LTPL-C035RH730 红外LED规格书 - 3.5x3.5mm封装 - 典型2.0V - 最大1.96W - 峰值波长730nm - 中文技术文档

1. 产品概述

LTPL-C035RH730是一款专为固态照明应用设计的高功率、高能效红外发光二极管（LED）。该器件代表了先进的光源技术，融合了LED固有的长使用寿命和高可靠性，同时具备显著的光辐射输出。其设计旨在提供设计灵活性和卓越性能，适用于在各种应用中替代传统的红外照明技术。

1.1 主要特性与优势

该LED集成了多项特性，以增强其在电子设计中的可用性和性能：

• 集成电路兼容性：器件设计为可直接兼容标准集成电路驱动电平和逻辑，简化了接口设计。
• 环保合规性：该元件符合RoHS（有害物质限制）指令，并采用无铅（Pb-free）工艺制造。
• 运行效率：得益于更高的电光转换效率，与传统的红外光源相比，该LED的运行成本更低。
• 维护成本降低：延长的使用寿命和坚固的固态结构，有助于在产品生命周期内显著降低维护成本和停机时间。

2. 技术规格详解

本节根据标准测试条件（Ta=25°C），对LED的关键技术参数进行详细、客观的分析。

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。不建议在接近或达到这些极限的条件下连续工作，否则会影响可靠性。

• 直流正向电流（If）：700 mA（最大值）
• 功耗（Po）：1.96 W（最大值）
• 工作温度范围（Topr）：-40°C 至 +85°C
• 储存温度范围（Tstg）：-55°C 至 +100°C
• 结温（Tj）：110°C（最大值）

重要提示：LED在反向偏压条件下长时间工作可能导致元件损坏或失效。正确的电路设计应包含反向电压保护。

2.2 光电特性

在典型驱动电流350mA和环境温度25°C下测量，这些参数定义了LED的核心性能。

• 正向电压（Vf）：
  • 最小值：1.6 V
  • 典型值：2.0 V
  • 最大值：2.4 V
• 辐射通量（Φe）：这是总的光功率输出，使用积分球以毫瓦（mW）为单位测量。
  • 最小值：230 mW
  • 典型值：250 mW
  • 最大值：310 mW
• 峰值波长（Wp）：光谱辐射强度达到最大值时的波长。
  • 最小值：720 nm
  • 最大值：740 nm
  • 型号中的“730”表示标称峰值波长为730nm。
• 视角（2θ1/2）：辐射强度为最大强度一半时的全角（通常从光轴测量）。
  • 典型值：130°

3. 分档代码与分类系统

LED根据关键性能参数进行分档，以确保批次内的一致性。分档代码标注在每个包装袋上。

3.1 正向电压（Vf）分档

LED在350mA下分为四个电压档（V0至V3），容差为±0.1V。

• V0：1.6V – 1.8V
• V1：1.8V – 2.0V
• V2：2.0V – 2.2V
• V3：2.2V – 2.4V

3.2 辐射通量（Φe）分档

LED在350mA下分为四个辐射通量档（R0至R3），容差为±10%。

• R0：230 mW – 250 mW
• R1：250 mW – 270 mW
• R2：270 mW – 290 mW
• R3：290 mW – 310 mW

3.3 峰值波长（Wp）分档

LED在350mA下分为四个波长档（P7E至P7H），容差为±3nm。

• P7E：720 nm – 725 nm
• P7F：725 nm – 730 nm
• P7G：730 nm – 735 nm
• P7H：735 nm – 740 nm

特殊或限定分档需求需直接咨询。

4. 性能曲线分析

以下典型曲线（除非特别说明，均在25°C下测量）有助于深入了解LED在不同条件下的行为。

4.1 相对辐射通量 vs. 正向电流

此图显示了光输出（辐射通量）如何随正向电流增加而增加。通常是非线性的，在极高电流下，由于热效应和内部损耗增加，效率（单位电流的辐射通量）往往会下降。设计人员利用此图来选择平衡输出和效率的最佳工作点。

4.2 相对光谱分布

此图展示了围绕峰值波长（730nm）在不同波长下发射的光强度，显示了发射的光谱宽度或带宽。对于像这种红外器件这样的单色LED，通常光谱较窄。

4.3 辐射模式（特性）

此极坐标图描绘了LED周围光强度的空间分布，定义了其130°的视角。该模式影响光在应用中的分布方式，例如用于均匀照明或定向传感。

4.4 正向电流 vs. 正向电压（I-V曲线）

这条基本曲线显示了施加在LED两端的电压与产生的电流之间的关系，展示了二极管的指数特性。典型正向电压（Vf）是在给定电流（350mA）下指定的。该曲线对于设计限流电路至关重要。

4.5 相对辐射通量 vs. 结温

这张关键图表显示了光输出如何随着LED结温（Tj）的升高而降低。这种热降额是所有LED的关键特性。有效的热管理（散热）对于维持稳定、长期的光输出并防止加速老化至关重要。

5. 机械与封装信息

5.1 外形尺寸

该LED采用紧凑的表面贴装封装。关键尺寸说明包括：

• 所有尺寸单位均为毫米（mm）。
• 一般尺寸公差为±0.2mm。
• 透镜高度和陶瓷基板长度/宽度的公差更严格，为±0.1mm。
• 器件底部的散热焊盘与阳极和阴极电焊盘电气隔离（中性）。这允许其直接连接到PCB接地层以散热，而不会造成电气短路。

6. 焊接与组装指南

6.1 回流焊温度曲线

提供了推荐的回流焊温度曲线。关键参数包括：

• 峰值温度：有具体规定（参考温度曲线图）。所有温度均指封装体顶面温度。
• 液相线以上时间（TAL）：由温度曲线定义。
• 升温/降温速率：规定了受控的加热和冷却速率。不建议采用快速冷却过程。

重要提示：温度曲线可能需要根据特定焊膏特性进行调整。始终建议使用能形成可靠焊点的最低焊接温度，以尽量减少对LED的热应力。如果使用浸焊方法组装，不保证器件性能。

6.2 推荐PCB焊盘布局

建议为印刷电路板设计焊盘图形，以确保正确的焊接和机械稳定性。

• 焊接方法：可使用回流焊或手工焊接。
• 手工焊接：最高300°C，最长2秒，仅限一次。
• 回流次数限制：LED不应经历超过三次回流焊接。

6.3 清洁

如果焊接后需要清洁，应仅使用异丙醇（IPA）等酒精类溶剂。未指定的化学清洁剂可能会损坏LED封装材料和光学元件。

7. 可靠性与测试

全面的可靠性测试计划验证了LED在各种环境和操作应力下的稳健性。所有列出的测试在10个样品中均显示0失效。

7.1 可靠性测试摘要

• 低温/高温工作寿命（LTOL/HTOL）：在-10°C、25°C和85°C下工作1000小时。
• 湿高温工作寿命（WHTOL）：60°C/90%相对湿度下500小时。
• 热冲击（TMSK）：-40°C和125°C之间100次循环。
• 高温储存：100°C下1000小时。
• 可焊性与耐回流性：测试焊接耐热性（260°C，10秒）和焊料润湿性。

7.2 失效判据

测试后，器件需根据严格限值进行判定：

• 正向电压（Vf）：必须保持在初始典型值的±10%以内。
• 辐射通量（Φe）：必须保持在初始典型值的±15%以内。

8. 包装与操作

8.1 编带与卷盘规格

LED以凸点载带形式供应在卷盘上，便于自动化组装。

• 载带中的空位用盖带密封。
• 标准7英寸（178mm）卷盘最多可容纳500片。
• 根据规格，最多允许连续两个缺失元件（空位）。
• 包装符合EIA-481-1-B标准。

9. 应用说明与设计考量

9.1 驱动方法

关键设计规则：LED是电流驱动器件。其光输出主要取决于正向电流（If），而非电压。在应用中并联多个LED时，为确保亮度均匀性，每个LED或并联支路应由专用的限流机制（例如电阻，或更优的恒流驱动器）驱动。仅依赖并联LED的自然Vf匹配，由于陡峭的I-V曲线和制造差异，可能导致显著的电流不平衡和亮度不均。

9.2 热管理

如辐射通量 vs. 结温曲线所示，性能高度依赖于温度。为了在高驱动电流（例如接近350mA或更高）下可靠、长期运行，必须进行有效的散热。这包括：

• 使用指定的散热焊盘将热量从LED芯片传导出去。
• 设计PCB时，为散热焊盘配置足够的热过孔和铜箔铺地。
• 考虑整个系统的气流和环境温度。

9.3 典型应用场景

凭借在近红外（NIR）光谱中730nm的峰值波长，该LED适用于包括但不限于以下应用：

• 机器视觉与检测：工业自动化中对红外敏感相机的照明。
• 安防与监控：夜视闭路电视系统的隐蔽照明。
• 生物识别传感器：用于心率监测仪或接近传感器等设备。
• 光学开关与编码器：作为遮断式或反射式传感器中的光源。
• 通用红外照明：用于科学、农业或特殊照明需求。

10. 技术对比与定位

该LED通过其参数组合实现差异化：

• 高辐射通量：在350mA下输出高达310mW，使其跻身于中高功率红外LED类别，适用于需要大量红外照明的应用。
• 宽视角：130°的视角提供了宽广、漫射的照明，非常适合覆盖大面积或光源与探测器精确对准要求不高的应用。
• 坚固封装与高可靠性：基于陶瓷的封装和全面的可靠性测试表明其适用于工业和严苛环境。
• 特定波长：730nm波长是硅基光电探测器的常见选择，因为后者在此范围内具有良好的灵敏度，使其成为实用的系统级选择。

11. 常见问题解答（基于技术参数）

11.1 辐射通量和光通量有什么区别？

辐射通量（Φe，以瓦特为单位）是所有波长发射的总光功率。光通量（以流明为单位）则根据人眼灵敏度对此功率进行加权。由于这是人眼不可见的红外LED，其性能正确地以辐射通量（mW）来规定。

11.2 我可以让这个LED在700mA的最大电流下连续工作吗？

700mA的绝对最大额定值是应力极限。在此电流下连续工作，除非提供卓越的冷却，否则很可能导致结温超过其110°C的最大额定值，从而引起快速老化。典型工作条件是350mA。任何接近最大额定值的设计都需要细致的散热分析和散热措施。

11.3 订购时如何理解分档代码？

为确保批次性能一致，请指定所需的Vf、Φe和Wp分档。例如，要求V1（1.8-2.0V）、R2（270-290mW）和P7G（730-735nm）可确保您订单中的所有LED都具有紧密分组的电气和光学特性。如果未指定分档，您将收到来自所有分档的标准生产分布的LED。

12. 工作原理与技术趋势

12.1 基本工作原理

红外LED是一种半导体p-n结二极管。当施加正向电压时，电子和空穴被注入结区并在那里复合。在这种特定的LED材料体系中，相当一部分复合能量以红外光谱中的光子（光）形式释放，其峰值波长由所用半导体材料（通常基于砷化铝镓 - AlGaAs）的能带隙决定。

12.2 行业趋势

固态照明趋势持续发展，红外LED在以下方面不断改进：

• 电光转换效率（WPE）：辐射通量输出与电功率输入之比，推动相同光功率下的能耗降低。
• 功率密度：开发能够承受更高驱动电流和散发更多热量的封装，从而实现更小、更亮的光源。
• 光谱控制：更严格的波长容差，以及针对气体传感或光通信等应用开发特定波长的LED。
• 集成化：将多个LED芯片、驱动器和光学元件组合成模块化或智能照明系统。