3mm 紅外線LED HIR234C 規格書 - T-1 封裝 - 峰值波長 850nm - 順向電壓 1.65V

1. 產品概覽

HIR234C 係一款高強度紅外線發射二極管，採用標準 3mm (T-1) 透明塑膠封裝。佢設計用嚟發射峰值波長為 850nm 嘅光，令佢喺光譜上兼容常見嘅矽光電晶體管、光電二極管同紅外線接收模組。呢款器件專為需要可靠同高效紅外線傳輸嘅應用而設計。

1.1 核心優勢

高輻射強度：提供強勁嘅光學輸出，適合遠距離或低靈敏度接收器系統。
高可靠性：為咗穩定性能同長使用壽命而設計。
低順向電壓：喺 20mA 電流下通常為 1.65V，有助於降低設計中嘅功耗。
環保合規：產品符合 RoHS、歐盟 REACH 同無鹵素標準 (Br < 900ppm, Cl < 900ppm, Br+Cl < 1500ppm)。
標準封裝：熟悉嘅 T-1 (3mm) 外形，配備 2.54mm 引腳間距，確保易於整合到現有設計同 PCB 佈局。

1.2 目標應用

呢款紅外線 LED 適用於各種需要非可見光通訊或感測嘅系統。

紅外線遙控器單元，特別係嗰啲有較高功率要求嘅。
自由空間光學數據傳輸鏈路。
煙霧探測系統。
通用紅外線應用系統，包括接近感測器同物體計數器。

2. 技術參數分析

2.1 絕對最大額定值

呢啲額定值定義咗器件可能永久損壞嘅極限。喺呢啲條件下操作唔保證正常。

連續順向電流 (I_F)：100 mA
峰值順向電流 (I_FP)：1.0 A (脈衝寬度 ≤ 100μs，佔空比 ≤ 1%)
反向電壓 (V_R)：5 V
工作溫度 (T_opr)：-40°C 至 +85°C
儲存溫度 (T_stg)：-40°C 至 +100°C
功耗 (P_d)：150 mW (喺或低於 25°C 環境溫度下)
焊接溫度 (T_sol)：260°C，持續 ≤ 5 秒

2.2 電光特性

呢啲參數喺環境溫度 (T_a) 為 25°C 時測量，定義咗器件嘅典型性能。

輻射強度 (I_e)：
- 7.8 mW/sr (最小) / 15 mW/sr (典型) @ I_F= 20mA (直流)。
- 50 mW/sr (典型) @ I_F= 100mA (脈衝)。
- 300 mW/sr (典型) @ I_F= 1A (脈衝)。
峰值波長 (λ_p)：850 nm (典型) @ I_F= 20mA。
光譜帶寬 (Δλ)：45 nm (典型) @ I_F= 20mA。
順向電壓 (V_F)：
- 1.45V (最小) / 1.65V (典型) / 1.65V (最大) @ I_F= 20mA。
- 1.80V (典型) / 2.40V (最大) @ I_F= 100mA (脈衝)。
- 4.10V (典型) / 5.25V (最大) @ I_F= 1A (脈衝)。
反向電流 (I_R)：10 μA (最大) @ V_R= 5V。
視角 (2θ_1/2)：30 度 (典型) @ I_F= 20mA。

測量公差：順向電壓 ±0.1V，輻射強度 ±10%，峰值波長 ±1.0nm。

3. 性能曲線分析

規格書提供咗幾條特性曲線，對於理解器件喺唔同操作條件下嘅行為至關重要。

3.1 溫度與電流依賴性

順向電流 vs. 環境溫度 (圖1)：呢條曲線顯示咗最大允許順向電流隨環境溫度升高而降低嘅情況。為確保可靠性並保持喺功耗限制內，必須喺較高溫度下降低驅動電流。

峰值發射波長 vs. 環境溫度 (圖3)：LED 嘅峰值波長有溫度係數，通常會隨溫度輕微偏移。呢條曲線量化咗 HIR234C 嘅偏移，對於需要精確光譜匹配嘅應用非常重要。

順向電流 vs. 順向電壓 (圖4)：呢個係二極管嘅基本 I-V 曲線。佢顯示咗電流同電壓之間嘅指數關係。呢條曲線有助於設計限流電路，並理解 LED 喺唔同驅動條件下嘅壓降。

3.2 光學輸出特性

光譜分佈 (圖2)：呢個圖表繪製咗相對輻射強度對波長嘅關係。佢直觀地確認咗 850nm 峰值同大約 45nm 嘅光譜帶寬，顯示咗發射嘅波長範圍。

輻射強度 vs. 順向電流 (圖5)：呢條曲線展示咗光學輸出功率 (單位 mW/sr) 同電氣輸入電流之間嘅關係。喺中段範圍通常係線性嘅，但喺極高電流下可能會因熱效應同效率影響而飽和。

相對輻射強度 vs. 角度位移 (圖6)：呢個極座標圖定義咗 LED 嘅輻射模式。佢顯示咗強度隨住遠離中心軸 (0°) 而下降嘅情況，最終定義咗強度下降到峰值一半時嘅 30 度視角。

輻射強度 vs. 環境溫度 (圖7)：光學輸出會隨接面溫度升高而降低。呢條曲線量化咗輻射強度隨環境 (從而接面) 溫度升高而典型下降嘅幅度，對於設計喺寬溫度範圍內運行嘅系統至關重要。

相對順向電壓 vs. 環境溫度 (圖8)：二極管嘅順向電壓具有負溫度係數。呢條曲線顯示咗 V_F通常點樣隨溫度升高而降低，呢個可能係恆壓驅動方案或使用 LED 作為溫度感測器時嘅一個因素。

4. 機械與封裝資訊

4.1 器件選擇與結構

晶片材料：GaAlAs (砷化鎵鋁)。
透鏡/顏色：透明塑膠。

4.2 封裝尺寸 (T-1, 3mm)

器件符合標準 T-1 (3mm) 圓形 LED 封裝尺寸。規格書中嘅關鍵機械註記包括：

所有尺寸單位為毫米 (mm)。
標準尺寸公差為 ±0.25mm，除非另有說明。
圖紙通常顯示本體直徑 (3.0mm)、引腳間距 (2.54mm)，以及包括透鏡形狀同引腳長度/直徑嘅總體尺寸。

極性識別：陰極通常由塑膠透鏡邊緣上嘅一個平面標記同/或較短嘅引腳識別。請務必參考封裝圖紙以作最終識別。

5. 焊接與組裝指引

手工焊接：使用溫控烙鐵。每條引腳嘅焊接時間限制喺最多 3 秒，溫度唔超過 350°C。
波峰焊：可以使用，但應控制預熱同暴露時間，以最小化對塑膠封裝嘅熱應力。
回流焊：根據絕對最大額定值，器件可以承受 260°C 嘅峰值焊接溫度，最多 5 秒。呢個兼容標準無鉛 (Pb-free) 回流焊曲線 (例如 IPC/JEDEC J-STD-020)。
一般注意事項：
- 處理期間避免對引腳或透鏡施加機械應力。
- 唔好超過指定嘅儲存溫度範圍。
- 處理同組裝期間使用適當嘅 ESD (靜電放電) 預防措施。

6. 包裝與訂購資訊

6.1 包裝規格

標準包裝：每袋 200 至 1000 件。
5 袋裝入 1 個盒。
10 盒裝入 1 個紙箱。

6.2 標籤資訊

產品標籤包括用於追溯同驗證嘅關鍵識別碼：

CPN：客戶部件號
P/N：生產編號 (HIR234C)
QTY：包裝內數量
CAT：等級/類別 (例如，亮度分檔)
HUE：峰值波長資訊
REF：參考
LOT No：製造批次號，用於追溯

7. 應用設計考量

7.1 LED 驅動

恆流驅動：LED 係電流驅動器件。為咗穩定同可預測嘅光學輸出，請使用恆流源或串聯一個限流電阻同電壓源。電阻值可以使用歐姆定律計算：R = (V_supply- V_F) / I_F。為咗保守設計，請始終使用規格書中嘅最大 V_F。

脈衝操作：對於需要極高瞬時強度嘅應用 (例如遠程遙控器)，可以按照規格用短暫嘅高電流脈衝 (高達 1A) 驅動 LED。呢個操作必須嚴格遵守脈衝寬度 (≤100μs) 同佔空比 (≤1%) 限制，以防止過熱。

7.2 光學設計

透鏡選擇：透明透鏡發射出 30 度光束。對於更窄或形狀唔同嘅光束，可以使用二次光學元件 (塑膠透鏡、反射器)。

接收器匹配：850nm 峰值波長最適合由矽基感測器檢測。確保所選嘅光電晶體管、光電二極管或紅外線接收模組喺 800-900nm 範圍內具有峰值靈敏度。

抗環境光干擾：喺有強環境光 (特別係含有紅外線嘅陽光) 嘅環境中，考慮以特定頻率調製 LED 驅動信號，並使用調諧到該頻率嘅接收器來抑制背景噪音。

8. 技術比較與定位

HIR234C 將自己定位為一款通用、高可靠性嘅紅外線發射器，採用普遍使用嘅 3mm 封裝。

vs. 標準 5mm 紅外線 LED：3mm 封裝提供更小嘅佔位面積，喺小型化設計中具有優勢，同時仍能提供足夠嘅輻射強度。
vs. SMD 紅外線 LED：與表面貼裝器件相比，通孔 T-1 封裝通常更受原型製作、手工組裝或需要更高機械穩健性或通過引腳更容易散熱嘅應用青睞。
關鍵差異點：佢結合咗高脈衝輻射強度 (300 mW/sr)同標準封裝，令佢適合需要從常見外形尺寸發出強勁紅外線脈衝嘅應用。

9. 常見問題 (FAQ)

Q1：輻射強度 (mW/sr) 同功率輸出 (mW) 有咩唔同？

A1：輻射強度測量每立體角 (球面度) 嘅光功率。佢表示光束嘅集中程度。總輻射通量 (mW) 需要將強度喺整個發射模式上積分。對於 30 度 LED，總功率明顯低於峰值強度值。

Q2：我可以連續以 100mA 驅動呢個 LED 嗎？

A2：連續順向電流嘅絕對最大額定值係 100mA。然而，喺呢個最大電流下連續操作會產生大量熱量，升高接面溫度。為咗可靠嘅長期操作，建議喺較低電流 (例如 20-50mA) 下操作，或實施足夠嘅散熱措施，特別係喺高環境溫度下。

Q3：點解喺 1A 脈衝 (最大 5.25V) 時嘅順向電壓比 20mA 直流 (最大 1.65V) 高咁多？

A3：呢個係由於 LED 晶片同封裝內部嘅串聯電阻。喺極高電流下，呢個內部電阻上嘅壓降變得顯著，導致總 V_F更高。呢個係所有 LED 嘅共同特性。

Q4：850nm LED 可見嗎？

A4：850nm 屬於近紅外 (NIR) 光譜。佢通常對人眼係不可見嘅。然而，有些人可能會從高功率 850nm LED 中察覺到非常微弱嘅深紅色光芒，因為發射光譜有一個小 "尾巴" 延伸到可見紅光區域。對於完全隱蔽嘅操作，通常使用 940nm LED。

10. 設計與使用案例分析

案例：遠程紅外線遙控發射器

目標：設計一個遙控器，必須喺典型客廳環境中 15 米距離內可靠操作。

設計選擇：

LED 選擇：選擇 HIR234C 係因為佢嘅高脈衝輻射強度 (1A 下典型值 300 mW/sr)。
驅動電路：使用一個簡單嘅晶體管開關從 3V 電池電源脈衝驅動 LED。計算一個串聯電阻以將脈衝電流限制喺大約 800mA (安全低於 1A 最大值)，考慮到電池電壓降同高電流下 LED 嘅 V_F。
信號調製：驅動脈衝用 38kHz 載波頻率編碼，呢個係紅外線遙控器嘅常見標準。
光學：喺 LED 前面放置一個簡單嘅塑膠準直透鏡，將光束從 30 度收窄到大約 10 度，將更多發射能量集中到遠處嘅接收器。

結果：高強度脈衝驅動同光束準直嘅結合，確保咗一個強勁、可檢測嘅信號到達目標距離嘅紅外線接收模組，即使喺存在中等環境紅外線噪音嘅情況下。

11. 工作原理

紅外線發光二極管 (IR LED) 係一種半導體 p-n 結二極管。當施加順向電壓時，來自 n 區嘅電子同來自 p 區嘅電洞被注入到結區。當呢啲電荷載子復合時，能量被釋放。喺 HIR234C 嘅 GaAlAs 材料情況下，呢啲能量對應於波長中心喺 850 納米左右嘅光子，呢個屬於電磁波譜嘅紅外線部分。特定波長由半導體材料嘅帶隙能量決定。透明環氧樹脂封裝充當透鏡，將發射光塑造成指定嘅視角。

12. 技術趨勢

紅外線 LED 技術與可見光 LED 技術一齊持續發展。與 HIR234C 等器件相關嘅一般趨勢包括：

效率提高：持續嘅材料同外延生長改進帶來更高嘅電光轉換效率 (每瓦電輸入產生更多光輸出)，降低功耗同熱量產生。
更高速度調製：能夠更快切換嘅 LED 嘅發展，受到光學數據通訊 (IrDA, Li-Fi) 同先進感測 (如飛行時間 ToF) 應用嘅推動。
小型化：雖然通孔封裝仍然流行，但市場正強烈轉向表面貼裝器件 (SMD) 封裝 (例如 0805, 0603, 晶片級)，以適應自動化組裝同空間受限嘅設計。
多波長同 VCSEL：對於專業感測 (例如氣體分析、生物識別)，多波長紅外線光源正在湧現。垂直腔面發射激光器 (VCSEL) 由於其精確嘅光束特性，喺高性能 3D 感測同結構光應用中也越來越受歡迎。

HIR234C 代表咗呢個不斷發展嘅領域中一個成熟、可靠且具成本效益嘅解決方案，非常適合其喺消費電子產品同工業感測中嘅目標應用。

LED規格術語詳解

LED技術術語完整解釋

一、光電性能核心指標

術語	單位/表示	通俗解釋	點解重要
光效（Luminous Efficacy）	lm/W（流明/瓦）	每瓦電能發出嘅光通量，越高越慳電。	直接決定燈具嘅能效等級同電費成本。
光通量（Luminous Flux）	lm（流明）	光源發出嘅總光量，俗稱"光亮度"。	決定燈具夠唔夠光。
發光角度（Viewing Angle）	°（度），例如120°	光強降至一半時嘅角度，決定光束闊窄。	影響光照範圍同均勻度。
色溫（CCT）	K（開爾文），例如2700K/6500K	光嘅顏色冷暖，低值偏黃/暖，高值偏白/冷。	決定照明氣氛同適用場景。
顯色指數（CRI / Ra）	無單位，0–100	光源還原物體真實顏色嘅能力，Ra≥80為佳。	影響色彩真實性，用於商場、美術館等高要求場所。
色容差（SDCM）	麥克亞當橢圓步數，例如"5-step"	顏色一致性嘅量化指標，步數越細顏色越一致。	保證同一批燈具顏色冇差異。
主波長（Dominant Wavelength）	nm（納米），例如620nm（紅）	彩色LED顏色對應嘅波長值。	決定紅、黃、綠等單色LED嘅色相。
光譜分佈（Spectral Distribution）	波長 vs. 強度曲線	顯示LED發出嘅光喺各波長嘅強度分佈。	影響顯色性同顏色品質。

二、電氣參數

術語	符號	通俗解釋	設計注意事項
順向電壓（Forward Voltage）	Vf	LED點亮所需嘅最小電壓，類似"啟動門檻"。	驅動電源電壓需≥Vf，多個LED串聯時電壓累加。
順向電流（Forward Current）	If	使LED正常發光嘅電流值。	常採用恆流驅動，電流決定亮度同壽命。
最大脈衝電流（Pulse Current）	Ifp	短時間內可承受嘅峰值電流，用於調光或閃光。	脈衝寬度同佔空比需嚴格控制，否則過熱損壞。
反向電壓（Reverse Voltage）	Vr	LED能承受嘅最大反向電壓，超過則可能擊穿。	電路中需防止反接或電壓衝擊。
熱阻（Thermal Resistance）	Rth（°C/W）	熱量從芯片傳到焊點嘅阻力，值越低散熱越好。	高熱阻需更強散熱設計，否則結溫升高。
靜電放電耐受（ESD Immunity）	V（HBM），例如1000V	抗靜電打擊能力，值越高越不易被靜電損壞。	生產中需做好防靜電措施，尤其高靈敏度LED。

三、熱管理與可靠性

術語	關鍵指標	通俗解釋	影響
結溫（Junction Temperature）	Tj（°C）	LED芯片內部嘅實際工作溫度。	每降低10°C，壽命可能延長一倍；過高導致光衰、色漂移。
光衰（Lumen Depreciation）	L70 / L80（小時）	亮度降至初始值70%或80%所需時間。	直接定義LED嘅"使用壽命"。
流明維持率（Lumen Maintenance）	%（例如70%）	使用一段時間後剩餘亮度嘅百分比。	表徵長期使用後嘅亮度保持能力。
色漂移（Color Shift）	Δu′v′ 或麥克亞當橢圓	使用過程中顏色嘅變化程度。	影響照明場景嘅顏色一致性。
熱老化（Thermal Aging）	材料性能下降	因長期高溫導致嘅封裝材料劣化。	可能導致亮度下降、顏色變化或開路失效。

四、封裝與材料

術語	常見類型	通俗解釋	特點與應用
封裝類型	EMC、PPA、陶瓷	保護芯片並提供光學、熱學介面嘅外殼材料。	EMC耐熱好、成本低；陶瓷散熱優、壽命長。
芯片結構	正裝、倒裝（Flip Chip）	芯片電極佈置方式。	倒裝散熱更好、光效更高，適用於高功率。
螢光粉塗層	YAG、硅酸鹽、氮化物	覆蓋喺藍光芯片上，部分轉化為黃/紅光，混合成白光。	唔同螢光粉影響光效、色溫同顯色性。
透鏡/光學設計	平面、微透鏡、全反射	封裝表面嘅光學結構，控制光線分佈。	決定發光角度同配光曲線。

五、質量控制與分檔

術語	分檔內容	通俗解釋	目的
光通量分檔	代碼例如 2G、2H	按亮度高低分組，每組有最小/最大流明值。	確保同一批產品亮度一致。
電壓分檔	代碼例如 6W、6X	按順向電壓範圍分組。	便於驅動電源匹配，提高系統效率。
色區分檔	5-step MacAdam橢圓	按顏色坐標分組，確保顏色落喺極細範圍內。	保證顏色一致性，避免同一燈具內顏色不均。
色溫分檔	2700K、3000K等	按色溫分組，每組有對應嘅坐標範圍。	滿足唔同場景嘅色溫需求。

六、測試與認證

術語	標準/測試	通俗解釋	意義
LM-80	流明維持測試	喺恆溫條件下長期點亮，記錄亮度衰減數據。	用於推算LED壽命（結合TM-21）。
TM-21	壽命推演標準	基於LM-80數據推算實際使用條件下嘅壽命。	提供科學嘅壽命預測。
IESNA標準	照明工程學會標準	涵蓋光學、電氣、熱學測試方法。	行業公認嘅測試依據。
RoHS / REACH	環保認證	確保產品不含有害物質（例如鉛、汞）。	進入國際市場嘅准入條件。
ENERGY STAR / DLC	能效認證	針對照明產品嘅能效同性能認證。	常用於政府採購、補貼項目，提升市場競爭力。

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