IR29-01C/L510/R/TR8 LED规格书 - 1.2mm圆形贴片 - 1.6V正向电压 - 940nm红外光 - 100mW功率 - 中文技术文档

1. 产品概述

IR29-01C/L510/R/TR8是一款专为表面贴装应用设计的超小型侧发光红外（IR）发射二极管。它采用紧凑的双端封装，由水晶透明塑料模压而成，顶部为球形透镜，旨在实现高效的红外光发射。该器件的输出光谱与硅光电二极管和光电晶体管完美匹配，是红外传感系统的理想光源。其主要优势包括小巧的外形尺寸、低正向电压，以及符合RoHS、REACH和无卤素要求等现代环保标准。

1.1 核心特性与目标市场

该元件的关键特性包括其微型SMD封装，便于实现高密度PCB设计。低正向电压有助于实现节能运行。产品以8mm载带卷绕在7英寸直径的卷盘上供应，兼容自动化贴片组装工艺。该器件为无铅（Pb-free）产品，并符合严格的环保法规，包括对溴（Br）和氯（Cl）含量的限制。这款红外LED主要面向开发红外传感系统的设计师和工程师，适用于接近感应、物体检测、编码器和数据传输模块等对可靠、匹配的红外发射至关重要的应用领域。

2. 技术参数：深度客观解读

本节根据规格书内容，对器件的电气、光学和热特性进行详细分析。

2.1 绝对最大额定值

绝对最大额定值定义了可能导致器件永久损坏的应力极限。这些并非正常工作条件。

• 连续正向电流（IF）：50 mA。这是可以持续施加到LED上的最大直流电流。
• 峰值正向电流（IFP）：500 mA。此高电流仅在脉冲宽度≤100μs且占空比≤1%的脉冲条件下允许。该额定值适用于需要短暂、高强度脉冲的应用。
• 反向电压（VR）：5 V。超过此反向偏置电压可能导致结击穿。
• 工作与存储温度（Topr, Tstg）：-40°C 至 +100°C。此宽温度范围确保了在恶劣环境下的可靠性。
• 焊接温度（Tsol）：260°C，最长5秒，定义了回流焊温度曲线。
• 功耗（Pc）：在环境温度≤25°C时为100 mW。此参数对于热管理设计至关重要。

2.2 电光特性

电光特性（典型值，Ta=25°C）定义了正常工作条件下的预期性能。

• 辐射强度（IE）：典型值：IF=20mA时为25 mW/sr，IF=70mA（脉冲）时为100 mW/sr。辐射强度衡量单位立体角发射的光功率，反映了红外光源的亮度。
• 峰值波长（λp）：940 nm。这是发射光功率达到最大值时的波长，与常见硅光电探测器的峰值灵敏度完美匹配。
• 光谱带宽（Δλ）：典型值30 nm。这定义了以峰值波长为中心的发射波长范围。
• 正向电压（VF）：典型值1.30V，IF=20mA时最大1.60V。IF=70mA（脉冲）时，典型值1.50V，最大2.00V。此低VF有利于低压电路设计。
• 反向电流（IR）：VR=5V时最大10 μA，表明结质量良好。
• 视角（2θ1/2）：15度。此窄视角表明光束集中，这是带透镜的侧发光LED的特性，适用于定向红外应用。

3. 性能曲线分析

规格书包含多个特性曲线，可深入了解器件在不同条件下的行为。

3.1 正向电流 vs. 环境温度

此图显示了最大允许正向电流随环境温度升高而降额的情况。为防止过热并确保长期可靠性，在高于25°C工作时必须降低正向电流。曲线通常显示从25°C的额定电流线性下降到最高结温时的零电流。

3.2 辐射强度 vs. 正向电流

此图说明了驱动电流（IF）与光输出功率（辐射强度）之间的关系。在正常工作范围内通常是线性的，证实了光输出与电流成正比。然而，在极高电流下，热效应可能导致效率下降。

3.3 正向电流 vs. 正向电压

此IV曲线描绘了典型的二极管指数关系。"拐点"电压大约在典型VF值附近。理解此曲线对于设计限流驱动电路至关重要。

3.4 光谱分布

此图显示了相对辐射功率随波长的变化关系，以940 nm为中心并具有定义的带宽。它直观地证实了与硅探测器的光谱匹配性，硅探测器在800-1000 nm范围内具有峰值灵敏度。

3.5 相对辐射强度 vs. 角度位移

此极坐标图定义了LED的辐射模式或光束轮廓。此处确认了15度的视角（半峰全宽，FWHM）。带透镜的侧发光设计产生了这种定向发射模式，这对于在传感器组件中将LED与探测器对准至关重要。

4. 机械与封装信息

4.1 封装尺寸

该器件为1.2mm圆形超小型SMD封装。详细的尺寸图规定了所有关键尺寸，包括本体直径、高度、引脚间距和焊盘尺寸。除非另有说明，关键公差通常为±0.1mm。精确的尺寸对于PCB焊盘设计和确保组装过程中的正确放置至关重要。

4.2 极性标识

阴极通常通过封装上的视觉标记来指示，例如凹口、平边或绿色标记。规格书的尺寸图应清晰显示此标识特征，以防止组装过程中反向安装。

4.3 载带与卷盘尺寸

产品以8mm宽压纹载带形式供应，卷绕在7英寸直径的卷盘上。规格书提供了口袋尺寸、间距和卷盘规格的详细图纸。此包装支持自动化高速组装设备。标准卷盘包含1500件。

5. 焊接与组装指南

正确的处理和焊接对于保持器件性能和可靠性至关重要。

5.1 回流焊温度曲线

推荐使用无铅（Pb-free）回流焊温度曲线。峰值温度不应超过260°C，且高于240°C的时间应受到限制（根据绝对最大额定值，通常为5秒）。必须控制预热、保温、回流和冷却阶段以最小化热冲击。回流焊不应超过两次。

5.2 手工焊接

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，与每个端子的接触时间应限制在3秒或更短。建议使用低功率烙铁（≤25W）。在焊接每个引脚之间留出足够的冷却时间，以防止对塑料封装造成热损伤。

5.3 存储与湿度敏感性

LED封装在带有干燥剂的防潮袋中。关键注意事项包括：

• 准备使用时再打开袋子。
• 未开封的袋子存储在≤30°C和≤60%相对湿度下。
• 在发货后一年内使用。
• 开封后，在相同存储条件下，应在168小时（7天）内使用组件。
• 如果超过存储时间或干燥剂指示受潮，则需要在焊接前进行60±5°C下至少24小时的烘烤处理，以防止回流焊过程中的"爆米花"效应。

6. 包装与订购信息

6.1 包装流程

元件包装在含有干燥剂的铝箔复合防潮袋中。袋子上贴有标签，包含关键信息，如部件号（P/N）、数量（QTY）、批号（LOT No.）以及其他相关代码，如峰值波长（HUE）。

6.2 器件选型指南

特定器件IR29-01C/L510/R/TR8采用砷化镓铝（GaAlAs）芯片材料和水晶透明透镜。部件号本身可能编码了关键属性：IR代表红外，29可能指系列或尺寸，01C可能是变体代码，L510可能表示峰值波长分档，R代表卷盘包装，TR8代表8mm载带。

7. 应用建议

7.1 典型应用场景

这款红外LED适用于广泛的红外传感和传输应用，包括：

• 接近与存在感应：用于自动水龙头、皂液器、干手器和非接触式开关。
• 物体检测与计数：用于自动售货机、工业自动化和传送带系统。
• 光学编码器：用于电机和旋转设备中的位置和速度传感。
• 红外数据传输：用于遥控器和短距离数据链路（需要适当的调制）。
• 安防系统：作为夜视摄像机和光束阻断传感器的不可见光源。

7.2 设计考虑与电路保护

必须限流：正如规格书中明确警告的那样，必须始终使用一个外部限流电阻与LED串联。正向电压具有负温度系数（随温度升高而降低）。如果没有电阻，电源电压的微小增加或由于加热导致的VF降低，都会引起电流不受控制地大幅增加，导致立即发生热失控和器件损坏。

驱动电路设计：对于直流操作，使用欧姆定律（R = (Vcc - VF) / IF）计算的简单串联电阻就足够了。对于需要更高峰值强度的脉冲操作，可以使用由脉冲发生器驱动的晶体管或MOSFET开关。确保脉冲宽度和占空比保持在规定限值内（≤100μs，≤1%）。

光学对准：15度的窄光束需要与接收光电探测器进行精心的机械对准，以最大化信号强度。在设计传感器外壳时，请考虑辐射模式图。

8. 技术对比与差异化

与标准的顶部发射红外LED相比，IR29-01C的侧发光（或侧视）封装在PCB必须平行于感应平面安装的应用中具有明显优势。这消除了使用导光管或额外光学元件将光束偏转90度的需要，简化了机械设计并减少了元件数量。其940nm波长在硅探测器灵敏度和比850nm光源更低的可见度之间取得了良好平衡，使其在工作时更不易被察觉。微型1.2mm尺寸允许实现非常紧凑的传感器设计。

9. 常见问题解答（基于技术参数）

Q1：为什么限流电阻是绝对必要的？
A1：LED的I-V特性是指数型的。正向电压的微小变化（其本身随温度降低）会导致电流发生巨大变化。如果没有串联电阻来稳定电流，就会发生热失控，迅速损坏LED。

Q2：我可以直接用3.3V或5V微控制器引脚驱动这个LED吗？
A2：不行。微控制器引脚的电流源/灌能力有限（通常最大20-40mA），并非设计用于直接驱动LED。应始终使用由MCU引脚控制的驱动电路（例如晶体管），并在LED上串联一个限流电阻。

Q3：辐射强度（mW/sr）和发光强度（mcd）有什么区别？
A3：发光强度（以坎德拉为单位）是根据人眼灵敏度（明视觉曲线）加权的，在红外光谱中几乎为零。辐射强度测量的是单位立体角发射的实际光功率，使其成为适用于机器（而非人眼）检测的红外器件的正确度量指标。

Q4：如何理解15度的视角？
A4：这是半峰全宽（FWHM）角度。辐射强度在0度（从封装侧面直射）时最高，在偏离中心线±7.5度时降至其最大值的50%，使得总光束宽度为15度。

10. 实际设计与使用案例

案例：设计纸巾机传感器。IR29-01C是一个理想选择。它将安装在PCB边缘，侧向面对出纸口。一个匹配的硅光电晶体管将放置在对面。正常情况下，红外光束被检测到。当手遮挡光束时，微控制器触发电机分发纸巾。侧发光封装允许PCB垂直安装在前面板后面，LED和探测器通过小孔露出，形成非常简洁的设计。940nm波长不可见，因此没有令人分心的红光。设计师必须为5V系统电源轨上的20mA驱动电流计算合适的串联电阻（R ≈ (5V - 1.3V) / 0.02A = 185Ω，180Ω或200Ω的标准值将是合适的）。

11. 原理介绍

红外发光二极管（IR LED）是一种半导体p-n结二极管，当正向偏置时会发射不可见的红外光。电子在器件内与空穴复合，以光子的形式释放能量。发射光的波长由半导体材料的能带隙决定。对于IR29-01C，使用砷化镓铝（GaAlAs）材料体系来产生峰值能量对应940nm波长的光子。水晶透明环氧树脂封装充当透镜，将发射光塑造成聚焦光束。侧视结构是通过将半导体芯片侧向安装在封装内实现的，从而使光平行于PCB平面发射。

12. 发展趋势

像IR29-01C这样的超小型红外LED的发展趋势是朝着更小的封装尺寸（例如芯片级封装）、更高的辐射强度和效率以及更宽的工作温度范围发展，以支持汽车和工业应用。集成是另一个关键趋势，器件将红外发射器、驱动器，有时还包括光电探测器组合到单个模块中。同时，也致力于提高数据通信应用（如红外数据协会IrDA和消费电子遥控器）的速度（调制能力）。此外，开发工作还在继续，以增强器件对抗静电放电（ESD）和恶劣环境条件的可靠性和鲁棒性。