850nm 红外发射LED SMD规格书 - 峰值波长850nm - 正向电压1.4V - 辐射强度20mW/sr - 中文技术文档

1. 产品概述

本文档详细阐述了一款专为表面贴装技术（SMT）应用设计的独立式红外发射器组件的规格。该器件是一款采用AlGaAs材料体系构建的850nm红外发射二极管（IRED），封装于标准的EIA封装内，并配有黑色圆顶透镜以控制光分布。其设计旨在为自动化组装环境提供可靠的性能。

该组件的核心功能是将电流高效地转换为峰值波长为850纳米的红外光。此波长通常用于不希望出现可见光发射，或需要与硅基光电探测器（其在850-940nm附近具有高灵敏度）兼容的应用中。本产品符合RoHS指令，并归类为绿色环保产品。

1.1 主要特性与应用

该红外发射器具备多项关键特性，使其适用于现代电子制造：

• 兼容红外回流焊接工艺，这对于大批量PCB组装至关重要。
• 采用8mm载带包装，卷绕在7英寸直径的卷盘上，适用于自动贴片设备。
• 采用顶视设计，配有黑色圆顶透镜，提供典型的20度视角（2θ1/2），实现定向发射。
• 峰值发射波长（λp）指定为850nm。

主要应用领域：该组件主要用作需要非可见光通信或传感系统中的红外发射器。典型应用包括但不限于：消费电子产品的遥控器、短距离红外无线数据传输链路，以及PCB安装的红外传感器系统，如接近传感器或遮断器。

2. 绝对最大额定值

超出这些限制操作器件可能导致永久性损坏。所有额定值均在环境温度（TA）为25°C时指定。

• 功耗（PD）：100 mW
• 峰值正向电流（IFP）：800 mA（脉冲条件下：每秒300个脉冲，脉冲宽度10μs）
• 直流正向电流（IF）：60 mA
• 反向电压（VR）：5 V
• 工作温度范围（Topr）：-40°C 至 +85°C
• 存储温度范围（Tstg）：-55°C 至 +100°C
• 红外回流焊接：允许最高峰值温度为260°C，持续时间10秒。

这些额定值定义了确保器件可靠寿命的工作边界。超过直流正向电流或功耗会产生过多热量，可能导致半导体结加速老化。反向电压额定值对于保护LED免受电路中的静电放电（ESD）或极性连接错误至关重要。

3. 电气与光学特性

以下参数在指定测试条件下，环境温度为25°C时得到保证。这些数值代表了器件的典型性能。

• 辐射强度（I_E）：20 mW/sr（典型值），在正向电流（I_F）为20mA时测得。此测量的公差为±15%。
• 峰值发射波长（λ_Peak）：850 nm（典型值），在 I_F= 20mA 时。
• 光谱线半宽（Δλ）：50 nm（典型值），在 I_F= 20mA 时。这表示辐射强度至少为其峰值一半时的光谱带宽。
• 正向电压（V_F）：1.4 V（典型值），在 I_F= 20mA 时最大为 1.7 V。
• 反向电流（I_R）：10 μA（最大值），在反向电压（V_R）为5V时。
• 视角（2θ_1/2）：20 度（典型值）。θ_1/2定义为辐射强度降至光轴（0度）上值一半时的离轴角。

正向电压是电路设计的关键参数，因为它决定了LED两端的压降，是计算限流电阻值所必需的。20度的视角意味着相对较窄的光束，这对于需要在特定区域或距离上进行定向照明的应用非常有益。

4. 性能曲线分析

规格书提供了多条特性曲线，说明了器件在不同条件下的行为。理解这些曲线对于稳健的系统设计至关重要。

4.1 光谱分布

光谱分布曲线显示了相对辐射强度随波长的变化关系。对于这款850nm发射器，其输出中心在850nm附近，典型半宽为50nm。此特性对于将发射器与接收光电探测器（例如，硅PIN光电二极管或光电晶体管）的光谱灵敏度相匹配以最大化信噪比非常重要。

4.2 正向电流与环境温度关系

这条降额曲线显示了最大允许直流正向电流随着环境温度升高而降低。在最高工作温度+85°C时，允许的连续电流显著低于25°C时的60mA额定值。设计人员必须使用此曲线来确保LED在高温环境下不会被过度驱动。

4.3 正向电流与正向电压关系（IV曲线）

IV曲线描绘了施加的正向电压与通过LED的电流之间的非线性关系。该曲线上显示了20mA时1.4V的典型正向电压。曲线的指数特性突显了为什么LED必须由电流源驱动或串联限流电阻，因为电压的微小变化会导致电流的巨大变化。

4.4 相对辐射强度与正向电流关系

该曲线表明，在正常工作范围内，光输出（辐射强度）大致与正向电流成正比。由于发热和其他效率因素，它并非完全线性，但证实了控制电流是控制光输出的主要方法。

4.5 相对辐射强度与环境温度关系

LED的输出功率随着其结温升高而降低。该曲线量化了这种关系，显示即使驱动电流保持恒定，相对辐射强度也会随着环境温度升高而下降。在要求宽温度范围内稳定输出的应用中，必须考虑这种热降额效应。

4.6 辐射模式图（极坐标图）

极坐标图以图形方式表示视角。归一化强度相对于中心轴的夹角绘制。该器件的图表证实了20度的半角，显示了一个中心最强、对称衰减的光束模式。

5. 机械与封装信息

5.1 外形尺寸

该器件符合标准的EIA表面贴装封装外形。关键尺寸包括主体尺寸、引脚间距和总高度。除非另有说明，所有尺寸均以毫米为单位提供，典型公差为±0.1mm。封装采用黑色环氧树脂主体，配有圆顶透镜。

5.2 建议焊盘布局

提供了PCB设计的推荐焊盘图形（封装尺寸），以确保回流焊期间形成可靠的焊点。主要焊盘区域尺寸为长1.8mm，宽1.0mm，两者间距为1.0mm。建议使用厚度为0.1mm（4密耳）或0.12mm（5密耳）的金属钢网进行锡膏印刷。

5.3 载带与卷盘包装尺寸

组件以压纹载带形式供应，卷绕在7英寸（178mm）直径的卷盘上。载带宽度为8mm。每卷包含2000个器件。包装符合ANSI/EIA 481-1-A-1994规范。载带用覆盖带密封，每卷中允许连续缺失的组件数量最多为两个。

6. 组装、操作与应用指南

6.1 焊接与回流焊曲线

该器件兼容红外（IR）回流焊接工艺，这是SMT组装的标准工艺。建议采用符合JEDEC标准的无铅（Pb-free）焊料回流焊曲线。该曲线的关键参数包括：在150-200°C的预热阶段，持续时间最长120秒，随后升温至最高260°C的峰值温度。高于245°C的时间应受控制，且在260°C峰值温度下的总时间不得超过10秒。遵循锡膏制造商的建议并进行板级特性分析至关重要，因为理想的曲线可能因具体的PCB组装而异。

对于使用烙铁进行手动返修，烙铁头温度不应超过300°C，每个焊点的接触时间应限制在3秒以内。

6.2 存储与湿度敏感性

当原装防潮屏障袋（内含干燥剂）密封时，组件应存储在30°C或以下、相对湿度（RH）90%或以下的环境中。在此条件下的保质期为一年。一旦屏障袋打开，组件即暴露在环境湿度中。若需在原包装外长期存储（超过一周），强烈建议将其存放在带有干燥剂的密封容器或氮气吹扫的干燥器中。如果组件暴露在环境条件下超过一周，在回流焊接前需要进行烘烤程序（约60°C，至少20小时），以去除吸收的水分，防止回流焊期间发生\"爆米花\"损坏。

6.3 清洗

如果需要进行焊后清洗，只能使用酒精类溶剂，如异丙醇（IPA）。刺激性或腐蚀性化学清洁剂可能会损坏环氧树脂透镜或封装。

6.4 驱动电路设计

LED是一种电流驱动器件。为确保光输出一致并防止损坏，必须由受控的电流源驱动。最简单且最常见的方法是使用串联限流电阻。电阻值（R_series）可使用欧姆定律计算：R_series= (V_supply- V_F) / I_F，其中 V_F是LED在所需电流 I_F下的正向电压。当多个LED并联连接时，强烈建议为每个LED使用独立的限流电阻（如原文档中\"电路A\"所示），以防止电流不均并确保亮度一致，因为不同器件的正向电压可能存在微小差异。

6.5 应用注意事项与警告

本产品设计用于标准商业和工业电子设备，包括办公设备、通信设备和家用电器。对于需要极高可靠性、且故障可能危及生命或健康的应用（例如，航空、医疗系统、关键安全设备），在设计采用前，必须与组件制造商进行专门的资格认证和咨询。设计人员应始终在器件的绝对最大额定值和推荐工作条件内操作，并考虑其应用中最恶劣的环境情况。