陶瓷3535系列1W红外LED规格书 - 尺寸3.5x3.5x0.9mm - 电压1.5V - 功率1W - 波长850nm

1. 产品概述

陶瓷3535系列是一款大功率表面贴装LED，专为需要坚固可靠红外照明的应用而设计。这款1W器件采用陶瓷基板，相比传统塑料封装，提供了卓越的热管理和长期稳定性。其主要发射波长为850nm，适用于广泛的传感、机器视觉和安全监控应用。

该系列的核心优势包括：得益于陶瓷结构带来的出色散热能力、120度宽视角实现广阔覆盖范围，以及紧凑的3.5mm x 3.5mm占位面积，便于高密度PCB布局。目标市场为工业自动化、监控系统、生物识别传感器以及任何需要稳定、高强度红外光的应用。

2. 技术参数与客观解读

2.1 绝对最大额定值

以下参数定义了可能导致器件永久性损坏的极限值。在此条件下工作无法得到保证。

• 正向电流（IF）：500 mA（直流）
• 正向脉冲电流（IFP）：700 mA（脉冲宽度≤10ms，占空比≤1/10）
• 功耗（PD）：1000 mW
• 工作温度（Topr）：-40°C 至 +100°C
• 存储温度（Tstg）：-40°C 至 +100°C
• 结温（Tj）：125°C
• 焊接温度（Tsld）：回流焊温度230°C或260°C，最长10秒。

2.2 光电特性（典型值 @ Ta=25°C）

这些参数代表了在指定测试条件下的典型性能。

• 正向电压（VF）：1.5 V（典型值），2.0 V（最大值）@ IF=350mA。低正向电压有助于提高系统效率。
• 反向电压（VR）：5 V。在反向偏压下超过此电压可能导致立即失效。
• 峰值波长（λd）：850 nm。这是辐射强度最高的波长。
• 反向电流（IR）：50 μA（最大值）@ VR=5V。
• 视角（2θ1/2）：120度。此宽视角提供了广阔、均匀的照明模式。

2.3 热特性

陶瓷封装是关键的热特性。陶瓷材料具有高导热性，能有效地将热量从LED芯片的结传导至PCB和周围环境。这直接影响器件的寿命和光输出维持率。在应用PCB上进行适当的热设计，包括足够的铜箔面积和可能的散热措施，对于将结温维持在最高125°C额定值以下至关重要，尤其是在以满额350mA驱动电流工作时。

3. 分档系统说明

产品被分类为不同档位，以确保同一生产批次内的一致性。设计人员应指定档位，以保证其应用中性能匹配。

3.1 正向电压分档

LED根据其在测试电流下的正向电压（VF）进行分类。

• 代码 A：VF = 1.4V 至 1.6V
• 代码 B：VF = 1.6V 至 1.8V
• 代码 C：VF = 1.8V 至 2.0V

注：测量公差为±0.08V。选择窄范围的电压档位可以简化恒流电路设计。

3.2 峰值波长分档

对于此特定型号（T1901PIA），波长分档如下：

• 代码 I2：λd = 845nm 至 865nm。此20nm的窄范围适用于对特定红外波长敏感的应用，例如某些类型的夜视或光学传感器。

4. 性能曲线分析

规格书提供了对电路和热设计至关重要的图形数据。

4.1 正向电流与正向电压关系曲线（I-V曲线）

此曲线显示了电流与电压之间的指数关系。350mA电流下典型的1.5V VF是一个关键点。设计人员使用此曲线来选择合适的限流电阻或设计恒流驱动器。该曲线会随温度变化；在给定电流下，电压随结温升高而降低。

4.2 相对辐射功率与结温关系曲线

此图说明了LED输出的热降额特性。与可见光LED相比，红外LED的效率随温度下降通常较小，但输出仍会随结温升高而降低。必须在热管理中考虑这一点，以确保在产品寿命期内和不同工作温度下性能的一致性。

4.3 光谱分布曲线

该曲线确认了主峰850nm波长并显示了光谱带宽。窄带宽是高质量红外发射器的典型特征。了解光谱对于与具有特定光谱响应度的匹配光电探测器或相机传感器配对至关重要。

5. 机械与封装信息

5.1 封装尺寸与外形图

器件为方形陶瓷体，尺寸为3.5mm x 3.5mm。总高度约为0.9mm。提供了带公差的详细尺寸图（例如，.X尺寸公差±0.10mm，.XX尺寸公差±0.05mm），以便进行精确的PCB布局。

5.2 推荐焊盘布局与钢网设计

建议使用特定的焊盘图形设计，以确保可靠的焊接和最佳的热传导。焊盘布局通常包括两个阳极/阴极焊盘和一个中心散热焊盘。钢网设计（锡膏掩模）也有规定，通常建议对大型散热焊盘采用减小的开孔，以防止桥连和锡膏过量。遵循这些建议对于实现可靠的焊点以及最大化散热焊盘到PCB的散热至关重要。

5.3 极性标识

阴极通常在封装顶部有标记，例如透镜上的绿色色调或缺口/切角。PCB封装图应包含与此特征匹配的极性标记，以防止错误放置。

6. 焊接与组装指南

6.1 回流焊参数

该LED兼容标准的红外或对流回流焊工艺。最高峰值温度为260°C，液相线以上（例如217°C）时间不超过10秒。应遵循推荐的回流焊温度曲线以避免热冲击。陶瓷封装通常比塑料封装更耐吸湿，但根据所用具体材料，可能仍需遵循针对湿敏器件（MSD）的标准操作注意事项。

6.2 操作与存储注意事项

将LED存放在干燥、防静电的环境中。避免对透镜施加机械应力。操作时采取防静电措施。焊接后请勿使用超声波清洗器清洁，以免损坏内部结构。

7. 包装与订购信息

7.1 编带包装

产品以卷盘形式提供，采用压纹载带包装，适用于自动贴片机。载带尺寸（口袋尺寸、间距）已标准化。每卷数量通常为数千颗。

7.2 型号命名规则

部件号（例如T1901PIA）编码了关键属性：

• T：系列标识符。
• 19：陶瓷3535封装代码。
• P：单颗大功率芯片的芯片数量代码。
• I：红外（IR）颜色代码。
• A：内部代码或分档代码。
• 附加后缀可能表示电压档、波长档等。

8. 应用建议

8.1 典型应用场景

• 监控与安防：为带红外截止滤光片的监控摄像头提供照明，实现不可见的夜视功能。
• 机器视觉：用于自动化检测系统中的结构光、对比度增强或缺陷检测。
• 生物识别传感器：虹膜识别、面部识别或指纹扫描仪。
• 接近与手势感应：用于消费电子和汽车应用。
• 光学开关与编码器：为基于遮断的感应提供光源。

8.2 设计考量要点

• 驱动电路：使用恒流驱动器以获得稳定输出。低VF允许从低压电源工作。考虑使用开关稳压器以实现满功率下的高效率运行。
• 热管理：这一点至关重要。将散热焊盘通过多个导热过孔连接到PCB上的大面积覆铜区域，并连接到内层或底部的散热器。对于大功率或高环境温度应用，建议进行热仿真。
• 光学设计：120度光束可能需要二次光学元件（透镜、扩散片）来为特定应用塑形光线。陶瓷封装表面可能不适合直接光学耦合；通常已集成初级透镜。

9. 技术对比与差异化

与标准塑料3535 LED相比，此陶瓷版本具有显著优势：

• 卓越的热性能：从结到电路板的热阻更低，从而降低工作结温，提高最大驱动电流潜力，并在高功率下显著延长寿命。
• 增强的可靠性：陶瓷是惰性的，在高温或高紫外线照射下不会降解或变黄，这与某些塑料不同。它也更耐机械开裂。
• 稳定的光输出：更好的热管理使得波长和辐射功率随时间和温度循环更加稳定。
• 权衡之处通常是单位成本略高于塑料封装。

10. 常见问题解答（基于技术参数）

10.1 正向电流（IF）与脉冲电流（IFP）有何区别？

IF（500mA）是LED可以承受的最大连续直流电流。IFP（700mA）是短脉冲（宽度≤10ms，占空比≤10%）下允许的最大电流。脉冲驱动可实现更高的瞬时辐射输出，适用于频闪或脉冲感应应用，但平均功率不得超过1W限制。

10.2 如何选择正确的电压分档？

如果您的设计使用简单的串联电阻进行限流，选择更窄的VF档（例如，全部为代码B）可以确保电流更一致，从而确保阵列中所有LED的亮度一致。对于使用有源恒流驱动器的设计，电压档的重要性较低，因为驱动器会调整电压以维持设定的电流。

10.3 不使用散热器可以驱动这颗LED吗？

在满额350mA/1W条件下，必须提供适当的热通路。陶瓷封装有帮助，但它必须连接到PCB的热管理系统。对于较低的驱动电流（例如100-200mA）或脉冲操作，要求不那么严格，但仍建议进行热分析。

11. 实际应用案例分析

场景：高速工业条码扫描仪。扫描仪需要读取快速移动包裹上的条码。系统使用脉冲850nm红外LED阵列照亮目标。选择陶瓷3535 LED是因为其能够处理高脉冲电流（高达700mA），实现明亮、短时闪光，从而捕获清晰无运动模糊的图像。陶瓷封装的热稳定性确保了在温暖的工厂环境中长时间工作期间脉冲幅度和波长的一致性。120度宽光束允许使用更少的LED覆盖扫描区域。PCB设计采用厚铜层，并在每个LED的散热焊盘下方设置导热过孔，以散发脉冲操作期间产生的平均热量。

12. 工作原理简介

红外发光二极管（IR LED）的工作原理与可见光LED相同，都是基于电致发光效应。当在p-n结上施加正向电压时，电子和空穴在活性区复合，以光子的形式释放能量。发射光的波长（颜色）由所用半导体材料的带隙能量决定。对于850nm发射，通常使用铝镓砷（AlGaAs）等材料。陶瓷封装主要用作半导体芯片、键合线和初级光学元件（如有）的机械坚固且导热性良好的外壳。

13. 技术趋势与发展

大功率红外LED的趋势是朝着更高的电光转换效率（每瓦电输入产生更多光输出）和更高的功率密度发展。这推动了先进芯片技术（倒装芯片、薄膜）以及陶瓷和金属基板等封装材料的采用，以实现最佳热管理。另一个重点是在恶劣条件（高温、高湿）下提高可靠性和寿命。此外，将驱动器、传感器与LED集成到智能模块中是一个日益增长的趋势，这简化了最终用户的系统设计。传感应用对特定、窄波长波段的需求持续推动外延材料生长和器件工程的进步。