Mini-Top Kızılötesi LED HIR67-21C/L11/TR8 Veri Sayfası - 850nm Tepe Dalga Boyu - 120° Görüş Açısı - 65mA İleri Akım - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakış

HIR67-21C/L11/TR8, yüzey montaj uygulamaları için tasarlanmış yüksek performanslı bir kızılötesi (IR) yayan diyottur. Lens görevi gören, su berraklığında plastikten kalıplanmış minyatür, düz üstlü bir SMD paketi içerisindedir. Cihaz, 850nm tepe dalga boyunda ışık yayacak şekilde tasarlanmıştır ve bu da onu yaygın silikon fotodiyotlar ve fototransistörler ile spektral olarak uyumlu hale getirir. Bu uyum, optoelektronik sistemlerde algılama verimliliğini maksimize etmek için çok önemlidir.

Temel avantajları arasında, enerji verimliliğine katkıda bulunan düşük ileri voltaj ve standart kızılötesi ve buhar fazlı reflow lehimleme işlemleriyle uyumluluk yer alır. Bileşen aynı zamanda kurşunsuz, RoHS uyumlu, AB REACH uyumlu ve halojensiz olarak, brom ve klor içeriği için belirli eşikleri karşılayan önemli çevre ve güvenlik standartlarına uygundur.

Bu IR LED'in hedef pazarı, güvenilir, görünmeyen ışık algılamanın gerekli olduğu çeşitli tüketici ve endüstriyel elektronik sektörlerini kapsar.

2. Teknik Parametre Derinlemesine İnceleme

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Bu değerler, cihaza kalıcı hasarın meydana gelebileceği sınırları tanımlar. Bu koşullar altında çalışma garanti edilmez.

• Sürekli İleri Akım (IF):65 mA. Bu, LED üzerinden sürekli olarak geçirilebilecek maksimum DC akımdır.
• Ters Voltaj (VR):5 V. Bu ters öngerilim voltajının aşılması, eklem bozulmasına neden olabilir.
• Çalışma & Depolama Sıcaklığı (Topr, Tstg):-40°C ila +100°C. Bu geniş aralık, zorlu ortamlarda güvenilirliği sağlar.
• Lehimleme Sıcaklığı (Tsol):Kurşunsuz reflow profilleriyle uyumlu olarak, maksimum 5 saniye için 260°C.
• Güç Harcaması (Pd):25°C veya altındaki ortam sıcaklığında 130 mW. Daha yüksek sıcaklıklarda güç düşürme gereklidir.

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

Bu parametreler, cihazın tipik çalışma koşulları altındaki performansını tanımlar.

• Işıma Şiddeti (Ie):20mA ileri akımda (IF) tipik olarak 2.0 mW/sr. 100mA'de darbe işletiminde (100μs darbe genişliği, ≤%1 görev döngüsü) 10 mW/sr'ye ulaşabilir.
• Tepe Dalga Boyu (λp):850 nm (tipik). Bu, yayılan optik gücün maksimum olduğu dalga boyudur.
• Spektral Bant Genişliği (Δλ):45 nm (tipik). Bu, tepe noktası etrafında merkezlenmiş, yayılan dalga boyları aralığını gösterir.
• İleri Voltaj (VF):20mA'de tipik olarak 1.45V, maksimum 1.65V. 100mA'de (darbe) 1.80V ila 2.40V arasındadır.
• Ters Akım (IR):5V ters voltajda maksimum 10 μA.
• Görüş Açısı (2θ1/2):120 derece (tipik). Bu, ışıma şiddetinin maksimum değerinin yarısına düştüğü tam açıdır ve çok geniş bir ışın desenini gösterir.

3. Performans Eğrisi Analizi

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

3.1 Güç Harcamasına Karşı Ortam Sıcaklığı

Bu grafik, ortam sıcaklığı arttıkça izin verilen maksimum güç harcamasının nasıl azaldığını gösterir. Tasarımcılar, özellikle yüksek sıcaklık uygulamalarında LED'in güvenli çalışma alanı içinde çalışmasını sağlamak için bu eğriyi kullanmalıdır. Düşürme doğrusaldır, 25°C'de 130mW'dan başlar ve maksimum eklem sıcaklığında sıfıra ulaşır.

3.2 Spektral Dağılım

Spektral dağılım eğrisi, bağıl şiddeti dalga boyuna karşı çizer. 850nm'de tepe emisyonunu ve yaklaşık 45nm spektral bant genişliğini doğrular. Bu bilgi, eşleşen fotodedektörler ve optik filtreler seçmek için hayati öneme sahiptir.

3.3 İleri Akıma Karşı İleri Voltaj (IV Eğrisi)

Bu doğrusal olmayan ilişki, akım sınırlayıcı devre tasarımı için kritiktir. Eğri, nominal VF'yi aşan küçük bir besleme voltajı artışının, çok büyük ve potansiyel olarak yıkıcı bir akım artışına yol açabileceğini gösterir; bu da uygun akım regülasyonunun (örneğin, seri bir direnç veya sabit akım sürücüsü) gerekliliğini vurgular.

3.4 Bağıl Işıma Şiddetine Karşı Açısal Yer Değiştirme

Bu kutupsal çizim, 120 derecelik görüş açısını görsel olarak temsil eder. Şiddet 0 derecede (LED yüzeyine dik) en yüksektir ve merkezden ±60 derecede simetrik olarak maksimum değerinin %50'sine düşer.

4. Mekanik ve Paketleme Bilgileri

4.1 Paket Boyutları

LED, kompakt bir SMD paketinde sağlanır. Ana boyutlar arasında gövde boyutu, bacak aralığı ve toplam yükseklik yer alır. Aksi belirtilmedikçe tüm boyutlar milimetre cinsindendir ve standart tolerans ±0.1mm'dir. Düz üst lens tasarımı, geniş görüş açısına katkıda bulunur.

4.2 Polarite Tanımlama

Katot tipik olarak paket üzerinde bir çentik, nokta veya kesilmiş bacak gibi bir işaretle belirtilir. Ters öngerilim hasarını önlemek için montaj sırasında doğru polariteye dikkat edilmelidir.

4.3 Taşıyıcı Bant ve Makara Spesifikasyonları

Bileşenler, otomatik pick-and-place montajı için standart olan 7 inç çapında makaralarda 8mm bant üzerinde tedarik edilir. Her makara 2000 adet içerir. Otomatik montaj ekipmanlarıyla uyumluluğu sağlamak için ayrıntılı taşıyıcı bant boyutları (yuva boyutu, aralık vb.) sağlanır.

5. Lehimleme ve Montaj Kılavuzları

5.1 Depolama ve Nem Hassasiyeti

LED'ler nem hassastır (MSL). Önlemler şunları içerir:

• Kullanıma hazır olana kadar nem geçirmez torbayı açmayın.
• Açılmamış torbaları ≤30°C ve ≤%90 RH'de saklayın. Bir yıl içinde kullanın.
• Açıldıktan sonra, ≤30°C ve ≤%70 RH'de saklandığında bileşenleri 168 saat (7 gün) içinde kullanın.
• Depolama süresi aşılırsa veya nem alıcı nemi gösteriyorsa, kullanmadan önce 60±5°C'de 24 saat pişirin.

5.2 Reflow Lehimleme

Önerilen bir kurşunsuz reflow sıcaklık profili sağlanır. Önemli noktalar:

• Tepe sıcaklığı 260°C'yi geçmemelidir.
• Sıvı üstü sıcaklığın (örneğin, 217°C) üzerindeki süre kontrol edilmelidir.
• Reflow işlemi ikiden fazla kez yapılmamalıdır.
• Isıtma ve soğutma sırasında paket üzerinde mekanik stres oluşturmaktan kaçının.

5.3 El Lehimleme ve Onarım

El lehimlemesi gerekliyse:

• Uç sıcaklığı<350°C olan bir lehim havya kullanın.
• Her terminal için temas süresini ≤3 saniye ile sınırlayın.
• Güç derecesi ≤25W olan bir havya kullanın.
• Her terminali lehimledikten sonra ≥2 saniyelik bir soğuma aralığı bırakın.
• Lehimlenmiş LED'leri onarmaktan kaçının. Kaçınılmazsa, termal stresi en aza indirmek için her iki terminali aynı anda ısıtmak üzere çift uçlu bir lehim havya kullanın. Herhangi bir onarım girişiminden sonra cihaz işlevselliğini doğrulayın.

6. Uygulama Önerileri

6.1 Tipik Uygulama Senaryoları

Veri sayfası, aşağıdakiler de dahil olmak üzere çeşitli uygulamaları listeler:

• Disket Sürücüler & VCR'lar:Konum algılama ve bant sonu tespiti için.
• Optoelektronik Anahtarlar:IR LED'i bir fototransistör veya fotodiyot ile eşleştirerek nesne algılama, sayma ve konum algılamada kullanılır.
• Kameralar:Genellikle otomatik odaklama sistemlerinde veya gece görüşü için kızılötesi aydınlatmada kullanılır.
• Duman Dedektörleri:Duman partiküllerinin bir LED ile bir sensör arasındaki IR ışınını kesintiye uğrattığı karartma tipi dedektörlerde kullanılır.

6.2 Tasarım Hususları

Akım Sınırlama:Bu en kritik tasarım yönüdür. Çalışma akımını ayarlamak ve LED'i küçük voltaj dalgalanmalarından kaynaklanan aşırı akımdan korumak için harici bir seri direnç zorunludur. Direnç değeri (R), Ohm Kanunu kullanılarak hesaplanabilir: R = (Vbesleme - VF) / IF, burada VF, istenen IF akımındaki veri sayfasındaki ileri voltajdır.
Termal Yönetim:Maksimum akım derecesine yakın sürekli çalışma veya yüksek ortam sıcaklıklarında, ısı dağılımı için PCB düzenini göz önünde bulundurun. Güç harcamasının (Pd = VF * IF), Güç Harcamasına Karşı Sıcaklık eğrisinden düşürülmüş maksimum değeri aşmadığından emin olun.
Optik Tasarım:120° geniş ışın, geniş kapsama gerektiren uygulamalar için uygundur. Daha odaklanmış ışınlar için harici lensler veya reflektörler gerekebilir. Muhafaza malzemesinin 850nm IR ışığına karşı şeffaf olduğundan emin olun.

7. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

Veri sayfası belirli rakip parçaları karşılaştırmasa da, HIR67-21C/L11/TR8, onu pazarda iyi konumlandıran bir özellik kombinasyonu sunar:

• Geniş Görüş Açısı (120°):Genellikle 20-60 derece civarında görüş açısına sahip olan birçok standart IR LED'den daha geniş kapsama sunar.
• Düşük İleri Voltaj:Daha yüksek VF'ye sahip LED'lere kıyasla daha düşük güç tüketimi ve azaltılmış ısı üretimine katkıda bulunur.
• Çevresel Uyumluluk:Kurşunsuz, RoHS, REACH ve halojensiz durumu, modern elektronik üretimi için önemli bir farklılaştırıcı olan katı küresel düzenleyici gereksinimleri karşılar.
• Yüksek Darbe Çıkışı:Darbe işletiminde (100mA) 10 mW/sr sağlama yeteneği, belirli algılama veya iletişim protokolleri gibi yüksek anlık sinyal gücü gerektiren uygulamalar için uygun hale getirir.

8. Sıkça Sorulan Sorular (Teknik Parametrelere Dayalı)

S: Neden bir akım sınırlayıcı direnç kesinlikle gereklidir?
C: IV eğrisi, LED'in üstel akım-voltaj ilişkisini gösterir. Nominal VF'yi aşan küçük bir besleme voltajı artışı, çok büyük ve potansiyel olarak yıkıcı bir akım artışına neden olur. Bir seri direnç, doğrusal bir voltaj düşüşü sağlayarak akımı stabilize eder ve LED'i korur.

S: Bu LED'i doğrudan 3.3V veya 5V bir mikrodenetleyici pininden sürebilir miyim?
C: Hayır. Mikrodenetleyici pinlerinin sınırlı akım kaynak/alma kapasitesi vardır (genellikle 20-40mA) ve güç LED'lerini doğrudan sürmek için tasarlanmamıştır. Ayrıca, yine de bir seri dirence ihtiyacınız vardır. LED'in gerektirdiği daha yüksek akımı anahtarlayan bir transistör veya MOSFET'i kontrol etmek için mikrodenetleyici pinini kullanın.

S: "Silikon fotodiyot ile spektral olarak eşleşmiş" ne anlama gelir?
C: Silikon fotodedektörler, yakın kızılötesi bölgede, yaklaşık 800-900nm civarında tepe hassasiyetine sahiptir. Bu LED'in 850nm tepe dalga boyu, bu yüksek hassasiyet bölgesi içine düşer ve dedektör tarafından yayılan ışığın elektrik akımına maksimum dönüşümünü sağlayarak optimal sistem sinyal-gürültü oranına yol açar.

S: 100mA testi için "Darbe Genişliği ≦100μs , Görev≦%1" koşulunu nasıl yorumlamalıyım?
C: Bu, 100mA'deki daha yüksek ışıma şiddeti ve ileri voltaj değerlerinin yalnızca LED darbe ile sürüldüğünde, DC ile sürülmediğinde geçerli olduğu anlamına gelir. Darbe 100 mikrosaniye veya daha kısa olmalı ve darbe arasındaki süre, ortalama görev döngüsünün %1 veya daha az olması için yeterince uzun olmalıdır (örneğin, her 10ms'de bir 100μs darbe). Bu aşırı ısınmayı önler.

9. Pratik Tasarım ve Kullanım Örneği

Örnek: Basit Bir Nesne Algılama Sensörü Tasarlama.
Hedef:Bir nesnenin bir IR LED ile bir fototransistör arasından geçtiğini algılamak.
Bileşenler:HIR67-21C/L11/TR8 IR LED, eşleşen silikon fototransistör, dirençler, karşılaştırıcı/op-amp veya mikrodenetleyici.
Adımlar:

1. LED Sürücü Devresi:LED'i 5V beslemeden güçlendirin. İyi şiddet ve uzun ömür için, örneğin 20mA gibi bir çalışma akımı seçin. Seri direnci hesaplayın: R = (5V - 1.45V) / 0.020A = 177.5Ω. Standart bir 180Ω direnç kullanın. Dirençteki ve LED'deki güç harcamasının kabul edilebilir olduğunu doğrulayın.
2. Dedektör Devresi:Fototransistörü LED'in karşısına, hizalı olarak yerleştirin. IR ışın kesintiye uğramadığında, fototransistör iletir ve bir yük direnci üzerinde voltaj düşüşü oluşturur. Bir nesne ışını engellediğinde, fototransistör iletmeyi durdurur ve voltaj değişir.
3. Sinyal İşleme:Bu voltaj değişimi, temiz bir dijital sinyal oluşturmak için bir karşılaştırıcıya veya daha sofistike işleme için doğrudan bir mikrodenetleyicinin analog-dijital dönüştürücü (ADC) pinine beslenebilir.
4. Hususlar:Yanlış tetiklemeleri önlemek için kurulumu ortam ışığından (IR içerir) koruyun. LED'in 120° ışını, hizalama toleransına yardımcı olur ancak algılama yolunu daha kesin tanımlamak için bir tüp veya bariyer gerektirebilir.

10. Prensip Tanıtımı

Kızılötesi Işık Yayan Diyotlar (IR LED'ler), görünür LED'lerle aynı temel prensipte çalışır: bir yarı iletken malzemedeki elektrolüminesans. Bir p-n eklemine ileri voltaj uygulandığında, n-bölgesinden gelen elektronlar p-bölgesinden gelen deliklerle yeniden birleşir. Bu yeniden birleşme olayı enerji salar. Bir IR LED'de, yarı iletken malzeme (bu durumda, Galyum Alüminyum Arsenür - GaAlAs), enerji bant aralığının kızılötesi spektrumda (görünür kırmızı ışıktan daha uzun dalga boyları, tipik olarak 700nm ila 1mm) foton emisyonuna karşılık gelecek şekilde seçilir. 850nm dalga boyu, insan gözüyle görülemeyen ancak silikon tabanlı sensörler tarafından kolayca algılanabilen "yakın kızılötesi" (NIR) bölgesindedir. Düz üstlü şeffaf epoksi paket, hem çevresel bir mühür hem de yayılan ışığın radyasyon desenini şekillendiren bir lens görevi görür.

11. Gelişim Trendleri

Kızılötesi optoelektronik alanı gelişmeye devam etmektedir. HIR67-21C/L11/TR8 gibi bileşenlerle ilgili temel trendler şunları içerir:

• Artırılmış Verimlilik:Devam eden malzeme bilimi araştırmaları, daha yüksek iç kuantum verimliliğine (elektron başına daha fazla foton) ve paketten geliştirilmiş ışık çıkarma özelliğine sahip yarı iletken yapılar geliştirmeyi amaçlamaktadır; bu da aynı giriş gücü için daha yüksek ışıma şiddetine yol açar.
• Küçültme:Daha küçük, daha yoğun elektronikler için sürüş, optik performansı ve termal özellikleri korurken veya iyileştirirken daha da kompakt SMD paketleri için baskı yapmaktadır.
• Gelişmiş Dalga Boyu Seçenekleri:850nm ve 940nm yaygın olsa da, tıbbi cihazlar için 810nm veya gaz algılama için belirli bantlar gibi belirli uygulamalar için diğer NIR dalga boylarında gelişme vardır.
• Entegrasyon:Trendler arasında, IR LED'i bir sürücü IC ile hatta bir fotodedektörle tek bir pakette entegre ederek tam, kalibre edilmiş sensör modülleri oluşturmak ve son kullanıcılar için sistem tasarımını basitleştirmek yer alır.
• Daha Sıkı Uyumluluk:Çevresel ve malzeme düzenlemeleri (RoHS, REACH, halojensiz) daha da katı hale gelecek ve performans veya güvenilirliği ödün vermeden bu gereksinimleri karşılayan yeni paketleme malzemeleri ve üretim süreçlerinin geliştirilmesini teşvik edecektir.