940nm侧视红外发射LED规格书 - 3.0x2.8x1.9mm - 正向电压1.2V - 辐射强度3.0mW/sr - 中文技术文档

1. 产品概述

本文档详述了一款分立式红外发射器组件的规格。该器件专为需要可靠红外信号传输的应用而设计，其峰值发射波长为940nm。其主要功能是将电流转换为红外辐射，使其成为不可见光通信和传感系统中的关键组件。

1.1 核心优势与目标市场

该组件兼具高性能与高可制造性。主要优势包括兼容自动贴装设备和红外回流焊接工艺，从而简化大批量组装。采用水清圆顶透镜的侧视封装提供了宽广的视角，适用于发射方向与安装PCB平行的应用场景。主要目标市场包括用于遥控功能的消费电子产品、短距离无线数据传输系统以及各种安防和报警传感器应用。

2. 技术参数深度解析

以下章节将在标准测试条件（TA=25°C）下，对器件定义的关键规格进行详细、客观的解读。

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。关键极限包括功耗100mW、脉冲条件下（300pps，10µs脉冲宽度）的峰值正向电流1A以及连续直流正向电流50mA。器件可承受高达5V的反向电压，但其设计并非用于反向工作。工作温度范围规定为-40°C至+85°C。

2.2 电气与光学特性

这些参数定义了器件在正常工作条件下的性能。当正向电流（I_E）为20mA时，辐射强度（I_F）最小为3.0 mW/sr。正向电压（V_F）典型值为1.2V，在20mA时最大为1.5V。峰值发射波长（λ_p）中心位于940nm，属于近红外光谱，人眼不可见。视角（2θ_1/2）为45度，定义为辐射强度降至其轴向值一半时的全角。

3. 分档系统说明

该器件根据其辐射强度输出被分为不同的档位。这使得设计人员可以为应用选择具有一致光功率的组件。提供的档位代码为J、K和L。例如，J档器件在20mA下测量时，其辐射强度将在3.0至4.5 mW/sr之间。K档范围为4.0至6.0 mW/sr，L档最小为5.0 mW/sr。每个档位均适用±15%的测试容差。

4. 性能曲线分析

规格书包含多条典型特性曲线，用以说明器件在不同条件下的行为。

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。它确认了940nm处的峰值，并说明了光谱带宽，典型半宽（Δλ）为50nm。此信息对于将发射器与相应光电探测器的光谱灵敏度匹配至关重要。

4.2 正向电流与正向电压关系

这条IV曲线描绘了正向电流与二极管两端正向压降之间的关系。它是非线性的，这是半导体二极管的典型特征。理解此曲线对于设计合适的限流驱动电路以确保稳定运行并防止热失控至关重要。

4.3 温度依赖性

提供了显示正向电流和相对辐射强度随环境温度变化的曲线。这些图表表明，正向电压具有负温度系数（随温度升高而降低），而光输出功率通常随温度升高而降低。这对于在极端热环境下运行的应用是一个关键考量因素。

4.4 辐射模式

极坐标辐射图直观地表示了发射红外光的空间分布。侧视封装产生类似朗伯分布的模式，强度在垂直于芯片的方向最高，并向边缘逐渐减弱，从而定义了45度的视角。

5. 机械与封装信息

5.1 外形尺寸

该组件采用EIA标准表面贴装封装。关键尺寸包括本体长度约3.0mm、宽度2.8mm、高度1.9mm。提供了带公差（除非注明，否则为±0.1mm）的详细图纸，用于PCB焊盘设计。

5.2 焊盘布局

规定了PCB的推荐焊盘图形（焊盘设计）。这包括焊盘尺寸和间距，以确保回流焊期间形成可靠的焊点。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 极性标识

阴极通常在封装上标记。应查阅规格书中的图表以识别极性，这对于组装过程中确保器件正确安装并正常工作至关重要。

6. 焊接与组装指南

6.1 回流焊接参数

该器件兼容红外回流焊接工艺，特别是无铅焊料。提供了建议的回流焊温度曲线，关键参数包括预热区（150-200°C）、峰值温度不超过260°C，以及高于260°C的时间最长不超过10秒。该曲线应符合JEDEC标准。

6.2 存储条件

该组件对湿气敏感，等级为3级。如果原装防潮袋未开封，应在≤30°C、≤90%相对湿度的条件下储存，并在一年内使用。开封后，组件应储存在≤30°C、≤60%相对湿度的环境中。对于在原包装外长期储存，应使用带干燥剂的密封容器。暴露超过一周的组件在焊接前应在约60°C下烘烤至少20小时，以防止回流焊时发生“爆米花”效应。

6.3 清洗

如果焊接后需要清洗，只能使用异丙醇等醇基溶剂。刺激性或腐蚀性化学品可能会损坏封装或透镜。

7. 包装与订购信息

7.1 编带与卷盘规格

组件以8mm宽载带形式供应，卷绕在13英寸直径的卷盘上。每盘包含6000片。包装符合ANSI/EIA 481-1-A-1994规范。载带中允许连续缺失组件的最大数量为两个。

8. 应用建议

8.1 典型应用场景

主要应用是作为消费电子产品（电视、音响系统、空调）遥控器中的红外发射器。它也适用于短距离红外数据传输（例如，类似IrDA的通信）、安防报警中的入侵检测以及必须避免可见光干扰的物体感应。

8.2 设计考量

驱动电路：LED是电流驱动器件。必须使用串联限流电阻或恒流驱动电路来设定工作点（例如20mA），并保护器件免受过流损坏。其低正向电压允许通过简单的电阻直接从低压逻辑电路（3.3V，5V）驱动。

热管理：虽然功耗较低，但确保阴极焊盘有足够的PCB铜箔面积有助于散热，尤其是在高环境温度条件下或连续运行时，以维持输出稳定性和使用寿命。

光学对准：当红外信号需要平行于PCB表面发射时，侧视外形是理想选择。需要对外壳进行适当的机械设计，为红外光束提供无遮挡的路径。

9. 技术对比与差异化

与标准LED相比，该器件发射红外光谱（940nm），因此不可见。与其他红外发射器相比，其主要差异化特点包括适用于特定安装方向的侧视封装、相对较宽的45度视角以实现良好覆盖，以及符合RoHS和绿色产品标准。采用GaAs材料实现940nm发射，为常见的遥控应用提供了效率与成本的良好平衡。

10. 常见问题解答（基于技术参数）

问：如果器件不用于反向工作，那么5V反向电压额定值的目的是什么？

答：此额定值表示二极管结在电路中偶尔或意外反接时，能够承受而不发生击穿的最大反向偏压。这是一个鲁棒性规格，而非工作条件。

问：如何选择正确的档位代码？

答：根据应用链路预算（距离、接收器灵敏度）所需的最小辐射强度来选择。L档提供最高的保证输出。对于成本敏感且可接受较低强度的应用，J档或K档可能更合适。

问：我可以用电压源直接驱动它吗？

答：不可以。正向电压随温度变化，并且在各个器件之间存在差异。由于二极管的指数型I-V特性，即使使用典型的1.2V恒压驱动，也可能导致电流过大和器件损坏。务必使用限流方案。

11. 实际设计与使用案例

案例：设计一个简单的红外遥控发射器。

一个常见用例是将按键编码为调制的红外信号。可以使用微控制器的GPIO引脚来生成载波频率（例如38kHz）和调制模式。该信号驱动一个与红外发射器串联的晶体管开关（例如NPN或N沟道MOSFET）。发射器的阳极通过晶体管连接到电源电压（例如，两节AA电池提供的3V），阴极连接到地。与发射器串联的电阻将脉冲电流设定为，例如20mA。侧视封装允许将遥控器设计为PCB平行于前面板，并留出红外光束的窗口。

12. 工作原理简介

红外发射器是一种由砷化镓（GaAs）等材料制成的半导体p-n结二极管。当施加正向偏压时，来自n区的电子和来自p区的空穴被注入到结区。当这些载流子复合时，会释放能量。在发光二极管中，这种能量以光子（光）的形式释放。半导体材料（此处为GaAs）的特定带隙能量决定了发射光子的波长，对于该器件而言，该波长位于红外区域（940nm）。

13. 行业趋势与发展

分立式红外组件的趋势继续朝着更高效率（每输入瓦特产生更多辐射输出）发展，这有助于延长便携式设备的电池寿命。同时，在保持或改善光学性能的同时，封装小型化也是一个驱动力。此外，集成驱动器或逻辑以简化系统设计的组件正变得越来越普遍。标准940nm发射器的底层技术已经成熟，但工艺改进的重点在于提高良率、一致性（更严格的分档）以及为大批量消费市场降低成本。