IR26-21C/L447/CT 1.6mm Yuvarlak Subminiature Kızılötesi LED Teknik Veri Sayfası - Çap 1.6mm - Gerilim 1.3V - Güç 130mW - Su Berraklığında Lens

1. Ürün Genel Bakışı

IR26-21C/L447/CT, bir subminiature yüzey montaj cihazı (SMD) kızılötesi yayan diyottur. Su berraklığında plastikten üretilmiş, küresel üstten görünümlü lense sahip, kompakt, çift uçlu bir pakette yer alır. Bu bileşenin temel işlevi, 940 nanometre tepe dalgaboyunda kızılötesi ışık yaymaktır. Bu dalgaboyu, silikon tabanlı fotodedektörler ve fototransistörlerle spektral olarak uyumludur ve bu da onu algılama uygulamaları için ideal kılar.

Bu LED, bir GaAlAs (Galüminyum Alüminyum Arsenür) çip malzemesi kullanılarak üretilmiştir. Temel avantajları arasında çok düşük bir ileri gerilim, alan kısıtlı tasarımlara uygun küçük bir form faktörü ve iyi bir güvenilirlik yer alır. Cihaz, Pb içermeyen (kurşunsuz), RoHS uyumlu, AB REACH uyumlu ve halojensiz olması (brom ve klor içeriği için belirli eşikleri karşılayarak) dahil olmak üzere temel çevre düzenlemelerine uygundur.

2. Teknik Parametre Derinlemesine İnceleme

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Cihaz, uzun ömür ve güvenilirlik sağlamak için katı sınırlar içinde çalışacak şekilde tasarlanmıştır. Bu değerlerin aşılması kalıcı hasara neden olabilir.

• Sürekli İleri Akım (I_F)): 65 mA. LED üzerinden sürekli olarak akabilecek maksimum DC akımdır.
• Ters Gerilim (V_R)): 5 V. Bundan daha yüksek bir ters gerilim uygulamak, LED'in yarı iletken eklemini bozabilir.
• Çalışma Sıcaklığı (T_opr)): -25°C ila +85°C. Normal çalışma için ortam sıcaklığı aralığıdır.
• Depolama Sıcaklığı (T_stg)): -40°C ila +85°C. Cihaz kullanılmadığında depolanabileceği sıcaklık aralığıdır.
• Lehimleme Sıcaklığı (T_sol)): Maksimum 5 saniye için 260°C. Bu, reflow lehimleme profil kısıtlamasını tanımlar.
• Güç Dağılımı (P_d)): 25°C veya altındaki serbest hava sıcaklığında 130 mW. Paketin ısı olarak dağıtabileceği maksimum güçtür.

2.2 Elektro-Optik Karakteristikler

Bu parametreler, 25°C ortam sıcaklığı ve 20 mA ileri akım standart test koşulunda ölçülür; bu tipik bir çalışma noktasıdır.

• Radyant Yoğunluk (I_e)): 11 mW/sr (Min), 18 mW/sr (Tip). Birim katı açı (steradyan) başına yayılan optik gücü ölçer. Tipik değer beklenen çıktıyı gösterir.
• Tepe Dalgaboyu (λ_p)): 940 nm (Tip). LED'in en fazla optik güç yaydığı dalgaboyudur. Bu, insan gözüyle görülemeyen ancak silikon sensörler için optimum olan yakın kızılötesi spektrumdadır.
• Spektral Bant Genişliği (Δλ)): 55 nm (Tip). Yayılan dalgaboyları aralığıdır, tipik olarak tepe yoğunluğunun yarısında (Yarı Yükseklikte Tam Genişlik - FWHM) ölçülür.
• İleri Gerilim (V_F)): 1.3 V (Tip), 1.5 V (Maks). LED'in 20mA'de çalışırken üzerindeki gerilim düşüşüdür. Düşük gerilim bir verimlilik avantajıdır.
• Ters Akım (I_R)): 5V ters öngerilimde 10 µA (Maks). Eklem kapalı durumdayken sızıntısının bir ölçüsüdür.
• Görüş Açısı (2θ_1/2)): 25° (Tip). Radyant yoğunluğun tepe değerinin en az yarısı olduğu açısal yayılımdır. Işın desenini 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 düşürülmesini gösterir. Aşırı ısınmayı önlemek için, 25°C üzerinde çalışırken akım azaltılmalıdır. Eğri tipik olarak doğrusal bir azalma gösterir ve yüksek sıcaklık ortamlarında termal yönetimin önemini vurgular.

3.2 Spektral Dağılım

Bu grafik, bağıl radyant yoğunluğu dalgaboyuna karşı çizer. 940nm'deki tepe noktasını ve yaklaşık 55nm spektral bant genişliğini görsel olarak doğrular. Şekil, GaAlAs kızılötesi LED'lerin karakteristiğidir.

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

Bu temel eğri, bir diyot için akım ve gerilim arasındaki üstel ilişkiyi gösterir. Akım sınırlayıcı sürücü devresinin tasarımına yardımcı olur. Eğri, tipik V_Fdeğeri olan 1.3V civarında keskin bir açılma gösterecektir.

3.4 Bağıl Yoğunluk - İleri Akım İlişkisi

Bu eğri, ışık çıktısının sürücü akımına göre doğrusallığını (veya çok yüksek akımlarda potansiyel doğrusal olmama durumunu) gösterir. Çoğu LED için, önerilen çalışma aralığında ilişki oldukça doğrusaldır; bu da akım modülasyonu yoluyla basit parlaklık kontrolüne olanak tanır.

3.5 Bağıl Radyant Yoğunluk - Açısal Yer Değiştirme İlişkisi

Bu kutupsal çizim, uzaysal radyasyon desenini tanımlar. Küresel lense sahip bu LED için, desenin yaklaşık olarak Lambertian (kosinüs dağılımı) veya biraz daha dar, yayıcı yüzeye dik eksen üzerinde merkezlenmiş olması beklenir. 25 derecelik görüş açısı bu eğriden türetilir.

4. Mekanik ve Paketleme Bilgileri

4.1 Paket Boyutları

Cihaz, 1.6mm gövde çapına sahip yuvarlak, subminiature bir SMD paketidir. Veri sayfasındaki detaylı mekanik çizimler, toplam yükseklik, bacak aralığı ve lens geometrisi dahil tüm kritik boyutları sağlar. Aksi belirtilmedikçe tüm boyutlar milimetre cinsinden ve standart tolerans ±0.1mm'dir.

4.2 Pad Yerleşimi ve Lehim Pastası Önerisi

PCB tasarımı için önerilen bir land pattern (pad yerleşimi) referans olarak sağlanmıştır. Tasarımcıların bunu kendi özel üretim süreçlerine ve güvenilirlik gereksinimlerine göre değiştirmeleri tavsiye edilir. Veri sayfası, optimum lehim bağlantısı oluşumu için Sn/Ag3.0/Cu0.5 lehim pastası bileşimi ve 0.10mm şablon kalınlığı önerir.

4.3 Polarite Tanımlama

Paket, çift uçlu bir tasarıma sahiptir. Polarite tipik olarak katot tarafında bir işaretleme veya pakette veya şeritte belirli bir şekil özelliği ile gösterilir. Kesin işaretleme, paket boyut çizimine karşı doğrulanmalıdır.

4.4 Taşıyıcı Şerit Boyutları

LED'ler, otomatik pick-and-place montajı için 7 inç çapında makaralar üzerinde kabartmalı taşıyıcı şeritte tedarik edilir. Şerit boyutları (cep boyutu, aralık vb.), standart SMD montaj ekipmanlarıyla uyumluluğu sağlamak için belirtilmiştir. Her makarada 1500 adet bulunur.

5. Lehimleme ve Montaj Kılavuzları

5.1 Reflow Lehimleme Profili

Kurşunlu lehim sıcaklık profili önerilir. Anahtar parametreler arasında ön ısıtma aşaması, 260°C'yi aşmayan bir tepe sıcaklığı ve termal hasarı önlemek için kontrol edilen sıvılaşma üzeri süre (TAL) yer alır. Aynı cihazda reflow lehimleme işlemi ikiden fazla kez yapılmamalıdır.

5.2 El Lehimleme Önlemleri

El lehimlemesi gerekliyse, son derece dikkatli olunmalıdır. Lehimleme havya ucu sıcaklığı 350°C'nin altında olmalı ve her terminal için temas süresi 3 saniyeyi aşmamalıdır. Düşük güçlü bir havya (≤25W) önerilir ve her terminal lehimlendikten sonra soğuması için en az 2 saniyelik bir aralık bırakılmalıdır.

5.3 Depolama ve Nem Hassasiyeti

LED'ler nem geçirmez bir torbada paketlenmiştir. Kullanıma hazır olana kadar torbayı açmayın. Açıldıktan sonra kullanılmayan cihazlar ≤30°C ve ≤%60 Bağıl Nem (RH) koşullarında depolanmalıdır. Açıldıktan sonraki "zemin ömrü" 168 saattir (7 gün). Bu süre aşılırsa veya nem göstergesi (silika jel) doygunluk gösteriyorsa, kullanımdan önce 60±5°C'de 24 saat süreyle bir kurutma işlemi gereklidir; bu işlem, emilen nemi uzaklaştırır ve reflow sırasında "patlamış mısır" etkisini önler.

5.4 Onarım ve Yeniden İşleme

Lehimleme sonrası onarım kesinlikle tavsiye edilmez. Kaçınılmazsa, plastik paket üzerindeki termal stresi en aza indirmek için her iki terminali aynı anda ısıtmak üzere özel bir çift uçlu lehimleme havya kullanılmalıdır. Onarım sırasında LED'in karakteristiklerine zarar verme potansiyeli önceden değerlendirilmelidir.

6. Uygulama Önerileri

6.1 Tipik Uygulama Devreleri

En kritik tasarım hususu akım sınırlamadır. Harici bir seri direnç zorunludur. Diyotun üstel I-V karakteristiği nedeniyle, gerilimdeki küçük bir artış, yıkıcı derecede büyük bir akım artışına neden olabilir. Direnç değeri (R) şu formülle hesaplanır: R = (V_besleme- V_F) / I_F. 5V besleme ve V_F~1.3V ile hedef I_F=20mA için, R ≈ (5 - 1.3) / 0.02 = 185 Ω. Standart 180Ω veya 200Ω direnç uygun olacaktır.

6.2 Tasarım Hususları

• Isı Dağıtımı: Küçük olmasına rağmen, güç dağılımı (130mW'ye kadar), özellikle yüksek ortam sıcaklıklarında veya daha yüksek sürücü akımlarında dikkate alınmalıdır. Padlerin etrafındaki yeterli PCB bakır alanı basit bir soğutucu görevi görebilir.
• Optik Hizalama: 25 derecelik görüş açısı, bariyer veya yansımalı sensör tasarımlarında eşleştirilmiş fotodedektör ile dikkatli bir hizalama gerektirir; bu, yeterli sinyal gücünü sağlamak içindir.
• Elektriksel Gürültü: Hassas analog algılama devrelerinde, LED sürücüsü, hassas dedektör yükselteçlerinden ayrıştırılmalıdır; bu, elektriksel çapraz konuşmayı önlemek içindir.

6.3 Yaygın Uygulama Senaryoları

• PCB'ye Monte Kızılötesi Sensörler: Yakınlık sensörleri, nesne algılama ve takometrelerde ışık kaynağı olarak kullanılır.
• Miniyatür Işık Bariyerleri / Yarıklı Optik Kesiciler: Bir ışık hüzmesini kesen nesneleri algılamak için bir fototransistör ile eşleştirilir; yazıcılar, kodlayıcılar ve otomatlarda kullanılır.
• Disket Sürücü: Geçmişte sıfır izi algılama ve yazma koruması algılama için kullanılmıştır.
• Optoelektronik Anahtarlar: Yüzey varlığını veya kontrastı algılamak için yansımalı sensörlerde (örneğin, çizgi takip eden robotlar).
• Duman Dedektörleri: Bir LED ve bir fotodiyot arasındaki dahili kızılötesi hüzmenin duman partikülleri tarafından saçılması veya engellenmesi prensibiyle çalışan karartma tipi duman dedektörlerinde kullanılır.

7. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

IR26-21C/L447/CT, kızılötesi LED pazarında belirli bir nişi işgal eder. Temel farklılaştırıcıları, son derece küçük 1.6mm yuvarlak paketi ve düşük ileri gerilimidir. Daha büyük 3mm veya 5mm delikli kızılötesi LED'lerle karşılaştırıldığında, nihai ürünlerin küçültülmesini sağlar. Diğer SMD kızılötesi LED'lerle karşılaştırıldığında, su berraklığındaki lensi (renkli veya dağınık aksine) ve silikon eşleşmesi iyi olan spesifik 940nm dalgaboyu, bir silikon alıcıya maksimum enerji transferi için optimize edilmesini sağlar; bu da algılama uygulamalarında sistem sinyal-gürültü oranını ve menzilini iyileştirir. Halojensiz ve RoHS uyumluluğu, küresel elektronik üretim için modern çevre standartlarını karşıladığını garanti eder.

8. Sıkça Sorulan Sorular (SSS)

8.1 Akım sınırlayıcı direnç neden kesinlikle gereklidir?

Bir LED, gerilimle değil, akımla çalışan bir cihazdır. İleri gerilimi geniş bir akım aralığında nispeten sabit kalır. Seri bir direnç olmadan, doğrudan bir gerilim kaynağına bağlamak, yalnızca kaynağın iç direnci ve LED'in çok düşük olan dinamik direnci ile sınırlı bir akım çekmeye çalışır. Bu neredeyse kesinlikle maksimum ileri akımı (65mA) aşar ve LED'i anında tahrip eder.

8.2 Bu LED'i parlaklık kontrolü için PWM sinyali ile sürebilir miyim?

Evet, darbe genişlik modülasyonu (PWM), ortalama radyant yoğunluğu kontrol etmek için mükemmel bir yöntemdir. LED'i "açık" darbeler sırasında nominal akımında (örneğin, 20mA) sürersiniz. Frekans, algılama sisteminde görünür titremeyi önlemek için yeterince yüksek olmalıdır (tipik olarak >100Hz). Sürücü devresi (transistör/MOSFET) tepe akımını kaldırabilmelidir.

8.3 Radyant yoğunluk (mW/sr) ve ışık şiddeti (mcd) arasındaki fark nedir?

Işık şiddeti (kandela cinsinden ölçülür), insan gözünün hassasiyeti (fotopik tepki) ile ağırlıklandırılır. Bu, 940nm'de yayan bir kızılötesi LED olduğundan ve insan gözünün bu dalgaboyunda sıfır hassasiyeti olduğundan, ışık şiddeti etkin bir şekilde sıfırdır. Radyant yoğunluk, birim katı açı başına yayılan gerçek optik gücü ölçer; bu, makine sensörleri için ilgili metriktir.

8.4 "Görüş Açısı" olarak belirtilen 25 derece nasıl yorumlanmalıdır?

Görüş açısı (2θ_1/2= 25°), yoğunluğun tepe değerinin en az yarısı olduğu toplam açısal yayılım anlamına gelir. Yarı açı (θ_1/2) merkez eksenden 12.5 derecedir. Bu, nispeten dar bir hüzme tanımlar ve daha geniş açılı LED'lere (örneğin, 60° veya 120°) kıyasla kızılötesi enerjiyi daha uzun menzil veya daha yönlendirilmiş algılama için yoğunlaştırır.

9. Çalışma Prensibi

Bir kızılötesi LED, bir yarı iletken p-n eklem diyotudur. Eklemin iç potansiyelini aşan bir ileri gerilim uygulandığında, n-bölgesinden elektronlar ve p-bölgesinden oyuklar eklem boyunca enjekte edilir. Bu yük taşıyıcıları yarı iletkenin aktif bölgesinde (GaAlAs'tan yapılmış) yeniden birleştiğinde, enerji açığa çıkar. Bu spesifik malzeme bileşiminde, enerji, 940nm tepe dalgaboyuna sahip kızılötesi spektrumdaki fotonlara karşılık gelir. Su berraklığındaki epoksi paket, hem koruyucu bir muhafaza hem de yayılan ışığın radyasyon desenini şekillendiren bir lens görevi görür.

10. Sektör Trendleri ve Bağlam

Nesnelerin İnterneti (IoT), akıllı ev sensörleri, endüstriyel otomasyon ve giyilebilir cihazların yaygınlaşmasının etkisiyle, küçültülmüş, yüksek güvenilirlikli kızılötesi bileşenlere olan talep artmaya devam etmektedir. IR26-21C/L447/CT gibi bileşenleri etkileyen temel trendler şunlardır:

• Artırılmış Entegrasyon: IR LED, fotodedektör ve sinyal koşullandırma devresini tek bir pakette birleştiren modüllere doğru hareket.
• Daha Yüksek Verimlilik: Belirli bir giriş akımı için daha yüksek radyant çıktı elde etmek amacıyla yarı iletken malzemeler ve çip tasarımlarının sürekli geliştirilmesi; bu, taşınabilir cihazlarda pil ömrünü iyileştirir.
• Geliştirilmiş Güvenilirlik: Otomotiv ve endüstriyel uygulamaların gerektirdiği daha yüksek reflow sıcaklıklarına ve daha sert çevre koşullarına dayanacak sağlam paketlemeye odaklanma.
• Standardizasyon: Küresel çevresel (RoHS, REACH, Halojensiz) ve üretim (MSL, şerit ve makara) standartlarına uyum, artık küresel pazara erişim için temel bir gerekliliktir.

Bu subminiature kızılötesi LED gibi bileşenler, temasız algılamayı mümkün kılan temel yapı taşlarıdır; bu da, bu gelişen sektörlerde kritik bir teknolojidir.