HIR26-21C/L289/TR8 1.6毫米圆形超小型红外LED规格书 - 尺寸1.6mm - 波长850nm - 中文技术文档

1. 产品概述

HIR26-21C/L289/TR8是一款超小型表面贴装器件（SMD）红外发射二极管。它专为需要紧凑、可靠红外光源的应用而设计，兼容现代自动化组装工艺。该器件采用1.6毫米圆形封装，具有透明塑料封装和球形顶部透镜，以优化其光输出。

其核心优势在于其光谱与硅光探测器（光电二极管和光电晶体管）的匹配性，使其在传感系统中具有高效率。该器件采用GaAlAs（镓铝砷）芯片材料制造，这是该波长范围内高性能红外发射器的标准材料。

目标市场包括消费电子、工业传感器和自动化设备的设计者和制造商，这些应用空间受限且需要可靠的红外信号传输或传感。

2. 技术参数详解

2.1 绝对最大额定值

这些额定值定义了可能导致器件永久损坏的极限。不建议在此极限之外操作。

• 连续正向电流（I_F)）：65 mA。这是在环境温度（T_a）为25°C时可连续施加的最大直流电流。
• 峰值正向电流（I_FP)）：1.0 A。此高电流仅在脉冲宽度≤100μs且占空比≤1%的脉冲条件下允许。这通常用于需要短暂、高功率脉冲的遥控应用。
• 反向电压（V_R)）：5 V。超过此反向偏置电压可能导致结击穿。
• 工作温度（T_opr)）：-40°C 至 +85°C。该器件适用于工业温度范围。
• 存储温度（T_stg)）：-40°C 至 +100°C。
• 焊接温度（T_sol)）：260°C，持续时间不超过5秒，兼容无铅回流工艺。
• 功耗（P_d)）：在25°C或以下自由空气温度下为130 mW。此额定值考虑了电功率转换和器件的散热能力。

2.2 光电特性

这些参数在T_a=25°C下测量，定义了器件在典型工作条件下的性能。

• 辐射强度（I_e)）：每单位立体角（球面度）的光功率输出。在正向电流20mA时，典型值为17 mW/sr（最小值10 mW/sr）。在脉冲条件下（100mA，≤100μs，占空比≤1%），典型辐射强度显著上升至85 mW/sr，突显了脉冲操作对峰值输出的优势。
• 峰值波长（λ_p)）：850 nm（典型值）。这属于近红外光谱，非常适合硅基探测器，并且比940nm等较短波长对人眼更不可见，同时仍具有良好的大气透射率。
• 光谱带宽（Δλ））：30 nm（典型值）。这定义了以峰值波长为中心的发射波长范围。
• 正向电压（V_F)）：在20mA时，典型正向电压为1.40V（范围1.20V至1.70V）。在100mA脉冲电流下，V_F增加到典型值1.60V（范围1.40V至2.20V）。此信息对于驱动电路设计和电源选择至关重要。
• 反向电流（I_R)）：在5V反向电压下最大为10 μA，表明结质量良好。
• 视角（2θ_1/2)）：25度（典型值）。这是辐射强度降至其峰值（轴向）值一半时的全角。25°角提供了相对聚焦的光束，适用于定向传感或信号传输。

3. 性能曲线分析

规格书提供了几个关键图表，用于理解器件在不同条件下的行为。

3.1 正向电流与环境温度关系

此曲线显示了最大允许连续正向电流随着环境温度升高超过25°C而降低的情况。为防止过热，当温度向85°C的最大工作极限上升时，电流必须线性减小。设计者必须使用此图表来确保在其应用的热环境中可靠运行。

3.2 光谱分布

此图表绘制了相对辐射强度与波长的关系，直观地确认了850nm峰值和大约30nm的光谱带宽。它显示器件发射出相对纯净的、以指定波长为中心的红外光。

3.3 正向电流与正向电压关系（I-V曲线）

此基本特性曲线显示了二极管的电流与电压之间的指数关系。它对于确定工作点和设计限流电路至关重要。该曲线会随温度变化而移动。

3.4 辐射强度与正向电流关系

此图表说明了光输出作为驱动电流的函数。它通常显示亚线性关系，在极高电流下，由于热效应和其他效应，效率（每mA的辐射强度）可能会降低。该图表有助于针对所需的光输出水平优化驱动电流。

3.5 相对辐射强度与角度位移关系

此极坐标图直观地表示了LED的视角和辐射模式。它显示了当观察角度偏离中心轴（0°）时，强度如何减弱，在大约±12.5°时降至50%（确认了25°全视角）。这对于光学系统设计、对准和理解发射光的覆盖区域至关重要。

4. 机械与封装信息

4.1 封装尺寸

该器件为双端SMD封装，主体直径为1.6mm。规格书中的详细机械图纸提供了所有关键尺寸，包括总高度、引脚间距和透镜几何形状。除非另有说明，所有尺寸均以毫米为单位，标准公差为±0.1mm。

4.2 焊盘设计与钢网建议

为确保可靠焊接并避免焊球等问题，提供了建议的焊盘布局和钢网设计。关键建议包括：

• 焊膏：Sn/Ag3.0/Cu0.5（一种常见的无铅合金）。
• 钢网厚度：0.10mm。
• 钢网开孔图显示了一种旨在控制小焊盘焊膏体积的图案。

重要提示：建议的焊盘尺寸仅供参考。最终的PCB焊盘图案应根据具体的制造工艺、热要求和个别设计需求进行修改。

4.3 极性标识

阴极通常通过封装上的视觉标记来指示，例如凹口、平边或基座上的绿色标记。规格书图纸明确标识了阴极侧，这对于正确的PCB方向至关重要。

5. 焊接与组装指南

5.1 湿度敏感性与存储

该器件对湿度敏感。必须采取预防措施以防止“爆米花”现象（回流焊过程中因蒸汽快速膨胀导致封装开裂）。

• 在准备使用前，请勿打开防潮袋。
• 打开后，请在≤30°C和≤60%相对湿度（RH）下存储。
• 在打开袋子后的168小时（7天）内使用。
• 如果超过存储时间或干燥剂指示有湿气进入，请在使用前将组件在60 ±5°C下烘烤24小时。

5.2 回流焊工艺

该器件兼容红外和气相回流工艺。规格书中建议了无铅回流温度曲线。关键参数包括预热、保温、回流峰值温度（不超过260°C，持续时间≤5秒）和冷却速率。回流焊不应超过两次，以尽量减少对元件的热应力。

5.3 手工焊接与返修

如果必须进行手工焊接，需要极其小心：

• 使用烙铁头温度<350°C的烙铁。
• 每个端子接触时间限制在≤3秒。使用容量为25W或更低的烙铁。
• 焊接每个端子之间间隔≥2秒，以防止热量积聚。
• 不建议在初次焊接后进行修复。如果不可避免，在移除时使用双头烙铁同时加热两个端子，以防止焊点和LED本身受到机械应力。任何返修后，务必验证器件功能。

5.4 电路板处理

在加热（焊接）过程中避免对LED施加机械应力，焊接后不要弯曲电路板，因为这可能导致元件或其焊点开裂。

6. 包装与订购信息

6.1 编带与卷盘规格

该器件以行业标准的7英寸直径卷盘上的压纹载带形式提供。提供了载带尺寸（口袋尺寸、间距等）的详细图纸。每卷包含1500件。

6.2 标签规格

卷盘标签包含用于追溯和制造的标准信息：

• CPN（客户部件号）
• P/N（制造商部件号：HIR26-21C/L289/TR8）
• QTY（数量）
• CAT（等级/分档）
• HUE（峰值波长）
• REF（参考）
• LOT No.（批号）
• MSL-X（湿度敏感等级）
• Made In（制造国）

7. 应用建议

7.1 典型应用场景

• PCB安装红外传感器：接近感应、物体检测、机器人中的线路跟随。
• 红外遥控单元：适用于需要比标准遥控LED更高输出功率的应用，可能在明亮环境中实现更长的距离或更好的性能。
• 气体计数器/仪表：常用于公用事业仪表内的光学传感机制。
• 通用红外系统：任何需要紧凑、可靠红外光源进行数据传输、编码或传感的嵌入式系统。

7.2 设计注意事项

• 必须限流：如“注意事项”中明确所述，必须使用外部限流电阻（或恒流驱动器）与LED串联。正向电压有一个范围，如果未正确限制，电源电压的轻微增加可能导致电流大幅、破坏性的增加。
• 热管理：考虑功耗（P_d=V_F*I_F）以及最大电流随温度的降额。确保有足够的PCB铜箔或其他方式散热，特别是在高环境温度或高占空比脉冲应用中。
• 光学设计：25°视角提供了方向性。对于更广的覆盖范围，可能需要次级光学元件（漫射器）。对于更长的距离，可以使用透镜来准直光束。
• 驱动电路：对于1A的脉冲操作，需要晶体管或MOSFET开关。确保驱动器能够处理峰值电流和所需的快速上升/下降时间。

8. 技术对比与差异化

与标准的5mm或3mm通孔红外LED相比，HIR26-21C/L289/TR8具有显著优势：

• 尺寸：1.6mm SMD封装实现了终端产品的小型化，并兼容高速贴片组装。
• 性能：20mA下典型的17 mW/sr辐射强度具有竞争力，而脉冲条件下85 mW/sr是高输出需求的关键特性。
• 可靠性：SMD结构和与标准回流工艺的兼容性，相比手工焊接的通孔部件，带来了更坚固和一致的焊点。
• 合规性：该器件无铅，符合RoHS、REACH标准，且无卤素（Br <900ppm，Cl <900ppm，Br+Cl <1500ppm），满足全球市场的严格环保法规。

9. 常见问题解答（基于技术参数）

9.1 我能否直接用3.3V或5V微控制器引脚驱动此LED？

No.典型正向电压仅为1.4V-1.6V。如果不使用限流电阻直接连接到3.3V或5V电源，几乎肯定会因电流过大而损坏LED。务必使用根据欧姆定律计算的串联电阻：R = (V_电源- V_F) / I_F.

9.2 20mA直流额定值与100mA脉冲额定值有何区别？

20mA额定值适用于连续操作。100mA额定值适用于非常短的脉冲（≤100μs）且占空比低（≤1%）。这使得LED可以在短时间内被驱动得更强，产生更亮的闪光（85 mW/sr 对比 17 mW/sr）而不会过热，因为平均功率仍然很低。这非常适合遥控器。

9.3 如何理解25度的“视角”？

这是光强为其最大值（轴向）一半时的全角。可以将其视为主“光束”或光瓣的宽度。在此角度之外仍有光发射，但强度较低。25°角是中等聚焦的。

9.4 为什么湿度敏感性和烘烤很重要？

塑料SMD封装会从空气中吸收湿气。在高温回流焊过程中，这些湿气迅速变成蒸汽，产生内部压力，可能导致封装开裂或与芯片分层（“爆米花”现象）。遵循存储和烘烤指南可以防止这种失效模式。

10. 实际设计与使用案例

场景：设计一个远距离红外信标

设计者需要一个紧凑、电池供电的信标，在室内环境中，存在一些环境红外噪声的情况下，能被20米外的传感器检测到。

1. 驱动方法选择：为了最大化检测距离，设计者选择脉冲操作以利用高达85 mW/sr的脉冲辐射强度。
2. 电路设计：微控制器GPIO引脚控制一个N沟道MOSFET。LED与一个限流电阻串联在电源（例如3.3V）和MOSFET漏极之间。电阻值按100mA计算：R = (3.3V - 1.6V) / 0.1A = 17Ω（使用18Ω标准值）。微控制器产生宽度为100μs、占空比为1%的脉冲（例如，100μs开启，9900μs关闭）。
3. PCB布局：以建议的焊盘布局为起点。在焊盘周围添加额外的散热焊盘和铜浇注，以帮助在高电流脉冲期间散热。
4. 组装：将元件放置在PCB上。LED卷盘妥善存储，组装好的电路板使用推荐的无铅曲线进行一次回流焊。
5. 光学（可选）：为了进一步延长距离，可以在LED上方放置一个简单的塑料准直透镜来收窄光束，将输出功率集中在目标距离的较小区域内。

此案例展示了关键规格书参数——脉冲辐射强度、正向电压、电流额定值和封装尺寸——如何直接指导实际设计。

11. 工作原理

红外发光二极管（IR LED）基于半导体p-n结中的电致发光原理工作。当施加正向电压时，来自n型材料的电子和来自p型材料的空穴被注入到结区。当这些载流子复合时，它们会释放能量。在像这样的GaAlAs二极管中，半导体材料的能带隙经过设计，使得释放的能量对应于红外光谱中的光子，具体波长约为850纳米。透明环氧树脂封装充当透镜，将发射的光塑造成指定的辐射模式（25°视角）。

12. 行业趋势与发展

超小型红外LED市场持续发展。与HIR26-21C/L289/TR8等器件相关的关键趋势包括：

• 集成度提高：趋势是将红外发射器与驱动IC甚至光电探测器集成在单个封装中，以简化传感器模块。
• 效率更高：持续的材料科学研究旨在提高红外LED的插墙效率（光功率输出/电功率输入），从而在相同尺寸封装下实现更低的功耗或更高的输出。
• 新波长：虽然850nm和940nm占主导地位，但对于特定应用（如气体传感或增强眼睛安全性），对其他红外波长的兴趣日益增长。
• 先进封装：开发芯片级封装（CSP）和晶圆级封装，以进一步减小尺寸和成本，同时提高热性能。
• 应用扩展:
  • 生物识别与安全：面部识别、虹膜扫描。
  • 汽车：车内乘员感应、驾驶员监控系统。
  • 消费电子：手机/平板电脑的接近感应、手势识别。
  • 工业物联网：机器视觉、状态监测。

像HIR26-21C/L289/TR8这样的器件，凭借其小巧的外形、可靠的性能以及对环保标准的符合性，非常适合服务于这些不断扩大的市场，在这些市场中，紧凑、高效的红外光源是基本要求。