红外LED 1206封装规格书 - 尺寸3.2x1.6x1.1mm - 电压1.7V - 功率110mW - 波长940nm - 中文技术文档

1. 产品概述

IR11-21C/L491/TR8是一款采用微型1206封装的表面贴装红外发射二极管。其采用透明塑料封装，顶部带有平面内透镜。该器件的主要功能是发射峰值波长为940nm的红外光，其光谱经过优化，可与常见的硅基光电探测器和光电晶体管兼容，使其成为非接触式传感和检测应用的理想组件。

1.1 核心优势

• 紧凑设计：小型双端1206 SMD封装可实现高密度PCB贴装，节省宝贵的电路板空间。
• 高可靠性：设计用于在各种工作条件下保持一致的性能和长期稳定性。
• 光学效率：集成的内透镜提供了80度的可控视角，增强了光的方向性。
• 环保合规：产品无铅，符合RoHS、欧盟REACH和无卤标准（Br <900ppm， Cl <900ppm， Br+Cl <1500ppm）。
• 供应链友好：以8mm载带、7英寸直径卷盘形式供货，兼容自动化贴片组装设备。

1.2 目标应用

此红外LED主要用作PCB贴装红外传感器系统中的光源。典型应用包括接近传感器、物体检测、非接触式开关和光学编码器，这些应用都需要可靠的红外发射。

2. 技术规格

2.1 绝对最大额定值

以下额定值定义了可能导致器件永久损坏的极限。在此条件下工作不保证性能。

• 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 ≤ 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 (T_a= 25°C)

这些参数定义了器件在指定测试条件下的典型性能。

• 辐射强度 (I_e)：1.0 mW/sr（最小值），2.8 mW/sr（典型值），测试条件 I_F= 20mA
• 峰值波长 (λ_p)：940 nm（典型值）
• 光谱带宽 (Δλ)：30 nm（典型值）
• 正向电压 (V_F)：1.3 V（最小值），1.7 V（典型值）
• 视角 (2θ_1/2)：80 度（典型值）
• 反向电流 (I_R)：10 µA（最大值），测试条件 V_R= 5V

3. 性能曲线分析

3.1 正向电流与环境温度关系

图1展示了最大允许正向电流随环境温度变化的降额曲线。器件仅在约25°C以下才能承受满额65mA。随着温度升高，必须线性降低最大电流以防止过热并确保可靠性，在约100°C时降至零。此图对于应用设计中的热管理至关重要。

3.2 光谱分布

图2显示了相对辐射强度与波长的关系曲线。该曲线以940nm的典型峰值波长为中心，特征半高宽（FWHM）约为30nm。这种窄带宽确保了与硅探测器的高效耦合，因为硅探测器在近红外区域具有峰值灵敏度。

3.3 相对强度与正向电流关系

图3描述了相对辐射强度与正向电流之间的关系。在推荐的工作范围内，输出光强度随电流增加大致呈线性增长。这一特性使得在传感系统中可以方便地进行模拟或基于PWM的亮度控制。

3.4 正向电流与正向电压关系

图4是电流-电压（I-V）特性曲线。它显示了典型的二极管指数关系。正向电压相对较低，在20mA时约为1.7V，这有助于降低系统功耗。

3.5 辐射模式

图5展示了相对辐射强度随偏离中心轴角度（视角）变化的函数关系。该模式大致为朗伯型，强度在偏离中心约±40度时降至峰值的一半，证实了80度的全视角。此模式对于确定发射红外光的覆盖区域非常重要。

4. 机械与封装信息

4.1 封装尺寸

该器件符合标准1206（3216公制）封装外形。关键尺寸如下：

• 长度 (L)：3.20 mm ± 0.10 mm
• 宽度 (W)：1.60 mm ± 0.10 mm
• 高度 (H)：1.10 mm ± 0.10 mm

规格书中提供了详细的机械图纸及焊盘图案建议，供PCB布局参考。建议的焊盘设计可确保正确的焊接和机械稳定性。

4.2 极性识别

阴极通常在器件本体上有标记。请查阅封装图纸以获取确切的标记方案，确保组装时方向正确。

5. 焊接与组装指南

5.1 存储与操作

LED具有湿度敏感性。使用前必须储存在原装防潮袋中，温度10°C至30°C，相对湿度<90%。保质期为一年。一旦打开包装袋，在10°C至30°C、相对湿度≤60%的条件下储存时，其"车间寿命"为168小时（7天）。超出此期限的器件在回流焊接前需要进行烘烤（例如，在60°C ± 5°C、相对湿度<5%的条件下烘烤96小时）。

5.2 回流焊温度曲线

建议采用无铅回流焊温度曲线。峰值温度不应超过260°C，且高于240°C的时间应加以控制。同一器件不应进行超过两次的回流焊。加热过程中避免对元件施加应力，焊接后不要使PCB板翘曲。

5.3 手工焊接与返修

如需手工焊接，请使用烙铁头温度低于350°C、额定功率低于25W的烙铁。每个焊端的接触时间应限制在3秒以内。对于返修，建议使用双头烙铁同时加热两个焊端，以避免热应力。返修对器件特性的影响应事先验证。

6. 包装与订购信息

6.1 载带与卷盘规格

元件以8mm宽压纹载带形式供应，卷绕在7英寸直径的卷盘上。每卷包含2000片。载带尺寸（口袋间距、宽度等）均有规定，以确保与标准SMD组装设备兼容。

6.2 标签信息

卷盘标签包含关键信息，如料号（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）。

7. 应用设计考量

7.1 限流设计

关键点：必须始终使用一个外部限流电阻与LED串联。正向电压具有负温度系数，这意味着它会随着结温升高而降低。如果没有电阻，电压的微小增加会导致电流大幅、可能具有破坏性的增加（热失控）。电阻值应根据电源电压（V_CC）、所需正向电流（I_F）和典型正向电压（V_F），使用欧姆定律计算：R = (V_CC- V_F) / I_F.

7.2 光学设计

在为传感器系统设计透镜、孔径或导光结构时，需考虑80度的视角。辐射模式将影响传感范围和视场。对于更长距离的检测，可能需要外部准直光学器件来聚焦发射光。

7.3 探测器配对

此LED的940nm输出与硅光电二极管和光电晶体管的光谱响应达到最佳匹配。为确保系统信噪比最大化，请确保所选探测器在此波长区域具有高灵敏度。

8. 技术对比与差异化

与老式的直插式红外LED相比，这款1206 SMD版本在小型化和适合自动化制造方面具有显著优势。其在SMD红外LED类别中的关键差异化在于，它将相对较高的辐射强度（典型值2.8 mW/sr）与标准且广泛采用的1206封装尺寸相结合，并符合严格的环境法规。与没有内透镜的器件相比，其集成的平面透镜提供了更一致的光学输出。

9. 常见问题解答 (FAQ)

9.1 为什么必须使用限流电阻？

LED是电流驱动器件，而非电压驱动。其I-V特性是指数型的。即使使用接近其标称V_F的电压源直接驱动，也可能导致电流失控、快速发热并立即失效。串联电阻提供了一种线性、稳定的方法来设定工作电流。

9.2 如果不遵循湿度敏感性指南会怎样？

塑料封装吸收的湿气在高温回流焊接过程中会迅速汽化。这可能导致内部分层、封装开裂（"爆米花"效应）或损坏键合线，从而导致立即失效或长期可靠性降低。

9.3 此LED能否用于数据传输？

虽然它能发射调制光，但其主要设计用于传感应用。其开关速度在本规格书中通常不作规定。对于高速数据传输（例如，红外遥控器），应选择专门针对快速响应时间进行表征的LED。

10. 实际设计示例

场景：使用此红外LED和硅光电晶体管设计一个简单的接近传感器。

1. 驱动电路：将LED阳极通过一个限流电阻连接到5V电源。对于目标I_F为20mA，V_F为1.7V，计算R = (5V - 1.7V) / 0.02A = 165Ω。使用最接近的标准值（例如，160Ω或180Ω）。可以使用晶体管或微控制器GPIO引脚来开关LED。
2. 检测电路：将光电晶体管放置在附近。当物体将红外光反射回探测器时，其集电极电流会增加。该电流可通过负载电阻转换为电压，并馈入比较器或微控制器ADC，以检测物体的存在。
3. 布局：将LED和探测器在PCB上靠近放置，但确保使用物理屏障或光学隔离器以防止直接串扰（LED发出的光未经反射直接进入探测器）。

11. 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，来自n区的电子与来自p区的空穴在有源区复合。此复合过程以光子（光）的形式释放能量。特定的材料成分（此处为GaAlAs）决定了带隙能量，从而定义了发射光子的波长，此处为940nm的红外光谱。内透镜将发射光塑造成特定的辐射模式。

12. 技术趋势

用于传感的红外元件趋势持续向更高集成度、更小封装和更高效率发展。对于光谱带宽更窄、输出功率更高的红外LED的需求日益增长，以满足如激光雷达（LiDAR）和飞行时间（ToF）传感等更长距离应用的需求。此外，将红外发射器和探测器集成到单个模块中简化了系统设计。环境和法规合规性仍然是所有电子元件的关键驱动力。