IR26-21C/L447/CT 1.6mm圆形超小型红外LED规格书 - 直径1.6mm - 电压1.3V - 功率130mW - 透明透镜 - 中文技术文档

1. 产品概述

IR26-21C/L447/CT是一款超小型表面贴装器件（SMD）红外发射二极管。它采用紧凑的双端封装，由透明塑料模压而成，顶部为球形透镜。该元件的主要功能是发射峰值波长为940纳米的红外光，其光谱与硅基光电探测器和光电晶体管相匹配，因此非常适用于传感应用。

该LED采用GaAlAs（砷化镓铝）芯片材料制成。其核心优势包括极低的正向电压、适用于空间受限设计的小型化外形以及良好的可靠性。该器件符合关键环保法规，包括无铅、符合RoHS标准、符合欧盟REACH法规以及无卤素，满足溴和氯含量的特定阈值要求。

2. 技术参数详解

2.1 绝对最大额定值

该器件设计在严格的限制范围内工作，以确保其寿命和可靠性。超出这些额定值可能会导致永久性损坏。

• 连续正向电流（I_F)）：65 mA。这是可以持续流过LED的最大直流电流。
• 反向电压（V_R)）：5 V。施加高于此值的反向电压可能会击穿LED的半导体结。
• 工作温度（T_opr)）：-25°C 至 +85°C。正常工作的环境温度范围。
• 存储温度（T_stg)）：-40°C 至 +85°C。器件未使用时的存储温度范围。
• 焊接温度（T_sol)）：最高260°C，持续时间不超过5秒。这定义了回流焊温度曲线的约束条件。
• 功耗（P_d)）：在25°C或以下自由空气温度下为130 mW。这是封装可以以热量形式散发的最大功率。

2.2 光电特性

这些参数是在25°C环境温度和20mA正向电流的标准测试条件下测量的，这是一个典型的工作点。

• 辐射强度（I_e)）：11 mW/sr（最小值），18 mW/sr（典型值）。这衡量了每单位立体角（球面度）发射的光功率。典型值表示预期输出。
• 峰值波长（λ_p)）：940 nm（典型值）。LED发射光功率最强的波长。这属于近红外光谱，人眼不可见，但对硅传感器而言是最优的。
• 光谱带宽（Δλ）：55 nm（典型值）。发射的波长范围，通常在峰值强度一半处测量（半高全宽 - FWHM）。
• 正向电压（V_F)）：1.3 V（典型值），1.5 V（最大值）。LED在20mA工作时的压降。低电压是其效率优势。
• 反向电流（I_R)）：在5V反向偏压下为10 µA（最大值）。衡量结在关断状态下的漏电流。
• 视角（2θ_1/2)）：25°（典型值）。辐射强度至少为其峰值一半时的角度范围。这定义了光束模式。

3. 性能曲线分析

规格书提供了几条对设计工程师至关重要的特性曲线。

3.1 正向电流与环境温度关系

此曲线显示了最大允许正向电流随环境温度升高而降额的情况。为防止过热，在高于25°C的环境下工作时必须降低电流。曲线通常呈线性下降，强调了在高温环境下热管理的重要性。

3.2 光谱分布

此图表绘制了相对辐射强度与波长的关系。它直观地确认了940nm处的峰值以及大约55nm的光谱带宽。其形状是GaAlAs红外LED的特征。

3.3 正向电流与正向电压关系（I-V曲线）

这条基本曲线说明了二极管的电流与电压之间的指数关系。它有助于设计限流驱动电路。曲线将在典型V_F值1.3V附近显示急剧的开启。

3.4 相对强度与正向电流关系

此曲线展示了光输出相对于驱动电流的线性（或在极高电流下潜在的非线性）。对于大多数LED，在推荐的工作范围内，这种关系相当线性，允许通过电流调制进行简单的亮度控制。

3.5 相对辐射强度与角度位移关系

此极坐标图定义了空间辐射模式。对于这种带有球形透镜的LED，其模式预期大致为朗伯型（余弦分布）或稍窄，集中在垂直于发射面的轴线上。25度的视角即由此曲线得出。

4. 机械与封装信息

4.1 封装尺寸

该器件为圆形超小型SMD封装，主体直径为1.6mm。规格书中的详细机械图纸提供了所有关键尺寸，包括总高度、引脚间距和透镜几何形状。除非另有说明，所有尺寸均以毫米为单位，标准公差为±0.1mm。

4.2 焊盘布局与焊膏建议

提供了用于PCB设计的建议焊盘布局以供参考。建议设计人员根据其特定的制造工艺和可靠性要求进行修改。规格书推荐使用Sn/Ag3.0/Cu0.5成分的焊膏和0.10mm的钢网厚度，以获得最佳的焊点成型效果。

4.3 极性识别

该封装采用双端设计。极性通常通过阴极侧的标记或封装/载带中的特定形状特征来指示。确切的标记应与封装尺寸图核对。

4.4 载带尺寸

LED以7英寸直径卷盘上的压纹载带形式供应，用于自动贴片组装。载带尺寸（凹槽尺寸、间距等）有明确规定，以确保与标准SMD组装设备兼容。每卷包含1500片。

5. 焊接与组装指南

5.1 回流焊温度曲线

推荐使用无铅焊料温度曲线。关键参数包括预热阶段、峰值温度不超过260°C以及受控的液相线以上时间（TAL），以防止热损伤。同一器件不应进行超过两次的回流焊。

5.2 手工焊接注意事项

如果必须进行手工焊接，则必须格外小心。烙铁头温度应低于350°C，每个引脚接触时间不应超过3秒。建议使用低功率烙铁（≤25W），焊接每个引脚之间至少间隔2秒以使其冷却。

5.3 存储与湿度敏感性

LED包装在防潮袋中。请勿在使用前打开袋子。打开后，未使用的器件应存储在≤30°C且相对湿度（RH）≤60%的环境中。打开后的"车间寿命"为168小时（7天）。如果超过此时间或湿度指示剂（硅胶）显示饱和，则在使用前需要在60±5°C下烘烤24小时，以去除吸收的水分，防止回流焊过程中出现"爆米花"现象。

5.4 维修与返工

强烈不建议在焊接后进行维修。如果不可避免，必须使用专用的双头烙铁同时加热两个引脚，以最大限度地减少对塑料封装的热应力。必须事先评估维修过程中损坏LED特性的可能性。

6. 应用建议

6.1 典型应用电路

最关键的设计考虑是限流。必须使用外部串联电阻。由于二极管的指数型I-V特性，电压的微小增加会导致电流大幅且破坏性的增加。电阻值（R）的计算公式为：R = (V_电源- V_F) / I_F。对于5V电源，目标I_F为20mA，V_F约1.3V，则R ≈ (5 - 1.3) / 0.02 = 185 Ω。标准的180Ω或200Ω电阻是合适的。

6.2 设计考量

• 散热：虽然体积小，但必须考虑功耗（最高130mW），尤其是在高环境温度或较高驱动电流下。焊盘周围足够的PCB铜箔面积可以充当简单的散热器。
• 光学对准：25度的视角要求在遮断式或反射式传感器设计中与配对的光电探测器仔细对准，以确保足够的信号强度。
• 电气噪声：在敏感的模拟传感电路中，LED驱动器应与敏感的探测器放大器去耦，以防止电气串扰。

6.3 常见应用场景

• PCB安装红外传感器：用作接近传感器、物体检测和转速计中的光源。
• 微型光栅/槽式光电断路器：与光电晶体管配对，用于检测物体中断光束，应用于打印机、编码器和自动售货机。
• 软盘驱动器：历史上用于零磁道检测和写保护感应。
• 光电开关：用于反射式传感器，检测表面存在或对比度（例如，循线机器人）。
• 烟雾探测器：用于遮光式烟雾探测器，其中烟雾颗粒散射或阻挡LED和光电二极管之间的内部红外光束。

7. 技术对比与差异化

IR26-21C/L447/CT在红外LED市场中占据了一个特定的利基。其主要差异化在于其极小的1.6mm圆形封装和低正向电压。与较大的3mm或5mm通孔红外LED相比，它实现了终端产品的小型化。与其他SMD红外LED相比，其透明透镜（相对于有色或漫射透镜）以及特定的940nm波长与硅的良好匹配性，使其在将能量最大化传输到硅接收器方面进行了优化，从而提高了传感应用中的系统信噪比和探测距离。无卤素和RoHS合规性确保其满足全球电子制造的现代环保标准。

8. 常见问题解答（FAQ）

8.1 为什么限流电阻是绝对必需的？

LED是电流驱动器件，而非电压驱动器件。其正向电压在很宽的电流范围内保持相对恒定。如果没有串联电阻，将其直接连接到电压源，试图汲取的电流仅受限于电源的内阻和LED的动态电阻，而后者非常低。这几乎肯定会超过最大正向电流（65mA）并立即损坏LED。

8.2 我可以用PWM信号驱动此LED进行亮度控制吗？

可以，脉冲宽度调制（PWM）是控制平均辐射强度的绝佳方法。您在"开启"脉冲期间以额定电流（例如20mA）驱动LED。频率应足够高以避免传感系统中出现可见闪烁（通常>100Hz）。驱动电路（晶体管/MOSFET）必须能够处理峰值电流。

8.3 辐射强度（mW/sr）与发光强度（mcd）有何区别？

发光强度（以坎德拉为单位）是根据人眼灵敏度（明视觉响应）加权的。由于这是发射940nm波长的红外LED，而人眼在此波长下的灵敏度为零，因此其发光强度实际上为零。辐射强度测量的是每单位立体角发射的实际光功率，这是机器传感器的相关度量标准。

8.4 如何理解25度的"视角"？

视角（2θ_1/2= 25°）意味着强度至少为峰值一半时的总角度范围。半角（θ_1/2）是从中心轴算起的12.5度。这定义了一个相对较窄的光束，与视角更宽的LED（例如60°或120°）相比，能将红外能量集中，用于更远距离或更具方向性的传感。

9. 工作原理

红外LED是一种半导体p-n结二极管。当施加超过结内建电势的正向电压时，来自n区的电子和来自p区的空穴被注入到结区。当这些载流子在半导体（由GaAlAs制成）的有源区复合时，会释放能量。在这种特定的材料成分中，能量对应于红外光谱中的光子，峰值波长为940nm。透明的环氧树脂封装既充当保护外壳，也充当透镜以塑造发射光的辐射模式。

10. 行业趋势与背景

在物联网（IoT）、智能家居传感器、工业自动化和可穿戴设备普及的推动下，对小型化、高可靠性红外元件的需求持续增长。影响IR26-21C/L447/CT等元件的关键趋势包括：

• 集成度提高：趋向于将红外LED、光电探测器和信号调理电路集成在单一封装内的模块。
• 效率更高：持续开发半导体材料和芯片设计，以在给定输入电流下实现更高的辐射输出，从而改善便携式设备的电池寿命。
• 可靠性增强：专注于坚固的封装，以承受汽车和工业应用所需的更高回流焊温度和更恶劣的环境条件。
• 标准化：遵守全球环境（RoHS、REACH、无卤）和制造（MSL、载带卷盘）标准现已成为进入全球市场的基本要求。

此类超小型红外LED元件是实现非接触式传感的基础构件，而这是这些不断发展的行业中一项关键技术。