HIR16-213C/L423/TR8 Mini-Top Kızılötesi LED Veri Sayfası - SMD Paketi - 850nm Tepe Dalga Boyu - 145° Görüş Açısı - İngilizce Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

HIR16-213C/L423/TR8, yüksek güvenilirlikli, minyatür yüzey montajlı (SMD) bir kızılötesi (IR) yayan diyottur. Modern otomatik montaj süreçleriyle uyumlu, kompakt ve verimli bir kızılötesi kaynağı gerektiren uygulamalar için tasarlanmıştır. Cihaz, su berraklığında epoksi içine dökülmüştür; sağlam bir paket sunarken kızılötesi ışığın optimum iletimini sağlar.

Temel Avantajlar: The primary advantages of this component include its small double-ended package footprint, high reliability, and full compliance with environmental regulations such as RoHS, EU REACH, and halogen-free requirements (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm). It is specifically spectrally matched with silicon photodiodes and phototransistors, making it ideal for sensing systems.

Target Market & Applications: Bu IR LED, kızılötesi işlevselliği gerektiren elektronik sistemlerin tasarımcıları ve üreticilerini hedeflemektedir. Başlıca uygulama alanları arasında, yakınlık veya nesne tespiti için PCB'ye monte kızılötesi sensörler, daha yüksek ışıma yoğunluğunun gerekli olduğu kızılötesi uzaktan kumanda üniteleri, çeşitli optik tarayıcı türleri ve diğer kızılötesi uygulamalı sistemler bulunmaktadır.

2. Teknik Özelliklere Derinlemesine Bakış

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Bu değerler, cihaza kalıcı hasarın meydana gelebileceği sınırları tanımlar. Bu sınırların dışında çalıştırılması tavsiye edilmez.

• Sürekli İleri Akım (I_F): 50 mA. Bu, sürekli olarak uygulanabilecek maksimum DC akımdır.
• Ters Gerilim (V_R): 5 V. Ters öngerilimde bu voltajın aşılması diyot eklemini bozabilir.
• Operating & Storage Temperature (T_opr, T_stg): -40°C ila +100°C. Bu geniş aralık, endüstriyel ve otomotiv ortamları için uygunluğu garanti eder.
• Lehimleme Sıcaklığı (T_sol): Kurşunsuz reflow profilleriyle uyumlu olarak, maksimum 5 saniye için 260°C.
• Güç Dağılımı (P_c): Ortam sıcaklığı 25°C veya altında iken 100 mW. Daha yüksek sıcaklıklarda güç azaltma gereklidir.

2.2 Elektro-Optik Karakteristikler

Aksi belirtilmedikçe, bu parametreler 25°C ortam sıcaklığı ve 20 mA ileri akım standart test koşulunda ölçülmüştür.

• Işıma Şiddeti (I_E): Tipik değer 1.50 mW/sr'dir, minimum değer ise 0.50 mW/sr'dir. Bu, birim katı açı başına yayılan optik gücü ölçer.
• Tepe Dalga Boyu (λ_p): 850 nm (tipik), 840 nm ile 870 nm aralığında. Bu dalga boyu, silikon tabanlı dedektörler için neredeyse optimuma yakındır.
• Spektral Bant Genişliği (Δλ): Tipik olarak 30 nm. Bu, maksimum yoğunluğun yarısındaki spektral genişliği tanımlar.
• İleri Yönlü Gerilim (V_F): Tipik olarak 1.45V, I_F=20mA'da maksimum 1.65V. 100mA'lik bir darbe akımında (darbe genişliği ≤100μs, görev döngüsü ≤1%), V_F Maksimum değer 2.00V'a yükselir.
• Ters Akım (I_R): V'de Maksimum 10 μA_R=5V, iyi eklem kalitesini gösterir.
• Görüş Açısı (2θ_1/2): 145 derece (tipik). Bu çok geniş görüş açısı, lens tasarımının karakteristiğidir ve geniş bir yayılım sağlar.

3. Binning Sistemi Açıklaması

Cihaz, öncelikle ışınım şiddetine dayalı olarak farklı performans sınıflarında mevcuttur. Bu, tasarımcıların kendi özel hassasiyet veya menfaat gereksinimlerine uygun bir sınıf seçmelerini sağlar.

• F Sınıfı: I'de 0.50 ile 1.50 mW/sr arasında Işınım Şiddeti_F=20mA.
• Rütbe G: 1.00 ile 2.50 mW/sr arasında Işıma Şiddeti.
• Rütbe H: Radyant Şiddet 2.00 ile 3.50 mW/sr arasında.
• J Sınıfı: Radyant Şiddet 3.00 ile 4.50 mW/sr arasında.

Standart üründe ileri voltaj veya tepe dalga boyu için belirtilmiş bir sınıflandırma bulunmamaktadır, ancak bu parametreler için belirli min/typ/maks değerleri tanımlanmıştır.

4. Performans Eğrisi Analizi

4.1 Radyant Şiddet - İleri Akım Grafiği

Sağlanan grafik doğrusal olmayan bir ilişki göstermektedir. Işınım şiddeti ileri akımla birlikte artar ancak termal ve verimlilik sınırları nedeniyle sonunda doyuma ulaşır. Bu eğri, istenen optik çıkışı elde etmek için gerekli çalışma akımını belirlemek açısından hayati öneme sahiptir.

4.2 İleri Akım - İleri Voltaj

Bu IV eğrisi, bir diyodun standart üstel karakteristiğini sergiler. 20mA'de tipik V_F 1.45V değeri, sürücü devre tasarımı (örneğin, seri direnç hesaplaması) için kilit bir parametredir.

4.3 İleri Akım - Ortam Sıcaklığı

Azaltma eğrisi, ortam sıcaklığı arttıkça izin verilen maksimum sürekli ileri akımın azaldığını göstermektedir. Bu, özellikle yüksek sıcaklık uygulamalarında uzun vadeli güvenilirliği sağlamak için kritiktir. Cihaz, tüm sıcaklık aralığı boyunca tam 50mA değerinde çalıştırılamaz.

4.4 Spektral Dağılım

Spektral çıkış, tipik 30nm bant genişliği ile 850nm merkezli olup, bu, ortak silikon fotodedektörlerin pik duyarlılık bölgesiyle eşleşerek sistem sinyal-gürültü oranını maksimize eder.

4.5 Göreceli Işınım Şiddeti ve Açısal Yer Değiştirme

Kutupsal grafik, merkez eksenden ±72.5° uzaklıkta şiddetin tepe değerinin yarısına düştüğü 145° görüş açısını doğrulamaktadır. Yayılım deseni Lambertian'a yakın görünmekte olup, geniş alan aydınlatması için uygundur.

5. Mekanik ve Paket Bilgileri

Cihaz, kompakt bir "Mini-Top" SMD paketi kullanır. Veri sayfasındaki önemli boyut notları şunları içerir:

• Tüm boyutlar milimetre cinsindendir.
• Belirtilmemiş boyutlar için standart tolerans ±0.1mm'dir.
• Paket, lehimleme sırasında mekanik stabilite için çift uçlu bir tasarıma sahiptir.
• Su berraklığındaki epoksi lens, paket gövdesinin ayrılmaz bir parçasıdır.

Polarite Tanımlama: Katot genellikle paket üzerinde, çoğunlukla yeşil bir nokta, bir çentik veya daha kısa bir bacak ile işaretlenir. Kesin işaretleme şeması için veri sayfasındaki diyagrama başvurulmalıdır.

6. Lehimleme ve Montaj Yönergeleri

6.1 Depolama ve Nem Hassasiyeti

Cihaz nem hassasiyetine (MSL) sahiptir. Önlemler kritik önem taşır:

• Kullanıma hazır olana kadar nem geçirmez torbayı açmayın.
• Açmadan önceki saklama: ≤30°C / ≤%90 RH. 1 yıl içinde kullanın.
• Açtıktan sonraki saklama: ≤30°C / ≤%60 RH. 168 saat (7 gün) içinde kullanın.
• Depolama süresi aşılırsa veya nem giderici nemi gösteriyorsa, yeniden akış öncesinde 60±5°C'de en az 24 saat pişirme gereklidir.

6.2 Reflow Lehimleme

Bileşen, kızılötesi ve buhar fazlı reflow işlemleriyle uyumludur.

• Kurşunsuz bir sıcaklık profili, 260°C zirve sıcaklığı ile belirlenmiştir.
• Reflow işlemi ikiden fazla kez gerçekleştirilmemelidir.
• Isıtma ve soğutma sırasında paket üzerinde mekanik stres oluşturmaktan kaçının.
• Lehimleme sonrasında PCB'yi eğmeyin.

6.3 El Lehimleme ve Yeniden İşleme

El ile lehimleme gerekliyse:

• Use a soldering iron with a tip temperature <350°C.
• Her terminal için temas süresini ≤3 saniye ile sınırlayın.
• Gücü ≤25W olan bir havya kullanın.
• Allow a cooling interval of >2 seconds between terminals.
• Yeniden işleme için, her iki terminali aynı anda ısıtmak ve pakete zarar vermemek için çift uçlu bir havya önerilir. Herhangi bir yeniden işleme sonrasında cihaz işlevselliğini daima doğrulayın.

6.4 Devre Koruma

Kritik: LED ile seri olarak MUTLAKA harici bir akım sınırlama direnci kullanılmalıdır. İleri yönlü voltajın negatif bir sıcaklık katsayısı vardır, yani uygun şekilde kontrol edilmezse akım kontrolden çıkabilir. Voltajdaki hafif bir artış, büyük bir akım değişikliğine neden olarak anında yanmaya yol açabilir.

7. Paketleme ve Sipariş Bilgileri

7.1 Şerit ve Makara Özellikleri

Cihaz, 7 inç çapında makaralarda 8mm taşıyıcı bant üzerinde tedarik edilir. Her makara 3000 adet içerir. Taşıyıcı bant ölçüleri, standart SMD yerleştirme ekipmanlarıyla uyumluluğu sağlar.

7.2 Paketleme Prosedürü ve Etiketler

Makaralar, nem önleyici torba içinde desikant ile birlikte alüminyum nem geçirmez torbalarda paketlenir. Torba üzerindeki etiketler, izlenebilirlik ve doğru uygulama için kritik bilgileri içerir:

• CPN (Customer's Part Number)
• P/N (Üretim Parça Numarası: HIR16-213C/L423/TR8)
• QTY (Miktar)
• KATEGORİ (Sıra/Kutu Kodu, örn. F, G, H, J)
• RENK (Tepe Dalga Boyu)
• LOT No. (Üretim Parti Numarası)
• Üretim Menşei

7.3 Cihaz Seçim Kılavuzu

HIR16-213C/L423/TR8 model numarası şu şekilde çözümlenir: Çip malzemesi AlGaAs (Alüminyum Galyum Arsenür) olup, lens rengi Su Berraklığındadır. "TR8" soneki, 8mm şerit ve makara paketlemesini belirtir.

8. Uygulama Tasarım Önerileri

8.1 Tipik Uygulama Devreleri

Tipik bir sürücü devresinde, LED bir akım sınırlama direnci ile seri bağlanarak bir gerilim kaynağına (V_CC) bağlanır. Direnç değeri Ohm Kanunu kullanılarak hesaplanır: R = (V_CC - V_F) / I_F. Örneğin, V_CC=5V, V_F=1.45V ve I_F=20mA ile, R = (5 - 1.45) / 0.02 = 177.5 Ω. Standart bir 180 Ω direnç uygun olacaktır. Daha yüksek akımlarda (örn. 100mA) darbe çalışması için, sürücünün (genellikle bir transistör) tepe akımını kaldırabildiğinden ve aşırı ısınmayı önlemek için görev döngüsünün çok düşük (≤%1) tutulduğundan emin olun.

8.2 Optik Tasarım Hususları

145° geniş görüş açısı, bu LED'i geniş, dağınık aydınlatma gerektiren uygulamalar için mükemmel kılar; geniş bir alanı kapsaması gereken yakınlık sensörleri gibi. Daha uzun menzilli veya daha yönlendirilmiş uygulamalar için, ışın hüzmelerini paralel hale getirmek üzere ikincil optikler (lensler) gerekebilir. Su berraklığındaki lens, minimum soğurma ile yakın kızılötesi iletimi için en uygun olanıdır.

8.3 Termal Yönetim

Paket küçük olsa da, özellikle daha yüksek akımlarda veya yüksek ortam sıcaklıklarında güç dağılımı dikkate alınmalıdır. PCB pad düzeninin yeterli termal rahatlama sağladığından ve maksimum jonksiyon sıcaklığının aşılmadığından emin olun. İleri akımın sıcaklığa karşı azaltma eğrisi birincil kılavuzdur.

9. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

Standart 5mm veya 3mm delikli IR LED'lerle karşılaştırıldığında, bu SMD cihazı önemli avantajlar sunar:

• Size & Automation: Minyatür SMD paketi, daha küçük PCB tasarımlarına olanak tanır ve yüksek hızlı otomatik yerleştirme ve reflow lehimleme ile tam uyumludur, montaj maliyetlerini düşürür.
• Görüş Açısı: 145° görüş açısı, bir SMD IR LED için son derece geniş olup, daha dar huzmeli birçok rakibe kıyasla daha düzgün bir kapsama alanı sağlar.
• Uyum: RoHS, REACH ve halojensiz standartlara tam uyum, katı çevre düzenlemelerine sahip küresel pazarları hedefleyen ürünler için önemli bir farklılaştırıcı faktördür.
• Spektral Eşleme: 850nm tepe noktası, silikon dedektörlere kasten uyumlu olacak şekilde ayarlanmıştır; bu özellik tüm genel IR LED'lerde optimize edilmemiş olabilir.

10. Sıkça Sorulan Sorular (Teknik Parametrelere Dayalı)

10.1 Radyant Şiddet (mW/sr) ile Radyant Güç (mW) arasındaki fark nedir?

Radyan Şiddeti, birim katı açı (steradyan) başına yayılan optik güçtür. Radyan Güç ise tüm yönlerde yayılan toplam optik güçtür. Bilinen bir şiddeti ve görüş açısı dağılımı olan bir LED için, toplam güç, şiddetin tüm yayılma küresi üzerinden integrali alınarak hesaplanabilir. Veri sayfası şiddet değerini sağlar; bu değer, belirli bir mesafe ve açıdaki bir dedektör üzerindeki ışınımı hesaplamak için daha kullanışlıdır.

10.2 Bu LED'i sürekli olarak 50mA'de sürebilir miyim?

Yalnızca ortam sıcaklığı 25°C veya altındaysa ve yeterli ısıl yönetiminiz varsa, 50mA DC ile sürebilirsiniz. Düşürme eğrisi, izin verilen maksimum sürekli akımın sıcaklık arttıkça azaldığını gösterir. Tüm sıcaklık aralığında güvenilir çalışma için daha düşük bir akım veya palslı çalışma önerilir.

10.3 Akım sınırlayıcı direnç neden kesinlikle gereklidir?

LED'ler voltajla değil, akımla sürülen cihazlardır. V-I eğrileri oldukça diktir. İleri yön gerilimindeki küçük bir artış (sıcaklık veya besleme değişiminden kaynaklanan), çok büyük ve potansiyel olarak yıkıcı bir akım artışına neden olabilir. Seri direnç negatif geri besleme sağlayarak çalışma noktasını stabilize eder.

10.4 "Rank" (F, G, H, J) Nasıl Yorumlanır?

Rank, ışınımsal şiddet için bir sınıflandırma kodudur. Uygulamanız için garanti edilen minimum optik çıkışa sahip bir cihaz seçmenizi sağlar. Örneğin, sensörünüzün en az 2.0 mW/sr'a ihtiyacı varsa, Rank H veya J belirtmelisiniz. Daha düşük bir rank (F veya G) kullanmak, sisteminizin hassasiyet gereksinimlerini karşılamayan bir cihazla sonuçlanabilir.

11. Pratik Uygulama Örneği

Tasarım Örneği: Basit Yakınlık Sensörü

Amaç: Bir nesne sensörün 10 cm yakınına geldiğinde tespit edin.

Tasarım: HIR16-213C/L423/TR8 IR LED'i ve eşleşen bir silikon fototransistörü, aynı yöne bakacak şekilde bir PCB üzerinde yan yana yerleştirin. LED'i 20mA sabit akımla sürün (hesaplanan seri direnç kullanılarak). Nesne olmadığında, IR ışık uzaklaşır ve fototransistör çok az yansıyan ışık görür. Bir nesne algılama bölgesine girdiğinde, bir miktar IR ışık fototransistörün üzerine geri yansır ve kollektör akımının artmasına neden olur. Bu akım değişimi, bir karşılaştırıcı tarafından yükseltilebilir ve dijital bir sinyale dönüştürülebilir.

Bileşen Seçim Gerekçesi: LED'in geniş 145° görüş açısı, geniş bir algılama alanı sağlar. 850nm dalga boyu, fototransistörden maksimum tepki alınmasını garanti eder. H veya J sınıfı bir LED seçmek daha yüksek ışınım şiddeti sağlayarak yansıyan ışık miktarını ve potansiyel olarak algılama menzilini veya güvenilirliğini artırır.

Temel Hesaplamalar: Sürüş direnci değeri (8.1 bölümünde hesaplandığı gibi). Fototransistördeki beklenen sinyal seviyesi, nesnenin yansıtıcılığına bağlı olacaktır ve karşılaştırıcının eşiğini doğru ayarlamak için deneysel olarak karakterize edilmesi gerekecektir.

12. Çalışma Prensibi

Bir Kızılötesi Işık Yayan Diyot (IR LED), yarı iletken bir p-n eklem diyotudur. İleri yönlü bir voltaj uygulandığında, n tipi yarı iletkenden elektronlar ve p tipi yarı iletkenden oyuklar eklem boyunca enjekte edilir. Bu yük taşıyıcıları aktif bölgede (bu durumda AlGaAs çipi) yeniden birleştiğinde, enerji foton (ışık) formunda salınır. Spesifik malzeme bileşimi (AlGaAs), bant aralığı enerjisini belirler ve bu da doğrudan yayılan fotonların dalga boyunu tanımlar—bu durumda, yaklaşık 850 nanometre civarındaki yakın kızılötesi spektrumda. Su berraklığındaki epoksi paket, çipi kapsüller, mekanik koruma sağlar ve yayılan ışığın açısal dağılımını şekillendirmek için birincil mercek görevi görür.

13. Teknoloji Trendleri

Kızılötesi LED teknolojisi, geniş optoelektronik trendlerle birlikte gelişmeye devam etmektedir. Temel yönelimler şunları içerir:

• Artan Verimlilik: Yeni yarı iletken malzemelerin ve epitaksiyel yapıların geliştirilmesi, aynı elektriksel giriş için daha fazla optik güç (daha yüksek ışıma şiddeti) üretmeyi, sistem güç tüketimini ve ısı üretimini azaltmayı amaçlamaktadır.
• Minyatürleştirme: Daha küçük tüketici elektroniği ve IoT cihazları talebi, optik performansı korurken veya iyileştirirken daha da küçük paket ayak izleri için baskı oluşturmaktadır.
• Entegre Çözümler: IR vericisi, dedektörü ve bazen de kontrol mantığını tek bir modül veya pakette birleştirme eğilimi bulunmaktadır; bu, jest algılama veya aktif 3D görüntüleme gibi belirli uygulamalar için tasarımı basitleştirir ve performansı artırır.
• Dalga Boyu Çeşitlendirmesi: 850nm ve 940nm yaygın olmakla birlikte, spektroskopi veya göz güvenliği sistemleri gibi özel uygulamalar için başka dalga boyları geliştirilmektedir.
• Enhanced Reliability & Uyum: Düzenlemeler sıkılaştıkça ve ürün ömürleri uzadıkça, sağlam paketleme, geliştirilmiş nem direnci ve küresel çevre ve güvenlik standartlarına garanti edilmiş uyumluluk üzerindeki odak önemini korumaktadır.

Feragatname Bildirimi: Burada sunulan bilgiler, sağlanan veri sayfasının teknik içeriğinden türetilmiş olup bu içeriği temsil eder. Tipik değerler garanti edilmez. Tasarımcılar, mutlak maksimum değerler ve uygulama talimatları için resmi veri sayfasına başvurmalıdır. Üretici, belirtilen koşullar dışında kullanım sonucu oluşan hasarlardan sorumluluk kabul etmez. Tüm özellikler üretici tarafından değiştirilebilir.