SMD红外LED 0.8mm超薄平顶封装 - 1.6V - 875nm - 110mW - 中文技术规格书

1. 产品概述

本文档提供了一款微型表面贴装红外（IR）发射二极管的完整技术规格。该器件专为需要与硅光探测器匹配的紧凑、可靠红外光源的应用而设计。

1.1 核心特性与产品定位

该LED以其0.8mm的超薄高度为显著特征，适用于空间受限的PCB设计。其采用透明塑料模制的平顶透镜，可提供特定的辐射模式。器件采用GaAlAs（镓铝砷）芯片材料制造，专为红外发射优化。一个关键的设计优势是其光谱输出与常见硅光电二极管和光电晶体管的灵敏度曲线高度匹配，从而在传感器系统中最大化检测效率。

1.2 合规性与环境规格

该元件符合主要的环境与安全指令。它被制造为无铅产品。同时符合无卤素要求，具体限制溴（Br）和氯（Cl）含量各自低于900 ppm，且总和低于1500 ppm。该产品设计符合RoHS（有害物质限制）指令的参数要求。

2. 技术参数分析

本节详述了红外LED的绝对极限和标准工作特性。除非另有说明，所有参数均在环境温度（Ta）为25°C时指定。

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应力极限。不保证在或超过这些极限下运行。

• 连续正向电流（I_F）：65 mA
• 反向电压（V_R）：5 V
• 工作温度（T_opr）：-25°C 至 +85°C
• 存储温度（T_stg）：-40°C 至 +85°C
• 焊接温度（T_sol）：260°C，持续时间不超过5秒。
• 功耗（P_d）：110 mW（在25°C或以下自由空气温度时）。

2.2 光电特性

这些参数定义了器件在标准测试条件（I_F= 20mA， Ta=25°C）下的典型性能。

• 辐射强度（I_e）：0.2 mW/sr（最小值），0.5 mW/sr（典型值）。此参数衡量每单位立体角发射的光功率。
• 峰值波长（λ_p）：875 nm（典型值）。这是光输出最强的波长。
• 光谱带宽（Δλ）：80 nm（典型值）。这表示发射的波长范围，通常在峰值强度的一半处（半高宽，FWHM）测量。
• 正向电压（V_F）：1.3 V（典型值），1.6 V（最大值）。当通过20mA电流时，LED两端的电压降。
• 反向电流（I_R）：10 µA（最大值）。施加5V反向偏压时的漏电流。
• 视角（2θ_1/2）：145°（典型值）。辐射强度降至峰值强度（0°处）一半时的全角。平顶透镜有助于实现这一宽视角。

3. 性能曲线分析

规格书包含多张图表，说明了器件在不同条件下的行为。这些曲线对于设计工程师预测实际应用中的性能至关重要。

3.1 正向电流与环境温度关系

此曲线显示了最大允许正向电流随环境温度升高而降额的情况。为防止热损伤，在高于25°C工作时必须降低正向电流。110mW的功耗额定值是此降额计算中的关键因素。

3.2 光谱分布

该图描绘了波长光谱范围内的相对光功率输出。它确认了峰值发射波长约为875nm以及约80nm的光谱带宽，突显了与硅探测器灵敏度（峰值在800-900nm附近）的匹配性。

3.3 相对光强与正向电流关系

此图说明了驱动电流与光输出之间的关系。它通常呈现亚线性趋势，即增加电流对辐射强度的提升效果递减，尤其是在热效应变得显著时。这有助于根据期望的输出、效率和器件寿命来决定驱动电流。

3.4 正向电流与正向电压关系

IV（电流-电压）曲线是电路设计的基础。它显示了指数关系，使设计者能够计算给定电源电压下实现目标驱动电流（例如20mA）所需的串联电阻。1.3V的典型V_F值是这些计算的关键。

3.5 相对辐射强度与角度偏移关系

此极坐标图直观地展示了辐射模式或视角。145°的视角在此得到确认，显示了强度如何随偏离中心轴（0°）角度的增加而降低。这对于在传感器应用中将LED与探测器对准至关重要。

4. 机械与封装信息

4.1 封装尺寸

该器件封装在非常紧凑的表面贴装封装中。关键尺寸包括本体尺寸约为1.6mm x 1.2mm，总高度为0.8mm。阳极和阴极焊盘位于封装底部。规格书中的详细机械图纸提供了所有关键尺寸，除非另有规定，标准公差为±0.1mm。提供了用于PCB设计的建议焊盘图案（封装尺寸）作为参考，但建议设计者根据其特定的组装工艺和可靠性要求进行修改。

4.2 极性标识

封装包含极性指示器，通常为一端的凹口或标记，用以区分阳极和阴极。正确的方向对于电路工作至关重要。

4.3 组装包装

元件以卷带和卷盘形式提供，以便与自动贴片组装设备兼容。卷带宽度为8mm，缠绕在标准的7英寸直径卷盘上。每卷包含3000个元件。提供了载带尺寸以确保与送料器系统的兼容性。

5. 焊接与组装指南

正确的操作对于保持器件可靠性和性能至关重要。

5.1 存储与湿度敏感性

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。开封前，应在10-30°C、相对湿度≤90%的条件下存储。开封后，在10-30°C、相对湿度≤60%的条件下存储时，“车间寿命”为168小时（7天）。未使用的部件必须重新装入带有干燥剂的袋子中。如果超过车间寿命或保质期，在使用前需要在60°C ±5°C下烘烤96小时，以去除吸收的水分并防止回流焊过程中发生“爆米花”现象。

5.2 回流焊温度曲线

提供了推荐的无铅回流焊温度曲线。关键参数包括预热阶段、规定的升温速率、峰值温度不超过260°C，以及适合焊膏的液相线以上时间（TAL）。同一器件不应进行超过两次的回流焊。必须避免加热期间对LED本体的应力以及焊接后PCB的翘曲。

5.3 手工焊接与返修

如果必须进行手工焊接，则需要极其小心。烙铁头温度应低于350°C，在每个引脚上施加的时间不超过3秒。建议使用低功率烙铁（≤25W）。两个引脚之间应至少留有2秒的冷却间隔。强烈不建议在LED焊接后进行返修。如果不可避免，必须使用专用的双头烙铁同时加热两个引脚并取下元件，避免施加机械应力。必须事先验证返修对器件特性的影响。

6. 应用说明与设计考量

6.1 主要应用场景

• PCB安装式红外传感器：接近感应、物体检测、循线。
• 红外遥控单元：适用于需要更高输出功率以延长射程的设计。
• 扫描仪：条形码阅读器、文档扫描仪。
• 通用红外系统：任何需要与硅探测器配对的紧凑、高效红外光源的应用。

6.2 关键设计考量

• 电流限制：必须使用外部串联电阻。LED的指数型IV特性意味着电压的微小增加会导致电流大幅、破坏性的增加。电阻值使用公式 R = (V_电源- V_F) / I_F.
• 热管理：必须遵守110mW的功耗限制。考虑PCB铜箔面积（散热焊盘）用于散热，尤其是在较高电流或较高环境温度下驱动时。
• 光学对准：145°的宽视角简化了对准，但降低了特定点的光强。对于聚焦光束，可能需要外部光学元件。
• 电气保护：较低的反向电压额定值（5V）意味着必须注意避免反向偏压情况，这可能是由感性负载或不正确的PCB布局引起的。

6.3 对比与选型因素

选择红外LED时，关键的差异化因素包括：
封装尺寸/高度：该器件0.8mm的厚度是超薄设计的主要优势。
视角：平顶、广角透镜非常适合宽范围覆盖，而圆顶透镜则提供更聚焦的光束。
波长：875nm的峰值是与硅匹配的标准波长。其他波长（例如940nm）可见度更低，但探测器的响应可能略低。
辐射强度：0.5mW/sr的典型输出适用于许多中距离应用。有更高输出的器件可供选择，但可能在尺寸或视角方面有所取舍。

7. 标签与订购信息

卷盘标签包含用于可追溯性和生产控制的基本信息。字段通常包括：客户零件号（CPN）、制造商零件号（P/N）、批号（LOT No）、数量（QTY）、峰值波长（H.E.）、性能等级（CAT）、参考代码（REF）、湿度敏感等级（MSL-X）和原产国（Made In）。该器件的具体零件号为SIR19-21C/TR8，其中“TR8”表示8mm卷带包装。

8. 技术原理与行业趋势

8.1 工作原理

红外LED是一种半导体p-n结二极管。当正向偏置时，电子和空穴在有源区（GaAlAs芯片）内复合，以光子的形式释放能量。GaAlAs材料的特定带隙能量决定了光子波长，从而产生约875nm的红外光。透明的环氧树脂透镜保护芯片并塑造发射光模式。

8.2 行业趋势

SMD光电子行业的趋势持续朝着小型化、更高效率和更高集成度的方向发展。市场对更小的封装尺寸和更低的高度需求日益增长，以实现更薄的消费电子产品。芯片设计和封装材料的进步旨在从更小的器件中提供更高的辐射强度，同时保持或提高可靠性。在多芯片模块（MCM）或系统级封装（SiP）解决方案中与驱动器和传感器集成也是一个不断增长的领域，可以简化设计并节省电路板空间。