5.0mm 紅外線發光二極管 SIR323-5 規格書 - 5mm 封裝 - 1.3V 正向電壓 - 875nm 波長 - 150mW 功耗 - 英文技術文件

1. 產品概覽

SIR323-5係一款高強度紅外線發射二極管，採用標準T-1 3/4（5mm）透明塑膠封裝。佢設計用嚟發射峰值波長為875納米嘅光，屬於近紅外光譜範圍。呢個元件專為需要可靠同強力紅外線光源嘅應用而設計，其光譜輸出特別匹配常見嘅矽光電晶體、光電二極管同紅外線接收模組。封裝採用標準2.54mm引腳間距，方便整合到通孔印刷電路板設計。

1.1 核心優勢同目標市場

呢個元件嘅主要優勢包括高輻射強度，確保強勁嘅信號傳輸，同埋低正向電壓，有助於節能運作。佢採用無鉛物料製造，符合RoHS、歐盟REACH法規同無鹵素標準（Br < 900ppm, Cl < 900ppm, Br+Cl < 1500ppm），適合對環保要求嚴格嘅全球市場。呢個器件以高可靠性為特點，對消費同工業電子產品嚟講係關鍵因素。其主要目標應用係無線、非接觸式信號傳輸系統。

2. 深入技術參數分析

呢部分會詳細、客觀咁解讀規格書中定義嘅關鍵電氣、光學同熱參數。

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壓力極限。喺呢啲極限下或達到極限時操作並唔保證冇問題。

• 連續正向電流（I_F)）：100 mA。呢個係可以連續施加喺LED上而唔會導致性能下降嘅最大直流電流。
• 峰值正向電流（I_FP)）：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%。咁樣可以實現非常光亮嘅短暫爆發，對遠距離傳輸好有用。
• 反向電壓（V_R)）：5 V。施加超過呢個數值嘅反向偏壓可能會導致接面擊穿。
• 功耗（P_d)）：喺環境溫度25°C或以下時為150 mW。呢個係封裝可以作為熱量散發嘅最大功率。超過呢個限制會升高接面溫度，縮短壽命同降低輸出。
• 工作同儲存溫度：器件可以喺-40°C至+85°C嘅環境下工作，並可以喺-40°C至+100°C嘅環境下儲存。
• 焊接溫度：260°C，持續時間唔超過5秒，兼容標準無鉛回流焊接曲線。

2.2 電光特性

呢啲參數喺標準測試條件（Ta=25°C）下量度，定義咗器件嘅性能。

• 輻射強度（I_e)）：呢個係每單位立體角（球面度）發射嘅光功率。喺正向電流20mA時，典型值係7.8 mW/sr，最小值係4.0 mW/sr。喺脈衝條件下（I_F=100mA，脈衝 ≤100μs，佔空比 ≤1%），典型輻射強度達到40 mW/sr，展示咗佢高功率爆發嘅能力。
• 峰值波長（λ_p)）：875 nm（典型值）。呢個係發射光功率達到最大值嘅波長。光譜帶寬（Δλ）典型值係45 nm，表示圍繞峰值發射嘅波長範圍。
• 正向電壓（V_F)）：喺20mA時，典型正向電壓係1.3V，最大值係1.65V。喺100mA脈衝條件下，會上升到典型值1.4V（最大值1.8V）。呢個低V_F對低壓電路設計有好處。
• 反向電流（I_R)）：喺反向電壓5V時，最大值為10 μA，表示接面隔離良好。
• 視角（2θ_1/2)）：35度（典型值）。呢個係輻射強度下降到最大值一半（軸上）時嘅全角。35度角提供咗一個中等聚焦嘅光束，適合定向應用。

量度不確定性注意：規格書指定咗關鍵量度嘅公差：V_F（±0.1V）、I_e（±10%）同 λ_p（±1.0nm）。喺精密設計計算中必須考慮呢啲公差。

3. 性能曲線分析

規格書包含幾條特性曲線，說明器件喺唔同條件下嘅行為。

3.1 正向電流 vs. 環境溫度

呢條曲線（圖1）通常顯示最大允許正向電流隨環境溫度升高而降低。為咗防止超過最大接面溫度同150mW功耗限制，當喺高於25°C嘅環境下工作時，必須降低連續正向電流。設計師喺高溫應用中必須參考呢個圖表。

3.2 光譜分佈

光譜分佈圖（圖2）將相對強度對應波長繪製出嚟。佢直觀咁確認咗峰值波長喺875nm同大約45nm嘅光譜帶寬。呢條曲線對於確保同目標接收器（光電晶體、光電二極管或IC）嘅光譜靈敏度兼容至關重要。

3.3 相對強度 vs. 正向電流

呢個圖表（圖3）展示咗驅動電流同光輸出之間嘅關係。對於LED嚟講，光學輸出喺正常工作範圍內通常同正向電流成正比。然而，喺非常高嘅電流下，由於熱效應同其他非線性因素，效率可能會下降。呢條曲線幫助設計師選擇適當嘅驅動電流以達到所需嘅輻射強度。

3.4 相對輻射強度 vs. 角度位移

呢個極座標圖（圖4）繪製咗LED嘅發射模式。佢顯示咗強度如何隨觀察角度偏離中心軸（0°）而減弱。35度視角（強度為峰值嘅50%）就係從呢條曲線得出嘅。呢個資訊對於光學系統設計、確定光束覆蓋範圍同對準公差至關重要。

4. 機械同封裝資料

4.1 封裝尺寸

器件採用標準5mm（T-1 3/4）圓形LED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、透鏡形狀、引腳長度同引腳間距。引腳間距確認係2.54mm（0.1英寸），係通孔元件嘅標準。除非另有說明，所有尺寸公差為±0.25mm。透鏡物料係透明塑膠，為咗紅外線傳輸而優化，吸收極少。

4.2 極性識別

對於通孔LED，極性通常由兩個特徵表示：引腳長度同內部結構。較長嘅引腳係陽極（正極），較短嘅引腳係陰極（負極）。此外，好多封裝喺透鏡底座邊緣靠近陰極引腳嘅位置有一個平面。焊接前務必驗證極性，以防止反向偏壓損壞。

5. 焊接同組裝指引

器件適用於波峰焊或手動焊接。關鍵參數係最高焊接溫度260°C，持續時間唔超過5秒。呢個符合IPC/JEDEC J-STD-020無鉛回流曲線標準。長時間暴露喺高溫下會損壞塑膠封裝同內部引線鍵合。手動焊接時，使用溫控烙鐵並盡量縮短接觸時間。確保器件根據儲存溫度範圍（-40至+100°C）儲存喺乾燥環境中，以防止吸收濕氣，喺回流過程中導致"爆米花"現象。

6. 包裝同訂購資料

6.1 包裝規格

元件包裝喺防靜電袋中以作保護。標準包裝數量係每袋200至500件。然後五袋放入一個盒。最後，十盒裝入一個出貨紙箱。

6.2 標籤規格

包裝標籤包含幾個關鍵識別碼：

• CPN：客戶生產編號（客戶特定零件編號）。
• P/N：生產編號（製造商零件編號，例如SIR323-5）。
• QTY：包裝數量。
• CAT：等級（可能表示性能分級）。
• HUE：峰值波長（例如875nm）。
• REF：參考。
• LOT No：批次編號，用於追溯。

7. 應用建議

7.1 典型應用場景

• 紅外線遙控器：高輻射強度，特別係喺脈衝模式下（典型值40 mW/sr），令佢非常適合用於電視、音響系統同其他消費電子產品嘅遠距離遙控器。
• 自由空間傳輸系統：用於短距離無線數據鏈路、入侵警報同物體檢測系統，其中紅外線光束通過空氣傳輸到接收器。
• 煙霧探測器：常用於光學（光電）煙霧探測器。紅外線LED光束被煙霧粒子散射到光電二極管上，觸發警報。
• 通用紅外線應用系統：包括工業自動化（物體計數、位置感應）、觸控螢幕同光學編碼器。

7.2 設計考慮同電路保護

• 限流：LED係電流驅動器件。務必使用串聯限流電阻（或恆流驅動器）以防止超過最大連續正向電流（100mA）。電阻值使用歐姆定律計算：R = (V_電源- V_F) / I_F.
• 脈衝操作：對於高強度爆發，確保驅動電路可以提供1A峰值電流，同時嚴格遵守脈衝寬度（≤100μs）同佔空比（≤1%）限制。簡單嘅微控制器GPIO腳位通常無法直接提供咁大電流，可能需要一個電晶體開關（例如MOSFET）。
• 反向電壓保護：雖然器件可以承受高達5V嘅反向電壓，但最好避免反向偏壓。喺交流耦合電路或可能出現反向電壓嘅情況下，考慮並聯一個保護二極管喺LED旁邊（陰極對陽極）。
• 熱管理：雖然封裝細小，但喺較高電流同環境溫度下，功耗變得重要。確保足夠嘅通風，如果喺高於25°C嘅環境下工作，請考慮降額曲線。
• 光學設計：考慮35度視角。對於聚焦光束，可能需要外部透鏡或反射器。對於廣域照明，原生角度可能已經足夠。確保接收器喺光譜上匹配875nm峰值。

8. 技術比較同差異化

SIR323-5通過結合關鍵參數喺5mm紅外線LED市場中脫穎而出。同普通5mm紅外線LED相比，佢提供更高嘅典型輻射強度（20mA時7.8 mW/sr vs. 通常5-6 mW/sr），能夠喺相同信號強度下實現更長距離或更低功耗。其低正向電壓（典型值1.3V）對電池供電設備有好處。875nm波長係一個常見標準，確保同矽基接收器嘅廣泛兼容性。佢符合現代環保標準（RoHS、REACH、無鹵素）係大多數當代電子製造嘅強制要求，而較舊或較低成本嘅替代品可能唔符合。

9. 常見問題（基於技術參數）

9.1 輻射強度同發光強度有咩分別？

輻射強度（I_e，單位mW/sr）係每立體角發射嘅光功率，適用於所有波長。發光強度（單位坎德拉，cd）係根據人眼靈敏度（明視覺曲線）加權，只對可見光有意義。由於呢個係紅外線LED，輻射強度係正確同指定嘅度量標準。

9.2 我可唔可以直接用3.3V或者5V微控制器腳位驅動呢個LED？

你唔應該直接連接。微控制器GPIO腳位有電流輸出限制（通常20-40mA），無法處理LED嘅潛在電流消耗或1A脈衝。更重要嘅係，你必須有一個串聯電阻嚟限制電流。例如，從5V電源，目標I=20mA同V_F=1.3V：R = (5V - 1.3V) / 0.02A = 185 歐姆（使用標準180或220歐姆電阻）。然後GPIO腳位會驅動一個電晶體嘅基極/閘極，由呢個電晶體開關控制LED電流。_F9.3 點解峰值正向電流（1A）會比連續電流（100mA）高咁多？

呢個係由於熱限制。1A脈衝非常短暫（≤100μs）同唔頻繁（佔空比 ≤1%），以至於半導體接面冇時間顯著升溫。100mA連續額定值考慮咗穩定狀態產生嘅熱量，封裝必須將呢啲熱量散發到環境中，以保持接面溫度喺安全範圍內。

9.4 我點樣揀一個匹配呢個LED嘅接收器？

搵一個峰值光譜靈敏度喺875nm左右嘅光電晶體、光電二極管或紅外線接收模組。大多數矽基檢測器嘅峰值靈敏度喺800nm至950nm之間，令佢哋成為良好匹配。務必檢查接收器規格書中嘅光譜靈敏度曲線。

10. 實用設計同使用案例

案例：設計一個遠距離紅外線遙控器

目標
：喺典型客廳中傳輸可靠信號達15米。設計選擇
驅動模式:

1. ：使用脈衝操作，I= 1A，以最大化輻射強度（典型值40 mW/sr），實現最遠距離。_FP電路
2. ：微控制器產生編碼脈衝序列。一個GPIO腳位控制一個N通道MOSFET。LED同一個細小嘅電流檢測電阻串聯喺電源（例如2粒AA電池 ~3V）同MOSFET汲極之間。電阻值細小，只係用嚟設定峰值電流：R = (V電池_{- V}F_脈衝_{- V}DS_導通_{) / 1A。MOSFET使用一個閘極電阻。}脈衝時序
3. ：確保遙控器代碼（例如NEC協議）中嘅每個高脈衝寬度 ≤100μs。整個傳輸爆發期間嘅佔空比必須 ≤1%。對於短嘅遙控器代碼，呢個通常好容易滿足。光學
4. ：原生35度光束可能已經足夠。為咗更好嘅方向性同距離，可以喺LED前面加一個簡單嘅塑膠準直透鏡。呢個方法利用咗SIR323-5嘅關鍵優勢：高脈衝輸出同低正向電壓，令細小電池供電都可以實現強力遙控。

紅外線發光二極管係一種半導體p-n接面二極管。當施加正向電壓（陽極相對陰極為正）時，來自n型區域嘅電子同來自p型區域嘅電洞被注入接面區域。當呢啲電荷載子復合時，佢哋會釋放能量。喺標準矽二極管中，呢啲能量主要作為熱量釋放。喺用於呢個LED嘅材料如砷化鎵鋁（GaAlAs）中，呢種復合能量嘅顯著部分以光子（光）嘅形式釋放。發射光嘅特定波長（呢個例子中係875nm）由半導體材料嘅能隙決定，呢個係喺晶體生長過程中設計嘅。透明環氧樹脂封裝充當透鏡，將發射光塑造成特徵光束模式。

12. 技術趨勢同發展

紅外線LED技術持續發展。雖然基本嘅5mm通孔封裝對於舊有設計同業餘愛好者使用仍然流行，但行業趨勢強烈傾向於表面貼裝器件封裝（例如0805、1206或晶片級封裝）。SMD提供更細小嘅尺寸，更適合自動化貼片組裝，並且通常有更好嘅熱性能。材料方面亦持續發展，以實現更高效率（每瓦電輸入更多光輸出）、針對特定感測應用嘅唔同峰值波長（例如940nm用於隱蔽操作，850nm用於帶紅外線照明嘅監控攝像頭），以及將LED同驅動電路甚至接收器集成到單一模組中。然而，為SIR323-5描述嘅基本工作原理同關鍵參數，仍然係理解同指定任何紅外線LED嘅基石。

Infrared LED technology continues to evolve. While the basic 5mm through-hole package remains popular for legacy designs and hobbyist use, the industry trend is strongly towards surface-mount device (SMD) packages (e.g., 0805, 1206, or chip-scale packages). SMDs offer smaller size, better suitability for automated pick-and-place assembly, and often improved thermal performance. There is also ongoing development in materials to achieve higher efficiency (more light output per electrical watt input), different peak wavelengths for specific sensing applications (e.g., 940nm for covert operation, 850nm for surveillance cameras with IR illumination), and integration of the LED with driver circuitry or even the receiver into a single module. However, the fundamental operating principle and key parameters described for the SIR323-5 remain the cornerstone for understanding and specifying any IR LED.