HIR26-21C/L423/TR8 IR LED Teknik Veri Sayfası - 1.6mm Yuvarlak Paket - 1.45V İleri Gerilim - 850nm Dalga Boyu - 16mW/sr Işıma Şiddeti - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

HIR26-21C/L423/TR8, yüzey montaj teknolojisi (SMT) uygulamaları için tasarlanmış yüksek performanslı bir kızılötesi (IR) ışık yayan diyottur. Bu cihaz, kompakt 1.6mm yuvarlak form faktörüne sahip, subminiature ters paket çip LED'ler kategorisine aittir. Temel işlevi, silikon fotodedektörlerin ve fototransistörlerin spektral hassasiyeti ile optimum uyum sağlayan 850 nanometre tepe dalga boyunda kızılötesi ışık yaymaktır. Bu özellik, görünmez ışık iletiminin gerektiği çok çeşitli algılama ve sinyalizasyon uygulamaları için ideal bir kaynak olmasını sağlar.

LED, Galyum Alüminyum Arsenür (GaAlAs) malzemesi kullanılarak üretilmiş ve küresel bir lensli, su berraklığında plastik reçine ile kapsüllenmiştir. Bu tasarım, verimli ışık çıkışı ve tutarlı bir radyasyon deseni sağlar. Bu bileşenin önemli bir avantajı, enerji verimli çalışmaya katkıda bulunan düşük ileri gerilimidir. Ayrıca, ürün, Pb'siz ve RoHS çevre standartlarına uyumludur ve modern üretim gereksinimleri olan tehlikeli madde azaltımı ile uyumludur.

2. Teknik Özellikler Derinlemesine 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
• Ters Gerilim (V_R)): 5 V
• Güç Dağılımı (P_d) T_a≤ 25°C'de: 110 mW
• Çalışma Sıcaklığı (T_opr)): -40°C ila +85°C
• Depolama Sıcaklığı (T_stg)): -40°C ila +85°C
• Lehimleme Sıcaklığı (T_sol)): 260°C (reflow sırasında maksimum 10 saniye)

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

Bu parametreler, aksi belirtilmedikçe 20mA ileri akımda ölçülen, cihazın tipik çalışma koşulları altındaki performansını tanımlar.

• Işıma Şiddeti (I_e)): 14.0 mW/sr (Min), 16.0 mW/sr (Tip.). Bu, birim katı açı başına yayılan optik gücü ölçer ve IR ışınının parlaklığını gösterir.
• Tepe Dalga Boyu (λ_p)): 850 nm (Tip.). Optik çıkış gücünün maksimum olduğu dalga boyudur, silikon tabanlı alıcılar için mükemmel uyumludur.
• Spektral Bant Genişliği (Δλ)): 42 nm (Tip.). Tepe dalga boyu etrafında merkezlenmiş, yayılan dalga boyları aralığıdır.
• İleri Gerilim (V_F)): 1.45 V (Tip.), 1.70 V (Maks.). Belirtilen akımda çalışırken LED üzerindeki gerilim düşüşüdür. Düşük tipik değer önemli bir verimlilik avantajıdır.
• Ters Akım (I_R)): V_R=5V'da 10 μA (Maks.). Cihaz ters kutuplandığında oluşan küçük kaçak akımdır.
• Optik Yükselme/Düşme Süresi (t_r/t_f)): I_F=50mA'da 25/15 ns (Tip.), 35/35 ns (Maks.). Bu hızlı anahtarlama süreleri, veri iletimi için yüksek hızlı palslı çalışmayı mümkün kılar.
• Görüş Açısı (2θ_1/2)): 20 derece (Tip.). Işıma şiddetinin maksimum şiddetin yarısı olduğu tam açıdır (eksenel). Bu, ışın genişliğini tanımlar.

3. Performans Eğrisi Analizi

Veri sayfası, tasarım mühendisleri için çok önemli olan birkaç karakteristik eğri sağlar.

3.1 İleri Akım - Ortam Sıcaklığı İlişkisi

Bu eğri, ortam sıcaklığı arttıkça izin verilen maksimum ileri akımın azaltılmasını gösterir. Termal hasarı önlemek için, 25°C üzerinde çalışırken ileri akım azaltılmalıdır. Bu ilişkiyi 110mW'lık güç dağılımı limiti yönetir.

3.2 Spektral Dağılım

Grafik, dalga boyunun bir fonksiyonu olarak bağıl ışıma şiddetini gösterir, 850nm'deki tepe noktasını ve yaklaşık 42nm bant genişliğini doğrular. Bu, alıcının spektral tepkisi ile uyumluluğu sağlamak için kritiktir.

3.3 Tepe Işıma Dalga Boyu - Sıcaklık İlişkisi

Tepe dalga boyunun hafif bir sıcaklık katsayısı vardır, tipik olarak yaklaşık 0.1 ila 0.3 nm/°C kayar. Bu eğri, tasarımcıların uygulamalarının amaçlanan sıcaklık aralığı boyunca operasyonel dalga boyu kaymasını tahmin etmelerini sağlar.

3.4 İleri Akım - İleri Gerilim İlişkisi

Bu IV karakteristik eğrisi, akım sınırlayıcı devre tasarımı için gereklidir. Akım ve gerilim arasındaki doğrusal olmayan ilişkiyi gösterir ve çalışma noktasını ayarlamak için bir seri direnç veya sabit akım sürücü kullanmanın önemini vurgular.

3.5 Işıma Şiddeti - Açısal Yer Değiştirme İlişkisi

Bu kutupsal çizim, 20 derecelik görüş açısını görsel olarak tanımlar. Radyasyon deseni bu koni içinde yaklaşık olarak Lambertian'dır, bu da belirli bir mesafe ve açıdaki bir hedef üzerindeki ışınımı hesaplamak için önemlidir.

3.6 Bağıl Işıma Şiddeti - İleri Akım İlişkisi

Bu eğri, optik çıkışın tipik çalışma aralığında sürücü akımı ile neredeyse doğrusal olduğunu gösterir. Belirli bir ışıma şiddeti seviyesine ulaşmak için gereken sürücü akımını belirlemeye yardımcı olur.

4. Mekanik ve Paketleme Bilgileri

4.1 Paket Boyutları

Cihazın yuvarlak, subminiature ters bir paketi vardır. Ana boyutlar 1.6mm gövde çapını içerir. Veri sayfasındaki detaylı mekanik çizimler, aksi belirtilmedikçe standart ±0.1mm toleransı ile, bacak aralığı, toplam yükseklik ve lens geometrisi dahil tüm kritik boyutları belirtir. Mühendisler, doğru PCB ayak izi tasarımı için bu çizimlere başvurmalıdır.

4.2 Polarite Tanımlama

Katot tipik olarak paket üzerindeki bir işaretleme veya boyut çiziminde gösterildiği gibi belirli bir bacak konfigürasyonu ile tanımlanır. Cihaz arızasını önlemek için montaj sırasında doğru polarite yönlendirmesi zorunludur.

5. Lehimleme ve Montaj Kılavuzu

SMD bileşenlerinde güvenilirliği sağlamak için uygun işleme kritiktir.

5.1 Depolama ve Nem Hassasiyeti

LED'ler nem geçirmez torbalarda paketlenmiştir. Torba açıldıktan sonraki raf ömrü, 30°C veya daha düşük ve %60 bağıl nem veya daha düşük koşullar altında 1 yıldır. Depolama süresi aşılırsa veya nem göstergesi değişirse, reflow lehimlemeden önce "patlamış mısır" hasarını önlemek için 60 ±5°C'de 24 saatlik bir kurutma işlemi gereklidir.

5.2 Reflow Lehimleme Profili

Kurşunsuz (Pb'siz) bir reflow lehimleme profili önerilir. Maksimum lehimleme sıcaklığı 260°C'yi geçmemeli ve 250°C üzerindeki süre maksimum 10 saniye ile sınırlandırılmalıdır. Aynı cihazda reflow lehimleme işlemi ikiden fazla kez yapılmamalıdır.

5.3 El Lehimleme ve Yeniden İşleme

El lehimleme kaçınılmazsa, aşırı dikkat gösterilmelidir. Lehim havya ucu sıcaklığı 350°C'nin altında olmalı ve her terminal için temas süresi 3 saniye veya daha az ile sınırlandırılmalıdır. Düşük güçlü bir havya (≤25W) önerilir. Yeniden işleme için, her iki terminali aynı anda ısıtmak ve mekanik stresi önlemek için çift uçlu bir lehim havya önerilir. Yeniden işlemenin cihaz karakteristikleri üzerindeki etkisi önceden doğrulanmalıdır.

5.4 Devre Kartı Tasarımı

Lehimlemeden sonra, devre kartı eğilmemeli veya mekanik strese maruz bırakılmamalıdır, çünkü bu LED paketini çatlatabilir veya iç bağlantılara zarar verebilir.

6. Paketleme ve Sipariş Bilgileri

6.1 Makara ve Şerit Özellikleri

Ürün, 7 inç çapında makaralara sarılmış endüstri standardı 8mm taşıyıcı şerit üzerinde tedarik edilir. Her makara 1500 adet (PCS) HIR26-21C/L423/TR8 LED içerir. Otomatik pick-and-place montaj ekipmanları ile uyumluluğu sağlamak için, yuva boyutu, aralık ve dişli deliği özellikleri dahil detaylı taşıyıcı şerit boyutları sağlanmıştır.

7. Uygulama Önerileri

7.1 Tipik Uygulama Senaryoları

• PCB'ye Monte Edilmiş Kızılötesi Sensörler:Yakınlık sensörleri, nesne algılama ve çizgi takip robotlarında ışık kaynağı olarak kullanılır.
• Kızılötesi Uzaktan Kumanda Üniteleri:İyi ışıma şiddeti nedeniyle, tüketici elektroniği (TV'ler, ses sistemleri) için uzaktan kumandalarda yüksek güç gereksinimleri için idealdir.
• Tarayıcılar:Barkod tarayıcılarında ve IR aydınlatmaya ihtiyaç duyulan belge tarayıcılarda kullanılabilir.
• Genel Kızılötesi Sistemler:Kompakt, verimli ve güvenilir bir 850nm kızılötesi ışık kaynağı gerektiren herhangi bir uygulama için uygundur.

7.2 Tasarım Hususları

• Akım Sınırlama:Çalışma akımını ayarlamak için harici bir seri dirençkesinlikle zorunludur. LED'in düşük ileri gerilimi, besleme gerilimindeki küçük bir artışın bile akımda büyük, yıkıcı bir artışa neden olabileceği anlamına gelir.
• Termal Yönetim:Paket küçük olsa da, özellikle yüksek ortam sıcaklığı ortamlarında veya maksimum akıma yakın sürüşlerde güç dağılımı dikkate alınmalıdır. Yeterli PCB bakır alanı, ısı emilimine yardımcı olabilir.
• Optik Tasarım:20 derecelik görüş açısı, hedef veya alıcı üzerinde istenen aydınlatma desenini elde etmek için muhafaza tasarımına dahil edilmelidir.
• Alıcı Eşleştirme:Optimum sistem performansı ve sinyal-gürültü oranı için bu LED'i, 850nm civarında tepe hassasiyetine sahip bir silikon fotodiyot veya fototransistör ile eşleştirin.

8. Güvenilirlik Testleri

Cihaz, çeşitli stresler altında uzun vadeli performansı sağlamak için kapsamlı bir güvenilirlik testi serisinden geçer. Testler %90 güven düzeyi ve %10 Lot Tolerans Yüzde Kusurlu (LTPD) ile gerçekleştirilir. Ana testler şunları içerir:

• Reflow Lehimleme Simülasyonu (260°C)
• Sıcaklık Döngüsü (-40°C ila +100°C)
• Termal Şok (-10°C ila +100°C)
• Yüksek Sıcaklıkta Depolama (+100°C)
• Düşük Sıcaklıkta Depolama (-40°C)
• DC Çalışma Ömrü (20mA'da 1000 saat)
• Yüksek Sıcaklık/Yüksek Nem Çalışma Ömrü (85°C/%85 RH'de 1000 saat)

Çevresel testler için başarısızlık kriterleri, ters akım (I_R), ışıma şiddeti (I_e) ve ileri gerilim (V_F) gibi ana parametrelerdeki değişimlere dayanır.

9. Sıkça Sorulan Sorular (SSS)

9.1 Seri direnç neden gereklidir?

Kızılötesi LED'in çok doğrusal olmayan ve dik bir akım-gerilim (I-V) karakteristiği vardır. İleri gerilimdeki küçük bir değişiklik, akımda büyük bir değişikliğe neden olur. Akım sınırlayıcı bir direnç olmadan, LED tipik bir gerilim kaynağından (örn., 3.3V veya 5V) aşırı akım çeker, bu da anında aşırı ısınmaya ve felaket arızasına yol açar. Direnç, kararlı bir çalışma noktası belirler.

9.2 Seri direnç değeri nasıl hesaplanır?

Ohm Kanunu'nu kullanın: R = (V_besleme- V_F) / I_F. Örneğin, 5V besleme, 20mA hedef akım ve tipik V_F=1.45V için: R = (5 - 1.45) / 0.02 = 177.5 Ω. Standart bir 180 Ω direnç uygun olacaktır. Akımın istenen limiti aşmamasını sağlamak için muhafazakar bir tasarım için daima veri sayfasındaki maksimum V_Fdeğerini (1.70V) kullanın.

9.3 Bu LED veri iletimi için kullanılabilir mi?

Evet, hızlı yükselme ve düşme süreleri (tipik olarak 25ns/15ns), IrDA veya basit seri iletişim bağlantıları gibi kızılötesi veri iletim sistemlerinde modüle edilmiş veya palslı çalışma için uygun kılar. Sürücü devresi bu hızlarda anahtarlama yapabilmelidir.

9.4 Işıma şiddeti ile güç arasındaki fark nedir?

Işıma şiddeti (mW/sr cinsinden ölçülür), birim katı açı başına yayılan optik güçtür. Işının ne kadar "odaklandığını" tanımlar. Toplam ışıma akısı (mW cinsinden güç), şiddetin tüm açılar üzerinden integrali olacaktır. Dar bir 20 derecelik ışın için, yüksek bir ışıma şiddeti değeri, yönlendirilmiş uygulamalar için uygun parlak, konsantre bir ışını gösterir.

10. Çalışma Prensibi

HIR26-21C/L423/TR8 bir yarı iletken ışık yayan diyottur. Bant aralığı enerjisini aşan bir ileri gerilim uygulandığında, elektronlar ve delikler aktif bölgede (GaAlAs'tan yapılmış) yeniden birleşir ve enerjiyi fotonlar şeklinde serbest bırakır. GaAlAs malzemesinin spesifik bileşimi, bant aralığı enerjisini belirler, bu da yayılan ışığın tepe dalga boyunu tanımlar - bu durumda, kızılötesi spektrumda 850nm. Su berraklığındaki epoksi paket, çıkış ışınını belirtilen 20 derecelik görüş açısına şekillendiren bir lens görevi görür.

11. Endüstri Bağlamı ve Trendler

850nm ve 940nm dalga boylarındaki kızılötesi LED'ler, sayısız elektronik sistemin temel bileşenleridir. Trend, daha da küçük paket boyutlarına, daha yüksek verimliliğe (elektriksel watt başına daha fazla ışıma çıkışı) ve artan entegrasyona doğrudur. Ayrıca, LiDAR, 3D algılama ve optik iletişimdeki yeni uygulamaları desteklemek için daha yüksek hızlarda çalışabilen cihazlara yönelik artan bir talep vardır. HIR26-21C/L423/TR8, kompakt boyutu, iyi performansı ve RoHS uyumluluğu ile, güvenilir, yüzey montaj bir ışık kaynağı gerektiren geleneksel ve birçok modern IR uygulaması için yerleşik bir çözümü temsil eder.