IR204-A 3.0mm 紅外線LED 規格書 - 3mm 封裝 - 940nm 波長 - 100mA 電流 - 粵語技術文件

1. 產品概覽

IR204-A 係一款高強度紅外線發光二極管，採用標準3mm (T-1) 藍色塑膠封裝。佢設計用嚟發射峰值波長為940nm嘅光線，呢個波長同常見嘅光電晶體管、光電二極管同紅外線接收模組嘅光譜特性匹配。呢款器件嘅特點係可靠性高、輻射強度大、正向電壓低，非常適合各種紅外線傳輸應用。

1.1 核心優勢

• 高輻射強度：提供強勁嘅紅外線輸出，確保信號傳輸穩定可靠。
• 波長匹配：940nm嘅峰值波長經過優化，同標準紅外線接收器兼容性極佳。
• 細小標準化：採用3mm封裝，引腳間距為2.54mm，好容易就可以整合到標準PCB佈局入面。
• 符合標準：本產品符合RoHS、歐盟REACH同無鹵素標準（Br < 900ppm, Cl < 900ppm, Br+Cl < 1500ppm）。

1.2 目標應用

呢款紅外線LED主要用於需要非可見光通訊嘅系統。主要應用領域包括需要高功率嘅紅外線遙控器、自由空間傳輸系統、煙霧探測器，以及其他一般基於紅外線嘅感測或通訊系統。

2. 技術參數：深入客觀解讀

2.1 絕對最大額定值

呢啲額定值定義咗器件可能受到永久損壞嘅極限。喺呢啲極限或超出呢啲極限嘅情況下操作，性能唔保證。

• 連續正向電流 (IF)：100 mA。可以連續施加嘅最大直流電流。
• 峰值正向電流 (IFP)：1.0 A。呢個高電流只允許喺脈衝條件下使用（脈衝寬度 ≤ 100μs，佔空比 ≤ 1%）。
• 反向電壓 (VR)：5 V。反向偏壓下超過呢個電壓會損壞二極管結。
• 工作及儲存溫度 (Topr/Tstg)：-40°C 至 +85°C。器件額定用於工業溫度範圍。
• 功耗 (Pd)：25°C時為150 mW。封裝喺唔超過其熱極限嘅情況下可以散發嘅最大功率。

2.2 電光特性

呢啲參數喺標準結溫25°C下測量，定義咗器件喺指定條件下嘅性能。

• 輻射強度 (Ie)：一個關鍵性能指標。喺標準驅動電流20mA下，典型輻射強度為5.6 mW/sr。喺高電流脈衝操作（100mA, 1A）下，輸出會大幅增加至分別為38 mW/sr同350 mW/sr，適用於遠距離或高亮度脈衝應用。
• 峰值波長 (λp)：940 nm（典型值）。呢個屬於近紅外光譜，人眼睇唔到，但矽基傳感器可以高效檢測到。
• 光譜帶寬 (Δλ)：大約45 nm。呢個定義咗圍繞峰值波長嘅發射光譜寬度。
• 正向電壓 (VF)：20mA時典型值為1.2V，隨電流增加而增加。呢個低電壓有助於設計中降低功耗。
• 視角 (2θ1/2)：35度。呢個係輻射強度下降到峰值一半時嘅角度擴散，定義咗光束模式。

3. 分級系統說明

規格書包含輻射強度分級結構。LED會根據喺IF=20mA時測量到嘅輸出分為幾組（K, L, M, N）。例如，'L'級嘅最小強度為5.6 mW/sr，最大為8.9 mW/sr。咁樣設計師就可以選擇保證最低性能水平嘅部件，以確保系統行為一致。呢個特定型號嘅規格書冇標明波長或正向電壓嘅分級。

4. 性能曲線分析

規格書提供咗幾條對設計至關重要嘅特性曲線。

4.1 正向電流 vs. 環境溫度 (圖1)

呢條曲線顯示咗當環境溫度升高超過25°C時，最大允許連續正向電流點樣降低。設計師必須使用呢個圖表，確保喺應用嘅最高環境溫度下，工作電流唔超過安全極限。

4.2 光譜分佈 (圖2)

說明咗相對輻射功率作為波長嘅函數，以940nm峰值為中心，具有指定嘅~45nm帶寬。

4.3 峰值發射波長 vs. 溫度 (圖3)

顯示峰值波長隨環境（從而結）溫度變化而偏移。對於需要與檢測器精確光譜匹配嘅應用，呢點好重要。

4.4 正向電流 vs. 正向電壓 (IV曲線) (圖4)

描繪咗電流同電壓之間嘅非線性關係。呢條曲線對於設計限流電路（例如，串聯電阻計算）至關重要。

4.5 相對強度 vs. 正向電流 (圖5)

表明光輸出並唔與電流成線性比例，特別係喺較高電流下，效率可能會因為發熱同其他效應而下降。

4.6 相對輻射強度 vs. 角位移 (圖6)

呢個係空間輻射模式，以圖形方式顯示35度視角。對於確保正確對準同覆蓋範圍嘅光學設計至關重要。

5. 機械及封裝資料

5.1 封裝尺寸

器件採用標準T-1 (3mm) 圓形封裝。規格書中嘅詳細機械圖提供咗所有關鍵尺寸，包括本體直徑（典型值3.0mm）、引腳間距（2.54mm）同引腳直徑。除非另有說明，公差通常為±0.25mm。封裝材料係藍色塑膠，起到內置濾光片嘅作用。

5.2 極性識別

較長嘅引腳係陽極 (+)，較短嘅引腳係陰極 (-)。呢個係LED嘅標準慣例。封裝邊緣嘅平面側亦可能指示陰極側。

6. 焊接及組裝指引

• 焊接溫度：最高焊接溫度為260°C。
• 焊接時間：引腳唔應該暴露喺超過260°C嘅焊接溫度下超過5秒。
• 一般處理：喺處理同組裝期間應遵守標準ESD（靜電放電）預防措施，以防止損壞半導體結。
• 儲存條件：器件應儲存喺其指定溫度範圍-40°C至+85°C內嘅乾燥環境中。

7. 包裝及訂購資料

7.1 包裝規格

LED通常以袋裝（每袋200-1000件）。四袋放入一個盒，十盒構成一個紙箱。

7.2 標籤資料

包裝上嘅標籤包括關鍵信息，例如部件號 (P/N)、數量 (QTY)、等級/分級 (CAT)、峰值波長 (HUE)、批號 (LOT No.) 同參考代碼。呢種可追溯性對於質量控制好重要。

8. 應用建議

8.1 典型應用電路

喺基本電路中，LED通過一個限流電阻由電壓源驅動。電阻值 (R) 使用歐姆定律計算：R = (Vcc - Vf) / If，其中Vcc係電源電壓，Vf係LED嘅正向電壓（例如，20mA時為1.2V），If係所需嘅正向電流。對於脈衝操作（例如，喺遙控器中），通常使用晶體管開關從電容器或直接從電源提供高峰值電流（高達1A）。

8.2 設計考慮因素

• 電流驅動：一定要用受控電流驅動LED，唔好用固定電壓。使用串聯電阻或恆流驅動器。
• 熱管理：雖然封裝熱阻低，但喺高電流（接近100mA）或高環境溫度下連續運行，需要考慮降額曲線，以避免過熱。
• 光學對準：35度視角需要同接收傳感器正確對準，以獲得最佳信號強度。如果需要，可以使用透鏡或反射器來修改光束模式。
• 電源噪音：喺敏感嘅模擬感測應用中，確保LED驅動電路唔會引入可能干擾檢測器微弱信號嘅電氣噪音。

9. 技術比較與區分

IR204-A嘅主要區分點在於佢結合咗標準3mm封裝、高脈衝輻射強度（高達350 mW/sr）同精確定義嘅940nm波長。同普通紅外線LED相比，佢提供保證嘅最低性能（通過分級）並符合現代環保法規。其GaAlAs芯片材料係高效紅外線發射嘅標準材料。

10. 常見問題（基於技術參數）

10.1 我可唔可以直接從5V或3.3V微控制器引腳驅動呢個LED？

唔可以，唔可以直接驅動。微控制器引腳通常唔能夠持續提供20mA電流（請檢查你MCU嘅規格書），而且肯定唔能夠提供1A峰值電流。更重要嘅係，你必須使用串聯電阻將電流限制到所需值（例如，20mA）。需要一個晶體管（BJT或MOSFET）來開關LED所需嘅較高電流。

10.2 點解脈衝條件下輻射強度高咁多？

更高嘅脈衝額定值（100mA, 1A）允許結喺極短時間內用大得多嘅電流驅動。咁樣會產生更多光，而唔會導致平均結溫上升到破壞性水平，因為芯片同封裝嘅熱質量喺脈衝之間有時間冷卻。呢個對於像遙控器咁樣嘅突發通訊係理想嘅。

10.3 "光譜同光電晶體管匹配"係咩意思？

矽基光電晶體管同光電二極管喺近紅外區域（大約800-900nm）具有峰值靈敏度。IR204-A嘅940nm發射光喺呢個高靈敏度波段內，確保檢測器接收到強信號，從而提高系統嘅信噪比同操作距離。

11. 實際設計及使用案例

案例：簡單紅外線遙控發射器。一個常見用途係電視遙控器。微控制器產生調製數字碼（例如，38kHz載波）。呢個信號驅動晶體管嘅基極。晶體管開關流經IR204-A嘅集電極電流。LED附近嘅電容器可以提供強信號所需嘅短暫高電流脈衝（高達100mA或更多）。LED以38kHz頻率脈衝發光。940nm光係不可見嘅，高脈衝強度允許信號從牆壁反射，仍然可以被房間另一邊嘅接收器檢測到。低正向電壓有助於節省電池電量。

12. 原理介紹

紅外線發光二極管 (IR LED) 係一種半導體p-n結二極管。當施加正向電壓時，來自n區嘅電子同來自p區嘅空穴被注入到結區。當呢啲電荷載流子復合時，佢哋會釋放能量。喺呢個特定器件中，選擇嘅半導體材料（鎵鋁砷 - GaAlAs）使得呢種能量主要作為紅外光譜（波長940納米）嘅光子釋放。藍色塑膠封裝起到濾光片嘅作用，可能阻擋部分可見光，亦可能作為透鏡來塑造輸出光束。

13. 發展趨勢

紅外線LED技術嘅發展趨勢包括開發具有更高電光轉換效率（每瓦電輸入產生更多光輸出）嘅器件，從而實現更長電池壽命或更遠距離。亦持續有工作致力於生產具有更窄光譜帶寬嘅LED，用於需要精確波長控制同降低對環境光噪音敏感性嘅應用。將LED與驅動IC或光電檢測器集成到單一模組係另一個趨勢，可以簡化系統設計。喺更細小封裝中實現更高功率密度嘅推動持續進行，同時整個行業亦普遍推動完全符合環境同安全法規。