SMD 红外发光二极管 0603 封装 - 1.6x0.8x0.8mm - 峰值波长 870nm - 65mA - 110mW - 技术规格书

1. 产品概述

本文档详述了一款高性能微型表面贴装红外发射二极管的规格。该器件采用紧凑的0603封装，适用于空间受限且需要可靠红外发射的应用。其主要功能是发射近红外光谱的光，典型峰值波长为870纳米，与硅光电二极管和光电晶体管的光谱灵敏度实现最佳匹配。核心材料为AlGaAs（铝镓砷），以其高效的红外光生成能力而闻名。

1.1 核心优势与目标市场

该器件为现代电子设计提供了多项关键优势。其微型双端SMD封装支持高密度PCB贴装，并与自动化贴片组装工艺兼容。它设计为兼容红外和汽相回流焊接，便于现代制造流程。该产品符合主要的环境和安全标准，包括RoHS（有害物质限制）、欧盟REACH法规，并且不含卤素（Br <900 ppm， Cl <900 ppm， Br+Cl < 1500 ppm）。这种小尺寸、高性能与合规性的结合，使其成为消费电子、工业传感器和通信设备的理想选择。

主要应用包括：

• PCB贴装的红外接近和存在传感器。
• 需要更高辐射强度的红外遥控单元。
• 条形码扫描仪和光学编码器。
• 各种基于红外的数据传输和传感系统。

2. 深入技术参数分析

透彻理解电气和光学参数对于可靠的电路设计以及确保LED在其安全工作区内运行至关重要。

2.1 绝对最大额定值

这些额定值定义了可能对器件造成永久性损坏的极限值。它们不适用于正常工作。

• 连续正向电流 (I_F):65 mA。超过此电流，即使是瞬间超过，也可能因半导体结过热而导致灾难性故障。
• 反向电压 (V_R):5 V。该LED的反向击穿电压较低。电路设计必须确保LED承受的反向偏压不超过此值，在交流或双向信号环境中通常需要保护措施。
• 功耗 (P_c):在25°C时为110 mW。这是封装能够以热量形式耗散的最大功率。实际允许的功率会随着环境温度 (T_a) 的升高而降低。高温应用需要进行降额处理。
• 温度范围：工作温度：-25°C 至 +85°C；存储温度：-40°C 至 +100°C。
• 焊接温度 (T_sol):260°C，最长5秒。这定义了回流焊接温度曲线的限制条件。

2.2 光电特性 (T_a=25°C)

这些是在指定测试条件下的典型性能参数。设计人员应根据其设计裕量，酌情使用典型值或最大/最小值。

• 辐射强度 (I_E):在 I_F=20mA 时，典型值为 1.3 mW/sr。辐射强度衡量的是每单位立体角（球面度）发射的光功率。它是确定接收端信号强度的关键参数。规定的最小值为 1.0 mW/sr。
• 峰值波长 (λ_p):典型值为 870 nm，范围从 860 nm 到 900 nm。这是发射光谱最强的波长。将此波长与接收器（例如，峰值灵敏度在~850-950nm的硅光电探测器）的峰值灵敏度相匹配，可以最大化系统效率。
• 光谱带宽 (Δλ):典型值为 45 nm。这是发射光谱的半高全宽，表示发射的波长范围。
• 正向电压 (V_F):在 I_F=20mA 时，典型值为 1.35 V，范围从 1.20 V 到 1.70 V。此参数对于计算限流电阻值至关重要：R = (V_supply- V_F) / I_F。在稳健的设计中必须考虑其变化。
• 反向电流 (I_R):在 V_R=5V 时，最大值为 10 µA。
• 视角 (2θ_1/2):140 度。这是辐射强度降至其峰值（轴向）值一半时的全角。宽视角对于需要广泛覆盖的应用（如接近传感器）非常有益。

3. 性能曲线分析

所提供的特性曲线为了解器件在不同条件下的行为提供了宝贵的见解，这对于实际应用设计至关重要。

3.1 正向电流与环境温度关系

该曲线说明了最大允许连续正向电流与环境温度之间的关系。它表明，随着温度升高，为了保持在功耗限制内，需要对正向电流进行必要的降额。在接近最高工作温度（+85°C）时，允许的连续电流远低于25°C时的65mA绝对最大额定值。

3.2 光谱分布

光谱分布图显示了相对辐射功率输出随波长的变化。它确认了峰值波长 (λ_p) 为870nm，以及典型光谱带宽 (Δλ) 约为45nm。该曲线的形状对于滤波以及确保与接收器光谱响应的兼容性非常重要。

3.3 峰值发射波长与环境温度关系

该曲线显示峰值波长具有正温度系数，这意味着它会随着结温的升高而略微增加。这种偏移（对于AlGaAs器件，典型值约为0.1-0.3 nm/°C）对于波长稳定性至关重要的精密传感应用非常重要。

3.4 正向电压与环境温度关系

正向电压 (V_F) 具有负温度系数；它随着温度升高而降低。在恒流驱动电路中必须考虑此特性，因为如果使用简单的串联电阻，高温下较低的 V_F可能会略微影响功耗计算。

3.5 相对辐射强度与角度位移关系

该极坐标图直观地定义了视角（半强度点处为140°）。对于这种封装样式，辐射模式通常是朗伯型或接近朗伯型，这对于模拟目标表面在不同角度和距离下的辐照度非常有用。

4. 机械与封装信息

4.1 封装尺寸 (0603)

该器件符合标准的0603（1608公制）封装尺寸：长度约1.6mm，宽度约0.8mm，高度约0.8mm。详细的尺寸图规定了焊盘布局、元件轮廓和端子位置，除非另有说明，标准公差为±0.1mm。正确的焊盘图案设计对于可靠的焊接和机械稳定性至关重要。

4.2 极性标识

规格书包含指示阳极和阴极端子的图表。正确的极性是器件工作的必要条件。通常，阴极可能通过凹口、绿色指示标记或编带卷盘包装上的特定焊盘形状来标识。

4.3 编带与卷盘规格

产品以8mm宽压纹载带形式供应，卷绕在7英寸直径的卷盘上。载带尺寸有明确规定，以确保与标准SMD组装设备兼容。每卷包含4000片。

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 湿度敏感性与存储

该器件对湿度敏感。注意事项包括：

• 在使用前请勿打开防潮屏障袋。
• 将未开封的袋子存储在≤30°C和≤90% RH的条件下。
• 在发货后一年内使用。
• 开封后，存储在≤30°C和≤60% RH的条件下。
• 在袋子开封后168小时（7天）内使用。
• 如果超过存储时间或干燥剂指示有湿气进入，请在使用前在60 ±5°C下烘烤至少24小时。

5.2 回流焊温度曲线

建议使用无铅回流焊温度曲线。关键参数包括峰值温度260°C，高于240°C的时间不得超过推荐限制（由260°C下最长5秒隐含）。回流焊接不应超过两次，以避免对环氧树脂封装和键合线造成过度的热应力。

5.3 手工焊接与返修

如果必须进行手工焊接，请使用烙铁头温度低于350°C的烙铁，并对每个端子加热不超过3秒。使用低功率烙铁（≤25W）。在焊接每个端子之间留出超过2秒的冷却间隔。对于返修，建议使用双头烙铁同时加热两个端子，以避免机械应力。应事先验证返修的可行性及其对器件特性的影响。

6. 应用设计注意事项

6.1 必须使用限流措施

LED是电流驱动器件。绝对需要一个串联限流电阻。正向电压 (V_F) 范围较窄，施加的电压略微超过 V_F就会导致正向电流 (I_F) 大幅、可能具有破坏性的增加。电阻值根据电源电压 (V_supply)、所需正向电流 (I_F) 和正向电压 (V_F) 计算，使用最坏情况下的 V_F（最小值）以确保电流不超过设计最大值。

6.2 热管理

虽然封装很小，但功耗（高达110mW）会产生热量。对于高电流连续工作或环境温度较高的应用，需要考虑PCB的热阻。在焊盘周围提供足够的铜面积（散热焊盘）有助于散热并保持较低的结温，从而提高长期可靠性并防止光输出衰减。

6.3 光学设计

140度的视角提供了宽广的发射范围。对于需要更聚焦光束的应用，可以使用外部透镜或反射器。相反，对于需要非常宽区域覆盖的应用，其原生角度可能已足够。透明透镜适用于发射点位置不关键的应用；如果组装对准需要特定颜色或漫射效果，则必须考虑这一点，因为该透镜不提供这些功能。

6.4 电路保护

在可能出现反向电压瞬变的环境中（例如，感性负载、热插拔），考虑在LED两端并联一个保护二极管（阴极接阳极），以将任何反向电压钳位在5V最大额定值以下。

7. 对比与选型指导

该器件是红外LED系列的一部分。从提供的指南中，关键的选型标准是芯片材料（AlGaAs）和透镜颜色（透明）。在选择红外LED时，工程师必须比较关键参数：

• 波长 (λ_p):与接收器（光电二极管、光电晶体管或IC）的峰值灵敏度相匹配。870nm是一个常见标准。
• 辐射强度 (I_E):更高的强度提供更强的信号，允许更长的距离或更低的驱动电流。
• 视角：窄视角提供更长的距离和更聚焦的光线；宽视角提供更广泛的覆盖范围。
• 封装尺寸：0603封装为小型化设计提供了非常小的占位面积。
• 正向电压：较低的 V_F在低压电池供电电路中可能具有优势。

该特定型号的主要区别在于其结合了标准的0603占位面积、相对较高的辐射强度和宽视角，适用于通用红外传感和通信。

8. 常见问题解答 (基于技术参数)

8.1 870nm波长有何用途？

870nm属于近红外光谱，人眼不可见。它能被廉价且常见的硅基光电探测器高效检测，这些探测器的峰值灵敏度在800-950nm左右。这使其成为传感、遥控和光电隔离应用的理想选择。

8.2 能否直接用3.3V或5V微控制器引脚驱动此LED？

No.您必须使用限流电阻。例如，要从3.3V电源以 I_F=20mA 驱动，假设典型 V_F为1.35V：R = (3.3V - 1.35V) / 0.020A = 97.5Ω。使用标准的100Ω电阻。务必验证在最坏情况 V_F conditions.

下电流不超过最大值。

8.3 温度如何影响性能？

随着温度升高：辐射输出通常会降低，正向电压降低，峰值波长略微增加。为了稳定运行，设计驱动电路时应考虑这些变化，特别是在整个-25°C至+85°C范围内工作时。

8.4 是否需要散热片？_F对于在室温下以绝对最大电流（65mA）连续工作，功耗为 P = V_F* I

≈ 1.35V * 0.065A ≈ 88mW，低于110mW的额定值。然而，在高环境温度下，需要进行降额。良好的PCB热设计（铜焊盘）通常就足够了；对于0603封装，通常不需要单独的散热片。

9. 实际应用示例：简易红外接近传感器

1. 一个常见的用例是反射式物体传感器。红外LED与光电晶体管相邻放置。微控制器以脉冲驱动LED（例如，20mA）。光线从附近物体反射回来，被光电晶体管检测到，其输出由微控制器读取。设计步骤：LED驱动：
2. 使用GPIO引脚和NPN晶体管（或MOSFET）以及串联电阻，以所需电流脉冲驱动LED。脉冲驱动允许更高的瞬时电流（以获得更强的信号），同时保持平均功率较低。接收器电路：
3. 光电晶体管以共发射极配置连接，并带有上拉电阻以产生电压输出。集电极电阻的值决定了灵敏度和响应速度。光学考虑：
4. PCB上LED和光电晶体管之间的小型屏障有助于减少直接串扰。LED的140°宽视角有助于照亮传感器前方的广阔区域。信号处理：

微控制器可以使用同步检测（仅在LED脉冲期间读取接收器）来抑制环境光干扰。

10. 工作原理与技术趋势

10.1 基本工作原理

红外LED是一种半导体p-n结二极管。当正向偏置时，来自n区的电子与来自p区的空穴在有源区（由AlGaAs制成）复合。这种复合过程以光子（光）的形式释放能量。AlGaAs材料的特定带隙能量决定了发射光子的波长，在本例中为870nm红外范围。透明环氧树脂封装保护芯片，提供机械保护，并作为透镜塑造发射模式。

10.2 行业趋势