HIR234C 3mm 红外发光二极管规格书 - T-1 封装 - 峰值波长 850nm - 正向电压 1.65V

1. 产品概述

HIR234C 是一款高强度的红外发射二极管，采用标准的 3mm (T-1) 透明塑料封装。其设计发射峰值波长为 850nm 的光，使其在光谱上与常见的硅光敏晶体管、光电二极管和红外接收模块兼容。该器件专为需要可靠高效红外传输的应用而设计。

1.1 核心优势

高辐射强度：提供强大的光输出，适用于远距离或低灵敏度接收器系统。
高可靠性：为稳定的性能和长使用寿命而设计。
低正向电压：在 20mA 电流下典型值为 1.65V，有助于降低设计中的功耗。
环保合规：产品符合 RoHS、欧盟 REACH 及无卤标准 (Br < 900ppm, Cl < 900ppm, Br+Cl < 1500ppm)。
标准封装：熟悉的 T-1 (3mm) 外形，引脚间距为 2.54mm，确保易于集成到现有设计和 PCB 布局中。

1.2 目标应用

这款红外 LED 适用于各种需要非可见光通信或传感的系统。

红外遥控器单元，特别是那些有较高功率要求的。
自由空间光数据传输链路。
烟雾探测系统。
通用红外应用系统，包括接近传感器和物体计数器。

2. 技术参数分析

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。在此条件下工作无法得到保证。

连续正向电流 (I_F)：100 mA
峰值正向电流 (I_FP)：1.0 A (脉冲宽度 ≤ 100μs，占空比 ≤ 1%)
反向电压 (V_R)：5 V
工作温度 (T_opr)：-40°C 至 +85°C
储存温度 (T_stg)：-40°C 至 +100°C
功耗 (P_d)：150 mW (环境温度 ≤ 25°C 时)
焊接温度 (T_sol)：260°C，持续时间 ≤ 5 秒

2.2 光电特性

这些参数在环境温度 (T_a) 为 25°C 时测量，定义了器件的典型性能。

辐射强度 (I_e)：
- 7.8 mW/sr (最小值) / 15 mW/sr (典型值)，在 I_F= 20mA (直流) 时。
- 50 mW/sr (典型值)，在 I_F= 100mA (脉冲) 时。
- 300 mW/sr (典型值)，在 I_F= 1A (脉冲) 时。
峰值波长 (λ_p)：850 nm (典型值)，在 I_F= 20mA 时。
光谱带宽 (Δλ)：45 nm (典型值)，在 I_F= 20mA 时。
正向电压 (V_F)：
- 1.45V (最小值) / 1.65V (典型值) / 1.65V (最大值)，在 I_F= 20mA 时。
- 1.80V (典型值) / 2.40V (最大值)，在 I_F= 100mA (脉冲) 时。
- 4.10V (典型值) / 5.25V (最大值)，在 I_F= 1A (脉冲) 时。
反向电流 (I_R)：10 μA (最大值)，在 V_R= 5V 时。
视角 (2θ_1/2)：30 度 (典型值)，在 I_F= 20mA 时。

测量公差：正向电压 ±0.1V，辐射强度 ±10%，峰值波长 ±1.0nm。

3. 性能曲线分析

规格书提供了几条对于理解器件在不同工作条件下行为至关重要的特性曲线。

3.1 热特性与电流依赖性

正向电流 vs. 环境温度 (图1)：此曲线显示了最大允许正向电流随环境温度升高而降额的情况。为确保可靠性并保持在功耗限制内，必须在较高温度下降低驱动电流。

峰值发射波长 vs. 环境温度 (图3)：LED 的峰值波长具有温度系数，通常会随温度轻微偏移。此曲线量化了 HIR234C 的这种偏移，这对于需要精确光谱匹配的应用至关重要。

正向电流 vs. 正向电压 (图4)：这是二极管的基本 I-V 曲线。它显示了电流与电压之间的指数关系。该曲线有助于设计限流电路，并理解 LED 在不同驱动条件下的压降。

3.2 光输出特性

光谱分布 (图2)：此图表绘制了相对辐射强度与波长的关系。它直观地确认了 850nm 的峰值和大约 45nm 的光谱带宽，显示了发射的波长范围。

辐射强度 vs. 正向电流 (图5)：此曲线展示了光输出功率 (以 mW/sr 为单位) 与电输入电流之间的关系。在中段电流范围内通常是线性的，但在极高电流下可能因热效应和效率影响而饱和。

相对辐射强度 vs. 角位移 (图6)：此极坐标图定义了 LED 的辐射模式。它显示了当偏离中心轴 (0°) 时强度如何下降，最终定义了强度降至峰值一半时的 30 度视角。

辐射强度 vs. 环境温度 (图7)：光输出随着结温升高而降低。此曲线量化了辐射强度随环境温度 (进而结温) 升高而典型降低的程度，这对于设计在宽温度范围内工作的系统至关重要。

相对正向电压 vs. 环境温度 (图8)：二极管的正向电压具有负温度系数。此曲线显示了 V_F通常如何随温度升高而降低，这在恒压驱动方案或将 LED 用作温度传感器时可能是一个考虑因素。

4. 机械与封装信息

4.1 器件选型与结构

芯片材料：GaAlAs (砷化镓铝)。
透镜/颜色：透明塑料。

4.2 封装尺寸 (T-1, 3mm)

该器件符合标准的 T-1 (3mm) 圆形 LED 封装尺寸。规格书中的关键机械说明包括：

所有尺寸均以毫米 (mm) 为单位。
除非另有说明，标准尺寸公差为 ±0.25mm。
图纸通常显示主体直径 (3.0mm)、引脚间距 (2.54mm) 以及包括透镜形状和引脚长度/直径在内的整体尺寸。

极性识别：阴极通常通过塑料透镜边缘的平面和/或较短的引脚来识别。请始终参考封装图纸进行最终确认。

5. 焊接与组装指南

手工焊接：使用温控烙铁。每个引脚的焊接时间最多不超过 3 秒，温度不超过 350°C。
波峰焊：可以使用，但应控制预热和暴露时间，以尽量减少对塑料封装的热应力。
回流焊：根据绝对最大额定值，该器件可承受峰值焊接温度 260°C，最长 5 秒。这与标准的无铅回流焊曲线 (例如 IPC/JEDEC J-STD-020) 兼容。
一般注意事项：
- 在处理过程中避免对引脚或透镜施加机械应力。
- 不要超过规定的储存温度范围。
- 在处理和组装过程中采取适当的 ESD (静电放电) 防护措施。

6. 包装与订购信息

6.1 包装规格

标准包装：每袋 200 至 1000 片。
5 袋装为 1 盒。
10 盒装为 1 箱。

6.2 标签信息

产品标签包含用于追溯和验证的关键标识符：

CPN：客户部件号
P/N：生产编号 (HIR234C)
QTY：包装内数量
CAT：等级/类别 (例如，亮度分档)
HUE：峰值波长信息
REF：参考
LOT No：生产批号，用于追溯

7. 应用设计考量

7.1 LED驱动

恒流驱动：LED 是电流驱动器件。为获得稳定且可预测的光输出，请使用恒流源或与电压源串联的限流电阻。电阻值可使用欧姆定律计算：R = (V_supply- V_F) / I_F。为进行保守设计，请始终使用规格书中的最大 V_F值。

脉冲操作：对于需要极高瞬时强度的应用 (如远距离遥控器)，可按规格使用短时、大电流脉冲 (高达 1A) 驱动 LED。必须严格遵守脉冲宽度 (≤100μs) 和占空比 (≤1%) 的限制，以防止过热。

7.2 光学设计

透镜选择：透明透镜发射 30 度光束。对于更窄或不同形状的光束，可以使用二次光学元件 (塑料透镜、反射器)。

接收器匹配：850nm 的峰值波长能被硅基传感器最佳检测。确保所选的光敏晶体管、光电二极管或红外接收模块在 800-900nm 范围内具有峰值灵敏度。

抗环境光干扰：在环境光 (尤其是含有红外线的阳光) 强烈的环境中，考虑以特定频率调制 LED 驱动信号，并使用调谐到该频率的接收器来抑制背景噪声。

8. 技术对比与定位

HIR234C 在普遍使用的 3mm 封装中定位为通用、高可靠性的红外发射器。

与标准 5mm 红外 LED 对比：3mm 封装占用空间更小，这在小型化设计中具有优势，同时仍能提供可观的辐射强度。
与贴片红外 LED 对比：与表面贴装器件相比，通孔 T-1 封装通常更受原型制作、手工组装或需要更高机械强度或通过引脚更容易散热的应用的青睐。
关键差异化：其高脉冲辐射强度 (300 mW/sr)与标准封装的结合，使其适用于需要从常见外形尺寸发出强红外光脉冲的应用。

9. 常见问题解答 (FAQ)

Q1: 辐射强度 (mW/sr) 和功率输出 (mW) 有什么区别？

A1: 辐射强度测量的是单位立体角 (球面度) 的光功率。它表示光束的集中程度。总辐射通量 (mW) 需要在整个发射模式上对强度进行积分。对于一个 30 度的 LED，总功率远低于峰值强度值。

Q2: 我可以用 100mA 连续驱动这个 LED 吗？

A2: 连续正向电流的绝对最大额定值是 100mA。然而，在此最大电流下连续工作会产生大量热量，升高结温。为确保长期可靠运行，建议在较低电流 (例如 20-50mA) 下工作，或实施充分的散热措施，尤其是在高环境温度下。

Q3: 为什么在 1A 脉冲 (最大 5.25V) 时的正向电压比 20mA 直流 (最大 1.65V) 时高这么多？

A3: 这是由于 LED 芯片和封装内部的串联电阻造成的。在极高电流下，该内阻上的压降变得显著，导致总 V_F更高。这是所有 LED 的常见特性。

Q4: 850nm LED 可见吗？

A4: 850nm 属于近红外 (NIR) 光谱。人眼通常不可见。然而，有些人可能会从高功率的 850nm LED 中感知到非常微弱的深红色光，因为其发射光谱有一个延伸到可见红光区域的微小“尾巴”。对于完全隐蔽的操作，通常使用 940nm LED。

10. 设计与使用案例研究

案例：远距离红外遥控发射器

目标：设计一个遥控器，必须在典型客厅环境中 15 米距离处可靠工作。

设计选择：

LED 选择：选择 HIR234C 是因为其高脉冲辐射强度 (在 1A 时典型值为 300 mW/sr)。
驱动电路：使用一个简单的晶体管开关从 3V 电池电源脉冲驱动 LED。计算串联电阻以将脉冲电流限制在大约 800mA (安全低于 1A 最大值)，同时考虑电池电压降和高电流下的 LED V_F。
信号调制：驱动脉冲使用 38kHz 载波频率编码，这是红外遥控器的常见标准。
光学元件：在 LED 前放置一个简单的塑料准直透镜，将光束从 30 度收窄到约 10 度，将更多发射能量集中到远处的接收器。

结果：高强度脉冲驱动与光束准直的结合，确保了即使在存在中等环境红外噪声的情况下，也能在目标距离处向红外接收模块提供强而可检测的信号。

11. 工作原理

红外发光二极管 (IR LED) 是一种半导体 p-n 结二极管。当施加正向电压时，来自 n 区的电子和来自 p 区的空穴被注入结区。当这些载流子复合时，会释放能量。对于 HIR234C 的 GaAlAs 材料，该能量对应于波长集中在 850 纳米左右的光子，该波长位于电磁光谱的红外部分。具体波长由半导体材料的带隙能量决定。透明环氧树脂封装充当透镜，将发射的光塑造成指定的视角。

12. 技术趋势

红外 LED 技术随着可见光 LED 技术不断发展。与 HIR234C 等器件相关的一般趋势包括：

效率提升：材料和外延生长的持续改进带来了更高的电光转换效率 (每瓦电输入产生更多光输出)，从而降低了功耗和发热。
更高速度调制：光数据通信 (IrDA, Li-Fi) 和飞行时间 (ToF) 等高级传感应用推动了能够更快开关的 LED 的发展。
小型化：虽然通孔封装仍然流行，但市场正强烈转向表面贴装器件 (SMD) 封装 (例如 0805, 0603, 芯片级)，以适应自动化组装和空间受限的设计。
多波长与 VCSEL：对于专业传感 (例如气体分析、生物识别)，多波长红外光源正在兴起。垂直腔面发射激光器 (VCSEL) 也因其精确的光束特性，在高性能 3D 传感和结构光应用中越来越受欢迎。

HIR234C 代表了这一不断发展的格局中一个成熟、可靠且具有成本效益的解决方案，非常适合其在消费电子和工业传感中的目标应用。

LED规格术语详解

LED技术术语完整解释

一、光电性能核心指标

术语	单位/表示	通俗解释	为什么重要
光效（Luminous Efficacy）	lm/W（流明/瓦）	每瓦电能发出的光通量，越高越节能。	直接决定灯具的能效等级与电费成本。
光通量（Luminous Flux）	lm（流明）	光源发出的总光量，俗称"亮度"。	决定灯具够不够亮。
发光角度（Viewing Angle）	°（度），如120°	光强降至一半时的角度，决定光束宽窄。	影响光照范围与均匀度。
色温（CCT）	K（开尔文），如2700K/6500K	光的颜色冷暖，低值偏黄/暖，高值偏白/冷。	决定照明氛围与适用场景。
显色指数（CRI / Ra）	无单位，0–100	光源还原物体真实颜色的能力，Ra≥80为佳。	影响色彩真实性，用于商场、美术馆等高要求场所。
色容差（SDCM）	麦克亚当椭圆步数，如"5-step"	颜色一致性的量化指标，步数越小颜色越一致。	保证同一批灯具颜色无差异。
主波长（Dominant Wavelength）	nm（纳米），如620nm（红）	彩色LED颜色对应的波长值。	决定红、黄、绿等单色LED的色相。
光谱分布（Spectral Distribution）	波长 vs. 强度曲线	显示LED发出的光在各波长的强度分布。	影响显色性与颜色品质。

二、电气参数

术语	符号	通俗解释	设计注意事项
正向电压（Forward Voltage）	Vf	LED点亮所需的最小电压，类似"启动门槛"。	驱动电源电压需≥Vf，多个LED串联时电压累加。
正向电流（Forward Current）	If	使LED正常发光的电流值。	常采用恒流驱动，电流决定亮度与寿命。
最大脉冲电流（Pulse Current）	Ifp	短时间内可承受的峰值电流，用于调光或闪光。	脉冲宽度与占空比需严格控制，否则过热损坏。
反向电压（Reverse Voltage）	Vr	LED能承受的最大反向电压，超过则可能击穿。	电路中需防止反接或电压冲击。
热阻（Thermal Resistance）	Rth（°C/W）	热量从芯片传到焊点的阻力，值越低散热越好。	高热阻需更强散热设计，否则结温升高。
静电放电耐受（ESD Immunity）	V（HBM），如1000V	抗静电打击能力，值越高越不易被静电损坏。	生产中需做好防静电措施，尤其高灵敏度LED。

三、热管理与可靠性

术语	关键指标	通俗解释	影响
结温（Junction Temperature）	Tj（°C）	LED芯片内部的实际工作温度。	每降低10°C，寿命可能延长一倍；过高导致光衰、色漂移。
光衰（Lumen Depreciation）	L70 / L80（小时）	亮度降至初始值70%或80%所需时间。	直接定义LED的"使用寿命"。
流明维持率（Lumen Maintenance）	%（如70%）	使用一段时间后剩余亮度的百分比。	表征长期使用后的亮度保持能力。
色漂移（Color Shift）	Δu′v′ 或麦克亚当椭圆	使用过程中颜色的变化程度。	影响照明场景的颜色一致性。
热老化（Thermal Aging）	材料性能下降	因长期高温导致的封装材料劣化。	可能导致亮度下降、颜色变化或开路失效。

四、封装与材料

术语	常见类型	通俗解释	特点与应用
封装类型	EMC、PPA、陶瓷	保护芯片并提供光学、热学接口的外壳材料。	EMC耐热好、成本低；陶瓷散热优、寿命长。
芯片结构	正装、倒装（Flip Chip）	芯片电极布置方式。	倒装散热更好、光效更高，适用于高功率。
荧光粉涂层	YAG、硅酸盐、氮化物	覆盖在蓝光芯片上，部分转化为黄/红光，混合成白光。	不同荧光粉影响光效、色温与显色性。
透镜/光学设计	平面、微透镜、全反射	封装表面的光学结构，控制光线分布。	决定发光角度与配光曲线。

五、质量控制与分档

术语	分档内容	通俗解释	目的
光通量分档	代码如 2G、2H	按亮度高低分组，每组有最小/最大流明值。	确保同一批产品亮度一致。
电压分档	代码如 6W、6X	按正向电压范围分组。	便于驱动电源匹配，提高系统效率。
色区分档	5-step MacAdam椭圆	按颜色坐标分组，确保颜色落在极小范围内。	保证颜色一致性，避免同一灯具内颜色不均。
色温分档	2700K、3000K等	按色温分组，每组有对应的坐标范围。	满足不同场景的色温需求。

六、测试与认证

术语	标准/测试	通俗解释	意义
LM-80	流明维持测试	在恒温条件下长期点亮，记录亮度衰减数据。	用于推算LED寿命（结合TM-21）。
TM-21	寿命推演标准	基于LM-80数据推算实际使用条件下的寿命。	提供科学的寿命预测。
IESNA标准	照明工程学会标准	涵盖光学、电气、热学测试方法。	行业公认的测试依据。
RoHS / REACH	环保认证	确保产品不含有害物质（如铅、汞）。	进入国际市场的准入条件。
ENERGY STAR / DLC	能效认证	针对照明产品的能效与性能认证。	常用于政府采购、补贴项目，提升市场竞争力。

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