目录
- 1. 产品概述
- 2. 技术参数深度解读
- 2.1 绝对最大额定值
- 2.2 光电特性
- 3. 分档系统说明 型号 HIR25-21C/L423/TR8 采用了分档结构以确保性能一致性。规格书提供了通用的器件选型指南，指明了GaAlAs芯片材料和透明透镜，而峰值波长（HUE）和辐射强度（CAT）等参数的具体分档则在生产过程中进行管理。客户收到的器件将处于这些关键参数的指定容差范围内，从而保证器件在其特定电路和应用中按预期工作。型号中的 'L423' 和 'TR8' 代码分别对应特定的性能分档和编带/卷盘包装规格。 4. 性能曲线分析
- 4.1 正向电流 vs. 正向电压（I-V曲线）
- 4.2 辐射强度 vs. 正向电流
- 4.3 辐射强度 vs. 环境温度
- 4.4 光谱分布
- 5. 机械与封装信息
- 5.1 封装尺寸
- 5.2 推荐焊盘布局
- 5.3 载带尺寸
- 6. 焊接与组装指南
- 6.1 湿度敏感性与存储
- 6.2 回流焊温度曲线
- 6.3 手工焊接与返修
- 7. 包装与订购信息
- 8. 应用建议
- 8.1 典型应用电路
- 8.2 设计考量
- 9. 技术对比与差异化
- 10. 常见问题解答（基于技术参数）
- 11. 实际应用案例
- 12. 工作原理简介
- 13. 技术趋势与发展
1. 产品概述
HIR25-21C/L423/TR8 是一款微型表面贴装（SMD）红外发射二极管。它采用紧凑的双端封装，外形高度极低，仅为0.8毫米，非常适合空间受限的应用。器件采用透明塑料封装，配有平顶透镜，可提供特定的辐射模式。其核心半导体材料为砷化镓铝（GaAlAs），经过优化设计，可与硅光电二极管和光电晶体管实现最佳光谱匹配，确保在检测系统中具有高效率。
该产品设计具有低正向电压特性，有助于提升整体系统能效。它完全符合现代环保与安全标准，包括无铅（Pb-free）、符合欧盟REACH法规以及满足无卤要求（Br<900 ppm， Cl<900 ppm， Br+Cl<1500 ppm）。器件以8毫米编带形式供应，卷绕在7英寸直径的卷盘上，便于自动化组装流程。
2. 技术参数深度解读
2.1 绝对最大额定值
器件的操作极限是在环境温度（Ta）为25°C的条件下定义的。超出这些额定值可能导致永久性损坏。反向电压（VR）规定为5V。正向电流（IF）的最大额定值为100mA。功耗（PD）额定值为100mW。工作温度范围为-40°C至+85°C，而存储温度范围则扩展至-40°C至+100°C。焊接温度必须小心控制，根据无铅回流焊曲线，峰值温度为260°C，持续时间10秒。
2.2 光电特性
关键性能参数通常在 IF=20mA 和 Ta=25°C 的条件下测量。正向电压（VF）典型值为1.35V。辐射强度（Ie）规定了最小值，定义了光输出功率。峰值发射波长（λp）位于红外光谱中心，典型值约为940nm，这与常见硅基接收器的峰值灵敏度完美匹配。光谱带宽（半高宽）也已定义，指明了发射的波长范围。视角由平顶透镜设计决定，提供了适合目标应用的特定辐射模式。
3. 分档系统说明
型号 HIR25-21C/L423/TR8 采用了分档结构以确保性能一致性。规格书提供了通用的器件选型指南，指明了GaAlAs芯片材料和透明透镜，而峰值波长（HUE）和辐射强度（CAT）等参数的具体分档则在生产过程中进行管理。客户收到的器件将处于这些关键参数的指定容差范围内，从而保证器件在其特定电路和应用中按预期工作。型号中的 'L423' 和 'TR8' 代码分别对应特定的性能分档和编带/卷盘包装规格。
4. 性能曲线分析
规格书包含多个特性曲线，提供了超越表格数据的、对器件行为的更深入洞察。
4.1 正向电流 vs. 正向电压（I-V曲线）
此曲线说明了流过LED的电流与其两端电压之间的关系。它通常呈现指数关系，并有一个定义的“拐点”电压。该LED的低正向电压特性在此得到直观确认，显示其在较低电压下即开始显著导通，这对于低压电路设计是有利的。
4.2 辐射强度 vs. 正向电流
此图显示了光输出（辐射强度）作为驱动电流的函数。在推荐的工作电流范围内，它通常呈现线性关系，证实光输出与电流成正比。这种线性对于需要调制信号的应用（如红外数据传输）至关重要。
4.3 辐射强度 vs. 环境温度
此曲线描述了光输出功率如何随着环境温度升高而降低。与所有LED一样，该红外发射器的效率会随温度升高而下降。理解这种降额对于设计在整个温度范围内（尤其是在高温环境下）可靠运行的系统至关重要。在高功率或高温应用中，可能需要适当的热管理以保持输出稳定。
4.4 光谱分布
光谱分布图显示了在不同波长下发射的相对辐射功率。它将在标称波长（例如940nm）处显示一个清晰的峰值，并具有特定的形状和半高宽。此图直观地证实了与硅光电探测器的良好光谱匹配，后者的响应度曲线峰值也在同一近红外区域。
5. 机械与封装信息
5.1 封装尺寸
该LED的封装尺寸非常紧凑。封装尺寸为长2.0毫米、宽1.25毫米、高0.8毫米（标称值）。详细的机械图纸提供了所有关键尺寸，包括引脚间距、焊盘位置和透镜几何形状。除非另有说明，大多数尺寸的公差为±0.1毫米。封装上清晰标记了阳极和阴极，以便在组装时正确识别极性。
5.2 推荐焊盘布局
提供了PCB设计的建议焊盘图案（封装）。这包括焊盘尺寸和间距建议，以确保可靠的焊接和机械稳定性。规格书明确指出，此信息仅供参考，设计人员应根据其特定的PCB制造能力和应用要求（如热或机械应力考量）修改焊盘尺寸。
5.3 载带尺寸
该器件以凸起式载带形式供应，用于自动化贴片组装。载带宽度为8毫米。提供了容纳LED的口袋腔体尺寸、口袋间距（节距）以及链轮孔位置的详细尺寸。每卷包含2000片（PCS）。
6. 焊接与组装指南
6.1 湿度敏感性与存储
LED封装在带有干燥剂的防潮袋中。在准备使用元件之前，不应打开袋子。打开后，LED应存储在30°C或以下、相对湿度60%或以下的环境中。必须在打开袋子后的168小时（7天）内使用。如果超过存储时间或干燥剂指示已吸湿，则在使用前需要在60 ± 5°C下烘烤24小时，以防止在回流焊过程中发生“爆米花”现象。
6.2 回流焊温度曲线
推荐采用无铅回流焊温度曲线。关键参数包括预热阶段、缓慢升温、峰值温度不超过260°C，以及液相线以上（通常为217°C）的时间为30-60秒。峰值温度应保持最多10秒。同一器件不应进行超过两次的回流焊，以避免对塑料封装和半导体芯片造成热损伤。
6.3 手工焊接与返修
如果必须进行手工焊接，则必须格外小心。烙铁头温度应低于350°C，每个引脚接触时间应限制在3秒或更短。建议使用低功率烙铁（25W或以下）。两个引脚之间应至少留有2秒的冷却间隔。强烈不建议在焊接后进行修复。如果不可避免，应使用专用的双头烙铁同时加热两个引脚，以防止因热应力导致一个焊盘翘起而另一个仍被焊住。返修过程中损坏的风险很高，应事先进行评估。
7. 包装与订购信息
标准包装为每卷7英寸卷盘上的8毫米宽载带，包含2000片。型号 HIR25-21C/L423/TR8 包含了产品系列、特定性能分档和包装类型。卷盘标签将包括零件号（P/N）、批号（LOT No）、数量（QTY）、峰值波长（HUE）、等级（CAT）和湿度敏感等级（MSL-X）。
8. 应用建议
8.1 典型应用电路
PCB安装红外传感器：该LED用作接近传感器、物体检测和循线机器人的光源。它通常与光电晶体管或光电二极管配对使用。必须串联一个限流电阻以防止过流损坏，因为LED的正向电压具有负温度系数，不能可靠地限制电流。
红外遥控器：对于高功率要求的遥控器，该LED可以提供足够的辐射强度，以实现更远的距离或穿透障碍物。通常使用高于连续直流额定值的脉冲电流（例如100mA脉冲）来驱动，以实现用于数据传输的明亮光脉冲。
扫描仪与红外应用系统：用于条形码扫描仪、手势识别系统和光学编码器。
8.2 设计考量
电流驱动：务必使用串联电阻或恒流驱动器。电阻值计算公式为 R = (V电源- VF) / IF.
热管理：虽然封装很小，但在高环境温度下以高电流连续工作可能导致过热并缩短寿命。必要时确保足够的PCB铜箔面积或散热过孔。
光学对准：平顶透镜提供特定的光束模式。为了与接收器实现最佳耦合，需考虑相对位置以及任何必要的透镜或孔径。
ESD防护：尽管本规格书未明确说明其对ESD敏感，但采取ESD预防措施处理所有半导体器件是良好的实践。
9. 技术对比与差异化
HIR25-21C/L423/TR8 的主要差异化因素是其超低的0.8毫米外形高度（比许多标准SMD LED更薄）及其平顶透明透镜。与圆顶透镜相比，平顶透镜可能提供更聚焦或形状不同的辐射模式，这在需要以特定方式引导光线的特定传感应用中可能有益。低正向电压有助于提高能效。使用GaAlAs材料和精确分档确保了与硅探测器优异且一致的匹配，与光谱更宽或不匹配的LED相比，可以提高传感器系统的信噪比。
10. 常见问题解答（基于技术参数）
问：为什么必须串联电阻？
答：LED的I-V曲线是指数型的。电压稍微超过拐点就会导致电流急剧、可能具有破坏性的增加。电阻在电源电压和电流之间提供了线性关系，从而稳定了工作点。
问：我可以用高于100mA的脉冲驱动这个LED吗？
答：有可能，但仅限于特定的脉冲条件下（低占空比、短脉冲宽度），如降额曲线所定义（本摘要未提供）。在任何条件下超过绝对最大额定值都有立即损坏的风险。
问：“与硅光电探测器光谱匹配”是什么意思？
答：这意味着LED发射光的峰值波长和光谱宽度与标准硅光电二极管或光电晶体管的峰值灵敏度区域紧密匹配。这可以最大化探测器在给定光功率下产生的电信号，从而提高系统效率和距离。
问：打开袋子后7天的车间寿命有多关键？
答：如果器件将进行回流焊，则非常关键。吸收的湿气在高温回流过程中会汽化，导致内部分层或开裂（“爆米花”现象）。如果超过车间寿命，则需要进行烘烤。
11. 实际应用案例
案例1：非接触式物体检测开关。LED安装在间隙的一侧，光电晶体管安装在对面。物体穿过间隙会中断红外光束，导致光电晶体管的输出发生变化。超薄外形允许该传感器集成到非常薄的设备中。一致的波长确保了在温度变化下可靠的触发。
案例2：增强型电视遥控器。设计师需要一个能从更宽角度或通过轻微障碍物工作的遥控器。使用该LED配合更高的脉冲电流驱动，可以提供比标准红外LED更大的辐射强度，从而改善性能。平顶透镜也可能有助于以略有不同的方式分散光线，实现更广的覆盖范围。
案例3：微型光学编码器。在小型旋转编码器中，LED和探测器放置在编码盘的两侧。0.8毫米的薄型封装对于适应编码器紧凑的机械装配至关重要。良好的光谱匹配确保了在圆盘旋转时从探测器获得清晰的数字信号。
12. 工作原理简介
红外发光二极管（IR LED）是一种半导体p-n结二极管。当施加正向电压时，来自n型区域的电子和来自p型区域的空穴被注入到结区。当这些载流子复合时，会释放能量。在此使用的GaAlAs材料中，该能量对应于红外光谱中的光子（典型波长约为940nm）。镓、铝和砷原子的特定组成决定了带隙能量，从而决定了发射光的波长。透明环氧树脂封装保护芯片，提供机械保护，其平顶表面作为主透镜，塑造发射光的辐射模式。
13. 技术趋势与发展
SMD红外LED的发展趋势持续朝着更高效率（每瓦电输入产生更多辐射输出）、更小封装尺寸（适用于日益紧凑的设备）以及更高可靠性（在恶劣条件下）的方向发展。同时，也在开发具有特定、窄光谱输出的LED用于高级传感应用，以及将多个发射器（例如不同波长）集成到单个封装中。电池供电的物联网设备对更低功耗的追求推动了更低正向电压和更高效率的需求。此外，封装材料的进步旨在改善热性能和防潮性，可能放宽一些严格的处理要求。
LED规格术语详解
LED技术术语完整解释
一、光电性能核心指标
| 术语 | 单位/表示 | 通俗解释 | 为什么重要 |
|---|---|---|---|
| 光效（Luminous Efficacy） | lm/W（流明/瓦） | 每瓦电能发出的光通量，越高越节能。 | 直接决定灯具的能效等级与电费成本。 |
| 光通量（Luminous Flux） | lm（流明） | 光源发出的总光量，俗称"亮度"。 | 决定灯具够不够亮。 |
| 发光角度（Viewing Angle） | °（度），如120° | 光强降至一半时的角度，决定光束宽窄。 | 影响光照范围与均匀度。 |
| 色温（CCT） | K（开尔文），如2700K/6500K | 光的颜色冷暖，低值偏黄/暖，高值偏白/冷。 | 决定照明氛围与适用场景。 |
| 显色指数（CRI / Ra） | 无单位，0–100 | 光源还原物体真实颜色的能力，Ra≥80为佳。 | 影响色彩真实性，用于商场、美术馆等高要求场所。 |
| 色容差（SDCM） | 麦克亚当椭圆步数，如"5-step" | 颜色一致性的量化指标，步数越小颜色越一致。 | 保证同一批灯具颜色无差异。 |
| 主波长（Dominant Wavelength） | nm（纳米），如620nm（红） | 彩色LED颜色对应的波长值。 | 决定红、黄、绿等单色LED的色相。 |
| 光谱分布（Spectral Distribution） | 波长 vs. 强度曲线 | 显示LED发出的光在各波长的强度分布。 | 影响显色性与颜色品质。 |
二、电气参数
| 术语 | 符号 | 通俗解释 | 设计注意事项 |
|---|---|---|---|
| 正向电压（Forward Voltage） | Vf | LED点亮所需的最小电压，类似"启动门槛"。 | 驱动电源电压需≥Vf，多个LED串联时电压累加。 |
| 正向电流（Forward Current） | If | 使LED正常发光的电流值。 | 常采用恒流驱动，电流决定亮度与寿命。 |
| 最大脉冲电流（Pulse Current） | Ifp | 短时间内可承受的峰值电流，用于调光或闪光。 | 脉冲宽度与占空比需严格控制，否则过热损坏。 |
| 反向电压（Reverse Voltage） | Vr | LED能承受的最大反向电压，超过则可能击穿。 | 电路中需防止反接或电压冲击。 |
| 热阻（Thermal Resistance） | Rth（°C/W） | 热量从芯片传到焊点的阻力，值越低散热越好。 | 高热阻需更强散热设计，否则结温升高。 |
| 静电放电耐受（ESD Immunity） | V（HBM），如1000V | 抗静电打击能力，值越高越不易被静电损坏。 | 生产中需做好防静电措施，尤其高灵敏度LED。 |
三、热管理与可靠性
| 术语 | 关键指标 | 通俗解释 | 影响 |
|---|---|---|---|
| 结温（Junction Temperature） | Tj（°C） | LED芯片内部的实际工作温度。 | 每降低10°C，寿命可能延长一倍；过高导致光衰、色漂移。 |
| 光衰（Lumen Depreciation） | L70 / L80（小时） | 亮度降至初始值70%或80%所需时间。 | 直接定义LED的"使用寿命"。 |
| 流明维持率（Lumen Maintenance） | %（如70%） | 使用一段时间后剩余亮度的百分比。 | 表征长期使用后的亮度保持能力。 |
| 色漂移（Color Shift） | Δu′v′ 或 麦克亚当椭圆 | 使用过程中颜色的变化程度。 | 影响照明场景的颜色一致性。 |
| 热老化（Thermal Aging） | 材料性能下降 | 因长期高温导致的封装材料劣化。 | 可能导致亮度下降、颜色变化或开路失效。 |
四、封装与材料
| 术语 | 常见类型 | 通俗解释 | 特点与应用 |
|---|---|---|---|
| 封装类型 | EMC、PPA、陶瓷 | 保护芯片并提供光学、热学接口的外壳材料。 | EMC耐热好、成本低；陶瓷散热优、寿命长。 |
| 芯片结构 | 正装、倒装（Flip Chip） | 芯片电极布置方式。 | 倒装散热更好、光效更高，适用于高功率。 |
| 荧光粉涂层 | YAG、硅酸盐、氮化物 | 覆盖在蓝光芯片上，部分转化为黄/红光，混合成白光。 | 不同荧光粉影响光效、色温与显色性。 |
| 透镜/光学设计 | 平面、微透镜、全反射 | 封装表面的光学结构，控制光线分布。 | 决定发光角度与配光曲线。 |
五、质量控制与分档
| 术语 | 分档内容 | 通俗解释 | 目的 |
|---|---|---|---|
| 光通量分档 | 代码如 2G、2H | 按亮度高低分组，每组有最小/最大流明值。 | 确保同一批产品亮度一致。 |
| 电压分档 | 代码如 6W、6X | 按正向电压范围分组。 | 便于驱动电源匹配，提高系统效率。 |
| 色区分档 | 5-step MacAdam椭圆 | 按颜色坐标分组，确保颜色落在极小范围内。 | 保证颜色一致性，避免同一灯具内颜色不均。 |
| 色温分档 | 2700K、3000K等 | 按色温分组，每组有对应的坐标范围。 | 满足不同场景的色温需求。 |
六、测试与认证
| 术语 | 标准/测试 | 通俗解释 | 意义 |
|---|---|---|---|
| LM-80 | 流明维持测试 | 在恒温条件下长期点亮，记录亮度衰减数据。 | 用于推算LED寿命（结合TM-21）。 |
| TM-21 | 寿命推演标准 | 基于LM-80数据推算实际使用条件下的寿命。 | 提供科学的寿命预测。 |
| IESNA标准 | 照明工程学会标准 | 涵盖光学、电气、热学测试方法。 | 行业公认的测试依据。 |
| RoHS / REACH | 环保认证 | 确保产品不含有害物质（如铅、汞）。 | 进入国际市场的准入条件。 |
| ENERGY STAR / DLC | 能效认证 | 针对照明产品的能效与性能认证。 | 常用于政府采购、补贴项目，提升市场竞争力。 |