SIR383C 5mm 红外发光二极管规格书 - 5mm封装 - 1.6V正向电压 - 875nm波长 - 150mW功率 - 中文技术文档

1. 产品概述

SIR383C是一款高强度的5mm红外（IR）发光二极管。它采用透明塑料封装，设计用于发射峰值波长为875纳米（nm）的光。该器件的光谱与常见的硅光电晶体管、光电二极管和红外接收模块相匹配，是各种红外传感和传输应用的理想光源。

该元件的主要优势包括高可靠性、高辐射强度输出和低正向电压要求。它采用无铅（Pb-Free）材料制造，并符合相关环保法规，包括RoHS、欧盟REACH和无卤素标准（Br < 900ppm，Cl < 900ppm，Br+Cl < 1500ppm）。标准的2.54mm引脚间距便于轻松集成到标准印刷电路板（PCB）中。

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。不保证在这些条件下运行。

• 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
• 焊接温度 (T_sol)): 260°C (持续时间 ≤ 5 秒)
• 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 (T_a= 25°C)

这些是在指定测试条件下的典型性能参数。

• 辐射强度 (I_e)): 在 I_F= 20mA 时，典型值为 20 mW/sr。在脉冲条件下 (I_F= 100mA，脉冲 ≤ 100μs，占空比 ≤ 1%)，可达 95 mW/sr；在 I_F= 1A 且相同脉冲限制下，最高可达 950 mW/sr。
• 峰值波长 (λ_p)): 875 nm (在 I_F= 20mA 时)
• 光谱带宽 (Δλ)): 80 nm (在 I_F= 20mA 时)
• 正向电压 (V_F)): 在 I_F= 20mA 时，典型值 1.3 V，最大值 1.6 V
• 反向电流 (I_R)): 在 V_R= 5V 时，最大 10 μA
• 视角 (2θ_1/2)): 20 度 (在 I_F= 20mA 时)

注：测量不确定度：V_F为 ±0.1V，I_e为 ±10%，λ_p.

为 ±1.0nm。

3. 性能曲线分析

规格书提供了几条对设计工程师至关重要的特性曲线。

3.1 正向电流与环境温度关系

这条降额曲线显示了当环境温度超过25°C时，最大允许连续正向电流如何降低。正确的热管理需要参考此图，以防止过热并确保长期可靠性。

3.2 光谱分布

该图展示了以875nm峰值为中心，在整个波长范围内的相对辐射功率输出。80nm的带宽表示发射的波长范围，这对于匹配接收传感器的灵敏度曲线非常重要。

3.3 峰值发射波长与环境温度关系_p此曲线展示了峰值波长 (λ

) 随环境温度变化而产生的偏移。理解这种热漂移对于需要精确波长对准的应用至关重要。

3.4 正向电流与正向电压关系 (I-V曲线)

I-V曲线是电路设计的基础，显示了通过LED的电流与其两端电压之间的非线性关系。它有助于选择合适的限流电阻和电源要求。

3.5 辐射强度与正向电流关系

此图显示了光输出（辐射强度）作为驱动电流的函数。在较高电流下，由于热效应和效率影响，它通常是亚线性的，这突显了在LED最佳范围内驱动的重要性。

3.6 相对辐射强度与角度位移关系

这个极坐标图定义了LED的空间发射模式或视角。20度的视角表示光束相对集中，适用于定向红外应用。

4. 机械与封装信息

4.1 封装尺寸

SIR383C采用标准的5mm圆形LED封装。关键尺寸包括主体直径5.0mm，典型引脚间距2.54mm，以及总长度。阴极通常通过LED透镜边缘的平坦面和/或较短的引脚来标识。除非另有说明，所有尺寸公差为±0.25mm。工程师必须参考规格书中的详细机械图纸以进行精确布局和焊盘设计。

5. 焊接与组装指南

正确的操作对于保持器件完整性和性能至关重要。

• 5.1 引脚成型
• 弯曲点应距离环氧树脂灯珠底部至少3mm。 应在焊接前成型引脚，避免对封装施加应力。 在室温下剪切引脚，不要在引脚发热时剪切。 确保PCB孔与LED引脚完美对齐，以避免安装应力。
• 5.2 存储
• 存储在 ≤ 30°C 和 ≤ 70% 相对湿度 (RH) 条件下。在此条件下，保质期为3个月。 如需更长时间存储（最长1年），请使用带有干燥剂的氮气密封容器。 避免在潮湿环境中温度骤变，以防冷凝。

5.3 焊接

• 焊点与环氧树脂灯珠之间保持至少3mm的最小距离。 手工焊接：烙铁头温度 ≤ 300°C（适用于最大30W烙铁），焊接时间 ≤ 3 秒。 波峰焊/浸焊：预热 ≤ 100°C（最长60秒），焊锡槽 ≤ 260°C，持续时间 ≤ 5 秒。 在焊接期间和焊接后器件仍热时，避免对引脚施加应力。 不要进行超过一次的浸焊/手工焊接。 让LED逐渐冷却至室温，冷却期间保护其免受冲击或振动。
• 5.4 清洗
• 如有必要，仅在室温下使用异丙醇清洗，时间 ≤ 1 分钟。风干。 避免超声波清洗。如果绝对需要，请预先验证工艺参数，确保不会造成损坏。

5.5 热管理

必须在应用设计阶段考虑热管理。应根据正向电流与环境温度关系曲线对工作电流进行降额，以防止结温过高，从而影响性能和使用寿命。

• 6. 包装与订购信息6.1 标签规格
• 产品标签包含客户部件号 (CPN)、产品编号 (P/N)、包装数量 (QTY) 以及各种性能等级（CAT代表强度，HUE代表波长，REF代表电压），以及批号和日期代码。6.2 包装数量
• 标准包装为每袋500片，每内盒5袋。标准外箱包含10个内盒，总计5000片。
• 7. 应用建议
• 7.1 典型应用场景

红外遥控单元：其高辐射强度，尤其是在脉冲操作下，使其适用于远距离或高功率遥控器。 烟雾探测器：用于光电烟雾探测器，其中红外光束被烟雾颗粒散射到接收器上。 红外应用系统：用于数据链路、接近传感器、物体计数器及工业自动化等通用红外传输。

• 7.2 设计注意事项
• 电流驱动：使用恒流源或与LED串联的限流电阻。参考I-V曲线和降额曲线。 脉冲驱动以获得更高输出：对于需要极高瞬时强度的应用（例如，远距离传输），使用脉冲驱动规格（I

最高可达1A，并严格遵守占空比限制）。 光谱匹配：确保接收器（光电晶体管、光电二极管或红外模块）在875nm附近具有峰值灵敏度，以获得最佳信号强度。 光学设计：20度的视角可能需要透镜或反射器来实现所需的光束模式。 PCB布局：精确遵循机械尺寸，并遵守焊点到灯珠最小3mm距离的规则。

8. 技术对比与差异化

与通用的5mm红外LED相比，SIR383C提供了均衡的功能组合： 高强度：其在20mA下20 mW/sr的典型辐射强度在标准5mm封装中具有竞争力。 精确波长：875nm峰值是通用标准，确保与接收器的广泛兼容性。 稳健的规格：明确定义的脉冲操作额定值（最高1A）为高突发应用提供了设计灵活性。 全面合规：RoHS、REACH和无卤素合规性使设计面向全球市场，具有前瞻性。 详细的应用说明：规格书提供了关于操作、焊接和存储的广泛指导，这对于制造良率和产品可靠性至关重要。

9. 常见问题解答 (FAQs)

9.1 连续正向电流额定值与脉冲正向电流额定值有何区别？

连续正向电流（100mA）是LED在考虑热极限的情况下，可以无限期承受而不会损坏的最大直流电流。峰值正向电流（1A）是允许的更高电流，但仅适用于非常短的脉冲（≤100μs）和低占空比（≤1%）。这使得LED可以在不使芯片过热的情况下，实现短暂的高强度光爆发。

9.2 如何识别阴极（负极引脚）？

阴极通常通过两个特征来指示：1) 圆形LED透镜边缘有一个平坦面；2) 阴极引脚通常比阳极引脚短。焊接前务必验证极性，以避免反向偏置。

9.3 我能否直接用3.3V或5V微控制器引脚驱动此LED？

• 不能，不应直接连接。LED的正向电压约为1.3-1.6V。将其直接连接到更高电压源而不使用限流电阻，将导致过大电流流过，可能立即损坏LED。始终使用串联电阻，计算公式为 R = (V电源
• - V) / I
• 。9.4 为什么存储条件限制为3个月？

塑料封装会从空气中吸收湿气。在后续的高温工艺（如焊接）中，这些被截留的湿气会迅速膨胀，导致内部分层或开裂（"爆米花效应"）。3个月的限制是基于标准的工厂车间条件。对于更长时间的存储，规定使用干燥袋（带干燥剂的氮气）方法以防止吸湿。

• 10. 实际设计案例场景：设计一个远距离红外遥控发射器。 目标：在典型的客厅环境中实现超过30米的距离。 设计步骤： 驱动方法选择：为了最大化距离，我们需要高的瞬时光功率。因此，我们将使用最大额定I
• 为1A的脉冲驱动。 脉冲参数：设置脉冲宽度为100μs，占空比为1%（例如，100μs开启，9900μs关闭）。这确保我们保持在绝对最大额定值范围内。 电路设计：可以使用一个由微控制器GPIO引脚控制的简单晶体管开关（例如，NPN或N沟道MOSFET）。一个小的基极/栅极电阻限制控制电流。考虑到晶体管的饱和压降，可能仍然需要在电源和LED之间串联一个电阻来精确设置1A的脉冲电流。 电源：电源电压必须足够高，以克服V（高电流下≈1.5V）加上晶体管和任何串联电阻上的压降。5V电源通常足够。 调制：红外脉冲应以与目标接收器兼容的载波频率（例如38kHz）进行调制。这是通过在100μs的包络内以38kHz的速率开启和关闭1A脉冲来实现的。 热考虑：虽然占空比非常低，但需验证平均功率 (P_FPavg
• = V* I
• F_avg) 是否在150mW额定值内。对于1A脉冲、1%占空比，I
• F_avg= 10mA。P

avg

≈ 1.5V * 0.01A = 15mW，这完全在限制范围内。 这种方法利用了LED的脉冲能力，实现了比连续20mA驱动所能达到的显著更远的距离。

• 11. 原理简介红外发光二极管（IR LED）是一种半导体p-n结二极管，当在正向偏置时发射不可见的红外光。电子在器件内与空穴复合，以光子的形式释放能量。发射光的特定波长（例如875nm）由所用半导体材料的能带隙决定，在本例中为砷化镓铝（GaAlAs）。透明环氧树脂透镜不会过滤红外光，从而实现高传输效率。辐射强度是每单位立体角发射的光功率的度量，表明发射光束的聚焦程度和强度。
• 12. 发展趋势红外LED领域持续发展。行业内可观察到的总体趋势包括： 效率提升：开发新的半导体材料和芯片结构（例如，倒装芯片、薄膜），以在相同或更小的封装尺寸下实现更高的辐射强度和电光转换效率（光功率输出/电功率输入）。 小型化：对更小封装尺寸（例如0402、0603 SMD）的需求，以实现更紧凑的电子设备，特别是在消费电子和可穿戴设备中。 可靠性增强：改进封装材料和工艺，以承受更高的焊接温度（兼容无铅要求）、更恶劣的环境条件和更长的使用寿命。 集成解决方案：发射器-传感器组合模块和专用集成电路（ASIC）的增长，这些集成电路包含驱动器、调制器和逻辑电路，简化了最终用户的系统设计。 波长多样化：提供不同峰值波长（例如850nm、940nm、1050nm）的红外LED，以适应不同的应用，例如避免环境光干扰（940nm可见度较低）或匹配特定的传感器灵敏度。
• Robust Specifications: Clearly defined pulsed operation ratings (up to 1A) provide design flexibility for high-burst applications.
• Comprehensive Compliance: RoHS, REACH, and Halogen-Free compliance future-proofs designs for global markets.
• Detailed Application Notes: The datasheet provides extensive guidance on handling, soldering, and storage, which is crucial for manufacturing yield and product reliability.

. Frequently Asked Questions (FAQs)

.1 What is the difference between continuous and pulsed forward current ratings?

The Continuous Forward Current (100mA) is the maximum DC current the LED can handle indefinitely without damage, considering thermal limits. The Peak Forward Current (1A) is a much higher current allowed only for very short pulses (≤100μs) at a low duty cycle (≤1%). This allows for brief, high-intensity bursts of light without overheating the LED die.

.2 How do I identify the cathode (negative lead)?

The cathode is typically indicated by two features: 1) A flat side on the rim of the round LED lens, and 2) The cathode lead is usually shorter than the anode lead. Always verify polarity before soldering to avoid reverse bias.

.3 Can I drive this LED directly from a 3.3V or 5V microcontroller pin?

No, you should not connect it directly. The LED's forward voltage is around 1.3-1.6V. Connecting it directly to a higher voltage source without a current-limiting resistor will cause excessive current to flow, potentially destroying the LED instantly. Always use a series resistor calculated as R = (V_supply- V_F) / I_F.

.4 Why is the storage condition limited to 3 months?

The plastic package can absorb moisture from the air. During subsequent high-temperature processes like soldering, this trapped moisture can rapidly expand, causing internal delamination or cracking ("popcorning"). The 3-month limit assumes standard factory floor conditions. For longer storage, the dry-bag (nitrogen with desiccant) method is prescribed to prevent moisture absorption.

. Practical Design Case

Scenario: Designing a Long-Range IR Remote Control Transmitter.

Goal: Achieve a range of over 30 meters in a typical living room environment.

Design Steps:

1. Drive Method Selection: To maximize range, we need high instantaneous optical power. Therefore, we will use pulsed driving at the maximum rated I_FPof 1A.
2. Pulse Parameters: Set the pulse width to 100μs and the duty cycle to 1% (e.g., 100μs ON, 9900μs OFF). This ensures we stay within the Absolute Maximum Ratings.
3. Circuit Design: A simple transistor switch (e.g., NPN or N-channel MOSFET) controlled by a microcontroller GPIO pin can be used. A small base/gate resistor limits the control current. A series resistor may still be needed between the power supply and the LED to set the exact 1A pulse current, considering the transistor's saturation voltage.
4. Power Supply: The supply voltage must be high enough to overcome V_F(≈1.5V at high current) plus the voltage drop across the transistor and any series resistor. A 5V supply is typically sufficient.
5. Modulation: The IR pulses should be modulated at a carrier frequency (e.g., 38kHz) compatible with the intended receiver. This is done by turning the 1A pulses on and off at the 38kHz rate within the 100μs envelope.
6. Thermal Consideration: Although the duty cycle is very low, verify that the average power (P_avg= V_F* I_{F_avg}) is within the 150mW rating. With 1A pulses at 1% duty, I_{F_avg}= 10mA. P_avg≈ 1.5V * 0.01A = 15mW, which is well within limits.

This approach leverages the LED's pulsed capability to achieve significantly higher range than a continuous 20mA drive would allow.

. Principle Introduction

An Infrared Light Emitting Diode (IR LED) is a semiconductor p-n junction diode that emits non-visible infrared light when electrically biased in the forward direction. Electrons recombine with holes within the device, releasing energy in the form of photons. The specific wavelength of the emitted light (e.g., 875nm) is determined by the energy bandgap of the semiconductor material used, which in this case is Gallium Aluminum Arsenide (GaAlAs). The water-clear epoxy lens does not filter the IR light, allowing for high transmission efficiency. The radiant intensity is a measure of the optical power emitted per unit solid angle, indicating how focused and powerful the emitted beam is.

. Development Trends

The field of infrared LEDs continues to evolve. General trends observable in the industry include:

• Increased Efficiency: Development of new semiconductor materials and chip structures (e.g., flip-chip, thin-film) to achieve higher radiant intensity and wall-plug efficiency (optical power out / electrical power in) from the same or smaller package sizes.
• Miniaturization: Demand for smaller package footprints (e.g., 0402, 0603 SMD) to enable more compact electronic devices, especially in consumer electronics and wearables.
• Enhanced Reliability: Improvements in packaging materials and processes to withstand higher soldering temperatures (compatible with lead-free requirements), harsher environmental conditions, and longer operational lifetimes.
• Integrated Solutions: Growth of combined emitter-sensor modules and application-specific integrated circuits (ASICs) that include drivers, modulators, and logic, simplifying system design for end-users.
• Wavelength Diversification: Availability of IR LEDs at various peak wavelengths (e.g., 850nm, 940nm, 1050nm) to suit different applications, such as avoiding interference with ambient light (940nm is less visible) or matching specific sensor sensitivities.