HIR16-213C/L423/TR8 微型贴片红外LED规格书 - SMD封装 - 850nm峰值波长 - 145°视角 - 中文技术文档

1. 产品概述

HIR16-213C/L423/TR8是一款高可靠性、微型表面贴装器件（SMD）红外（IR）发射二极管。它专为需要紧凑、高效红外光源，且兼容现代自动化组装工艺的应用而设计。该器件采用透明环氧树脂封装，提供了坚固的封装结构，同时确保了红外光的最佳透射。

核心优势：该元器件的核心优势包括其小巧的双端封装尺寸、高可靠性，以及完全符合RoHS、欧盟REACH和无卤要求（Br <900 ppm， Cl <900 ppm， Br+Cl < 1500 ppm）等环保法规。其光谱特性专门与硅光敏二极管和光敏三极管匹配，使其成为传感系统的理想选择。

目标市场与应用：这款红外LED主要面向需要红外功能的电子系统设计师和制造商。关键应用领域包括用于接近或物体检测的PCB安装式红外传感器、需要更高辐射强度的红外遥控单元、各类光学扫描仪以及其他红外应用系统。

2. 技术规格详解

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损坏的极限。不建议在此范围外操作。

• 连续正向电流（I_F）：50 mA。这是可以持续施加的最大直流电流。
• 反向电压（V_R）：5 V。在反向偏压下超过此电压可能导致二极管结击穿。
• 工作与存储温度（T_opr, T_stg）：-40°C 至 +100°C。此宽范围确保了其在工业和汽车环境中的适用性。
• 焊接温度（T_sol）：峰值260°C，最长5秒，兼容无铅回流焊温度曲线。
• 功耗（P_c）：在环境温度≤25°C时为100 mW。在更高温度下需要进行降额。

2.2 光电特性

这些参数均在标准测试条件（环境温度25°C，正向电流20mA）下测量，除非另有说明。

• 辐射强度（I_E）：典型值为1.50 mW/sr，最小值为0.50 mW/sr。此参数衡量单位立体角内发射的光功率。
• 峰值波长（λ_p）：850 nm（典型值），范围从840 nm到870 nm。该波长对于硅基探测器接近最优。
• 光谱带宽（Δλ）：典型值为30 nm。此参数定义了最大强度一半处的光谱宽度。
• 正向电压（V_F）：典型值为1.45V，在I_F=20mA时最大值为1.65V。在100mA脉冲电流下（脉宽≤100μs，占空比≤1%），V_F最大值升至2.00V。
• 反向电流（I_R）：在V_R=5V时最大为10 μA，表明结质量良好。
• 视角（2θ_1/2）：145度（典型值）。此极宽的视角是该透镜设计的特征，提供了宽广的发射范围。

3. 分档系统说明

该器件提供不同的性能等级，主要基于辐射强度。这使得设计师可以根据其特定的灵敏度或距离要求选择合适的等级。

• F级：在I_F=20mA时，辐射强度介于0.50至1.50 mW/sr之间。
• G级：辐射强度介于1.00至2.50 mW/sr之间。
• H级：辐射强度介于2.00至3.50 mW/sr之间。
• J级：辐射强度介于3.00至4.50 mW/sr之间。

标准产品中未对正向电压或峰值波长进行分档指示，尽管这些参数有指定的最小/典型/最大值。

4. 性能曲线分析

4.1 辐射强度 vs. 正向电流

所提供的图表显示了一种非线性关系。辐射强度随正向电流增加而增加，但最终会因热效应和效率限制而饱和。该曲线对于确定实现所需光输出所需的工作电流至关重要。

4.2 正向电流 vs. 正向电压

此IV曲线呈现了二极管的标准指数特性。在20mA下V_F的典型值1.45V是驱动电路设计（例如，串联电阻计算）的关键参数。

4.3 正向电流 vs. 环境温度

降额曲线显示，最大允许连续正向电流随环境温度升高而降低。这对于确保长期可靠性至关重要，尤其是在高温应用中。该器件无法在整个温度范围内以其全额定值50mA工作。

4.4 光谱分布

光谱输出以850nm为中心，典型带宽为30nm。这与常见硅光电探测器的峰值响应区域相匹配，从而最大化系统信噪比。

4.5 相对辐射强度 vs. 角度位移

5. 机械与封装信息

该器件采用紧凑的“微型顶部”SMD封装。规格书中的关键尺寸说明包括：

所有尺寸单位均为毫米。

• 未指定尺寸的标准公差为±0.1mm。
• 封装采用双端设计，以在焊接过程中保持机械稳定性。
• 透明环氧树脂透镜与封装主体一体成型。
• 极性识别：

阴极通常在封装上标记，常用绿点、凹口或较短的引脚表示。具体标记方案请查阅规格书图示。6. 焊接与组装指南

6.1 存储与湿度敏感性

该器件对湿度敏感（MSL）。预防措施至关重要：

在准备使用前，请勿打开防潮袋。

• 开封前存储：≤30°C / ≤90% RH。请在1年内使用。
• 开封后存储：≤30°C / ≤60% RH。请在168小时（7天）内使用。
• 如果存储时间超限或干燥剂指示受潮，则需要在回流焊前以60±5°C烘烤至少24小时。
• 6.2 回流焊接

该组件兼容红外和气相回流工艺。

指定了峰值温度为260°C的无铅温度曲线。

• 回流次数不应超过两次。
• 在加热和冷却过程中避免对封装施加机械应力。
• 焊接后请勿弯曲PCB。
• 6.3 手工焊接与返修

如果必须进行手工焊接：

使用烙铁头温度<350°C的烙铁。

• 每个焊端接触时间限制在≤3秒。
• 使用功率≤25W的烙铁。
• 焊端之间冷却间隔>2秒。
• 对于返修，建议使用双头烙铁同时加热两个焊端，以避免损坏封装。任何返修后，务必验证器件功能。
• 6.4 电路保护

关键点：

必须使用外部限流电阻与LED串联。正向电压具有负温度系数，这意味着如果控制不当，电流可能会失控增加。电压的轻微增加可能导致电流大幅变化，从而立即烧毁器件。7. 包装与订购信息

7.1 编带与卷盘规格

该器件以8mm载带形式供应在7英寸直径的卷盘上。每卷包含3000片。载带尺寸确保与标准SMD贴片设备兼容。

7.2 包装流程与标签

卷盘包装在带有干燥剂的铝箔防潮袋中。袋上标签包含用于追溯和正确应用的关键信息：

CPN（客户零件号）

• P/N（生产零件号：HIR16-213C/L423/TR8）
• QTY（数量）
• CAT（等级/分档代码，例如 F, G, H, J）
• HUE（峰值波长）
• LOT No.（生产批号）
• 生产地
• 7.3 器件选型指南

型号HIR16-213C/L423/TR8解码如下：芯片材料为AlGaAs（砷化铝镓），透镜颜色为透明。后缀“TR8”表示8mm编带卷盘包装。

8. 应用设计建议

8.1 典型应用电路

在典型驱动电路中，LED通过一个限流电阻连接到电源电压（V

）。电阻值使用欧姆定律计算：R = (V_CC- V_CC) / I_F。例如，当V_F=5V，V_CC=1.45V，且I_F=20mA时，R = (5 - 1.45) / 0.02 = 177.5 Ω。一个标准的180 Ω电阻将是合适的。对于更高电流（例如100mA）的脉冲操作，需确保驱动器（通常是晶体管）能够承受峰值电流，并且占空比保持非常低（≤1%）以避免过热。_F8.2 光学设计考量

145°的宽视角使这款LED非常适合需要宽泛、漫射照明的应用，例如需要覆盖大面积区域的接近传感器。对于更长距离或更定向的应用，可能需要二次光学元件（透镜）来准直光束。透明透镜对于近红外传输是最佳的，吸收最小。

8.3 热管理

虽然封装小巧，但必须考虑功耗，尤其是在较高电流或高环境温度下。确保PCB焊盘布局提供足够的热释放，并且不超过最高结温。正向电流与温度的降额曲线是主要指南。

9. 技术对比与差异化

与标准的5mm或3mm通孔红外LED相比，这款SMD器件具有显著优势：

尺寸与自动化：

• 微型SMD封装支持更小的PCB设计，并且完全兼容高速自动化贴片和回流焊接，降低了组装成本。视角：
• 对于SMD红外LED而言，145°的视角异常宽广，比许多光束较窄的竞品提供更均匀的覆盖。合规性：
• 完全符合RoHS、REACH和无卤标准，是针对具有严格环保法规的全球市场的产品的关键差异化因素。光谱匹配：
• 850nm峰值波长是特意为匹配硅探测器而设计的，这一特性在所有通用红外LED中可能并未优化。10. 常见问题解答（基于技术参数）

10.1 辐射强度（mW/sr）与辐射功率（mW）有何区别？

辐射强度是单位立体角（球面度）内发射的光功率。辐射功率是所有方向发射的总光功率。对于已知强度和视角模式的LED，总功率可以通过在整个发射球面上对强度进行积分来计算。规格书提供强度值，这对于计算特定距离和角度下探测器上的辐照度更为有用。

10.2 我可以连续以50mA驱动此LED吗？

只有在环境温度≤25°C且具备充分热管理的情况下，才能以50mA直流驱动。降额曲线显示，最大允许连续电流随温度升高而降低。为了在整个温度范围内可靠运行，建议使用较低的电流或脉冲操作。

10.3 为什么限流电阻是绝对必要的？

LED是电流驱动器件，而非电压驱动。其V-I曲线非常陡峭。正向电压的微小增加（由于温度或电源变化）可能导致电流急剧、甚至破坏性的增加。串联电阻提供负反馈，稳定了工作点。

10.4 如何解读“等级”（F, G, H, J）？

等级是辐射强度的分档代码。它允许您为应用选择具有保证最小光输出的器件。例如，如果您的传感器需要至少2.0 mW/sr，您应指定H级或J级。使用较低等级（F或G）可能导致器件无法满足系统的灵敏度要求。

11. 实际应用示例

设计案例：简易接近传感器

目标：

检测物体何时进入传感器10cm范围内。设计：

将HIR16-213C/L423/TR8红外LED和一个匹配的硅光敏三极管并排放置在PCB上，面向同一方向。使用20mA恒流（通过计算出的串联电阻）驱动LED。当没有物体时，红外光束远离，光敏三极管接收到的反射光极少。当物体进入检测区域时，部分红外光反射回光敏三极管，导致其集电极电流增加。此电流变化可通过比较器放大并转换为数字信号。元器件选择依据：

LED的145°宽视角确保了宽广的检测区域。850nm波长确保了光敏三极管的最大响应度。选择H级或J级LED可提供更高的辐射强度，从而增加反射光量，并可能提高检测范围或可靠性。关键计算：

驱动电阻值（如第8.1节计算）。光敏三极管处的预期信号电平取决于物体的反射率，需要通过实验表征以正确设置比较器的阈值。12. 工作原理

红外发光二极管（IR LED）是一种半导体p-n结二极管。当施加正向电压时，来自n型半导体的电子和来自p型半导体的空穴被注入到结区。当这些载流子在有源区（本例中为AlGaAs芯片）复合时，能量以光子（光）的形式释放。特定的材料成分（AlGaAs）决定了带隙能量，这直接定义了发射光子的波长——在本例中，为850纳米附近的近红外光谱。透明环氧树脂封装保护芯片，提供机械保护，并作为主透镜来塑造发射光的角度分布。

13. 技术趋势

红外LED技术正随着更广泛的光电趋势不断发展。关键方向包括：

效率提升：

• 开发新的半导体材料和外延结构，旨在相同的电输入下产生更多的光功率（更高的辐射强度），从而降低系统功耗和发热。小型化：
• 对更小型消费电子和物联网设备的推动，要求在保持或改善光学性能的同时，实现更小的封装尺寸。集成化解决方案：
• 趋势是将红外发射器、探测器，有时还包括控制逻辑集成到单个模块或封装中，从而简化设计并提升特定应用（如手势感应或有源3D成像）的性能。波长多样化：
• 虽然850nm和940nm很常见，但其他波长正在为光谱分析或人眼安全系统等专业应用而开发。增强的可靠性与合规性：
• 随着法规趋严和产品寿命延长，对坚固封装、改进的防潮性以及保证符合全球环境与安全标准的关注仍然至关重要。免责声明：

此处提供的信息源自并代表所提供规格书的技术内容。典型值不作保证。设计师必须查阅官方规格书以获取绝对最大额定值和应用说明。制造商对因在指定条件外使用而造成的损坏不承担任何责任。所有规格可能由制造商更改。The information presented here is derived from and represents the technical content of the provided datasheet. Typical values are not guaranteed. Designers must consult the official datasheet for absolute maximum ratings and application instructions. The manufacturer assumes no responsibility for damage resulting from use outside specified conditions. All specifications are subject to change by the manufacturer.