Kızılötesi MIDLED HIR89-01C/1R Veri Sayfası - 3.0x2.8x1.9mm - 1.55V - 850nm - 100mW - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

HIR89-01C/1R, MIDLED paketini kullanan minyatür bir yüzey montaj kızılötesi (IR) ışık yayan diyottur. Ana işlevi, silikon fotodiyotlar ve fototransistörlerle uyumluluk için spektral olarak optimize edilmiş 850 nanometre (nm) tepe dalga boyunda kızılötesi ışık yaymaktır. Bu, onu çeşitli görünmez ışık algılama ve iletişim sistemlerinde temel bir bileşen haline getirir.

Cihaz, su berraklığında lensli bir pakette barındırılan GaAlAs (Galyum Alüminyum Arsenür) çip malzemesi ile üretilmiştir. Temel tasarım avantajları arasında enerji verimliliğine katkıda bulunan düşük ileri voltaj ve yönlendirilmiş IR yayılımı sağlayan nispeten dar 30 derecelik görüş açısı yer alır. Ürün, kurşunsuz, AB REACH düzenlemelerine uyumlu ve Halojensiz olarak sınıflandırılmış olup, modern çevre ve güvenlik standartlarına uyar.

1.1 Temel Özellikler ve Uyumluluk

• Elektriksel Verimlilik:Düşük ileri voltaj karakteristiği.
• Optik Performans:Yönlendirilmiş yayılım için tipik 30° görüş açısı.
• Çevresel Uyumluluk:Kurşunsuz (Pb-free) yapı.
• RoHS Uyumluluğu:Ürün, Tehlikeli Maddelerin Kısıtlanması direktifine uygundur.
• REACH Uyumluluğu:AB Kimyasalların Kaydı, Değerlendirilmesi, İzni ve Kısıtlanması (REACH) yönetmeliğinin gerekliliklerini karşılar.
• Halojensiz:Çok düşük seviyelerde brom (Br) ve klor (Cl) içerir; özellikle Br <900 ppm, Cl <900 ppm ve Br+Cl < 1500 ppm.

2. Teknik Özellikler Detaylı 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):65 mA
• Tepe İleri Akım (I_FP):200 mA (Darbe Genişliği ≤500μs, Görev Döngüsü ≤%5)
• Ters Voltaj (V_R):5 V
• Çalışma Sıcaklığı (T_opr):-40°C ila +100°C
• Depolama Sıcaklığı (T_stg):-40°C ila +100°C
• Lehimleme Sıcaklığı (T_sol):260°C (≤5 saniye için)
• Güç Dağılımı (P_d):100 mW (25°C ortam sıcaklığında veya altında)

2.2 Elektro-Optik Karakteristikler

Bu parametreler, 25°C standart ortam sıcaklığında ölçülür ve cihazın tipik çalışma koşullarındaki performansını tanımlar.

• Işıma Şiddeti (I_e):40 ila 125 mW/sr (I_F=70mA, 20ms darbe ile ölçülmüştür). Cihaz sınıflara ayrılmıştır (C: 40-80 mW/sr, D: 63-125 mW/sr).
• Tepe Dalga Boyu (λ_p):850 nm (tipik, I_F=100mA'da).
• Spektral Bant Genişliği (Δλ):30 nm (tipik, I_F=100mA'da).
• İleri Voltaj (V_F):
  • 1.40V ila 1.70V (I_F=20mA'da)
  • 1.55V ila 1.90V (I_F=70mA, 20ms darbe ile)
• Ters Akım (I_R):Maksimum 10 μA (V_R=5V'da).
• Görüş Açısı (2θ_1/2):30° (tipik, I_F=20mA'da).

3. Performans Eğrisi Analizi

Veri sayfası, devre tasarımı ve termal yönetim için gerekli olan birkaç karakteristik eğri sağlar.

3.1 İleri Akım - Ortam Sıcaklığı İlişkisi

Bu grafik, ortam sıcaklığı arttıkça izin verilen maksimum sürekli ileri akımın düşürülmesini gösterir. Akım değeri, sıcaklık maksimum çalışma limiti olan 100°C'ye yaklaştıkça, 25°C'deki 65mA'dan daha düşük değerlere doğrusal olarak azalır. Tasarımcılar, LED'in yüksek sıcaklık ortamlarında aşırı sürülmemesini sağlamak için bu eğriyi kullanmalıdır.

3.2 İleri Akım - İleri Voltaj İlişkisi (I-V Eğrisi)

I-V eğrisi, diyotlar için tipik olan üstel ilişkiyi gösterir. Uygun akım sınırlayıcı direnç seçimi için çok önemlidir. Tipik V_Fdeğerinin ötesindeki küçük bir voltaj artışı, büyük ve potansiyel olarak yıkıcı bir akım artışına yol açabilir; bu da seri bir direncin gerekliliğini vurgular.

3.3 Işıma Şiddeti - İleri Akım İlişkisi

Bu eğri, optik çıkışın (ışıma şiddeti) ileri akımla arttığını, ancak ilişkinin özellikle yüksek akımlarda mükemmel şekilde doğrusal olmadığını gösterir. Bu, tasarımcıların parlaklığı verimlilik ve cihaz ömrü ile dengeleyen bir çalışma noktası seçmelerine yardımcı olur.

3.4 Spektral Dağılım

Spektral çizim, yayılımın 850nm'de merkezlendiğini ve tipik yarı maksimum tam genişliğin (FWHM) 30nm olduğunu doğrular. Bu dar bant genişliği, silikon tabanlı dedektörlerin tepe hassasiyetiyle iyi bir eşleşme sağlar.

3.5 Bağıl Işıma Şiddeti - Açısal Yer Değiştirme İlişkisi

Bu kutupsal çizim, 30° görüş açısını görsel olarak tanımlar ve şiddetin merkez eksenden ±15°'de tepe değerinin yarısına düştüğünü gösterir. Bu bilgi, optik sistem tasarımı, ışın yayılımı ve hizalama gereksinimlerini belirlemek için hayati öneme sahiptir.

4. Mekanik ve Paket Bilgisi

4.1 Paket Boyutları

HIR89-01C/1R, kompakt bir MIDLED yüzey montaj paketi kullanır. Ana boyutlar (milimetre cinsinden) şunlardır:

• Toplam Uzunluk: 3.0 mm
• Toplam Genişlik: 2.8 mm
• Toplam Yükseklik: 1.9 mm
• Bacak Aralığı: 2.0 mm

Belirtilmeyen boyutlar için toleranslar ±0.1mm'dir. PCB ayak izi tasarımı için veri sayfasında ayrıntılı ölçülü bir çizim sağlanmıştır.

4.2 Polarite Tanımlama

Katot, paket üzerinde tanımlanmıştır. Veri sayfası, montaj sırasında ters öngerilim bağlantısını önlemek için doğru yönlendirme için gerekli olan katot işaretleyicisini gösteren bir diyagram içerir.

4.3 Taşıyıcı Bant Boyutları

Cihaz, otomatik al-yerleştir montajı için kabartmalı taşıyıcı bant üzerinde tedarik edilir. Bant boyutları, standart SMT ekipmanlarıyla uyumlu olacak şekilde belirtilmiştir. Her makara 2000 adet içerir.

5. Lehimleme ve Montaj Yönergeleri

5.1 Reflow Lehimleme Profili

Önerilen kurşunsuz reflow lehimleme sıcaklık profili sağlanmıştır. Ana parametreler şunlardır:

• Ön ısıtma ve bekleme bölgesi.
• 260°C'yi aşmayan tepe sıcaklık.
• Sıvılaşma sıcaklığının üzerinde kalma süresi (tipik olarak 217°C).
• Soğutma hızı.

Reflow lehimleme işlemi ikiden fazla kez yapılmamalıdır.

5.2 El Lehimlemesi

El lehimlemesi gerekliyse, son derece dikkatli olunmalıdır:

• Uç sıcaklığı < 350°C olan bir lehim havya kullanın.
• Her terminal için lehimleme süresini ≤ 3 saniye ile sınırlayın.
• Güç derecesi ≤ 25W olan bir havya kullanın.
• Termal şoku önlemek için her terminali lehimledikten sonra en az 2 saniyelik bir aralık bırakın.

5.3 Yeniden İşleme ve Onarım

Lehimleme sonrası onarım kesinlikle tavsiye edilmez. Kaçınılmazsa, LED paketi üzerindeki stresi en aza indirmek için her iki terminali aynı anda ısıtmak üzere çift uçlu bir lehim havya kullanılmalıdır. Herhangi bir yeniden işlemeden sonra cihaz karakteristiklerinin etkisi doğrulanmalıdır.

6. Depolama ve Kullanım Önlemleri

6.1 Nem Hassasiyeti

LED nem hassastır. Alınacak önlemler şunlardır:

• Kullanıma hazır olana kadar nem geçirmez bariyer torbasını açmayın.
• Açılmamış torbaları ≤ 30°C ve ≤ %90 Bağıl Nem (RH) koşullarında depolayın.
• Sevkiyattan itibaren bir yıl içinde kullanın.
• Açtıktan sonra ≤ 30°C ve ≤ %70 RH koşullarında depolayın.
• Torbayı açtıktan sonra 168 saat (7 gün) içinde lehimlemeyi tamamlayın.
• Depolama süresi aşılırsa veya nem alıcı nem girişini gösteriyorsa, kullanmadan önce bileşenleri 60 ±5°C'de 24 saat boyunca kurutun.

6.2 Akım Koruması

Kritik:Harici bir akım sınırlayıcı direnç zorunludur. LED'in üstel I-V karakteristiği, küçük bir voltaj artışının büyük bir akım dalgalanmasına neden olabileceği ve anında yanmaya yol açabileceği anlamına gelir. Direnç değeri, besleme voltajı ve istenen ileri akım temel alınarak, V_F range.

7. Paketleme ve Sipariş Bilgisi

7.1 Paketleme Prosedürü

LED'ler, nem alıcı içeren alüminyum nem geçirmez bir torbada paketlenir. Torba, kritik bilgilerle etiketlenmiştir.

7.2 Etiket Özellikleri

Etiket aşağıdaki alanları içerir:

• CPN (Müşteri Parça Numarası)
• P/N (Üretici Parça Numarası: HIR89-01C/1R)
• QTY (Miktar)
• CAT (Sınıflar, örn. ışıma şiddeti için C veya D)
• HUE (Tepe Dalga Boyu)
• LOT No. (İzlenebilirlik parti numarası)
• Üretim Menşei
• Nem Hassasiyet Seviyesi (MSL)

7.3 Cihaz Seçim Kılavuzu

HIR89-01C/1R, bu serideki tek parça numarasıdır ve GaAlAs çipi ve su berraklığında lens özelliğine sahiptir.

8. Uygulama Önerileri ve Tasarım Hususları

8.1 Tipik Uygulamalar

• Kızılötesi Algılama Sistemleri:Yakınlık sensörleri, nesne algılama, temasız anahtarlar.
• Optik Kodlayıcılar:Motorlarda konum ve hız algılama.
• Veri İletimi:Kısa mesafeli IR veri bağlantıları (örn. uzaktan kumandalar, IrDA).
• Makine Görüşü:IR filtreli kameralar için aydınlatma.
• Güvenlik Sistemleri:Gece görüş kameraları için aktif aydınlatma.

8.2 Devre Tasarım Notları

1. Akım Sınırlama:Her zaman bir seri direnç kullanın. R = (V_besleme- V_F) / I_Fformülü ile hesaplayın. Tüm koşullar altında güvenli akımı sağlamak için veri sayfasındaki maksimum V_Fdeğerini kullanın.
2. Sürücü Devresi:Darbe çalışması için (örn. algılama, iletişim), darbe genişliği ve görev döngüsünün I_FPdeğerleri içinde kalmasını sağlayarak aşırı ısınmayı önleyin.
3. Termal Yönetim:Düşürme eğrisini dikkate alın. Yüksek ortam sıcaklıklarında veya diğer ısı üreten bileşenlerle birlikte bir kart üzerine monte edildiğinde, çalışma akımını buna göre azaltın.
4. PCB Yerleşimi:Boyut çizimindeki önerilen lehim pedi desenini takip edin. Termal veya optik girişimi önlemek için diğer bileşenlerden yeterli mesafe bırakın.

9. Teknik Karşılaştırma ve Konumlandırma

HIR89-01C/1R, minyatür bir SMD paketinde genel amaçlı, güvenilir bir kızılötesi verici olarak konumlanmıştır. 850nm dalga boyu, silikon dedektörlerle uyumluluk için endüstri standardıdır. Eski delikli IR LED'lere kıyasla, SMD formatı daha küçük, otomatik PCB montajına olanak tanır. 30° görüş açısı, birçok uygulama için ışın yoğunlaştırma ve hizalama toleransı arasında iyi bir denge sunar. Ayrıntılı sınıflandırmanın (C ve D sınıfları) sağlanması, tasarımcıların gerekli çıkış gücüne göre cihaz seçmelerine olanak tanır; bu, tutarlı algılama menzili veya sinyal gücü elde etmek için kritik olabilir.

10. Sıkça Sorulan Sorular (Teknik Parametrelere Dayalı)

10.1 Neden bir akım sınırlayıcı direnç kesinlikle gereklidir?

LED'in diyot karakteristiği, ileri voltaj aşıldıktan sonra çok düşük bir dinamik dirence sahiptir. Direnç olmadan, akım yalnızca güç kaynağının iç direnci ve kablolama ile sınırlıdır; bu genellikle çok düşüktür ve felaket bir aşırı akıma yol açar. Direnç, çalışma akımını ayarlamak için doğrusal, öngörülebilir ve güvenli bir yöntem sağlar.

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

No.Mikrodenetleyici GPIO pinlerinin, bu LED'in sürekli derecesine eşit veya altında olan akım kaynak/alma limitleri vardır (genellikle 20-40mA). Daha da önemlisi, gerekli akım sınırlamasını sağlayamazlar. GPIO'yu bir transistör veya MOSFET'i kontrol etmek için kullanmalı, bu da LED'i ana güç hattına bağlı uygun bir akım sınırlayıcı direnç üzerinden sürmelidir.

10.3 C ve D sınıfı sınıflandırmaları arasındaki fark nedir?

C ve D sınıfları, 70mA'da ölçülen Işıma Şiddeti (I_e) için farklı aralıkları belirtir. C sınıfı daha düşük bir çıkış aralığına (40-80 mW/sr) sahipken, D sınıfı daha yüksek bir çıkış aralığına (63-125 mW/sr) sahiptir. D sınıfı bir cihaz seçmek, daha uzun menzil veya daha sağlam sinyal algılama için daha fazla optik güç sağlayabilir, ancak biraz daha yüksek maliyetle gelebilir. Sipariş edilen belirli sınıf, paket etiketinde belirtilecektir.

10.4 Nem hassasiyeti ve kurutma talimatları ne kadar kritiktir?

Çok kritiktir. Plastik pakete emilen nem, yüksek sıcaklıklı reflow lehimleme işlemi sırasında buharlaşarak iç katman ayrılmasına, çatlamaya veya "patlamış mısır" etkisine neden olabilir; bu da çip veya tel bağlantılarına zarar verebilir. Depolama sürelerine uymak ve gerektiğinde kurutma prosedürünü uygulamak, yüksek montaj verimi ve uzun vadeli güvenilirlik için esastır.

11. Tasarım ve Kullanım Vaka Çalışması

11.1 Basit Bir Yakınlık Sensörü Tasarımı

Amaç:10cm içindeki bir nesneyi algılamak.
Tasarım:HIR89-01C/1R'yi eşleşen bir silikon fototransistör ile eşleştirin. LED, bir akım sınırlayıcı direnç üzerinden 5V besleme ile sürülür. 70mA'da tipik V_Fdeğeri 1.55V kullanılarak, direnç değeri R = (5V - 1.55V) / 0.07A ≈ 49.3Ω'dur (standart 51Ω direnç kullanın). LED, bir mikrodenetleyici kullanılarak belirli bir frekansta (örn. 38kHz) darbelenir. Fototransistörün çıkışı, aynı frekansa ayarlanmış bir demodülasyon alıcı IC'sine bağlanır. Bu tasarım, ortam ışığını reddeder ve bir nesnenin varlığı, yansıyan modüle edilmiş IR ışık ile algılanır. 30° ışın, algılama bölgesini tanımlamaya yardımcı olur.

12. Çalışma Prensibi

Bir Kızılötesi Işık Yayan Diyot (IR LED), bir yarı iletken p-n ekleminde elektrolüminesans prensibi ile çalışır. İleri bir voltaj uygulandığında, n-tipi bölgeden elektronlar ve p-tipi bölgeden delikler eklem boyunca enjekte edilir. Bu yük taşıyıcıları aktif bölgede (bu durumda GaAlAs katmanı) yeniden birleşir. Yeniden birleşme sırasında açığa çıkan enerji, foton (ışık) olarak yayılır. GaAlAs yarı iletken malzemesinin spesifik bant aralığı enerjisi, yayılan fotonların dalga boyunu belirler; bu cihaz için yakın kızılötesi spektrumda 850nm'de merkezlenmiştir. Su berraklığındaki epoksi lens, yayılan ışığı belirtilen görüş açısına şekillendirir.

13. Teknoloji Trendleri

Kızılötesi LED teknolojisi gelişmeye devam etmektedir. Trendler şunları içerir:

• Daha Yüksek Verimlilik:Birim elektriksel giriş başına daha fazla optik güç çıkışı (daha yüksek duvar prizi verimliliği) elde etmek için yeni yarı iletken malzemeler ve yapılar (örn. çoklu kuantum kuyuları) geliştirilmesi.
• Artırılmış Güç Yoğunluğu:LiDAR ve uzun menzilli algılama gibi uygulamalar için daha küçük paketlerde daha yüksek sürücü akımlarını işleyebilen cihazlar.
• Çoklu Dalga Boyu ve VCSEL'ler:Diğer IR dalga boylarında (örn. daha iyi göz güvenliği için 940nm, daha uzun menzilli LiDAR için 1350nm/1550nm) LED'ler ve Dikey-Oyuklu Yüzey-Yayan Lazerlerin (VCSEL) ortaya çıkışı, belirli uygulama ihtiyaçlarına uyum sağlamak için.
• Entegre Çözümler:IR verici, sürücü devresi ve bazen dedektörün tek bir modülde birleştirilmesi, tasarımı basitleştirmek ve performansı iyileştirmek için.

HIR89-01C/1R, geniş bir ana akım IR uygulama yelpazesi için olgun, uygun maliyetli ve güvenilir bir çözümü temsil eder.