki etiket, izlenebilirlik ve spesifikasyon için birkaç kod içerir:

• CPN:Müşteri Parça Numarası
• P/N:Üretim Numarası (üreticinin parça numarası)
• QTY:Paketteki miktar
• CAT:Sınıflar veya performans grupları (örn., ışıma şiddeti için)
• HUE:Tepe dalga boyu grubunu belirtir.
• REF:Referans kodu.
• LOT No:Üretim izlenebilirliği için parti numarası.

9. Uygulama Önerileri

9.1 Tipik Uygulama Senaryoları

• Kızılötesi Uzaktan Kumanda Üniteleri:Yüksek ışıma şiddeti, daha uzun menzil veya daha güçlü sinyal penetrasyonu gerektiren uzaktan kumandalar için uygun hale getirir.
• Serbest Hava İletim Sistemleri:Kısa menzilli veri bağlantılarında, yakınlık sensörlerinde ve kızılötesi ışının modüle edildiği nesne tespitinde kullanılır.
• Duman Dedektörleri:Bir verici ve alıcı arasındaki kızılötesi ışın demetini kesen duman partiküllerinin olduğu karartma tipi duman dedektörlerinde kullanılır.
• Genel Kızılötesi Sistemler:940nm kızılötesi ışık kaynağı gerektiren herhangi bir uygulama.

9.2 Tasarım Hususları

• Sürücü Devresi:Özellikle düşük ileri gerilim göz önüne alındığında, maksimum ileri akımı aşmayı önlemek için daima bir seri akım sınırlayıcı direnç veya sabit akım sürücüsü kullanın. IV eğrisi, belirli bir besleme gerilimi için uygun direnç değerini hesaplamak için kullanılmalıdır.
• Termal Yönetim:Güç dağılım limitlerine uyun. Maksimum akıma yakın veya yüksek ortam sıcaklıklarında çalışıyorsanız, düşürme eğrisini dikkate alın ve LED diğer ısı üreten bileşenlerle birlikte bir kart üzerine monte edilmişse yeterli havalandırma veya soğutucu sağlayın.
• Optik Hizalama:Asimetrik görüş açısı (95° x 45°) kritiktir. LED ve karşılık gelen alıcı (fototransistör vb.), toplanan sinyali maksimize etmek için amaçlanan hassasiyet eksenine göre hizalanmalıdır.
• Ters Gerilim Koruması:Maksimum ters gerilim sadece 5V'dur. Ters öngerilimin mümkün olduğu devrelerde (örn., AC kuplaj veya endüktif yükler), paralel bir diyot (katot anoda) gibi harici koruma şiddetle tavsiye edilir.

10. Teknik Karşılaştırma ve Farklılıklar

Standart düşük güçlü kızılötesi LED'lere kıyasla, IR3494 serisi önemli ölçüde daha yüksek ışıma şiddeti sunar (tipik 3.5 mW/sr'ye karşı temel cihazlar için genellikle 1 mW/sr'den az). Bu doğrudan daha uzun çalışma menziline veya aynı menzil için daha düşük sürücü akımları kullanma yeteneğine çevrilir, verimliliği artırır. 940nm dalga boyu idealdir çünkü 850nm LED'lere (hafif kırmızı parıltıya sahip) kıyasla insan gözüne daha az görünürken, silikon tabanlı fotodedektörler tarafından hala yüksek oranda tespit edilebilir. Asimetrik ışın deseni, bir düzlemde odaklanmış bir ışın ve diğerinde daha geniş kapsama gerektiren uygulamalarda bir avantaj olabilir.

11. Sıkça Sorulan Sorular (Teknik Parametrelere Dayalı)

S: Bu LED'i doğrudan bir 5V mikrodenetleyici pininden sürebilir miyim?

C: Hayır. İleri gerilim sadece yaklaşık 1.2-1.3V'dur. Akım sınırlayıcı direnç olmadan doğrudan 5V'a bağlamak, çok yüksek bir akımın akmasına ve LED'i anında tahrip etmesine neden olur. Her zaman bir seri direnç kullanılmalıdır.

S: 'Tipik' ve 'Maksimum' ışıma şiddeti arasındaki fark nedir?

C: Tipik değer (3.5 mW/sr), bir üretim partisindeki çoğu cihazın sağlayacağı değerdir. Maksimum (5.5 mW/sr) spesifikasyonun üst sınırıdır; bazı cihazlar daha iyi performans gösterebilir, ancak tasarımlar sistem işlevselliğini tüm koşullar altında sağlamak için minimum (2.5 mW/sr) değere dayanmalıdır.

S: Görüş açısı neden X ve Y yönlerinde farklı?

C: Bu, iç çip yapısının ve plastik lensin şeklinin bir sonucudur. Kızılötesi ışın demetini hedeflemek için yararlı olabilecek, yayılan ışık desenini şekillendiren kasıtlı bir tasarım özelliğidir.

S: Soğutucu gerekli mi?

C: Maksimum derecelendirilmiş akım olan 100mA'da sürekli çalışma için güç dağılımı yaklaşık 130mW'dir (1.3V * 0.1A), bu da 25°C'deki 180mW derecelendirmesinin altındadır. Ancak, ortam sıcaklığı yüksekse veya LED kapalı bir muhafazadaysa, performans eğrilerine göre termal düşürme uygulanmalı ve bir soğutucu veya düşürülmüş çalışma akımı gerekli olabilir.

12. Pratik Tasarım ve Kullanım Örneği

Örnek: Uzun Menzilli IR Uzaktan Kumanda Vericisi Tasarımı

Amaç: Tipik bir oturma odası ortamında 15 metrelik güvenilir bir menzil elde etmek.

Tasarım Adımları:

1. Sürücü Akımı Seçimi:'Işıma Şiddeti - İleri Akım' eğrisine danışın. Menzili maksimize etmek için üst sınıra yakın çalışın. I_F= 80mA seçimi, yaklaşık 15 mW/sr'lik bir ışıma şiddeti sağlar (eğriden), bu da 20mA değerine göre önemli bir artıştır.

2. Devre Tasarımı:3.3V besleme için seri direnci hesaplayın. 80mA'da tipik V_Fkullanarak (IV eğrisinden ~1.28V olarak tahmin edilir): R = (V_besleme- V_F) / I_F= (3.3V - 1.28V) / 0.08A = 25.25Ω. Standart 24Ω veya 27Ω direnç kullanın. Dirençteki gücü doğrulayın: P = I²R = (0.08)²*27 = 0.173W, bu nedenle 1/4W direnç yeterlidir.

3. Termal Kontrol:LED güç dağılımı: P_d= V_F* I_F= 1.28V * 0.08A = 102mW. Bu, 25°C'deki 180mW limitinin oldukça altındadır.

4. Optik Hizalama:LED'i uzaktan kumandanın PCB kenarına monte edin. LED'i, daha geniş 95 derecelik düzleminin (X) yatay olarak geniş bir alanı kaplayacak şekilde, daha dar 45 derecelik düzleminin (Y) ise enerjiyi ileriye yoğunlaştırmak için dikey olacak şekilde yönlendirin. Bu, uzaktan kumanda yatay olarak biraz eksen dışında olsa bile alıcıyı vurma şansını optimize eder.

13. Çalışma Prensibi

Bir Kızılötesi Işık Yayan Diyot (IR LED), bir yarıiletken p-n eklem diyotudur. İleri yönde bir gerilim uygulandığında, n-bölgesinden elektronlar ve p-bölgesinden delikler eklem boyunca enjekte edilir. Bu yük taşıyıcıları yarıiletken malzemenin aktif bölgesinde (tipik olarak galyum arsenit, GaAs tabanlı) yeniden birleştiğinde, enerji fotonlar şeklinde salınır. Yarıiletken katmanların özel bileşimi, yayılan ışığın dalga boyunu belirler. Bu cihaz için malzeme, esas olarak 940 nanometre dalga boyunda, insan gözüyle görülemeyen ancak silikon fotodiyotlar ve fototransistörler tarafından kolayca tespit edilebilen yakın kızılötesi spektrumda foton üretmek üzere tasarlanmıştır.

14. Teknoloji Trendleri

Kızılötesi LED'lerin gelişimi, birkaç ana alana odaklanmaya devam etmektedir: duvar prizi verimliliğini (optik güç çıkışı / elektriksel güç girişi) artırarak pil ile çalışan cihazlarda daha düşük güç tüketimi veya daha yüksek çıkış sağlamak; IrDA gibi yüksek hızlı veri iletişim uygulamaları için modülasyon hızını iyileştirmek; ve gaz algılama gibi kesin dalga boyu eşleşmesi gerektiren uygulamalar için daha dar spektral bant genişliklerine sahip cihazlar geliştirmek. Ayrıca, otomatik montaj için yüzey montaj cihazı (SMD) paketlerine doğru bir eğilim vardır, ancak T-1 3/4 gibi delikli paketler sağlamlıkları ve prototipleme ile belirli yüksek güvenilirlik uygulamalarında elle lehimleme kolaylığı nedeniyle popülerliğini korumaktadır. 940nm dalga boyu, silikon dedektör hassasiyeti ve düşük görünürlük arasındaki optimal denge nedeniyle bir endüstri standardı olmaya devam etmektedir.

Önemli Notlar:Bu belgede sağlanan spesifikasyonlar önceden haber verilmeksizin değiştirilebilir. Bu ürünü kullanırken, burada belirtilen mutlak maksimum değerlere ve çalışma koşullarına kesinlikle uyulmalıdır. Üretici, belirtilen koşullar dışında kullanımdan kaynaklanan hasarlardan sorumluluk kabul etmez. Bu veri sayfasında yer alan bilgiler telif hakkı ile korunmaktadır ve yetkisiz olarak çoğaltılmamalıdır.