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1. 产品概述
BR15-22C/L586/R/TR8是一款双发射器表面贴装器件（SMD）LED，在一个微型顶视扁平封装内集成了一个红外（IR）和一个红光发光二极管。该器件采用透明塑料封装，可实现高效的光传输。其关键设计特点是其光谱输出与硅光电二极管和光电晶体管的灵敏度特性相匹配，使其成为光学传感和检测系统的理想光源。
该元件的核心优势包括低正向电压，这有助于提高电路设计的能效。它采用无铅（Pb-free）制造，并符合RoHS、欧盟REACH和无卤素标准（Br <900ppm， Cl <900ppm， Br+Cl <1500ppm）等主要环保法规，确保其适用于现代注重环保的电子制造。
其主要目标市场和应用是红外应用系统，例如接近传感器、物体检测、编码器以及其他需要可靠且匹配的光发射的光电接口。
2. 技术参数详解
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性损坏的极限。在此条件下工作不保证性能。
- 连续正向电流（IF）：IR和红光芯片均为50 mA。
- 反向电压（VR）：5 V。超过此值可能导致结击穿。
- 工作温度（Topr）：-40°C 至 +85°C。这定义了可靠工作的环境温度范围。
- 存储温度（Tstg）：-40°C 至 +100°C。
- 焊接温度（Tsol）：最高260°C，持续时间不超过5秒，这对于回流焊组装工艺至关重要。
- 功耗（Pc）：在自由空气温度≤25°C时，红外发射器为100 mW，红光发射器为125 mW。此参数对于热管理设计至关重要。
2.2 光电特性
这些是在Ta=25°C下测得的典型性能参数，提供了正常工作条件下的预期行为。
- 辐射强度（IE）：对于红外发射器（BR），在IF=20mA时典型值为0.50 mW/sr。对于红光发射器，在相同电流下为1.50 mW/sr。这衡量了每单位立体角发射的光功率。
- 峰值波长（λp）：红外发射器峰值波长为905 nm，而红光发射器峰值波长为660 nm。这定义了发射光的主导颜色。
- 光谱带宽（Δλ）：两个发射器均约为30 nm，表示峰值波长周围的波长分布范围。
- 正向电压（VF）：在IF=20mA时，红外芯片的典型VF为1.30V（最大1.80V），红光芯片的典型VF为1.80V（最大2.60V）。低VF是提高能效的关键特性。
- 反向电流（IR）：在VR=5V时，两个芯片的最大反向电流为10 µA，表示关断状态下的漏电流。
- 视角（2θ1/2）：140度。这种宽视角是顶视无透镜封装的特点，可提供宽广的发射范围。
3. 性能曲线分析
3.1 红外发射器（905nm）特性
提供的图表说明了红外芯片关键参数之间的关系。辐射强度与正向电流曲线显示，在达到最大额定值之前，光输出随电流呈近线性增长。正向电流与正向电压曲线展示了二极管的指数型IV关系，这对于设计限流电路至关重要。光谱分布图确认了在905nm处的峰值及其定义的带宽。正向电流与环境温度曲线对于理解降额要求至关重要；随着温度升高，最大允许连续电流会降低以防止过热。
3.2 红光发射器（660nm）特性
为红光发射器提供了类似的曲线。值得注意的是，在给定电流下，其辐射强度高于红外发射器。光谱图显示在可见红光光谱的660nm处有一个尖锐的峰值。其电气特性（IV曲线）遵循相同的二极管定律，但典型正向电压更高。
3.3 角度特性
参考了一个名为相对光电流与角位移的图表。该曲线对于应用设计至关重要，它显示了探测器感知的强度如何随LED与探测器之间的角度变化。140度视角定义为强度下降到轴向值一半时的角度。
4. 机械与封装信息
4.1 封装尺寸
该器件采用紧凑的SMD封装。关键尺寸（单位：mm）包括本体长度约3.2，宽度1.6，高度1.1。详细图纸规定了焊盘布局、元件轮廓和公差（除非另有说明，通常为±0.1mm），这对于PCB焊盘设计至关重要。
4.2 极性识别
封装上包含标记或特定的焊盘设计（通常是切角或圆点）来指示阴极。组装时必须正确识别极性，以防止反向偏压损坏。
4.3 载带和卷盘规格
产品以载带卷盘形式供应，便于自动化组装。规定了载带尺寸，标准卷盘包含2000个器件。此信息对于设置贴片机是必需的。
5. 焊接与组装指南
5.1 存储与处理
LED对湿气敏感。预防措施包括：使用前保持密封的防潮袋未开封；未开封的袋子存储在≤30°C/90%RH条件下，并在一年内使用；开封后，存储在≤30°C/60%RH条件下，并在168小时（7天）内使用。如果超过存储时间，需要在60±5°C下烘烤至少24小时。
5.2 回流焊接
建议采用无铅焊料温度曲线。回流焊接不应超过两次，以避免热应力。加热过程中，不应对LED本体施加机械应力。焊接后PCB不应翘曲。
5.3 手工焊接
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，对每个引脚加热不超过3秒，并使用功率为25W或更低的烙铁。焊接每个引脚之间应有超过2秒的冷却间隔。
5.4 返工与维修
不建议在焊接后进行维修。如果不可避免，应使用双头烙铁同时加热两个引脚，以最小化封装上的热应力。必须事先评估对LED特性造成损坏的可能性。
6. 应用建议与设计考量
6.1 典型应用电路
最关键的设计规则是过流保护。必须使用外部限流电阻。由于二极管的指数型IV特性，电压的微小增加会导致电流大幅、破坏性的增加。电阻值必须根据电源电压（Vs）、所需正向电流（If）和LED的正向电压（Vf）使用公式计算：R = (Vs - Vf) / If。如果要独立驱动红外和红光发射器，则需要单独的电阻。
6.2 热管理
虽然功耗较低，但合理的PCB布局有助于散热。确保连接到散热焊盘（如有）或器件引脚的铜箔面积足够。遵循最大额定值所隐含的功率降额指南——在高环境温度下工作需要降低正向电流。
6.3 光学设计
对于需要宽覆盖范围的应用，可利用其140度宽视角。对于更长距离或更定向的传感，可能需要外部透镜或反射器。透明透镜适用于需要精确芯片发射模式且无需滤色的应用。
7. 技术对比与差异化
BR15-22C/L586/R/TR8的主要差异化在于其双波长能力集成于单个紧凑的SMD封装中。与使用两个独立的LED相比，这节省了电路板空间。其与硅探测器的光谱匹配经过优化，可能提高传感应用中的信噪比。低正向电压，特别是对于红外发射器，提供了能效优势。符合严格的环保标准（RoHS、REACH、无卤素）使其适用于广泛的全球市场。
8. 常见问题解答（基于技术参数）
问：我可以同时以各自的最大电流50mA驱动红外和红光LED吗？
答：不可以。每个芯片的连续正向电流绝对最大额定值为50mA。同时以50mA驱动两者可能会超过封装的总功耗限制（Pc）并导致过热。驱动电流必须根据总功率和热条件进行降额。
问：为什么限流电阻是绝对必要的？
答：LED是电流驱动器件。其正向电压会随电流和温度略有变化。将其直接连接到电压源（即使是稳压源），由于没有内部电阻限制电流，电流将不受控制地上升，直到器件损坏。电阻提供了稳定、可预测的电流。
问：“与硅光电探测器光谱匹配”是什么意思？
答：硅光电二极管和光电晶体管具有特定的光谱响应曲线；它们对某些波长（通常在近红外和红光区域）最敏感。该LED的峰值波长（905nm红外和660nm红光）被选择落在这些探测器的高灵敏度区域内，从而在给定光功率下最大化产生的电信号。
问：如何理解140度的“视角”？
答：这是指辐射强度下降到其轴向（0度）测量值一半（50%）时的全角。因此，在从中心出发的非常宽的±70度锥形范围内，发射光都是有效可用的。
9. 实际设计与使用案例
案例：为移动设备设计接近传感器
BR15-22C/L586/R/TR8可用于接近传感器，以检测物体（如通话时用户的耳朵）是否靠近手机。红外发射器（905nm）被脉冲驱动。附近的硅光电二极管检测反射的红外光。红光发射器在此特定模式下不使用，但可用于其他功能，如状态指示灯。设计步骤包括：1) 根据驱动IC的输出电压和所需的脉冲电流（例如，20mA以获得良好强度）计算红外LED的限流电阻。2) 将LED和光电二极管放置在PCB上，并在它们之间设置光学屏障以防止直接串扰。3) 精确遵循回流焊温度曲线，以避免损坏对湿气敏感的封装。4) 实现固件，以脉冲方式驱动LED并读取光电二极管信号，使用阈值来确定“近”或“远”状态。
10. 工作原理简介
发光二极管（LED）是通过电致发光发射光线的半导体器件。当在p-n结上施加正向电压时，来自n型区域的电子与来自p型区域的空穴复合。这种复合以光子（光）的形式释放能量。发射光的特定波长（颜色）由所用半导体材料的带隙能量决定。红外发射器使用砷化镓铝（GaAlAs），其带隙对应于905nm红外光。红光发射器使用磷化铝镓铟（AlGaInP），产生660nm红光。透明环氧树脂透镜封装芯片，提供机械保护，并塑造光输出模式。
11. 技术趋势与背景
像BR15-22C/L586/R/TR8这样的SMD LED的发展，是由电子产品小型化、自动化和多功能化的趋势所驱动的。向无铅和无卤素制造的转变反映了全球对环保可持续元件的推动。在传感应用中，持续存在对更高效率（每瓦电能产生更多光输出）和更紧密光谱匹配的需求，以提高系统性能并降低功耗。将多个波长或功能集成到单个封装中，是在日益复杂的设备中节省空间和成本的合理步骤。此外，封装材料和设计的改进旨在增强在热应力和湿气暴露下的可靠性，这对于汽车、工业和消费类应用至关重要。
LED规格术语详解
LED技术术语完整解释
一、光电性能核心指标
| 术语 | 单位/表示 | 通俗解释 | 为什么重要 |
|---|---|---|---|
| 光效（Luminous Efficacy） | lm/W（流明/瓦） | 每瓦电能发出的光通量，越高越节能。 | 直接决定灯具的能效等级与电费成本。 |
| 光通量（Luminous Flux） | lm（流明） | 光源发出的总光量，俗称"亮度"。 | 决定灯具够不够亮。 |
| 发光角度（Viewing Angle） | °（度），如120° | 光强降至一半时的角度，决定光束宽窄。 | 影响光照范围与均匀度。 |
| 色温（CCT） | K（开尔文），如2700K/6500K | 光的颜色冷暖，低值偏黄/暖，高值偏白/冷。 | 决定照明氛围与适用场景。 |
| 显色指数（CRI / Ra） | 无单位，0–100 | 光源还原物体真实颜色的能力，Ra≥80为佳。 | 影响色彩真实性，用于商场、美术馆等高要求场所。 |
| 色容差（SDCM） | 麦克亚当椭圆步数，如"5-step" | 颜色一致性的量化指标，步数越小颜色越一致。 | 保证同一批灯具颜色无差异。 |
| 主波长（Dominant Wavelength） | nm（纳米），如620nm（红） | 彩色LED颜色对应的波长值。 | 决定红、黄、绿等单色LED的色相。 |
| 光谱分布（Spectral Distribution） | 波长 vs. 强度曲线 | 显示LED发出的光在各波长的强度分布。 | 影响显色性与颜色品质。 |
二、电气参数
| 术语 | 符号 | 通俗解释 | 设计注意事项 |
|---|---|---|---|
| 正向电压（Forward Voltage） | Vf | LED点亮所需的最小电压，类似"启动门槛"。 | 驱动电源电压需≥Vf，多个LED串联时电压累加。 |
| 正向电流（Forward Current） | If | 使LED正常发光的电流值。 | 常采用恒流驱动，电流决定亮度与寿命。 |
| 最大脉冲电流（Pulse Current） | Ifp | 短时间内可承受的峰值电流，用于调光或闪光。 | 脉冲宽度与占空比需严格控制，否则过热损坏。 |
| 反向电压（Reverse Voltage） | Vr | LED能承受的最大反向电压，超过则可能击穿。 | 电路中需防止反接或电压冲击。 |
| 热阻（Thermal Resistance） | Rth（°C/W） | 热量从芯片传到焊点的阻力，值越低散热越好。 | 高热阻需更强散热设计，否则结温升高。 |
| 静电放电耐受（ESD Immunity） | V（HBM），如1000V | 抗静电打击能力，值越高越不易被静电损坏。 | 生产中需做好防静电措施，尤其高灵敏度LED。 |
三、热管理与可靠性
| 术语 | 关键指标 | 通俗解释 | 影响 |
|---|---|---|---|
| 结温（Junction Temperature） | Tj（°C） | LED芯片内部的实际工作温度。 | 每降低10°C，寿命可能延长一倍；过高导致光衰、色漂移。 |
| 光衰（Lumen Depreciation） | L70 / L80（小时） | 亮度降至初始值70%或80%所需时间。 | 直接定义LED的"使用寿命"。 |
| 流明维持率（Lumen Maintenance） | %（如70%） | 使用一段时间后剩余亮度的百分比。 | 表征长期使用后的亮度保持能力。 |
| 色漂移（Color Shift） | Δu′v′ 或 麦克亚当椭圆 | 使用过程中颜色的变化程度。 | 影响照明场景的颜色一致性。 |
| 热老化（Thermal Aging） | 材料性能下降 | 因长期高温导致的封装材料劣化。 | 可能导致亮度下降、颜色变化或开路失效。 |
四、封装与材料
| 术语 | 常见类型 | 通俗解释 | 特点与应用 |
|---|---|---|---|
| 封装类型 | EMC、PPA、陶瓷 | 保护芯片并提供光学、热学接口的外壳材料。 | EMC耐热好、成本低；陶瓷散热优、寿命长。 |
| 芯片结构 | 正装、倒装（Flip Chip） | 芯片电极布置方式。 | 倒装散热更好、光效更高，适用于高功率。 |
| 荧光粉涂层 | YAG、硅酸盐、氮化物 | 覆盖在蓝光芯片上，部分转化为黄/红光，混合成白光。 | 不同荧光粉影响光效、色温与显色性。 |
| 透镜/光学设计 | 平面、微透镜、全反射 | 封装表面的光学结构，控制光线分布。 | 决定发光角度与配光曲线。 |
五、质量控制与分档
| 术语 | 分档内容 | 通俗解释 | 目的 |
|---|---|---|---|
| 光通量分档 | 代码如 2G、2H | 按亮度高低分组，每组有最小/最大流明值。 | 确保同一批产品亮度一致。 |
| 电压分档 | 代码如 6W、6X | 按正向电压范围分组。 | 便于驱动电源匹配，提高系统效率。 |
| 色区分档 | 5-step MacAdam椭圆 | 按颜色坐标分组，确保颜色落在极小范围内。 | 保证颜色一致性，避免同一灯具内颜色不均。 |
| 色温分档 | 2700K、3000K等 | 按色温分组，每组有对应的坐标范围。 | 满足不同场景的色温需求。 |
六、测试与认证
| 术语 | 标准/测试 | 通俗解释 | 意义 |
|---|---|---|---|
| LM-80 | 流明维持测试 | 在恒温条件下长期点亮，记录亮度衰减数据。 | 用于推算LED寿命（结合TM-21）。 |
| TM-21 | 寿命推演标准 | 基于LM-80数据推算实际使用条件下的寿命。 | 提供科学的寿命预测。 |
| IESNA标准 | 照明工程学会标准 | 涵盖光学、电气、热学测试方法。 | 行业公认的测试依据。 |
| RoHS / REACH | 环保认证 | 确保产品不含有害物质（如铅、汞）。 | 进入国际市场的准入条件。 |
| ENERGY STAR / DLC | 能效认证 | 针对照明产品的能效与性能认证。 | 常用于政府采购、补贴项目，提升市场竞争力。 |