目錄
- 1. 產品概覽
- 1.1 核心優勢
- 1.2 目標市場同應用
- 2. 深入技術參數分析
- 2.1 絕對最大額定值
- 2.2 電光特性
- 2.3 熱特性
- 3. 分級系統說明
- 4. 性能曲線分析
- 4.1 正向電流 vs. 環境溫度
- 4.2 光譜分佈
- 4.3 峰值發射波長 vs. 環境溫度
- 4.4 正向電流 vs. 正向電壓 (IV曲線)
- 4.5 輻射強度 vs. 正向電流
- 4.6 相對輻射強度 vs. 角度位移
- 5. 機械同封裝資料
- 5.1 封裝尺寸
- 5.2 極性識別
- 6. 焊接同組裝指引
- 6.1 引腳成型
- 6.2 儲存條件
- 6.3 焊接參數
- 6.4 清潔
- 7. 包裝同訂購資料
- 7.1 包裝規格
- 7.2 標籤格式規格
- 8. 應用設計考慮因素
- 8.1 典型應用電路
- 8.2 光學設計注意事項
- 8.3 熱管理
- 9. 技術比較同差異化
- 10. 常見問題 (FAQ)
- 11. 設計同使用案例研究
- 12. 工作原理
- 13. 技術趨勢
1. 產品概覽
呢份文件詳細說明咗一款5.0mm (T-1 3/4) 通孔式紅外線發射二極管嘅規格。呢個元件設計用嚟發射峰值波長為850nm嘅光線，適合用於各種紅外線感應同傳輸應用。佢採用透明塑膠封裝，能夠提供高輻射輸出。
1.1 核心優勢
呢個元件嘅主要優勢包括高可靠性同高輻射強度。佢具有低正向電壓，有助於電路設計中嘅能源效率。元件採用無鉛材料製造，並符合主要嘅環保同安全法規，包括RoHS、歐盟REACH同無鹵素標準 (Br < 900ppm, Cl < 900ppm, Br+Cl < 1500ppm)。
1.2 目標市場同應用
呢款紅外線LED嘅光譜同常見嘅矽光電晶體管、光電二極管同紅外線接收模組相匹配。佢嘅典型應用包括：
- 用於數據通訊嘅自由空間傳輸系統。
- 需要更高功率輸出嘅紅外線遙控裝置。
- 煙霧探測系統。
- 用於感應同探測嘅一般紅外線應用系統。
2. 深入技術參數分析
以下部分提供咗元件嘅電氣、光學同熱特性嘅詳細分析。
2.1 絕對最大額定值
呢啲額定值定義咗可能導致元件永久損壞嘅極限。佢哋唔係用於連續操作嘅。
- 連續正向電流 (IF)：100 mA
- 峰值正向電流 (IFP)：1.0 A (脈衝寬度 ≤100μs，佔空比 ≤1%)
- 反向電壓 (VR)：5 V
- 操作溫度 (Topr)：-40°C 至 +85°C
- 儲存溫度 (Tstg)：-40°C 至 +85°C
- 焊接溫度 (Tsol)：260°C，持續 ≤5 秒
- 25°C 時嘅功耗 (Pd)：150 mW
2.2 電光特性
呢啲參數喺環境溫度 (Ta) 為25°C時測量，定義咗元件喺指定條件下嘅典型性能。
- 輻射強度 (Ie)：喺正向電流 (IF) 為20mA時，最小典型值為7.8 mW/sr。喺脈衝條件下 (IF=100mA，脈衝寬度 ≤100μs，佔空比 ≤1%)，典型輻射強度為80 mW/sr。喺相同脈衝條件下，峰值電流為1A時，可達到800 mW/sr。
- 峰值波長 (λp)：喺 IF=20mA 時為850 nm (典型值)。
- 光譜帶寬 (Δλ)：喺 IF=20mA 時為45 nm (典型值)，表示最大強度一半處嘅光譜寬度。
- 正向電壓 (VF)：喺 IF=20mA 時，範圍從1.45V (典型值) 到最大值1.65V。佢會隨電流增加而增加，喺100mA時達到最大值2.40V，喺脈衝操作下1A時達到5.25V。
- 反向電流 (IR)：喺 VR=5V 時，最大值為10 μA。
- 視角 (2θ1/2)：喺 IF=20mA 時為30度 (典型值)，定義咗輻射強度至少為峰值一半時嘅角度範圍。
2.3 熱特性
元件嘅性能會受溫度影響。喺25°C自由空氣中，最大額定功耗為150 mW。設計師必須考慮喺較高環境溫度下操作時降低呢個數值，以確保長期可靠性並防止熱失控。
3. 分級系統說明
呢款產品根據喺 IF=20mA 時測量嘅輻射強度，提供唔同嘅性能等級或分級。咁樣可以讓設計師選擇一個精確匹配其應用靈敏度要求嘅元件。
輻射強度嘅分級結構如下：
- M級：7.8 - 12.5 mW/sr
- N級：11.0 - 17.6 mW/sr
- P級：15.0 - 24.0 mW/sr
- Q級：21.0 - 34.0 mW/sr
- R級：30.0 - 48.0 mW/sr
規格書亦指出，呢款元件提供主波長 (HUE) 同正向電壓 (REF) 嘅等級，但提供嘅摘錄中並未詳細說明呢啲參數嘅具體分級代碼。
4. 性能曲線分析
圖形數據提供咗對元件喺唔同條件下行為嘅更深入理解。
4.1 正向電流 vs. 環境溫度
呢條曲線顯示咗當環境溫度升高超過25°C時，最大允許正向電流嘅降額情況。為保持可靠性，喺較高溫度下必須降低操作電流。
4.2 光譜分佈
呢個圖表顯示咗圍繞850nm峰值嘅整個波長光譜上嘅相對輻射功率輸出。45nm嘅帶寬表示發射嘅波長範圍。
4.3 峰值發射波長 vs. 環境溫度
呢個關係顯示咗峰值波長 (λp) 如何隨結溫變化而偏移。通常，波長會隨溫度升高而輕微增加，呢個係需要與探測器進行精確光譜匹配嘅應用中嘅關鍵因素。
4.4 正向電流 vs. 正向電壓 (IV曲線)
呢條基本曲線描繪咗施加喺二極管兩端嘅電壓同產生嘅電流之間嘅指數關係。對於設計限流電路（例如選擇串聯電阻）至關重要。
4.5 輻射強度 vs. 正向電流
呢個圖表表明輻射強度隨正向電流超線性增加。然而，喺非常高嘅電流下操作（特別係直流）會導致熱量增加同潛在嘅效率損失，因此對於高強度要求，脈衝操作更可取。
4.6 相對輻射強度 vs. 角度位移
呢個極坐標圖直觀地表示咗視角 (2θ1/2 = 30°)。佢顯示咗當觀察角度偏離中心軸 (0°) 時強度如何減弱，呢個對於設計光學系統同對準發射器同探測器至關重要。
5. 機械同封裝資料
5.1 封裝尺寸
呢個元件符合標準T-1 3/4 (5mm) 徑向引線封裝。關鍵尺寸包括直徑約為5.0mm，標準引線間距為2.54mm (0.1英寸)，兼容標準穿孔板。除非另有說明，尺寸圖指定公差為±0.25mm。透鏡圓頂嘅確切形狀同引線長度喺詳細封裝圖中定義。
5.2 極性識別
陰極通常通過塑膠透鏡邊緣嘅平坦位置或較短嘅引線嚟識別。喺電路組裝期間必須觀察正確嘅極性，以防止反向偏壓損壞。
6. 焊接同組裝指引
正確處理對於防止機械同熱損壞至關重要。
6.1 引腳成型
- 彎曲必須喺距離環氧樹脂燈泡底部至少3mm處進行。
- 喺焊接前成型引腳。
- 彎曲時避免對封裝施加壓力。
- 喺室溫下剪斷引腳。
- 確保PCB孔同LED引腳完美對齊，以避免安裝應力。
6.2 儲存條件
- 儲存溫度 ≤30°C，相對濕度 (RH) ≤70%。
- 喺原始包裝中嘅最長儲存壽命為3個月。
- 對於更長嘅儲存時間（長達1年），請使用帶有氮氣氣氛同乾燥劑嘅密封容器。
- 避免喺潮濕環境中溫度急劇變化，以防止冷凝。
6.3 焊接參數
手工焊接：烙鐵頭溫度 ≤300°C（適用於最大30W烙鐵），每條引腳焊接時間 ≤3秒。保持焊點到環氧樹脂燈泡嘅最小距離為3mm。
波峰/浸焊：預熱溫度 ≤100°C，持續 ≤60秒。焊錫槽溫度 ≤260°C，持續 ≤5秒。遵守3mm距離規則。
一般規則：唔好喺高溫下對引腳施加壓力。避免對同一元件進行多次焊接。喺冷卻至室溫期間保護元件免受衝擊/振動。唔好使用快速冷卻過程。遵循波峰焊接嘅推薦焊接曲線。
6.4 清潔
規格書提到，清潔應僅在必要時進行，但提供嘅摘錄中未詳細說明具體嘅清潔劑建議或超聲波清潔參數。標準做法係使用與環氧樹脂兼容嘅溫和、非侵蝕性清潔劑。
7. 包裝同訂購資料
7.1 包裝規格
元件包裝喺防靜電袋中，以提供ESD保護。標準包裝流程係：
1. 每防靜電袋500件。
2. 每內盒5袋 (2,500件)。
3. 每外箱10個內盒 (25,000件)。
7.2 標籤格式規格
產品標籤包含用於追溯同識別嘅關鍵信息：
- CPN (客戶部件編號)
- P/N (製造商部件編號: HIR333C/H0)
- QTY (包裝數量)
- CAT (發光/輻射強度等級，例如 M, N, P, Q, R)
- HUE (主波長等級)
- REF (正向電壓等級)
- LOT No. (批次編號，用於追溯)
- Date Code (日期代碼)
8. 應用設計考慮因素
8.1 典型應用電路
最常見嘅驅動電路係一個簡單嘅串聯電阻，用於限制正向電流。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（為可靠性起見使用最大值），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嚟提供高峰值電流（高達1A），同時保持低佔空比，使平均功率喺限制範圍內。
8.2 光學設計注意事項
30度視角喺光束集中度同覆蓋範圍之間提供咗良好嘅平衡。對於更長距離或更窄光束應用，可能需要二次光學元件（透鏡）。透明透鏡最適合850nm傳輸。確保接收器（光電晶體管、光電二極管或IC）喺850nm區域具有光譜靈敏度，以實現最大系統效率。
8.3 熱管理
雖然封裝喺25°C時可以散熱150mW，但對於喺高電流或高環境溫度下連續操作，通過引腳或精心設計嘅電路板佈局進行有效散熱係必要嘅。使用脈衝驅動模式可以顯著降低平均功耗同熱應力。
9. 技術比較同差異化
同標準可見光LED或其他紅外線LED相比，呢個元件嘅關鍵區別在於佢結合咗高輻射強度(喺R級中高達48 mW/sr),低正向電壓(典型值1.45V), 同全面嘅環保合規性(RoHS, REACH, 無鹵素)。使用GaAlAs芯片材料係高效率850nm發射嘅標準。5mm封裝提供咗堅固嘅通孔外形，適合廣泛嘅工業同消費類應用，喺呢啲應用中表面貼裝器件可能唔係理想選擇。
10. 常見問題 (FAQ)
問：我可以連續以100mA驅動呢個LED嗎？
答：連續正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 (Pd ≈ Vf * If)。為咗可靠嘅長期操作，建議降低電流額定值，特別係如果環境溫度高於25°C，或者使用散熱器。
問：分級 (M, N, P, Q, R) 之間有咩區別？
答：分級根據LED喺20mA驅動時嘅最小同最大輻射強度進行分類。M級輸出最低 (7.8-12.5 mW/sr)，R級輸出最高 (30.0-48.0 mW/sr)。根據您接收器電路所需嘅信號強度同靈敏度選擇分級。
問：點解喺1A時嘅正向電壓高過喺20mA時？
答：呢個係由於半導體芯片同鍵合線嘅內部串聯電阻。隨著電流增加，呢個電阻上嘅電壓降 (V = I*R) 增加，導致總正向電壓更高。
問：我點樣達到800 mW/sr嘅輻射強度？
答：呢個強度係喺脈衝條件下指定嘅：正向電流為1A，脈衝寬度為100微秒或更少，佔空比為1%或更少。咁樣可以最小化加熱，同時允許非常高嘅瞬時光學輸出。
11. 設計同使用案例研究
案例研究 1：長距離紅外線遙控
一位設計師需要一個距離超過30米嘅遙控器。佢哋選擇咗HIR333C/H0嘅R級以獲得最大輸出。電路使用微控制器生成調製數據脈衝。LED通過NPN晶體管開關以1A脈衝（100μs寬度，1%佔空比）驅動。高峰值強度確保強信號到達遠處接收器，而低佔空比使電池消耗同器件加熱最小化。
案例研究 2：工業環境中嘅接近傳感器
一台自動化機器需要一個堅固嘅接近傳感器。一個IR LED同一個光電晶體管相對放置喺輸送路徑兩側。LED以恆定50mA電流驅動（為可靠性從100mA最大值降額）。850nm波長比可見紅光LED更不易受環境可見光干擾。30度光束提供足夠嘅覆蓋範圍而唔會過度擴散。當物體阻斷光束時，傳感器會檢測到。
12. 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。當施加正向電壓時，來自n區嘅電子喺芯片嘅有源區內與來自p區嘅空穴復合。呢個復合過程以光子（光）嘅形式釋放能量。芯片有源區中使用嘅特定材料（喺呢個案例中係砷化鎵鋁 - GaAlAs）決定咗發射光子嘅波長。對於GaAlAs，呢個會產生峰值波長約為850nm嘅紅外光，人眼睇唔到，但矽基光電探測器好容易檢測到。
13. 技術趨勢
紅外線LED嘅趨勢繼續朝向更高效率（每電瓦輸入更多輻射輸出），咁樣可以實現更低功耗或從相同封裝獲得更高輸出。對於數據通訊應用（如IrDA同光學無線網絡），亦都趨向更高速度嘅調製能力。封裝正喺演變，包括用於高功率應用嘅具有改進熱性能嘅表面貼裝器件 (SMD)，儘管像5mm咁樣嘅通孔封裝因其機械堅固性同易於原型製作而仍然流行。將驅動電路同光電探測器集成到單一模組係另一個簡化系統設計嘅常見趨勢。
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。 |