IRR15-22C/L491/TR8 SMD LED Veri Sayfası - 3.0x1.6x1.1mm Paket - İleri Gerilim 1.3V(Kızılötesi)/1.9V(Kırmızı) - Güç 100mW(Kızılötesi)/130mW(Kırmızı) - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

IRR15-22C/L491/TR8, tek bir minyatür, üstten görünümlü düz paket içinde bir kızılötesi (IR) yayan diyot ve bir kırmızı yayan diyot entegre eden çift yayıcılı bir yüzey montaj cihazıdır (SMD). Cihaz, her iki dalga boyu için de verimli ışık iletimine olanak tanıyan su berraklığında plastikle kapsüllenmiştir. Temel bir tasarım özelliği, IR yayıcının spektral olarak silikon fotodiyotlar ve fototransistörlerle eşleştirilmesidir; bu da onu algılama ve tespit uygulamaları için optimize eder. Ürün, modern çevre standartlarına uygun olarak kurşunsuz, RoHS uyumlu, AB REACH uyumlu ve halojensizdir.

1.1 Temel Özellikler ve Avantajlar

• Düşük İleri Gerilim:Devrede daha yüksek enerji verimliliği ve azaltılmış güç tüketimi sağlar.
• Spektral Eşleştirme:IR diyodunun çıkışı, özellikle silikon tabanlı fotodedektörlerin duyarlılık eğrisiyle eşleştirilmiştir; bu da optik algılama sistemlerinde sinyal-gürültü oranını artırır.
• Çift Yayılım:IR (algılama, uzaktan kumanda) ve Kırmızı (durum göstergesi, basit ekranlar) işlevlerini tek bir kompakt alanda birleştirerek kart alanından tasarruf sağlar.
• Çevresel Uyumluluk:Kurşunsuz, RoHS, REACH ve halojensiz gereksinimlerini karşılar; bu da onu geniş bir küresel pazar ve çevre bilincine sahip tasarımlar için uygun kılar.
• Minyatür SMD Paketi:Üstten görünümlü düz paket (3.0mm x 1.6mm x 1.1mm), otomatik montaj ve yüksek yoğunluklu PCB tasarımları için idealdir.

1.2 Hedef Pazar ve Uygulamalar

Bu bileşen, öncelikle algılama ve gösterge için güvenilir, düşük güçlü optik kaynaklar gerektiren uygulamaları hedeflemektedir. Temel uygulama alanıkızılötesi uygulamalı sistemlerdirve bunlar şunları içerir:

• Yakınlık ve varlık sensörleri
• Nesne tespiti ve sayma sistemleri
• Optik kodlayıcılar
• Dokunmasız anahtarlar ve arayüzler
• Basit veri iletim bağlantıları (örn., uzaktan kumanda alıcıları)
• IR işlevinin yanında kırmızı bir gösterge ışığına ihtiyaç duyulan cihazlar

2. Derinlemesine Teknik Parametre Analizi

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

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

• Sürekli İleri Akım (I_F):Hem IR hem de Kırmızı çipler için 50 mA. Bu akımın aşılması aşırı ısınmaya ve hızlı bozulmaya neden olacaktır.
• Ters Gerilim (V_R):5 V. LED'in ters gerilim toleransı sınırlıdır; uygun devre tasarımı ters öngerilim koşullarını önlemelidir.
• Güç Dağılımı (P_c):IR çipi için 100 mW ve Kırmızı çip için 130 mW (25°C veya altı serbest hava sıcaklığında). Bu parametre termal yönetim için çok önemlidir.
• Çalışma & Depolama Sıcaklığı:-25°C ila +85°C (çalışma), -40°C ila +100°C (depolama).
• Lehimleme Sıcaklığı:Maksimum 5 saniye için 260°C, tipik kurşunsuz reflow profilleriyle uyumludur.

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

Bunlar, belirtilen test koşulları altındaki tipik performans parametreleridir.

• Işıma Şiddeti (I_E):mW/sr (miliwatt başına steradyan) cinsinden ölçülür. I_F=20mA'de tipik değerler 2.1 mW/sr (IR) ve 2.3 mW/sr (Kırmızı)'dır. Bu, belirli bir katı açıya yayılan optik gücü gösterir.
• Tepe Dalga Boyu (λ_p):IR için 940 nm (tipik) ve Kırmızı için 660 nm (tipik). IR dalga boyu, 900-1000 nm civarında tepe duyarlılığa sahip olan silikon fotodedektörler için idealdir.
• Spektral Bant Genişliği (Δλ):IR için yaklaşık 30 nm ve Kırmızı için 20 nm, yayılan ışığın spektral saflığını tanımlar.
• İleri Gerilim (V_F):I_F=20mA'de tipik değerler IR için 1.30 V ve Kırmızı için 1.90 V'dur. Kırmızı çip, farklı yarıiletken malzemeden (AlGaInP vs. GaAlAs) dolayı daha yüksek bir V_F'ye sahiptir.
• Görüş Açısı (2θ_1/2):120 derece. Bu geniş görüş açısı, üstten görünümlü, merceksiz su berraklığındaki paketin karakteristiğidir ve geniş bir yayılım deseni sağlar.

3. Performans Eğrisi Analizi

3.1 Kızılötesi (IR) Çip Karakteristikleri

IR çipi için sağlanan eğriler kritik tasarım içgörüleri sunar:

• Spektral Dağılım:Eğri, yarı maksimum genişlikte (FWHM) yaklaşık 30 nm ile 940 nm'de keskin bir tepe gösterir; bu da silikon dedektörlerle iyi bir spektral eşleşmeyi doğrular.
• İleri Akım - İleri Gerilim (I-V Eğrisi):Bu üstel eğri, akım sınırlayıcı direnç seçimi için gereklidir. Gerilimdeki küçük bir değişiklik, akımda büyük bir değişikliğe yol açar; bu da sabit akım sürücüsü veya iyi hesaplanmış bir seri direnç ihtiyacını vurgular.
• Bağıl Şiddet - İleri Akım:Işıma şiddetinin maksimum değere kadar akımla doğrusal olarak arttığını gösterir; bu da akım kontrolü ile parlaklık modülasyonuna olanak tanır.
• İleri Akım - Ortam Sıcaklığı:Güç azaltma gereksinimini gösterir. Güç dağılımı limitini aşmayı önlemek için izin verilen maksimum ileri akım, ortam sıcaklığı arttıkça azalır.

3.2 Kırmızı Çip Karakteristikleri

Kırmızı çip için eğriler benzer prensipleri izler ancak malzemeye özgü farklılıklar vardır:

• Spektral Dağılım:Daha dar bant genişliği (~20 nm) ile 660 nm'de (koyu kırmızı) merkezlenmiştir, doygun bir kırmızı renk oluşturur.
• I-V Eğrisi, Şiddet-Akım ve Termal Güç Azaltma:Bu eğriler, IR çipininkine benzerdir ancak Mutlak Maksimum Değerler ve Elektro-Optik Karakteristikler tablolarında belirtildiği gibi farklı gerilim ve güç dağılım değerlerine sahiptir.

3.3 Açısal Karakteristikler

TheBağıl Işık Akımı - Açısal Yer Değiştirmeeğrisi (muhtemelen eşleştirilmiş bir dedektörden), uzaysal yayılım desenini gösterir. 120 derecelik görüş açısı, şiddetin 0°'de (yayıcı yüzeye dik) en yüksek ve ±60°'de yarıya düştüğü Lambert benzeri bir dağılımla sonuçlanır. Bu, optik yolları tasarlamak ve alıcıda yeterli sinyal gücünü sağlamak için önemlidir.

4. Mekanik ve Paket Bilgisi

4.1 Paket Boyutları

Cihaz minyatür bir SMD paketinde gelir. Ana boyutlar (mm cinsinden) yaklaşık 3.0 x 1.6 gövde boyutunu ve 1.1 yüksekliği içerir. Katot tipik olarak paket üzerinde bir işaret veya çentikle tanımlanır. Boyut çizimi, PCB ayak izi tasarımı için kritik olan uç aralığını ve lehim pedi önerilerini gösterir.

4.2 Polarite Tanımlama

Doğru polarite bağlantısı hayati önem taşır. Veri sayfasının paket diyagramı anot ve katot terminallerini gösterir. 5V ters gerilim değerini aşan ters polarite uygulamak, diyot eklemini anında hasara uğratabilir.

5. Lehimleme, Montaj ve Kullanım Kılavuzları

5.1 Kritik Önlemler

• Aşırı Akım Koruması:Harici bir akım sınırlayıcı dirençzorunludur. Dik I-V eğrisi, gerilimdeki küçük bir artışın bile yıkıcı bir akım dalgalanmasına neden olabileceği anlamına gelir.
• Depolama ve Nem Hassasiyeti:Cihaz nem hassastır (MSL). Nem önleyici torba içinde desikat ile birlikte orijinal ambalajında saklanmalıdır. Açıldıktan sonra, yeniden kurutulmadığı sürece (60°C'de 24 saat) 168 saat (7 gün) içinde kullanılmalıdır.

5.2 Lehimleme Koşulları

• Reflow Lehimleme:Kurşunsuz bir sıcaklık profili önerilir; tepe sıcaklığı maksimum 5 saniye için 260°C olmalıdır. Reflow işlemi ikiden fazla yapılmamalıdır.
• El Lehimleme:Gerekirse, uç sıcaklığı <350°C olan bir lehim havya kullanın, her terminale <3 saniye ısı uygulayın ve düşük güçlü bir havya (<25W) kullanın. Bağlantılar arasında soğumaya izin verin.
• Onarım:Önerilmez. Kaçınılmazsa, her iki terminali aynı anda ısıtmak için çift uçlu bir lehim havya kullanın ve lehim bağlantıları üzerindeki mekanik stresi önleyin.

6. Paketleme ve Sipariş Bilgisi

6.1 Paketleme Şartnamesi

Cihazlar, makaralara sarılmış kabartmalı taşıyıcı bant üzerinde tedarik edilir. Standart paketleme miktarı makara başına 2000 adettir. Taşıyıcı bant boyutları, standart SMD pick-and-place ekipmanlarıyla uyumluluğu sağlar.

6.2 Etiket ve İzlenebilirlik

Paketleme, nem önleyici torba ve makara üzerindeki etiketleri içerir. Bu etiketler, Parça Numarası (P/N), Lot Numarası (LOT No.), miktar (QTY) ve üretim yeri gibi izlenebilirlik bilgilerini içerir. Bu, kalite kontrolü ve tedarik zinciri yönetimi için gereklidir.

7. Uygulama Tasarım Hususları

7.1 Devre Tasarımı

Sürücü devresini tasarlarken:

1. Seri Direnç (R_s) Hesaplama:R_s= (V_kaynak- V_F) / I_F formülünü kullanın. Tüm koşullar altında yeterli akımı sağlamak için veri sayfasındaki maksimum V_F değerini kullanın. Örneğin, 5V kaynakla 20mA'de Kırmızı LED için: R_s= (5V - 2.5V) / 0.02A = 125Ω. Bir sonraki standart değeri kullanın (örn., 130Ω veya 150Ω).
2. Karartma için PWM Düşünün:Şiddet kontrolü için, analog akım azaltma yerine Darbe Genişlik Modülasyonu (PWM) kullanın, çünkü bu tutarlı renk (Kırmızı için) ve dalga boyu sağlar.
3. Termal Yönetim:Özellikle maksimum akıma yakın çalışıldığında veya yüksek ortam sıcaklıklarında, PCB düzeninin ısı emilimi için yeterli bakır alanı sağladığından emin olun.

7.2 Optik Tasarım

• Algılama (IR) için:IR yayıcı ve fotodedektörü optik olarak hizalayın. Algılama alanını tanımlamak ve ortam ışığı girişimini engellemek için diyaframlar, mercekler veya ışık kılavuzları kullanın. Geniş 120° açı, daha uzun menzilli algılama için daha yönlü bir ışın oluşturmak üzere kalkan gerektirebilir.
• Gösterge (Kırmızı) için:Su berraklığındaki mercek ve geniş açı iyi görünürlük sağlar. Daha yumuşak, daha düzgün bir gösterge isteniyorsa bir difüzör kullanmayı düşünün.

8. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

IRR15-22C/L491/TR8'nin temel farklılaşması, onunçift dalga boylu, tek pakettasarımında yatar. İki ayrı LED kullanmaya kıyasla şunları sunar:

• Alan Tasarrufu:PCB ayak izini %50 azaltır.
• Basitleştirilmiş Montaj:İki yerine bir pick-and-place işlemi.
• Maliyet Verimliliği:Potansiyel olarak daha düşük toplam bileşen ve montaj maliyeti.
• Optimize Edilmiş IR Performansı:Özel 940nm GaAlAs çipi, silikon dedektörlerle optimal performans için seçilmiştir; bu da genel IR LED'lere kıyasla daha iyi hassasiyet ve menzil sunabilir.

9. Sıkça Sorulan Sorular (SSS)

9.1 IR ve Kırmızı LED'leri aynı anda sürebilir miyim?

Evet, ancak ayrı akım sınırlayıcı devreler (dirençler veya sürücüler) tarafından sürülmelidirler. Ortak bir paketi paylaşırlar ancak bağımsız yarıiletken çiplere ve elektriksel bağlantılara sahiptirler.

9.2 Neden bir akım sınırlayıcı direnç kesinlikle gereklidir?

LED'ler akım kontrollü cihazlardır. İleri gerilimlerinin negatif bir sıcaklık katsayısı vardır ve birimden birime değişir. Seri direnç olmadan bir gerilim kaynağı, kontrolsüz bir akım akışına neden olarak anında termal kaçak ve tahribata yol açar.

9.3 Bu LED'in tipik ömrü nedir?

LED ömrü tipik olarak ışık çıkışının başlangıç değerinin %50'sine düştüğü nokta (L70/L50) olarak tanımlanır. Bu veri sayfasında açıkça belirtilmese de, dereceler dahilinde, iyi termal yönetimle çalıştırılan SMD LED'lerin genellikle 50.000 saati aşan ömürleri vardır.

9.4 Sensör tasarımım için Işıma Şiddeti (mW/sr) değerini nasıl yorumlarım?

Işıma şiddeti, birim katı açı başına optik gücü tanımlar. Bir dedektör tarafından alınan gücü (mW cinsinden) tahmin etmek için, dedektörün aktif alanını ve LED'den uzaklığını/açısını bilmeniz gerekir. Açısal yer değiştirme eğrisi, eksen dışı hizalama için bu hesaplamada yardımcı olur.

10. Pratik Uygulama Örneği

10.1 Basit Yakınlık Sensörü

Senaryo:Bir cismin bir cihaza 5 cm mesafeye geldiğini tespit etmek.
Uygulama:IRR15-22C/L491/TR8'i bir PCB'ye monte edin. IR yayıcıyı 20mA sabit akımla sürün (3.3V kaynaktan hesaplanan bir direnç kullanarak). Karşısına, doğrudan optik kuplajı önlemek için aralarında küçük bir bariyer olacak şekilde bir silikon fototransistör yerleştirin. Bir cisim boşluğa girdiğinde, yayıcıdan gelen IR ışığını dedektöre yansıtır. Dedektörün çıkış akımı artar; bu bir yük direnci ile gerilime dönüştürülebilir ve bir mikrodenetleyicinin ADC'si veya karşılaştırıcısı tarafından okunabilir. Kırmızı LED, görsel bir "algılama aktif" veya "cisim var" göstergesi sağlamak için bir GPIO pinine bağlanabilir.

11. Çalışma Prensibi

Işık Yayan Diyotlar (LED'ler), yarıiletken p-n eklem cihazlarıdır. İleri bir gerilim uygulandığında, n-bölgesinden elektronlar ve p-bölgesinden oyuklar eklem bölgesine enjekte edilir. Bu yük taşıyıcıları yeniden birleştiğinde, foton (ışık) şeklinde enerji açığa çıkarırlar. Yayılan ışığın dalga boyu (rengi), yarıiletken malzemenin bant aralığı enerjisi tarafından belirlenir. IRR15-22C/L491/TR8, IR yayıcı (940nm) içinGaAlAs (Galmiyum Alüminyum Arsenür)ve Kırmızı yayıcı (660nm) içinAlGaInP (Alüminyum Galmiyum İndiyum Fosfür)kullanır. Su berraklığındaki epoksi mercek, çipi kapsüller, mekanik koruma sağlar ve ışık çıkış desenini şekillendirir.

12. Teknoloji Trendleri

Bunun gibi SMD LED'lerin gelişimi, birkaç önemli endüstri trendini takip eder:

• Minyatürleştirme:Daha küçük nihai ürünler sağlamak için paket boyutunun sürekli azaltılması (örn., 0603'ten 0402'ye, 0201'e).
• Çok Çipli Paketler (MCP'ler):Bu çift dalga boylu cihazda görüldüğü gibi, daha yüksek çıkış, renk karıştırma veya çok işlevlilik için bir pakette birden fazla LED çipi (farklı renkler veya aynı renk) entegre etmek.
• Daha Yüksek Verimlilik:İç kuantum verimliliği (IQE) ve ışık çıkarma verimliliğindeki sürekli iyileştirmeler, aynı giriş akımı için daha yüksek ışıma şiddetine yol açar ve sistem güç bütçelerini iyileştirir.
• Gelişmiş Güvenilirlik:Paketleme malzemelerindeki (epoksi, silikon) ve çip bağlama tekniklerindeki gelişmeler, yüksek sıcaklık ve nem altındaki performansı iyileştirerek çalışma ömrünü uzatır.
• Akıllı Entegrasyon:Artmakta olan bir trend, LED paketi içinde kontrol IC'lerinin (sürücüler, sensörler) entegre edilmesidir; bu da sistem tasarımını basitleştiren "akıllı LED" modülleri oluşturur.