940nm红外发射二极管规格书 - T-1 3/4封装 - 5.0mm直径 x 8.6mm高度 - 正向电压1.6V - 辐射强度40mW/sr

1. 产品概述

本文档详细说明了一款高功率红外（IR）发射二极管的规格。该器件设计用于发射峰值波长为940纳米（nm）的光，该波长位于不可见光谱范围内，因此非常适合需要不可见照明的应用。该元件采用标准的T-1 3/4通孔封装，并配有透明透镜，可提供宽广的辐射模式。

1.1 核心优势与目标市场

这款红外发射器的主要优势包括其高辐射强度输出、45度宽视角以实现广泛覆盖，以及针对高电流操作和低正向电压特性优化的设计。这些特点使其成为一种经济高效且可靠的解决方案。其主要应用领域集中在消费电子和传感领域，特别是用于电视、机顶盒和音频设备的红外遥控单元，以及各种设备中的接近或存在检测传感器。

2. 深入技术参数分析

器件的性能是在标准环境温度条件（25°C）下定义的。理解这些参数对于正确的电路设计和可靠运行至关重要。

2.1 绝对最大额定值

这些额定值定义了可能导致器件永久损坏的应力极限。在此极限下或超过此极限的操作不予保证。关键极限包括连续正向电流（I_F）为100 mA，脉冲条件下（300 pps，10μs脉冲宽度）的峰值正向电流为1 A，以及最大功耗为160 mW。器件可承受高达5V的反向电压（V_R），但明确指出这仅用于测试目的，器件并非设计用于反向偏压操作。工作温度范围为-40°C至+85°C。

2.2 电气与光学特性

这些是在指定测试条件下的典型性能参数。辐射强度（I_E）是衡量每单位立体角光功率输出的指标，在100 mA驱动下，典型值为40毫瓦每球面度（mW/sr）。正向电压（V_F）在50 mA驱动电流下典型值为1.6伏，表明相对较低的电功率损耗。光谱特性中心波长为940 nm，光谱半宽（Δλ）约为50 nm，定义了发射红外光的带宽。

3. 性能曲线分析

规格书提供了多张图表，说明了器件在不同条件下的行为，这对于理解非线性和温度依赖性至关重要。

3.1 光谱分布

光谱分布曲线（图1）显示了相对辐射强度随波长的变化。它确认了940 nm处的峰值发射和50 nm的半宽，表明了发射波长的范围。这对于匹配接收传感器或光电二极管的灵敏度非常重要。

3.2 正向电流与正向电压关系（I-V曲线）

I-V曲线（图3）描绘了流过二极管的电流与其两端电压之间的关系。它是非线性的，这是半导体二极管的典型特征。该曲线对于确定所需工作电流的必要驱动电压以及计算功耗（P_D = V_F × I_F）至关重要。

3.3 热特性

图2显示了随着环境温度升高，最大允许正向电流的降额情况。随着温度升高，器件的散热能力下降，因此必须降低最大安全工作电流以防止超过结温极限。图4显示了在固定驱动电流下，相对辐射强度如何随着环境温度升高而降低，这种现象称为热衰减。在需要在宽温度范围内稳定输出的设计中，必须考虑这一点。

3.4 相对辐射强度与正向电流关系

图5说明光输出与电流并非线性比例关系，尤其是在较高电流下，由于发热和其他效应，效率可能会下降。此图有助于选择合适的工作点，以平衡亮度、效率和器件寿命。

3.5 辐射模式

极坐标图（图6）直观地表示了视角。2θ½规格为45度，意味着辐射强度下降到0度（轴向）值一半时的角度。这种宽模式对于像遥控器这样的应用非常有益，因为发射器和接收器之间的精确对准无法保证。

4. 机械与封装信息

4.1 外形尺寸

该器件符合T-1 3/4（5mm）封装标准。关键尺寸包括本体直径约5.0 mm，从引脚底部到透镜顶部的总高度约8.6 mm，以及引脚从封装伸出处的引脚间距为2.54 mm（0.1英寸）。法兰下方树脂的最大突出量规定为1.0 mm。进行PCB焊盘设计时，应参考带有公差（通常为±0.25 mm）的详细机械图纸。

4.2 极性识别

对于通孔LED，阳极（正极引脚）通常是较长的引脚。应参考规格书的外形图以确认物理识别标记，通常是封装边缘的平面或凹口，表示阴极（负极引脚）侧。

5. 焊接与组装指南

正确处理对于防止制造过程中的损坏至关重要。

5.1 引脚成型

如果需要弯曲引脚，必须在距离环氧树脂透镜根部至少3 mm的位置进行。弯曲时不应以封装本体作为支点。此操作必须在室温下并在焊接过程之前进行。

5.2 焊接参数

涉及两种焊接方法：
电烙铁焊接：最高温度360°C，最长3秒。烙铁头尖端距离环氧树脂灯泡根部不得小于1.6 mm。
波峰焊：预热温度不应超过100°C，最长60秒。焊波温度最高为260°C，接触时间小于5秒。器件浸入深度不应低于环氧树脂灯泡根部2.0 mm。
重要提示：明确说明红外（IR）回流焊不适用于此类通孔封装。过热或时间过长可能会熔化塑料透镜或导致内部故障。

5.3 清洗

如果焊接后需要清洗，只能使用异丙醇（IPA）等酒精类溶剂。

6. 存储与处理

对于长期存放在原防潮袋外的情况，建议将器件保存在不超过30°C和70%相对湿度的环境中。如果从原包装中取出，应在三个月内使用。对于延长存储，建议将其放入带有干燥剂的密封容器中或置于氮气环境中。

7. 应用设计注意事项

7.1 驱动电路设计

LED是电流驱动器件。规格书强烈建议当多个单元并联连接时（电路模型A），为每个LED使用一个串联限流电阻。这是因为正向电压（V_F）在不同器件之间可能存在微小差异。将LED直接并联（电路模型B）而不使用单独的电阻会导致电流不均，其中正向电压最低的LED会不成比例地吸收更多电流，从而导致亮度不均以及该器件可能过载和失效。V_Fdraws disproportionately more current, leading to uneven brightness and potential overstress and failure of that device.

7.2 静电放电（ESD）防护

该器件对静电放电敏感。必须在处理与组装环境中实施预防措施：

• 人员必须在导电地板上佩戴接地腕带或脚跟带/导电鞋。
• 工作站、设备和存储架必须正确接地。
• 使用离子发生器中和可能积聚在塑料透镜上的静电荷。
• 对在ESD防护区域工作的人员进行定期检查和培训至关重要。

7.3 应用范围与注意事项

该组件适用于标准的消费和工业电子产品。制造商规定，如果该器件用于安全关键应用（例如，医疗生命支持、航空、交通控制），其中故障可能危及生命或健康，则需要进行咨询。

8. 工作原理与技术背景

该器件是一种半导体发光二极管（LED），其工作原理是电致发光。当在p-n结上施加正向电压时，电子和空穴在有源区复合，以光子的形式释放能量。半导体层的特定材料成分决定了发射光的波长；在本例中，它被调谐为940 nm红外发射。此类红外LED是成熟、高度可靠的组件。其发展重点在于提高效率（每输入功率的辐射强度）、改进热管理以实现更高驱动电流，并确保符合RoHS（有害物质限制）等环境法规。宽视角封装是一个关键的设计特点，它增强了在需要广泛覆盖而非聚焦光束的应用中的可用性。