IR29-01C/L510/R/TR8 LED Veri Sayfası - 1.2mm Yuvarlak SMD - 1.6V İleri Gerilim - 940nm Kızılötesi - 100mW Güç - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

IR29-01C/L510/R/TR8, yüzey montaj uygulamaları için tasarlanmış, minyatür, yandan bakışlı bir kızılötesi (IR) yayan diyottur. Su berraklığında plastikten üretilmiş, küresel üst lensli kompakt çift uçlu bir pakete sahiptir ve verimli kızılötesi yayılım için optimize edilmiştir. Cihazın spektral çıkışı, özellikle silikon fotodiyotlar ve fototransistörlerle eşleştirilmiştir; bu da onu IR algılama sistemleri için ideal bir kaynak yapar. Başlıca avantajları arasında küçük boyut, düşük ileri gerilim ve RoHS, REACH ve halojensiz gereksinimleri gibi modern çevre standartlarına uyumluluk yer alır.

1.1 Temel Özellikler ve Hedef Pazar

Bu bileşenin temel özellikleri, yüksek yoğunluklu PCB tasarımlarını kolaylaştıran minyatür SMD paketini içerir. Düşük ileri gerilim, enerji verimli çalışmaya katkıda bulunur. Ürün, otomatik yerleştirme montaj süreçleriyle uyumlu, 7 inç çapında bir makaraya sarılı 8mm'lik bant üzerinde tedarik edilir. Cihaz kurşunsuzdur (Pb-free) ve brom (Br) ve klor (Cl) içeriği sınırları da dahil olmak üzere katı çevre düzenlemelerine uyar. Bu IR LED, öncelikle yakınlık sensörleri, nesne algılama, kodlayıcılar ve güvenilir, eşleşmiş IR yayılımının kritik olduğu veri iletim modülleri gibi kızılötesi tabanlı sistemler geliştiren tasarımcı ve mühendisleri hedeflemektedir.

2. Teknik Parametreler: Derinlemesine Nesnel Yorum

Bu bölüm, veri sayfasında tanımlandığı şekliyle cihazın elektriksel, optik ve termal özelliklerinin detaylı bir analizini sunar.

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Mutlak Maksimum Değerler, cihaza kalıcı hasar verebilecek stres sınırlarını tanımlar. Bunlar çalışma koşulları değildir.

• Sürekli İleri Akım (IF):50 mA. Bu, LED'e sürekli olarak uygulanabilecek maksimum DC akımdır.
• Tepe İleri Akım (IFP):500 mA. Bu yüksek akım, yalnızca darbe genişliği ≤ 100 μs ve görev döngüsü ≤ %1 olan darbe koşullarında izin verilir. Bu değer, kısa süreli yüksek yoğunluklu darbeler gerektiren uygulamalar için kullanışlıdır.
• Ters Gerilim (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):Maksimum 5 saniye için 260°C, reflow lehimleme profilini tanımlar.
• Güç Dağılımı (Pc):25°C ortam sıcaklığında veya altında 100 mW. Bu parametre, termal yönetim tasarımı için çok önemlidir.

2.2 Elektro-Optik Karakteristikler

Elektro-Optik Karakteristikler (Ta=25°C'de Tipik), normal çalışma koşulları altında beklenen performansı tanımlar.

• Işıma Şiddeti (IE):IF=20mA'de tipik 25 mW/sr ve IF=70mA'de (darbe) 100 mW/sr. Işıma şiddeti, birim katı açı başına yayılan optik gücü ölçer ve IR kaynağının parlaklığını gösterir.
• Tepe Dalga Boyu (λp):940 nm. Bu, yayılan optik gücün maksimum olduğu dalga boyudur ve yaygın silikon fotodedektörlerin tepe hassasiyetiyle mükemmel şekilde eşleşir.
• Spektral Bant Genişliği (Δλ):Tipik 30 nm. Bu, tepe dalga boyu etrafında merkezlenmiş olarak yayılan dalga boyları aralığını tanımlar.
• İleri Gerilim (VF):IF=20mA'de tipik 1.30V, maksimum 1.60V. IF=70mA'de (darbe) tipik 1.50V, maksimum 2.00V'dir. Bu düşük VF, düşük voltajlı devre tasarımları için faydalıdır.
• Ters Akım (IR):VR=5V'de maksimum 10 μA, iyi eklem kalitesini gösterir.
• Görüş Açısı (2θ1/2):15 derece. Bu dar görüş açısı, odaklanmış bir ışın demetini gösterir; bu, lensli yandan bakışlı LED'lerin karakteristiğidir ve yönlendirilmiş IR uygulamaları için kullanışlıdır.

3. Performans Eğrisi Analizi

Veri sayfası, değişen koşullar altında cihaz davranışı hakkında daha derin bir içgörü sağlayan çeşitli karakteristik eğriler içerir.

3.1 İleri Akım - Ortam Sıcaklığı İlişkisi

Bu grafik, ortam sıcaklığı arttıkça izin verilen maksimum ileri akımın düşürülmesini (derating) gösterir. Aşırı ısınmayı önlemek ve uzun vadeli güvenilirliği sağlamak için, 25°C üzerinde çalışırken ileri akım azaltılmalıdır. Eğri tipik olarak, 25°C'deki nominal akımdan maksimum eklem sıcaklığında sıfıra doğru lineer bir düşüş gösterir.

3.2 Işıma Şiddeti - İleri Akım İlişkisi

Bu çizim, sürücü akımı (IF) ile optik çıkış gücü (Işıma Şiddeti) arasındaki ilişkiyi gösterir. Normal çalışma aralığında genellikle lineerdir, bu da optik çıkışın akımla doğru orantılı olduğunu doğrular. Ancak, çok yüksek akımlarda termal etkiler nedeniyle verim düşebilir.

3.3 İleri Akım - İleri Gerilim İlişkisi

Bu IV eğrisi, bir diyot için tipik olan üstel ilişkiyi tasvir eder. "Diz" gerilimi, tipik VF değeri civarındadır. Bu eğriyi anlamak, akım sınırlayıcı sürücü devresi tasarlamak için esastır.

3.4 Spektral Dağılım

Bu grafik, tanımlanmış bir bant genişliği ile 940 nm civarında merkezlenmiş olarak, dalga boyunun bir fonksiyonu olarak bağıl ışıma gücünü gösterir. Görsel olarak, 800-1000 nm aralığında tepe hassasiyetine sahip olan silikon dedektörlerle spektral eşleşmeyi doğrular.

3.5 Bağıl Işıma Şiddeti - Açısal Yer Değiştirme İlişkisi

Bu kutupsal çizim, LED'in ışıma desenini veya ışın profilini tanımlar. 15 derecelik görüş açısı (yarı maksimum tam genişlik, FWHM) burada doğrulanır. Lensli yandan bakışlı tasarım, bu yönlü yayılım desenini oluşturur; bu, bir sensör montajında LED'i bir dedektörle hizalamak için kritiktir.

4. Mekanik ve Paket Bilgisi

4.1 Paket Boyutları

Cihaz, 1.2mm yuvarlak minyatür bir SMD paketidir. Detaylı boyut çizimi, gövde çapı, yükseklik, bacak aralığı ve pad boyutları dahil tüm kritik ölçüleri belirtir. Aksi belirtilmedikçe, kilit toleranslar tipik olarak ±0.1mm'dir. Hassas boyutlar, PCB ayak izi tasarımı ve montaj sırasında uygun yerleştirmeyi sağlamak için hayati öneme sahiptir.

4.2 Polarite Tanımlama

Katot, tipik olarak paket üzerinde bir çentik, düz kenar veya yeşil işaret gibi görsel bir işaretleyici ile belirtilir. Veri sayfasının boyut çizimi, montaj sırasında ters takılmayı önlemek için bu tanımlama özelliğini açıkça göstermelidir.

4.3 Taşıyıcı Bant ve Makara Boyutları

Ürün, 7 inç çapında bir makaraya sarılı 8mm genişliğinde kabartmalı bir taşıyıcı bant içinde tedarik edilir. Veri sayfası, yuva boyutları, aralık ve makara özelliklerinin detaylı çizimlerini sağlar. Bu paketleme, otomatik yüksek hızlı montaj ekipmanlarını destekler. Standart makara 1500 adet içerir.

5. Lehimleme ve Montaj Kılavuzları

Uygun kullanım ve lehimleme, cihaz performansını ve güvenilirliğini korumak için kritiktir.

5.1 Reflow Lehimleme Profili

Kurşunsuz (Pb-free) bir reflow lehimleme sıcaklık profili önerilir. Tepe sıcaklık 260°C'yi geçmemeli ve 240°C üzerindeki süre sınırlandırılmalıdır (mutlak maksimum değere göre tipik olarak 5 saniye). Termal şoku en aza indirmek için ön ısıtma, bekleme, reflow ve soğutma aşamaları kontrol edilmelidir. Reflow lehimleme ikiden fazla kez yapılmamalıdır.

5.2 El Lehimlemesi

El lehimlemesi gerekliyse, aşırı dikkat gösterilmelidir. Lehimleme havya ucu sıcaklığı 350°C'nin altında olmalı ve her bir terminalle temas süresi 3 saniye veya daha az ile sınırlandırılmalıdır. Düşük güçlü bir havya (≤25W) önerilir. Plastik pakete ısı hasarını önlemek için her bacağı lehimlerken yeterli soğuma süresi bırakın.

5.3 Depolama ve Nem Hassasiyeti

LED'ler, nem tutucu ile birlikte nem geçirmez bir torbada paketlenmiştir. Ana önlemler şunları içerir:

• Kullanıma hazır olana kadar torbayı açmayın.
• Açılmamış torbaları ≤30°C ve ≤%60 RH'de saklayın.
• Sevkiyattan itibaren bir yıl içinde kullanın.
• Açtıktan sonra, aynı depolama koşullarında bileşenleri 168 saat (7 gün) içinde kullanın.
• Depolama süresi aşılırsa veya nem tutucu nemi gösteriyorsa, reflow sırasında "patlamış mısır" etkisini önlemek için lehimlemeden önce 60±5°C'de en az 24 saat süreyle bir kurutma işlemi gereklidir.

6. Paketleme ve Sipariş Bilgisi

6.1 Paketleme Prosedürü

Bileşenler, nem tutucu içeren alüminyum lamineli nem geçirmez bir torbada paketlenir. Torba, parça numarası (P/N), miktar (QTY), lot numarası (LOT No.) ve tepe dalga boyu (HUE) gibi diğer ilgili kodlar dahil kritik bilgilerle etiketlenir.

6.2 Cihaz Seçim Kılavuzu

Spesifik cihaz IR29-01C/L510/R/TR8, Galyum Alüminyum Arsenür (GaAlAs) çip malzemesi ve su berraklığında bir lens kullanır. Parça numarasının kendisi muhtemelen kilit özellikleri kodlar: IR Kızılötesi için, 29 bir seri veya boyuta atıfta bulunabilir, 01C bir varyant kodu olabilir, L510 tepe dalga boyu sınıfını gösterebilir, R makara paketleme için ve TR8 8mm bant için.

7. Uygulama Önerileri

7.1 Tipik Uygulama Senaryoları

Bu IR LED, aşağıdakileri içeren geniş bir kızılötesi algılama ve iletim uygulaması için uygundur:

• Yakınlık ve Varlık Algılama:Otomatik musluklarda, sabun dağıtıcılarında, el kurutucularda ve dokunmasız anahtarlarda kullanılır.
• Nesne Algılama ve Sayma:Otomat makinelerinde, endüstriyel otomasyonda ve konveyör bant sistemlerinde.
• Optik Kodlayıcılar:Motorlarda ve dönen ekipmanlarda konum ve hız algılama için.
• IR Veri İletimi:Uzaktan kumanda birimlerinde ve kısa mesafeli veri bağlantılarında (uygun modülasyon gerektirir).
• Güvenlik Sistemleri:Gece görüş kameraları ve ışın kesme sensörleri için görünmez bir ışık kaynağı olarak.

7.2 Tasarım Hususları ve Devre Koruma

Akım Sınırlama Zorunludur:Veri sayfasında açıkça uyarıldığı gibi, LED ile seri olarak her zaman harici bir akım sınırlayıcı direnç kullanılmalıdır. İleri gerilim negatif bir sıcaklık katsayısına sahiptir (sıcaklık arttıkça azalır). Bir direnç olmadan, besleme voltajındaki küçük bir artış veya ısınmadan kaynaklanan VF'deki bir düşüş, kontrolsüz büyük bir akım artışına neden olabilir; bu da anında termal kaçak ve cihaz arızasına yol açar.

Sürücü Devre Tasarımı:DC çalışma için, Ohm Kanunu (R = (Vcc - VF) / IF) kullanılarak hesaplanan basit bir seri direnç yeterlidir. Daha yüksek tepe yoğunluğu elde etmek için darbe çalışmasında, bir darbe üreteci tarafından sürülen bir transistör veya MOSFET anahtarı kullanılabilir. Darbe genişliği ve görev döngüsünün belirtilen sınırlar içinde kalmasını sağlayın (≤100μs, ≤%1).

Optik Hizalama:15 derecelik dar ışın demeti, sinyal gücünü maksimize etmek için alıcı fotodedektör ile dikkatli bir mekanik hizalama gerektirir. Sensör muhafazasını tasarlarken ışıma deseni grafiğini dikkate alın.

8. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

Standart üstten yayan IR LED'lerle karşılaştırıldığında, IR29-01C'nin yandan bakışlı (veya yan görünümlü) paketi, PCB'nin algılama düzlemine paralel olarak monte edilmesi gereken uygulamalarda belirgin bir avantaj sunar. Bu, ışın demetini 90 derece yönlendirmek için ışık kılavuzlarına veya ek optiklere olan ihtiyacı ortadan kaldırır, mekanik tasarımı basitleştirir ve bileşen sayısını azaltır. 940nm dalga boyu, silikon dedektör hassasiyeti ile 850nm kaynaklara kıyasla daha düşük görünürlük arasında iyi bir denge sağlar, bu da çalışmada daha az fark edilir olmasını sağlar. Minyatür 1.2mm boyut, çok kompakt sensör tasarımlarına olanak tanır.

9. Sıkça Sorulan Sorular (Teknik Parametrelere Dayalı)

S1: Neden bir akım sınırlayıcı direnç kesinlikle gereklidir?
C1: LED'in I-V karakteristiği üsteldir. İleri gerilimdeki hafif bir değişiklik (ki bu kendisi sıcaklıkla azalır), akımda büyük bir değişikliğe neden olabilir. Akımı stabilize etmek için seri bir direnç olmadan termal kaçak meydana gelir ve LED'i hızla tahrip eder.

S2: Bu LED'i doğrudan 3.3V veya 5V bir mikrodenetleyici pininden sürebilir miyim?
C2: Hayır. Mikrodenetleyici pinlerinin sınırlı akım sağlama/çekme kapasitesi vardır (genellikle maks. 20-40mA) ve LED'leri doğrudan sürmek için tasarlanmamıştır. Her zaman mikrodenetleyici pini tarafından kontrol edilen, LED ile seri olarak bir akım sınırlayıcı direnç bulunan bir sürücü devresi (örneğin, bir transistör) kullanın.

S3: Işıma Şiddeti (mW/sr) ile Işık Şiddeti (mcd) arasındaki fark nedir?
C3: Işık Şiddeti (candela cinsinden ölçülür), insan gözünün hassasiyeti (fotopik eğri) ile ağırlıklandırılır; bu, kızılötesi spektrumda neredeyse sıfırdır. Işıma Şiddeti, birim katı açı başına yayılan gerçek optik gücü ölçer; bu da onu, insan değil makine algılaması için tasarlanmış IR cihazları için doğru metrik yapar.

S4: 15 derecelik görüş açısını nasıl yorumlamalıyım?
C4: Bu, Yarı Maksimum Tam Genişlik (FWHM) açısıdır. Işıma şiddeti 0 derecede (paketin yanından düz çıkış) en yüksektir ve merkez çizgiden ±7.5 derecede maksimum değerinin %50'sine düşer; bu da toplam ışın genişliğini 15 derece yapar.

10. Pratik Tasarım ve Kullanım Örneği

Örnek: Kağıt Havlu Dağıtıcı Sensörü Tasarımı.IR29-01C ideal bir adaydır. PCB'nin kenarına, dağıtım yuvası boyunca yan tarafa bakacak şekilde monte edilir. Karşı tarafa eşleşen bir silikon fototransistör yerleştirilir. Normal koşullarda IR ışını algılanır. Bir el ışını kestiğinde, mikrodenetleyici havluyu dağıtmak için motoru tetikler. Yandan bakışlı paket, PCB'nin ön panelin arkasına dikey olarak monte edilmesine olanak tanır; LED ve dedektör küçük deliklerden bakarak çok şık bir tasarım oluşturur. 940nm dalga boyu görünmezdir, bu yüzden dikkat dağıtıcı kırmızı bir parıltı yoktur. Tasarımcı, 5V sistem hattından 20mA sürücü akımı için uygun seri direnci hesaplamalıdır (R ≈ (5V - 1.3V) / 0.02A = 185Ω, 180Ω veya 200Ω standart değer uygun olur).

11. Prensip Tanıtımı

Bir Kızılötesi Işık Yayan Diyot (IR LED), elektriksel olarak ileri yönde öngerilim uygulandığında görünmeyen kızılötesi ışık yayan bir yarı iletken p-n eklem diyotudur. Elektronlar cihaz içindeki deliklerle yeniden birleşir ve enerjiyi fotonlar şeklinde serbest bırakır. Yayılan ışığın dalga boyu, yarı iletken malzemenin enerji bant aralığı tarafından belirlenir. IR29-01C için, 940nm dalga boyuna karşılık gelen tepe enerjili fotonlar üretmek üzere Galyum Alüminyum Arsenür (GaAlAs) malzeme sistemi kullanılır. Su berraklığındaki epoksi paket, bir lens görevi görerek yayılan ışığı odaklanmış bir ışın demetine dönüştürür. Yandan görünümlü yapı, yarı iletken çipin paket içinde yan tarafına monte edilmesiyle elde edilir; bu da ışığın PCB düzlemine paralel olarak yayılmasını sağlar.

12. Gelişim Trendleri

IR29-01C gibi minyatür IR LED'lerdeki trend, daha da küçük paket boyutlarına (örneğin, çip ölçekli paketler), daha yüksek ışıma şiddeti ve verimliliğe ve otomotiv ve endüstriyel uygulamaları desteklemek için daha geniş çalışma sıcaklığı aralıklarına doğrudur. Entegrasyon bir diğer kilit trenddir; IR yayıcı, sürücü ve bazen bir fotodedektörü tek bir modülde birleştiren cihazlarla. Ayrıca, IR Veri Birliği (IrDA) ve tüketici elektroniği uzaktan kumandaları gibi veri iletişim uygulamaları için hızı (modülasyon kabiliyeti) artırmaya odaklanılmaktadır. Dahası, elektrostatik deşarja (ESD) ve zorlu çevre koşullarına karşı güvenilirliği ve sağlamlığı artırmak için geliştirme çalışmaları devam etmektedir.