5mm 红外发光二极管 850nm HIR7373C 规格书 - 尺寸5mm - 电压1.45V - 功率150mW - 中文技术文档

1. 产品概述

本文档详细说明了一款高强度的5毫米红外发光二极管的规格。该器件专为需要可靠红外发射的应用而设计，其峰值波长为850纳米。它采用标准的T-1 3/4（5毫米）透明塑料封装，可实现红外光的最佳透射。该元件的光谱与常见的硅光敏晶体管、光电二极管和红外接收模块相匹配，是各种红外传感和通信系统的理想光源。

本产品的核心优势包括高可靠性、显著的辐射输出以及低正向电压特性，有助于实现节能运行。它采用无铅工艺制造，并符合RoHS、欧盟REACH和无卤素标准（Br < 900ppm，Cl < 900ppm，Br+Cl < 1500ppm）等主要环保法规。其主要目标市场涵盖从事基于红外的系统（如接近传感器、物体检测、遥控器和工业自动化）的设计师和工程师。

2. 深入技术参数分析

2.1 绝对最大额定值

该器件的连续正向电流（I_F）额定值为100 mA。在脉冲工作模式下，在特定条件下（脉冲宽度 ≤ 100μs，占空比 ≤ 1%）可承受高达1.0 A的峰值正向电流（I_FP）。最大允许反向电压（V_R）为5 V。工作温度范围规定为-40°C至+85°C，存储温度范围为-40°C至+100°C。在25°C或更低的环境温度下，最大功耗（P_d）为150 mW。焊接温度额定值为260°C，持续时间不超过5秒。

2.2 光电特性

关键性能参数在环境温度（T_a）为25°C的条件下测量。辐射强度（I_e）是主要的光学输出指标。在20 mA的标准测试电流下，典型辐射强度为15 mW/sr，根据产品分档，最小值为7.8 mW/sr。在100 mA的最大连续电流（脉冲条件下）下，典型辐射强度增加至75 mW/sr。

峰值发射波长（λ_p）典型值为850 nm，半峰全宽处的光谱带宽（Δλ）约为45 nm。正向电压（V_F）在20 mA时典型值为1.45 V，最大值为1.65 V。在100 mA（脉冲）时，V_F范围为1.80 V至2.40 V。当施加5 V反向电压时，最大反向电流（I_R）为10 μA。视角（2θ_1/2）定义为半强度处的全角，典型值为40度。

3. 分档系统说明

本产品根据在正向电流 I_F= 20 mA 条件下测得的辐射强度进行性能分档，以确保生产选型的一致性。分档定义如下：

• M档：辐射强度范围从 7.8 mW/sr（最小值）到 12.5 mW/sr（最大值）。
• N档：辐射强度范围从 11.0 mW/sr（最小值）到 17.6 mW/sr（最大值）。
• P档：辐射强度范围从 15.0 mW/sr（最小值）到 24.0 mW/sr（最大值）。
• Q档：辐射强度范围从 21.0 mW/sr（最小值）到 34.0 mW/sr（最大值）。

此分级系统使设计人员能够根据其应用的具体最低输出要求选择合适的元器件，从而确保系统性能。

4. 性能曲线分析

规格书提供了几条对设计至关重要的特性曲线。

4.1 正向电流与环境温度关系

这条降额曲线显示了最大允许连续正向电流随环境温度变化的函数关系。随着温度升高，最大允许电流线性下降，以防止过热并确保长期可靠性。设计人员必须参考此曲线，为其预期的环境条件选择合适的操作电流。

4.2 光谱分布

光谱分布图绘制了相对辐射强度与波长的关系。它确认了850 nm处的峰值以及约45 nm的带宽。此曲线对于确保与目标接收器（例如，峰值灵敏度在850-950 nm附近的光敏晶体管）的光谱灵敏度兼容性非常重要。

4.3 辐射强度与正向电流关系

此图说明了驱动电流与光学输出之间的关系。辐射强度随电流呈超线性增长。它有助于设计人员理解驱动电流、光功率和器件效率之间的权衡。

4.4 相对辐射强度与角度偏移关系

此极坐标图描绘了LED的发射模式。强度沿中心轴（0°）最高，并随着角度增加而减小，从而定义了40度的视角。此信息对于光学设计至关重要，例如在传感应用中选择透镜和对准。

5. 机械与封装信息

该器件采用标准的5毫米径向引线封装。封装尺寸图规定了物理尺寸，包括环氧树脂透镜的直径（通常为5.0毫米）、引脚间距（2.54毫米或0.1英寸，通孔元件的标准间距）和总长度。图纸包含公差，关键尺寸的公差通常为±0.25毫米。阳极（正极）引脚通常标识为较长的引脚。透明透镜材料经过优化，可实现红外透射，吸收最小。

6. 焊接与组装指南

6.1 引脚成型

如果需要弯曲引脚，必须在距离环氧树脂灯珠底部至少3毫米的位置进行。成型操作应始终在焊接前于室温下进行，以避免对封装施加应力或损坏内部芯片和键合线。PCB孔必须与LED引脚精确对齐，以防止安装应力。

6.2 存储

元器件应存储在受控环境中，温度不高于30°C，相对湿度不高于70%。建议的运输后存储寿命为3个月。对于更长时间的存储（最长一年），应将其保存在充有氮气并放置干燥剂的密封容器中。应避免在潮湿环境中发生快速温度变化，以防止冷凝。

6.3 焊接工艺

焊接必须小心进行，以防止热损伤。焊点应距离环氧树脂灯珠至少3毫米。

• 手工焊接：烙铁头最高温度300°C（适用于最大30W烙铁），每个引脚的焊接时间不超过3秒。
• 波峰焊/浸焊：最高预热温度100°C，持续时间不超过60秒。焊锡槽温度不应超过260°C，元件浸入时间最长不超过5秒。

提供了推荐的焊接温度曲线，强调受控的升温、峰值温度保持和受控的冷却。不建议快速冷却。浸焊或手工焊接不应重复进行。焊接后，在LED恢复到室温之前，应保护其免受机械冲击。

6.4 清洗

如果需要清洗，请使用室温下的异丙醇，时间不超过一分钟，然后风干。通常不建议使用超声波清洗，因为有损坏内部结构的风险。如果绝对必要，必须事先仔细验证该工艺。

6.5 热管理

尽管这是一个低功率器件，但在应用设计中必须考虑热管理，尤其是在接近最大额定值运行时。应根据正向电流与环境温度关系曲线对电流进行降额，以将结温保持在安全限值内并确保长期可靠性。

7. 包装与订购信息

标准包装规格如下：500件装在一个防静电袋中。五个这样的防静电袋放入一个内盒。十个内盒再装入一个主（外）箱，总计每个主箱25,000件。

包装上的标签包含多个代码：客户产品编号（CPN）、制造商产品编号（P/N）、包装数量（QTY）、发光强度等级（CAT）、主波长等级（HUE）、正向电压等级（REF）、批号（LOT No.）和日期代码（月份X）。

8. 应用建议

8.1 典型应用场景

这款红外LED适用于广泛的应用，包括但不限于：红外遥控发射器、接近和物体检测传感器、工业光电开关和编码器、夜视照明系统、光数据传输链路以及非接触式用户界面。

8.2 设计注意事项

• 限流：当使用电压源驱动LED时，务必串联一个限流电阻。阻值可使用欧姆定律计算：R = (V_电源- V_F) / I_F.
• 接收器匹配：确保所选的光电探测器（光敏晶体管、光电二极管或红外接收IC）在850 nm附近具有峰值灵敏度，以获得最佳性能。
• 光路：考虑视角以及可能需要的透镜或孔径，以便在远距离或定向应用中准直或聚焦红外光束。
• 电气噪声：在传感应用中，对红外信号进行调制（例如，使用特定频率）并在接收器端进行同步检测，可以大大提高抗环境光干扰的能力。

9. 技术对比与差异化

与通用红外LED相比，此器件提供了高辐射强度（在100mA脉冲下典型值高达75 mW/sr）和相对较低的正向电压（在20mA下典型值为1.45V）的明确组合。850nm波长是一个通用标准，确保了与硅基接收器的广泛兼容性。其符合严格的环保标准（RoHS、REACH、无卤素），使其适用于需要绿色认证的现代电子产品。与可能衰减信号的有色封装相比，透明封装提供了一致、未经过滤的输出。

10. 常见问题解答 (FAQ)

问：辐射强度（mW/sr）和发光强度（mcd）有什么区别？

答：辐射强度测量的是每单位立体角（球面度）发射的光功率（毫瓦），适用于所有波长。发光强度则根据人眼灵敏度（明视觉曲线）加权，以坎德拉为单位测量；它不适用于像这款850nm LED这样的红外光源。

问：我可以用100 mA的恒定电流连续驱动这个LED吗？

答：绝对最大额定值规定100 mA为最大连续正向电流。然而，为了确保长期可靠运行，建议低于此最大值运行，尤其是在较高的环境温度下，具体请参考降额曲线。

问：为什么视角规定为40度？

答：40度角（2θ_1/2）是指辐射强度下降到中心轴峰值一半处的全角宽度。它描述了LED的光束扩散范围。

问：这个LED需要ESD保护二极管吗？

答：虽然规格书没有规定高ESD等级，但通常建议在处理所有半导体器件（包括LED）时采取ESD预防措施。串联限流电阻也能提供一些固有的保护。

11. 实际设计与使用示例

示例1：简易接近传感器。将LED与放置在短距离外的光敏晶体管配对。物体从它们之间通过会中断光束，检测为光敏晶体管电流的下降。使用调制的LED信号（例如，38 kHz方波）和调谐接收器可以抑制环境光干扰。

示例2：用于夜视摄像头的红外照明器。由多个此类LED组成的阵列，在1A峰值电流或接近该值（具有适当的占空比）的脉冲模式下驱动，可以为对850nm光敏感的摄像头提供显著的无形照明，从而在低光照条件下扩展其有效范围。

12. 工作原理简介

红外发光二极管是一种半导体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区的空穴被注入到有源区。当这些载流子复合时，它们以光子的形式释放能量。所使用的特定半导体材料（本例中为砷化镓铝 - GaAlAs）决定了带隙能量，从而决定了发射光的波长，对于此器件而言，该波长位于红外光谱（850nm）。透明环氧树脂封装充当透镜，塑造输出光束。

13. 技术发展趋势

红外发射器技术的发展趋势继续朝着更高效率（每瓦电输入产生更多辐射输出）、为远距离应用增加功率密度，以及开发用于自动化组装和更小尺寸的表面贴装器件（SMD）封装方向发展。此外，针对光谱分析和气体检测等先进传感应用，多波长和宽光谱红外光源的开发也在持续进行。将LED驱动电路和保护功能集成到元件本身是另一个发展领域。