850nm红外LED 3.0x3.0x2.1mm 1.7V 1.7W EMC封装数据手册

1. 产品概述

该红外LED采用高可靠性EMC封装设计，适用于安防监控、摄像头红外补光及机器视觉系统。封装尺寸为3.00mm x 3.00mm x 2.10mm，具有850nm峰值波长、低正向电压，并符合RoHS标准。其湿敏等级为3级。

1.1 总体描述

本产品采用EMC（环氧模塑料）封装结构，具备优异的可靠性和机械强度，广泛应用于各类安防监控及传感器电子产品。紧凑的3.0mm方形基板设计支持高密度阵列布局。

1.2 功能特性

• 低正向电压（典型值1.7V @ 1000mA）
• 峰值波长 λp=850nm
• 无铅回流焊接应用
• 湿敏等级：3级（168小时车间寿命）
• 符合RoHS标准

1.3 应用领域

• 监控系统
• 摄像机红外补光
• 机器视觉系统

2. 技术参数分析

2.1 光学与电气特性

下表汇总了在Ts=25°C、正向电流为1000mA（除非另有说明）条件下测得的关键光电参数：

参数	符号	测试条件	最小值	典型值	最大值	单位
反向电流	IR	VR=5V	-	-	10	μA
正向电压	VF	IF=1000mA	1.4	1.7	2.0	V
峰值波长	λp	IF=1000mA	830	850	-	nm
光谱半宽度	Δλ	IF=1000mA	-	37	-	nm
总辐射通量	Φe	IF=1000mA	450	710	1120	mW
视角	2θ1/2	IF=1000mA	-	90	-	deg
热阻	RTHJ-S	IF=1000mA	-	16	-	°C/W

在1000mA电流下，正向电压范围为1.4V至2.0V，典型值为1.7V。这一低正向电压可降低功耗并提升系统效率。峰值波长位于850nm，非常适合在此波长附近具有峰值灵敏度的硅基相机传感器。37nm的光谱半宽在效率与滤光片兼容性之间实现了良好平衡。总辐射通量范围为450mW至1120mW，可为远距离照明提供高光输出。90°的发光角度提供适合区域照明的宽光束。结到焊点的热阻为16°C/W，表明其具有良好的热性能。

2.2 绝对最大额定值

为确保安全运行，LED不得超过以下绝对最大额定值：

参数	符号	额定值	单位
功耗	PD	1.7	W
正向电流	IF	1000	mA
反向电压	VR	5	V
ESD (HBM)	ESD	2000	V
工作温度	TOPR	-40 ~ +85	°C
存储温度	TSTG	-40 ~ +100	°C
结温	TJ	115	°C

请注意，1000mA的正向电流适用于脉冲工作模式（占空比1/10，脉宽0.1ms）。对于连续工作模式，必须仔细管理散热，以确保结温低于115°C。操作过程中的ESD防护至关重要。

3. 分档系统

在制造过程中，LED根据总辐射通量（Φe）和峰值波长（WLP）进行分类和分档。分档代码与具体的Φe和WLP值一同打印在标签上。这确保了在需要匹配LED阵列的应用中（如相机照明面板）实现一致的光学性能。

4. 性能曲线分析

4.1 正向电压与正向电流的关系

图1-6展示了典型正向电压随正向电流的变化关系。在1000mA时，VF约为1.7V。该曲线遵循典型的二极管指数特性。设计人员在设计恒流驱动时需考虑这一变化。

4.2 正向电流与相对光强的对应关系

图1-7显示，在高达1000mA的范围内，相对辐射强度随正向电流几乎呈线性增加，表明效率良好。在较低电流下，输出成比例降低，但这种线性关系表明在宽工作范围内性能一致。

4.3 温度与相对光强的关系

图1-8显示，相对强度随焊点温度(Ts)升高而下降。在85°C时，强度降至25°C时数值的约80%。在高温环境或驱动LED接近其最大电流时，必须考虑此热效应。

4.4 光谱分布

图1-9展示了中心波长为850nm、半宽度为37nm的发射光谱。该光谱是典型的基于GaAs材料的红外LED特性。这种窄带发射与常见的硅光电探测器匹配良好。

4.5 辐射图

图1-10展示了半角为45°（半高全宽90°）的辐射模式。该模式近似朗伯型，可在宽范围内提供均匀照明。

4.6 温度与正向电流的关系

图1-11展示了最大允许正向电流随焊点温度变化的函数关系。在Ts=25°C时，最大电流为1000mA；在Ts=85°C时，电流降至约500mA。该降额曲线对于热管理至关重要。

5. 机械与封装信息

5.1 封装尺寸

LED封装尺寸为3.00mm x 3.00mm x 2.10mm（长x宽x高）。封装体为黑色，带有红外透明透镜。在底部视图中可识别阳极和阴极焊盘。阴极焊盘具有更大的散热面积。图1-5提供了推荐的焊盘布局，并给出了具体尺寸（0.69mm、1.45mm、0.46mm等），以确保良好的机械与热学连接。

5.2 极性识别

极性标注在封装上：阳极（正极）和阴极（负极）均已标示。底部视图显示了焊盘位置。

5.3 载带与卷盘尺寸

LED采用载带包装，尺寸如图2-1所示。每卷包含3000件。卷盘尺寸为：A=12.7±0.3mm，B=330.2±2mm，C=79.5±1mm，D=14.3±0.2mm。载带上设有极性标记以指示方向。

5.4 标签信息

标签包含零件号、规格号、批号、分档代码（包括总辐射通量和峰值波长分档）、正向电压分档、数量及日期。标签还附有用于追溯的条形码。

6. 焊接与装配指南

6.1 SMT回流焊曲线

推荐的回流焊温度曲线如图3-1所示。关键参数：预热温度从150°C升至200°C，时间60-120秒；温度高于217°C的时间：最长60秒；峰值温度：260°C，持续时间最长10秒；冷却速率：最大6°C/秒。从25°C升至峰值的总时间应少于8分钟。回流焊次数不应超过两次。若两次回流焊间隔超过24小时，LED可能因吸湿而损坏。

6.2 手工焊接

如需手工焊接，烙铁温度必须低于300°C，接触时间少于3秒。仅允许进行一次手工焊接操作。

6.3 返修

不建议在焊接后进行返修。若无法避免，请使用双头烙铁，并确认LED特性未受影响。

6.4 注意事项

封装材料为硅胶，质地柔软。请勿在顶部表面施加过大压力。避免将LED安装在翘曲的PCB上，焊接后请勿弯曲电路板。冷却过程中请勿施加机械力或振动，并应避免快速冷却。

7. 包装与订购信息

7.1 包装数量

标准包装：每卷3000个。LED置于载带中，并按照EIA-481标准卷绕在卷盘上。

7.2 防潮包装

每个卷盘放入带有干燥剂和湿度指示卡的防潮袋（MBB）中，随后密封以维持低湿环境。标签上包含湿敏等级信息。

7.3 纸箱

多个卷盘装入纸板箱，并添加适当缓冲材料以便运输。

7.4 存储条件

在打开铝箔袋前，应存储于≤30°C且≤75% RH的环境中，自包装日期起最长一年。打开后，若存储于≤30°C且≤60% RH条件下，LED必须在168小时（7天）内使用。若存储时间超限或干燥剂已褪色，使用前需在60±5°C下烘烤≥24小时。

8. 操作注意事项

8.1 硫与卤素限制

工作环境及配套材料中不得含有超过100PPM的硫元素或硫化物。溴和氯的含量必须各自低于900PPM，且两者总和不得超过1500PPM。这有助于防止LED发生腐蚀和变色。

8.2 VOCs与材料兼容性

灯具材料中的挥发性有机化合物（VOCs）会渗透进硅胶封装体，并在受热和光照下导致变色。建议在特定应用环境中对所有材料进行兼容性测试。请勿使用会释放有机蒸气的粘合剂。

8.3 硅胶表面的处理

硅胶透镜表面柔软且容易吸附灰尘。请使用镊子或合适的工具从元件侧面进行操作。避免直接触碰透镜表面。如需清洁，请使用异丙醇。不建议使用超声波清洗，因为这可能会损坏LED。

8.4 电路设计注意事项

设计驱动电路时，应将电流限制在绝对最大额定值以下。请使用限流电阻或恒流驱动器。由于I-V曲线陡峭，微小的电压波动可能导致电流大幅变化。请勿向LED施加反向电压，否则可能引起迁移并造成损坏。

8.5 热设计

热管理至关重要。结温在任何时候都不得超过115°C。通过PCB铜皮区域和导热过孔提供足够的散热。结到焊点的热阻为16°C/W，因此对于1.7W的功耗，焊点到结的温升约为27°C。确保环境温度加上温升后仍低于115°C。

8.6 ESD保护

该LED的ESD耐受电压为2000V（HBM）。然而，在搬运和组装过程中仍需进行ESD保护。请使用接地工作台、防静电腕带和导电包装。

9. 应用建议

这款850nm红外LED适用于安防摄像头、夜视照明和机器视觉光源。为获得最佳性能，建议设计具有脉冲宽度调制（PWM）调光功能的恒流驱动电路。在PCB上采用热过孔和覆铜等散热技术。90°的发光角度适合大面积照明；如需更窄光束，可使用外部光学器件。确保LED光谱输出与摄像头传感器灵敏度峰值（硅传感器通常为850nm左右）匹配。

10. 可靠性测试

10.1 测试项目与条件

该产品已按照JEDEC标准进行可靠性测试，包括：回流焊（260°C，10秒，3次）、温度循环（-40°C至100°C，100次循环）、热冲击（-40°C至100°C，300次循环）、高温存储（100°C，1000小时）、低温存储（-40°C，1000小时）、寿命测试（25°C，1000mA，1000小时）以及高温高湿寿命测试（85°C/85%RH，1000mA，1000小时）。所有测试均通过，验收标准为每10个样品零失效。

10.2 失效判据

失效定义为：正向电压超过规格上限（U.S.L）的1.1倍；反向电流超过规格上限（U.S.L）的2.0倍；总辐射通量低于规格下限（L.S.L）的0.7倍。

11. 工作原理

该红外LED基于由砷化镓（GaAs）或相关III-V族化合物制成的半导体p-n结。当施加正向偏压时，电子在有源区与空穴复合，以光子形式释放能量。带隙能量决定了光子波长；对于850nm波长，材料通常为含一定铝含量的GaAs。EMC封装包裹芯片并提供散热与保护。

12. 发展趋势

随着监控系统、自动驾驶汽车（LiDAR）和工业自动化的扩展，红外LED的需求持续增长。未来趋势包括更高功率密度、更小封装以及更高效率。红外LED与先进驱动器和智能控制系统的集成将实现自适应照明。此外，向更长波长（940nm）用于隐蔽照明的趋势正在增加，但由于传感器灵敏度更优，850nm在标准摄像头中仍占主导地位。

13. 常见问题解答

问：最大连续正向电流是多少？答：绝对最大值为1000mA，但仅适用于脉冲工作（1/10占空比）。对于连续直流工作，必须根据温度降额使用。在25°C环境温度且散热良好的条件下，典型连续电流约为500mA，以确保结温安全。

问：应如何处理MSL Level 3元件？答：存放在密封防潮袋中。开封后，请在168小时内使用，或在进行回流焊前在60°C下烘烤24小时。

问：这款LED能否用于户外摄像头？答：可以，但需确保工作温度范围在-40°C至+85°C之间，并且外壳具备良好的热管理能力。

问：推荐的LED驱动器是什么？答：一款恒流驱动器，其电流额定值需根据您的热设计来确定。例如，若以700mA驱动，1.5W的驱动器可能就足够了。

14. 实际应用案例

案例1：子弹头摄像头夜视 - 在子弹头摄像头中使用3x3阵列的此类LED，可提供有效照明距离达30米。90°光束角覆盖摄像头视野。热设计采用铝基PCB进行散热。

案例2：机器视觉检测 - 在工厂中，线扫描摄像头使用高功率红外LED阵列（12颗LED）来照亮移动部件。以500mA、50%占空比进行脉冲工作，可确保照明稳定且不会过热。