目錄
- 1. 產品概覽
- 1.1 主要特點同核心優勢
- 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 (Ta=25°C)
- 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 輻射強度 vs. 正向電流
- 4.4 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
- 6.3 焊接過程
- 6.4 清潔
- 6.5 熱管理
- 7. 包裝同訂購資料
- 7.1 包裝規格
- 7.2 標籤資料
- 8. 應用建議同設計考慮
- 8.1 典型應用電路
- 8.2 設計考慮
- 9. 技術比較同差異化
- 10. 常見問題 (FAQ)
- 11. 實用設計同使用例子
- 11.1 簡單物件接近感應器
- 11.2 紅外線數據鏈路
- 12. 工作原理
- 13. 技術趨勢
1. 產品概覽
呢個裝置係一個高強度紅外線發光二極管 (IRED)，封裝喺標準 T-1 3/4 (5.0mm) 嘅透明塑膠透鏡外殼入面。佢設計用嚟喺850nm嘅峰值波長發光，同常見嘅矽光電晶體管、光電二極管同紅外線接收模組嘅光譜匹配，確保喺感應同通訊系統中可靠運作。
1.1 主要特點同核心優勢
- 高輻射強度：喺20mA正向電流下，提供典型15 mW/sr嘅輻射強度，實現強勁嘅信號傳輸。
- 低正向電壓：喺20mA時，典型正向電壓 (VF) 為1.45V，有助降低電路功耗。
- 高可靠性：採用適合工業應用嘅堅固材料同製程製造。
- 無鉛 & 符合RoHS標準：製造符合環保法規。
- 標準引腳間距：2.54mm (0.1 吋) 引腳間距，兼容標準麵包板同PCB。
1.2 目標市場同應用
呢款紅外線LED主要針對需要非可見光源嘅電子系統設計師同工程師。其主要應用喺紅外線應用系統，廣泛包括：
- 物件檢測同接近感應
- 紅外線數據傳輸 (例如：遙控器、短距離通訊)
- 光學編碼器同位置感應
- 屏障系統同安全感應器
- 工業自動化同機器視覺照明
2. 深入技術參數分析
2.1 絕對最大額定值
150mW嘅功耗額定值係喺或低於25°C環境溫度下指定嘅。隨住環境溫度升高，最大允許功耗會降低。設計師必須參考降額曲線 (規格書中暗示) 以確保結溫唔超過安全極限，呢點對於長期可靠性至關重要。-40°C 至 +85°C嘅工作溫度範圍令其適合惡劣環境。
- 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
- 工作溫度 (Topr)：-40°C 至 +85°C
- 儲存溫度 (Tstg)：-40°C 至 +100°C
- 功耗 (Pd)：150 mW (喺或低於25°C自由空氣溫度下)
- 焊接溫度 (Tsol)：260°C，持續 ≤5 秒
2.2 電光特性 (Ta=25°C)
呢啲係喺指定測試條件下嘅典型性能參數。
- 輻射強度 (Ie)：最小 7.8，典型 15 mW/sr @ IF=20mA。喺脈衝條件下，@ IF=100mA 時可達 ~50 mW/sr。
- 峰值波長 (λp)：850 nm (典型) @ IF=20mA。呢個接近矽探測器嘅峰值靈敏度。
- 光譜帶寬 (Δλ)：45 nm (典型) @ IF=20mA。定義咗半最大強度時嘅光譜寬度。
- 正向電壓 (VF)：典型 1.45V，最大 1.65V @ IF=20mA。典型 1.80V，最大 2.40V @ IF=100mA (脈衝)。
- 反向電流 (IR)：最大 10 μA @ VR=5V。
- 視角 (2θ1/2)：45 度 (典型) @ IF=20mA。呢個係半強度時嘅全角。
2.3 熱特性
The power dissipation rating of 150mW is specified at or below 25°C ambient temperature. As ambient temperature increases, the maximum allowable power dissipation decreases. Designers must refer to the derating curve (implied in the datasheet) to ensure the junction temperature does not exceed safe limits, which is critical for long-term reliability. The operating temperature range of -40°C to +85°C makes it suitable for harsh environments.
3. 分級系統說明
HIR7393C 根據喺 IF= 20mA 時測量嘅輻射強度，提供唔同性能等級，或稱 "分級"。咁樣可以選擇符合特定亮度要求嘅器件。
輻射強度分級 (單位：mW/sr)：
- M級：最小 7.8，最大 12.5
- N級：最小 11.0，最大 17.6
- P級：最小 15.0，最大 24.0
- Q級：最小 21.0，最大 34.0
選擇較高級別 (例如 Q級) 確保較高嘅最低輻射強度，對於感應應用中最大化信噪比或增加紅外線傳輸距離非常重要。
4. 性能曲線分析
4.1 正向電流 vs. 環境溫度
降額曲線顯示最大允許連續正向電流同環境溫度之間嘅關係。隨著溫度升高，必須降低最大電流以防止過熱並確保結溫保持喺安全極限內。呢條曲線對於設計可靠電路，特別係喺高溫環境中，至關重要。
4.2 光譜分佈
光譜分佈曲線繪製相對輻射強度對波長嘅關係。佢確認咗850nm嘅峰值發射同大約45nm嘅光譜帶寬。條曲線相對對稱並以850nm為中心，非常適合同峰值靈敏度喺800-900nm左右嘅矽基探測器匹配。
4.3 輻射強度 vs. 正向電流
呢條曲線表明輻射強度隨正向電流增加而增加，但關係唔係完全線性，特別係喺較高電流時，由於發熱同效率下降。喺脈衝模式下操作 (如100mA測試所指定) 允許更高嘅峰值強度，而唔會出現連續操作相關嘅熱積聚。
4.4 相對輻射強度 vs. 角度位移
呢個極坐標圖說明咗LED嘅空間發射模式。45度視角 (半高全寬) 表示一個中等寬度嘅光束。強度喺0度 (軸上) 最高，並向邊緣平滑下降。呢個模式對於設計光學系統以確保足夠覆蓋或聚焦非常重要。
5. 機械同封裝資料
5.1 封裝尺寸
器件使用標準 T-1 3/4 (5.0mm 直徑) 圓形封裝。關鍵尺寸包括：
- 總直徑：5.0mm。
- 引腳間距：2.54mm (標準)。
- 引腳直徑：典型 0.45mm。
- 封裝高度：從安裝平面到圓頂頂部約 8.6mm。
- 公差：±0.25mm，除非詳細尺寸圖另有規定。
對於PCB上嘅關鍵放置同佔位面積設計，應查閱確切嘅機械圖紙。
5.2 極性識別
LED嘅塑膠透鏡邊緣有一個平坦位或凹口，通常表示陰極 (負極) 側。陰極引腳通常亦較短，雖然組裝時可能會修剪。焊接前務必驗證極性，以防止反向偏壓損壞。
6. 焊接同組裝指引
6.1 引腳成型
- 喺距離環氧樹脂燈珠底部至少3mm嘅位置彎曲引腳。
- 進行引腳成型之前 soldering.
- 彎曲時避免對LED封裝施加壓力。
- 喺室溫下切割引腳。
- 確保PCB孔同LED引腳完美對齊，以避免安裝壓力。
6.2 儲存
- 建議儲存條件：≤30°C 同 ≤70% 相對濕度 (RH)。
- 喺呢啲條件下嘅保質期：自出貨起3個月。
- 對於更長儲存 (長達1年)：使用帶有氮氣氣氛同吸濕劑嘅密封容器。
- 避免喺潮濕環境中快速溫度轉變，以防止冷凝。
6.3 焊接過程
一般規則：保持焊點到環氧樹脂燈珠嘅最小距離為3mm。
手動焊接：
- 烙鐵頭溫度：最高 300°C (適用於最大30W烙鐵)。
- 每個引腳焊接時間：最多 3 秒。
浸焊/波峰焊：
- 預熱溫度：最高 100°C (最多60秒)。
- 焊錫槽溫度：最高 260°C。
- 喺焊錫中停留時間：最多 5 秒。
關鍵注意事項：
- 高溫階段避免對引腳施加壓力。
- 唔好進行超過一次嘅浸焊/手動焊接。
- 焊接後，保護LED免受機械衝擊/振動，直到佢冷卻到室溫。
- 避免快速冷卻過程。
- 使用能夠實現可靠焊點嘅最低可能溫度。
6.4 清潔
- 如有必要，僅使用室溫下嘅異丙醇清潔 ≤1 分鐘。
- 使用前喺室溫下乾燥。
- 避免超聲波清潔除非絕對必要且經過預先驗證，因為佢可能導致機械損壞。
6.5 熱管理
必須喺電路設計階段考慮熱管理。必須根據環境溫度適當降低電流，如降額曲線所示。LED引腳周圍足夠嘅PCB銅面積 (散熱墊) 可以幫助散熱。對於高電流或高佔空比脈衝操作，可能需要額外嘅冷卻措施。
7. 包裝同訂購資料
7.1 包裝規格
- 主包裝：每防靜電袋 500 件。
- 內盒：每內盒 5 袋 (2500 件)。
- 外箱：每外箱 10 個內盒 (25,000 件)。
7.2 標籤資料
產品標籤包含幾個關鍵識別符：
- CPN：客戶產品編號。
- P/N：製造商產品編號 (例如：HIR7393C)。
- QTQ：袋中包裝數量。
- CAT：發光強度等級 (分級代碼，例如 M, N, P, Q)。
- HUE：主波長等級。
- REF：正向電壓等級。
- LOT No：製造批次號，用於追溯。
8. 應用建議同設計考慮
8.1 典型應用電路
最常見嘅電路係同一個限流電阻串聯。電阻值使用歐姆定律計算：R = (Vsupply- VF) / IF。例如，使用5V電源，VF=1.45V，同所需 IF=20mA：R = (5 - 1.45) / 0.02 = 177.5Ω。一個標準180Ω電阻會適合。對於更高強度嘅脈衝操作，通常使用由微控制器控制嘅晶體管或MOSFET開關。
8.2 設計考慮
- 電流驅動：始終使用恆定電流或限壓源驅動LED，以防止熱失控。
- 反向電壓保護：最大反向電壓僅為5V。喺可能出現反向偏壓嘅電路中 (例如：交流耦合、感性負載)，應並聯一個保護二極管 (陰極對陽極)。
- 光學設計：為系統設計透鏡、反射器或孔徑時，請考慮45度視角。透明透鏡適合與外部光學元件一起使用。
- 探測器匹配：確保配對嘅光電探測器 (光電晶體管、光電二極管、接收器IC) 對850nm區域敏感，以獲得最佳性能。
9. 技術比較同差異化
與標準可見光LED或其他紅外線LED相比，HIR7393C提供特定優勢：
- 對比可見光LED：發射近紅外光譜，人眼睇唔到，非常適合隱蔽感應同通訊。
- 對比940nm IR LED：850nm光更容易被標準矽探測器檢測到 (佢哋喺800-900nm左右更敏感)，並且喺某啲數碼相機下通常可見為微弱紅光，有助於原型製作期間對齊。
- 對比低功率IR LED：其較高輻射強度級別 (P, Q) 提供更強輸出，能夠喺嘈雜環境中實現更長距離或更好信號完整性。
- 對比非標準封裝：T-1 3/4 封裝無處不在，使其易於採購、製作原型同更換。
10. 常見問題 (FAQ)
Q1: 我可以直接從微控制器引腳驅動呢個LED嗎？
A: 取決於微控制器引腳嘅電流輸出能力。好多MCU引腳可以輸出20mA，但通常係上限。通常更安全且建議使用簡單晶體管 (例如：NPN如2N3904) 作為開關嚟驅動LED，由MCU引腳控制。
Q2: 點解最大脈衝電流 (1A) 比連續電流 (100mA) 高咁多？
A: 熱量產生與電流平方 (I2R) 成正比。一個非常短嘅脈衝 (≤100μs) 同低佔空比 (≤1%) 唔會畀足夠時間讓熱量喺LED芯片中積聚，從而防止熱損壞。高電流連續操作會導致過熱。
Q3: "光譜匹配" 係咩意思？
A: 意思係呢個LED嘅峰值發射波長 (850nm) 同常見矽基光電探測器嘅峰值光譜靈敏度良好匹配。呢種匹配最大化咗探測器對於給定量嘅紅外光所產生嘅電信號，提高系統效率同信噪比。
Q4: 我點樣選擇正確嘅分級 (M, N, P, Q)？
A: 根據你系統嘅靈敏度要求選擇。如果你需要一致、高輸出 (例如：用於更長距離或穿透衰減材料)，請指定P級或Q級。對於成本敏感且最低亮度唔係咁關鍵嘅應用，M級或N級可能就足夠。查閱分級表以獲取確切嘅最小/最大值。
11. 實用設計同使用例子
11.1 簡單物件接近感應器
一個經典應用係反射式物件感應器。HIR7393C 放置喺光電晶體管旁邊。LED照亮感應器前面嘅區域。當物件靠近時，佢將紅外光反射返光電晶體管，導致其集電極電流增加。呢個變化可以由比較器或微控制器ADC檢測到，以觸發動作。LED嘅45度光束為呢種感應提供咗良好嘅光斑尺寸同強度平衡。
11.2 紅外線數據鏈路
對於簡單嘅串行數據傳輸 (如電視遙控器)，LED可以根據調製數字信號 (例如：38kHz載波) 以高電流 (例如：100mA脈衝) 脈衝。脈衝模式下嘅高輻射強度允許合理嘅距離。接收端會使用調諧到相同頻率嘅匹配紅外線接收模組 (帶內置解調器)。
12. 工作原理
紅外線發光二極管 (IRED) 係一種半導體p-n結二極管。當正向偏壓時，來自n區嘅電子同來自p區嘅空穴被注入到有源區。當呢啲電荷載流子復合時，佢哋釋放能量。喺由砷化鎵鋁 (GaAlAs) 製成嘅IRED中，呢啲能量主要作為紅外光譜 (呢個情況下約850nm) 中嘅光子釋放。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。呢個電致發光過程嘅效率決定咗給定驅動電流下嘅輻射強度。
13. 技術趨勢
雖然基本嘅T-1 3/4封裝同850nm技術已經成熟，但紅外線LED嘅趨勢包括：
- 更高效率：持續嘅材料科學改進旨在每單位電輸入功率產生更多光功率 (輻射強度)，減少熱量產生同能耗。
- 更窄光譜：某啲應用，如氣體感應或高速通訊，受益於具有非常特定、窄發射波長嘅LED。
- 集成器件：趨勢包括將紅外線LED同光電探測器結合喺單一封裝中 (光耦合器風格) 或與驅動電路結合，以實現更簡單嘅系統集成。
- 小型化：雖然5mm仍然流行，但表面貼裝器件 (SMD) 封裝對於自動化組裝同緊湊設計越來越普遍。
- 眼睛安全：越來越注重確保紅外線發射，特別係來自高功率器件嘅發射，符合國際眼睛安全標準 (IEC 62471)。
HIR7393C 代表一個可靠、易於理解嘅元件，繼續作為廣泛電子感應同控制系統中嘅基本構建塊。
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。 |