5mm 红外发光二极管 IR8353-14C 规格书 - 5mm 封装 - 1.2V-1.8V 正向电压 - 940nm 波长 - 中文技术文档

1. 产品概述

本文档详述了一款高强度的5mm红外（IR）发射二极管的规格。该器件封装在透明塑料外壳中，适用于各种红外传感和传输应用。其光谱输出经过专门匹配，能与常见的光电晶体管、光电二极管和红外接收模块高效协同工作。

1.1 核心优势

• 高可靠性：专为性能稳定和长期运行而设计。
• 高辐射强度：提供强大的红外输出，确保有效的信号传输。
• 低正向电压：在20mA下典型值为1.2V，有助于实现节能运行。
• 环保合规：产品符合RoHS、欧盟REACH标准，且为无卤素产品（Br < 900ppm， Cl < 900ppm， Br+Cl < 1500ppm）。

1.2 目标应用

这款红外LED适用于各种红外系统，包括但不限于遥控器、接近传感器、物体检测、光开关以及短距离数据传输。

2. 技术参数分析

2.1 绝对最大额定值

以下额定值定义了可能对器件造成永久性损坏的极限条件。在此类条件下运行无法得到保证。

• 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
• 存储温度 (T_stg)：-40°C 至 +100°C
• 功耗 (P_d)：150 mW (在25°C或以下自由空气温度下)

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 - 17.6 mW/sr (在 I_F=20mA时，取决于档位)。在 I_F=100mA时，典型值最高可达50 mW/sr。
• 峰值波长 (λ_p)：940 nm (在 I_F=20mA时)。
• 光谱带宽 (Δλ)：45 nm (在 I_F=20mA时)。
• 正向电压 (V_F)：20mA时：1.2V (典型值) / 1.5V (最大值)；100mA时：1.4V (典型值) / 1.8V (最大值)。
• 反向电流 (I_R)：在 V_R=5V时，最大值为10 μA。
• 视角 (2θ_1/2)：27° 至 43° (在 I_F=20mA时)。

3. 分档系统说明

该LED的辐射强度被划分为不同档位，以确保应用设计的一致性。分档定义在正向电流为20mA的条件下。

• 档位M：辐射强度范围为7.80 mW/sr 至 12.50 mW/sr。
• 档位N：辐射强度范围为11.0 mW/sr 至 17.6 mW/sr。

这使得设计人员可以根据其特定的灵敏度要求，选择具有保证最小输出功率的LED。

4. 性能曲线分析

规格书中包含了几条对电路设计和热管理至关重要的特性曲线。

4.1 正向电流 vs. 环境温度

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，必须降低最大电流，以防止超出器件的功耗限制并确保长期可靠性。设计人员必须根据其应用的热环境，使用此曲线选择合适的工作电流。

4.2 辐射强度 vs. 正向电流

此图说明了驱动电流与光输出功率（辐射强度）之间的关系。输出在一定范围内通常是线性的，但在极高电流下会饱和。这对于确定实现接收端所需信号强度所需的驱动电流至关重要。

4.3 光谱分布

光谱曲线确认了峰值发射波长为940nm，典型带宽为45nm。该波长非常理想，因为它位于可见光谱之外，能最大限度地减少可见光干扰，并且与硅基光电探测器的灵敏度特性非常匹配。

4.4 相对辐射强度 vs. 角度偏移

此极坐标图定义了视角 (2θ_1/2)，即辐射强度降至0°（轴向）值一半时的角度。指定的27°至43°范围表示光束的扩散角度。较窄的角度提供更聚焦的光线，而较宽的角度则提供更广的覆盖范围。

5. 机械与封装信息

5.1 封装尺寸

该器件采用标准的5mm圆形LED封装。关键尺寸包括总直径（典型值5.0mm）、引脚间距（标准2.54mm / 0.1英寸）以及从基座到透镜圆顶的距离。引脚直径通常为0.45mm。除非另有说明，所有尺寸公差为±0.25mm。原始规格书中提供了详细的尺寸图，用于精确的PCB布局。

5.2 极性识别

阴极（负极引脚）通常通过塑料透镜边缘的平坦部分和/或较短的引脚来识别。阳极（正极引脚）较长。在电路组装过程中必须注意正确的极性。

6. 焊接与组装指南

6.1 引脚成型

• 弯曲点必须距离环氧树脂灯珠基座至少3mm。
• 成型必须在焊接前且在室温下进行。
• 在弯曲或切割过程中避免对封装施加应力。
• PCB孔必须与LED引脚完美对齐，以避免安装应力。

6.2 存储条件

• 推荐存储条件：温度≤30°C，相对湿度≤70%。
• 在此条件下，发货后的保质期为3个月。
• 如需更长时间存储（最长1年），请使用带干燥剂的氮气密封容器。
• 避免在潮湿环境中温度骤变，以防凝结。

6.3 焊接参数

手工焊接：

• 烙铁头温度：最高300°C (最大功率30W)
• 焊接时间：每引脚最长3秒。
• 焊点到环氧树脂灯珠的最小距离：3mm。

波峰焊/浸焊：

• 预热温度：最高100°C (最长60秒)
• 焊锡槽温度：最高260°C。
• 浸入时间：最长5秒。
• 焊点到环氧树脂灯珠的最小距离：3mm。

关键注意事项：

• 在LED发热时避免对引脚施加应力。
• 不要重复焊接（浸焊或手工焊）超过一次。
• 在LED冷却至室温前，保护其免受冲击/振动。
• 使用能实现可靠焊点的尽可能低的焊接温度。

6.4 清洁

• 如有必要，仅可在室温下使用异丙醇清洁，时间不超过1分钟。
• 除非经过预先验证，否则请勿使用超声波清洗，因为它可能造成损坏。

7. 热管理

有效的散热对于LED的性能和寿命至关重要。必须根据“正向电流 vs. 环境温度”曲线对电流进行降额。必须控制最终应用中LED周围的温度。这可能涉及使用适当的PCB铜箔区域进行散热、确保足够的通风，或者在高电流持续驱动时使用散热片。

8. 包装与订购信息

8.1 包装规格

• LED采用防静电袋包装。
• 包装数量：每袋200-500片。每内盒5袋。每主（外）箱10个内盒。

8.2 标签信息

产品标签包含关键标识符：客户料号 (CPN)、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)、批号以及日期代码。

9. 应用设计考量

9.1 LED驱动

务必使用串联限流电阻。电阻值可使用欧姆定律计算：R = (V_电源- V_F) / I_F。为进行保守设计，请使用规格书中的最大 V_F值。对于脉冲操作（例如遥控器），确保不超过峰值电流 (I_FP) 和占空比限制，以避免过热。

9.2 光学设计

在为系统设计透镜或反射器时，请考虑视角。940nm波长不可见，因此可能需要一个指示灯LED或电路反馈来向用户确认工作状态。确保接收器（光电晶体管、IC）在光谱上与940nm匹配，以获得最佳灵敏度。

9.3 电气抗噪性

在电气噪声较大的环境中，可考虑屏蔽LED/接收器对、使用调制红外信号（例如38kHz载波）配合相应的解调接收器，并实施软件滤波以抑制环境光和噪声尖峰。

10. 技术对比与定位

这款5mm、940nm红外LED在通用红外应用中提供了性能与成本的平衡。其主要差异化优势在于标准5mm封装下相对较高的辐射强度（最高17.6 mW/sr）以及低正向电压，从而降低了功耗。与较旧的880nm或850nm LED相比，940nm发射光更不可见（无微弱的红光），使其更适合隐蔽应用。对于需要极窄光束角或更高功率的应用，其他封装样式（例如侧视型、大功率贴片式）会更合适。

11. 常见问题解答 (FAQ)

11.1 档位M和档位N有什么区别？

档位M和档位N根据LED在20mA下的保证最小辐射强度进行分类。档位N的LED相比档位M具有更高的最小输出功率（11.0 mW/sr 对比 7.8 mW/sr）。对于需要更强信号强度或更长距离的应用，请选择档位N。

11.2 我可以持续以100mA驱动这颗LED吗？

可以，连续正向电流的绝对最大额定值为100mA。但是，您必须参考降额曲线。在环境温度为25°C时，允许100mA，但随着环境温度升高，最大允许连续电流会降低，以将结温保持在安全范围内。对于持续的高电流运行，充分的散热至关重要。

11.3 为什么最小焊接距离（3mm）很重要？

3mm的距离可以防止焊接过程中过多的热量沿引脚传导，损坏内部的半导体芯片或环氧树脂封装。过热可能导致开裂、分层或永久性的电气性能退化。

12. 设计用例示例

场景：简易物体接近传感器。

设计：将红外LED和光电晶体管并排放置，面向同一方向。使用20mA恒流驱动LED（使用5V电源的电阻：R = (5V - 1.5V) / 0.02A = 175Ω，使用180Ω标准值）。当物体进入范围内时，红外光从物体反射进入光电晶体管，导致其集电极电流增加。这种电流变化可以通过上拉电阻转换为电压，并馈入比较器或微控制器ADC，以检测物体的存在。940nm波长有助于抑制可见环境光。选择档位M还是N取决于所需的感应距离和物体反射率。

13. 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。当正向偏置（阳极相对于阴极施加正电压）时，电子和空穴在有源区复合，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）决定了发射光的波长。对于GaAlAs，这会产生中心波长约为940纳米的红外辐射，该波长位于可见光谱之外。透明透镜不会过滤或着色光线，从而允许红外输出最大程度地透射。

14. 技术趋势

尽管分立式5mm直插LED在原型制作、爱好者项目和一些工业应用中仍然很受欢迎，但行业趋势正强烈转向表面贴装器件（SMD）封装。SMD红外LED具有诸多优势，如更小的占位面积、更适合自动化贴片组装，并且由于直接安装在PCB上，通常具有更好的热性能。业界也在持续开发以提高红外发射器的效率（每瓦电输入产生更多的辐射输出）和可靠性。然而，对于任何红外应用，其基本工作原理以及波长、强度和视角等关键参数仍然是关键的选择标准。