1206 Paket İç Lensli Çip LED HIR25-21C/L289/2T Veri Sayfası - Boyut 3.2x1.6x1.1mm - Gerilim 1.4V - Güç 130mW - Kızılötesi 850nm - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

HIR25-21C/L289/2T, minyatür 1206 yüzey montaj cihazı (SMD) paketinde bulunan yüksek performanslı bir kızılötesi (IR) yayıcı diyottur. Bu bileşen, silikon tabanlı fotodedektörlerle eşleşen güvenilir kızılötesi yayılım gerektiren uygulamalar için özel olarak tasarlanmıştır. Temel işlevi, elektrik enerjisini 850 nanometre (nm) tepe dalga boyunda kızılötesi ışığa dönüştürmektir.

Cihaz, kızılötesi spektrumdaki verimliliği ile bilinen bir GaAlAs (Galüminyum Alüminyum Arsenür) çip malzemesi ile inşa edilmiştir. Paket, su berraklığında plastikten kalıplanmıştır ve küresel bir iç lens içerir. Bu lens tasarımı, ışık çıkış desenini kontrol etmek için çok önemlidir ve tipik 60 derecelik bir görüş açısı (2θ1/2) sağlar. "Su berraklığında" görünüm, lens malzemesinin görünür ışığı filtrelemediğini, hedeflenen kızılötesi radyasyonun maksimum iletimine izin verdiğini gösterir.

Bu LED'in önemli bir avantajı, silikon fotodiyotlar ve fototransistörlerle spektral uyumudur. Silikon dedektörler, yakın kızılötesi bölgede tepe hassasiyetine sahiptir ve bu LED'in 850nm çıkışı, bu karakteristikle iyi bir şekilde uyum sağlayarak algılama uygulamalarında optimal sinyal gücü ve sistem verimliliğini garanti eder.

2. Derinlemesine Teknik Parametre Analizi

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Bu değerler, cihaza kalıcı hasar verebilecek sınırları tanımlar. Bu koşullar altında çalışma garantisi yoktur.

• Sürekli İleri Akım (I_F): 65 mA. Bu, LED anoduna sürekli olarak uygulanabilecek maksimum DC akımdır.
• Ters Gerilim (V_R): 5 V. Bundan daha yüksek bir ters gerilim uygulamak, LED'in PN eklemini bozabilir.
• Güç Dağılımı (P_d): 25°C veya altındaki ortam sıcaklığında 130 mW. Bu, paketin ısı olarak dağıtabileceği maksimum güçtür. Bu limiti aşmak aşırı ısınma riski taşır.
• Çalışma & Depolama Sıcaklığı: -25°C ila +85°C (çalışma), -40°C ila +85°C (depolama).
• Lehimleme Sıcaklığı (T_sol): Maksimum 5 saniye için 260°C. Bu, kurşunsuz (Pb-free) reflow lehimleme süreçleri için kritiktir.

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

Bu parametreler standart test koşullarında (20mA ileri akım, 25°C) ölçülür ve cihazın performansını tanımlar.

• Radyant Şiddet (I_e): 4.0 mW/sr (Min), 5.0 mW/sr (Tip). Bu, birim katı açı (steradyan) başına yayılan optik gücü ölçer. LED'in ana yönündeki parlaklığının doğrudan bir göstergesidir.
• Tepe Dalga Boyu (λ_p): 850 nm (Tip). Optik çıkış gücünün en yüksek olduğu dalga boyu. Bu, insan gözüyle görülemeyen yakın kızılötesi (NIR) spektrumundadır.
• Spektral Bant Genişliği (Δλ): 30 nm (Tip). Yayılan dalga boyları aralığı, tipik olarak tepe gücün yarısında (Yarım Maksimum Tam Genişlik - FWHM) ölçülür. 30nm bant genişliği bir IR LED için standarttır.
• İleri Gerilim (V_F): 20mA'de 1.4 V (Tip), 1.7 V (Maks). LED çalışırken üzerindeki gerilim düşüşü. Bu düşük gerilim, GaAlAs IR diyotlarının karakteristiğidir ve seri direnç değerlerinin ve güç tüketiminin hesaplanması için önemlidir.
• Ters Akım (I_R): V_R=5V'de 10 μA (Maks). Diyot ters kutuplandığında akan küçük sızıntı akımı.
• Görüş Açısı (2θ_1/2): 60° (Tip). Radyant şiddetin maksimum değerinin yarısına düştüğü tam açı. Küresel lens, bu orta genişlikteki ışın demetini oluşturur.

3. Performans Eğrisi Analizi

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

3.1 İleri Akım - Ortam Sıcaklığı İlişkisi

Bu grafik, ortam sıcaklığı arttıkça izin verilen maksimum ileri akımın azalmasını gösterir. Sıcaklık yükseldikçe, LED'in ısı dağıtma yeteneği azalır, bu nedenle maksimum akım, 130mW güç dağılımı limiti içinde kalmak için azaltılmalıdır. Tasarımcılar yüksek sıcaklıkta çalışma için bu eğriye başvurmalıdır.

3.2 Spektral Dağılım

Bu çizim, ışık çıkışını dalga boyunun bir fonksiyonu olarak görselleştirir, 30nm FWHM bant genişliği ile 850nm tepe noktası etrafında merkezlenmiştir. Silikon dedektörlerle spektral uyumu doğrular; bu dedektörler tipik olarak 800-900nm civarında yüksek duyarlılığa sahiptir.

3.3 İleri Akım - İleri Gerilim İlişkisi (I-V Eğrisi)

Bu temel eğri, bir diyot için akım ve gerilim arasındaki üstel ilişkiyi gösterir. "Diz" gerilimi yaklaşık 1.2-1.3V civarındadır. Eğri, sürücü devresini tasarlamak, özellikle akım sınırlayıcı direnci hesaplamak için hayati öneme sahiptir: R = (V_besleme- V_F) / I_F.

3.4 Radyant Şiddet - İleri Akım İlişkisi

Bu grafik, çalışma aralığı içinde sürücü akımı ile optik çıkış gücü (radyant şiddet) arasındaki doğrusal ilişkiyi gösterir. Akımı artırmanın, cihazın termal limitlerine kadar, ışık çıkışını orantılı olarak artırdığını gösterir.

3.5 Bağıl Radyant Şiddet - Açısal Yer Değiştirme İlişkisi

Bu kutupsal çizim, radyasyon desenini veya ışın profilini gösterir. 60° görüş açısını görsel olarak doğrular ve merkez eksenden (0°) uzaklaştıkça şiddetin nasıl azaldığını gösterir. Bu, optik sistemler tasarlamak, alıcının LED'in etkili ışın demeti içinde olduğundan emin olmak için kritiktir.

4. Mekanik ve Paketleme Bilgileri

4.1 Cihaz Boyutları

Bileşen, standart 1206 SMD ayak izini takip eder: yaklaşık 3.2mm uzunluk, 1.6mm genişlik ve 1.1mm yükseklik. Veri sayfasındaki detaylı boyut çizimleri, aksi belirtilmedikçe ±0.1mm toleranslarla pad aralığı (2.0mm tipik), bileşen yüksekliği ve lens eğriliği dahil tüm kritik ölçümleri belirtir.

4.2 Polarite Tanımlama

Katot tipik olarak işaretlenmiştir, genellikle bir çentik, yeşil bir şerit veya bant ve makara paketlemesinde farklı bir pad boyutu/şekli ile. Veri sayfası çizimi katot tarafını gösterir. Montaj sırasında ters kutuplama hasarını önlemek için doğru polarite esastır.

4.3 Paketleme Özellikleri

LED'ler, 7 inç çapında makaralara sarılmış 8mm genişliğinde kabartmalı taşıyıcı bant üzerinde tedarik edilir. Her makara 2000 adet içerir. Taşıyıcı bant boyutları (cep boyutu, aralık vb.) otomatik pick-and-place makinesi programlaması için sağlanır.

5. Lehimleme, Montaj ve Kullanım Kılavuzları

5.1 Kritik Önlemler

• Akım Sınırlama Zorunludur: Her zaman harici bir seri direnç kullanılmalıdır. LED'in düşük ileri gerilimi ve dik I-V eğrisi, besleme gerilimindeki küçük bir artışın, yıkıcı derecede büyük bir akım artışına neden olabileceği anlamına gelir.
• Nem Hassasiyeti: Plastik paket nem hassastır. Cihazlar, kontrollü koşullar altında (10-30°C, ≤%60 RH) orijinal nem geçirmez torbalarında saklanmalıdır. Açıldıktan sonra, aynı koşullar altında "zemin ömrü" 168 saattir (7 gün). Bunu aşmak, reflow lehimlemeden önce "patlamış mısır" etkisini veya paket çatlamasını önlemek için kurutma (örn., 60°C'de 96 saat) gerektirir.

5.2 Lehimleme Süreci

• Reflow Lehimleme: Maksimum 5 saniye için 260°C tepe sıcaklığına sahip kurşunsuz (Pb-free) bir sıcaklık profili önerilir. Reflow işlemi ikiden fazla kez yapılmamalıdır.
• El Lehimleme: Gerekirse, uç sıcaklığı 350°C'nin altında ve güç derecesi 25W'ın altında olan bir lehim havya kullanın. Her terminal için temas süresi 3 saniyeden az olmalı ve her terminal lehimlenmesi arasında aralıklar olmalıdır. Onarım işleri için termal stresi en aza indirmek için çift uçlu bir lehim havya önerilir.
• Stresten Kaçınma: Isıtma sırasında LED'e mekanik stres uygulamayın veya lehimlemeden sonra PCB'yi bükmeyin, çünkü bu, iç bağlantılara veya pakete zarar verebilir.

6. Uygulama Önerileri ve Tasarım Hususları

6.1 Tipik Uygulama Senaryoları

• PCB'ye Monte Edilmiş Kızılötesi Sensörler: Yakınlık sensörlerinde, nesne algılamada ve çizgi takip robotlarında yayıcı olarak kullanılır.
• Kızılötesi Uzaktan Kumanda Üniteleri: Daha uzun menzil veya daha güçlü sinyal penetrasyonu sağlayan yüksek güç gereksinimli kumandalar için uygundur.
• Tarayıcılar: Barkod tarayıcıları, belge tarayıcıları ve diğer optik tarama sistemleri.
• Genel Kızılötesi Sistemler: Güvenlik sistemleri (kameralar için IR aydınlatma), veri iletimi (IrDA) ve endüstriyel otomasyon.

6.2 Tasarım Hususları

• Sürücü Devresi: Her zaman bir akım sınırlayıcı direnç ekleyin. Direnç değerini ve güç derecesini, besleme gerilimi ve istenen ileri akıma (örn., tipik özellikler için 20mA) göre hesaplayın. Darbe çalışması için (uzaktan kumandalar gibi), görev döngüsü düşükse daha yüksek tepe akımları mümkün olabilir, ancak ortalama güç dereceleri aşmamalıdır.
• Optik Tasarım: Bir yayıcıyı bir fotodedektörle hizalarken 60° görüş açısını göz önünde bulundurun. Daha uzun menzil için, ışın demetini paralel hale getirmek için harici lensler veya reflektörler kullanılabilir. Daha geniş kapsama için, doğal açı yeterli olabilir.
• Termal Yönetim: Özellikle maksimum akıma yakın çalışırken veya yüksek ortam sıcaklıklarında, ısıyı dağıtmak için yeterli PCB bakır alanı veya termal viyalar sağlayın.
• Elektriksel Gürültü: Hassas analog algılama uygulamalarında, IR sinyalini modüle etmeyi ve ortam ışığını ve elektriksel gürültüyü reddetmek için senkron dedeksiyon kullanmayı düşünün.

7. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

Standart görünür ışık SMD LED'ler veya eski delikli IR LED'lerle karşılaştırıldığında, HIR25-21C/L289/2T birkaç avantaj sunar:

• Boyut & Montaj: 1206 SMD paketi, delikli parçalara kıyasla yüksek yoğunluklu, otomatik PCB montajına olanak tanıyarak alan ve maliyet tasarrufu sağlar.
• Optik Performans: Entegre küresel lens, tutarlı, kontrollü bir radyasyon deseni (60°) sağlar, bu da lenssiz veya düz pencereli LED'lerden daha güvenilirdir.
• Spektral Hassasiyet: 850nm tepe dalga boyu, silikon dedektörler için optimize edilmiş bir standarttır ve dedektör duyarlılığı ile ortam ışığı reddi arasında iyi bir denge sunar (güneş ışığı, 940nm'ye kıyasla 850nm'de daha az IR içerir).
• Uyumluluk: Ürün kurşunsuzdur, RoHS, REACH ve halojensiz standartlara (Br <900ppm, Cl <900ppm, Br+Cl <1500ppm) uyumludur ve modern çevre düzenlemelerini karşılar.

8. Sıkça Sorulan Sorular (SSS)

8.1 Kızılötesi bir LED ise "su berraklığında" lensin amacı nedir?

"Su berraklığında" plastik, görünür ışık ve yakın kızılötesi dahil olmak üzere geniş bir spektrumda oldukça şeffaftır. Birincil işlevi, yarıiletken çipi korumak ve ışık çıkış desenini kontrol eden belirli bir şekle (küresel lens) kalıplanmaktır. IR ışığı filtrelemez; aslında, 850nm dalga boyunun maksimum iletimine izin verir.

8.2 Bu LED'i maksimum 65mA akımda sürekli olarak çalıştırabilir miyim?

Ancak ortam sıcaklığının yeterince düşük olduğunu ve termal tasarımın, jonksiyon sıcaklığını güvenli limitler içinde tutmak için yeterli olduğunu, böylece 130mW güç dağılımının aşılmadığını garanti edebilirseniz, 65mA'de çalıştırabilirsiniz. Daha yüksek ortam sıcaklıklarında, izin verilen maksimum akım önemli ölçüde azalır. Güvenilir uzun vadeli çalışma için, tipik 20mA koşulunda çalıştırılması önerilir.

8.3 Anot ve katodu nasıl tanımlarım?

Veri sayfası paket çizimi katodu gösterir. Fiziksel bant ve makara üzerinde, cebin katot tarafı genellikle işaretlenmiştir. Bileşenin kendisinde, bir çentik, nokta veya yeşil şerit gibi ince bir işaret arayın. Şüphe duyduğunuzda, üreticinin paketleme etiketine veya veri sayfasına başvurun.

8.4 Depolama ve kullanım neden nem konusunda bu kadar katı?

Plastik kalıplama bileşiği havadan nem emebilir. Yüksek sıcaklıklı reflow lehimleme süreci sırasında, bu emilen nem hızla buhara dönüşerek yüksek iç basınç oluşturur. Bu, paket içinde katman ayrılmasına, plastikte çatlaklara veya "patlamış mısır" etkisine neden olabilir, bu da anında arızaya veya azalmış uzun vadeli güvenilirliğe yol açar. MSL (Nem Hassasiyet Seviyesi) önlemleri bunu önler.

9. Çalışma Prensibi

Bu cihaz bir ışık yayan diyottur (LED). Anot ve katot arasına bant aralığı gerilimini (yaklaşık 1.4V) aşan bir ileri gerilim uygulandığında, elektronlar ve delikler GaAlAs yarıiletken çipinin aktif bölgesine enjekte edilir. Bu yük taşıyıcıları yeniden birleştiğinde, enerjilerini foton (ışık parçacıkları) formunda serbest bırakırlar. GaAlAs malzemesinin spesifik bileşimi, bu fotonların enerjisini belirler, bu da 850nm kızılötesi dalga boyuna karşılık gelir. Küresel lens daha sonra bu yayılan ışığı şekillendirir ve 60 derecelik bir ışın demetine yönlendirir.

10. Endüstri Trendleri

Kızılötesi LED'ler, birkaç önemli trend tarafından yönlendirilmeye devam etmektedir. Daha kompakt ve güçlü sensörler sağlamak için daha küçük paketlerde daha yüksek radyant şiddet ve verimlilik talebi artmaktadır. Entegrasyon, IR yayıcıların sürücüler, fotodedektörler ve hatta mikrodenetleyicilerle tek modüllere veya sistem-in-paket (SiP) çözümlerine birleştirilmesiyle başka bir önemli trenddir. Ayrıca, otomotiv (araç içi izleme, LiDAR), tüketici elektroniği (yüz tanıma, hareket kontrolü) ve endüstriyel IoT'deki uygulamaların genişlemesi, geliştirilmiş güvenilirlik, daha geniş çalışma sıcaklığı aralıkları ve zorlu ortamlara karşı gelişmiş dayanıklılığa sahip cihazlar için baskı yapmaktadır. Katı çevre ve güvenlik düzenlemelerine uyum, tüm elektronik bileşenler için temel bir gereklilik olmaya devam etmektedir.