HIR323C 5mm 紅外線LED 規格書 - 5mm直徑 - 1.45V正向電壓 - 850nm波長 - 150mW功耗 - 粵語技術文件

1. 產品概覽

HIR323C係一款高強度紅外線發射二極管，採用標準T-1（5mm）封裝，配備水清膠鏡。呢款器件專為紅外線感應同通訊系統提供可靠性能而設計。佢嘅光譜輸出經過特別匹配，兼容常見嘅矽光電晶體管、光電二極管同紅外線接收模組，確保系統效率達到最佳。呢個元件主要應用於紅外線應用系統，包括遙控器、物件檢測、接近感應同光學開關。

1.1 核心優勢同目標市場

呢款紅外線LED嘅主要優勢嚟自佢嘅設計同材料選擇。佢採用GaAlAs（砷化鎵鋁）晶片材料，以高效紅外線發射聞名。封裝提供高輻射強度，能夠實現強勁嘅信號傳輸。一個重要特點係佢嘅低正向電壓，有助於降低最終應用嘅功耗。產品設計符合現代環保同安全標準，無鉛、符合RoHS、符合歐盟REACH同無鹵素。呢啲特點令佢適合全球市場，特別係需要可靠、長壽命紅外線光源嘅消費電子產品、工業自動化同安防系統。

2. 技術參數深入分析

呢部分會詳細、客觀咁解釋規格書中列出嘅關鍵技術參數，講解佢哋對設計工程師嘅重要性。

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應力極限。喺呢啲條件下操作唔保證正常。

• 連續正向電流（IF）：100 mA。呢個係喺指定條件下可以無限期通過LED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（脈衝寬度 ≤ 100μs，佔空比 ≤ 1%）。對於需要非常短暫、高強度脈衝嘅應用好有用。
• 反向電壓（VR）：5 V。喺反向偏壓方向超過呢個電壓可能會導致結擊穿。
• 工作同儲存溫度：範圍由 -40°C 到 +85°C（工作）同 -40°C 到 +100°C（儲存）。呢個寬廣範圍確保喺惡劣環境下嘅可靠性。
• 功耗（Pd）：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。實際允許嘅正向電流會隨住環境溫度升高而降低。

2.2 電光特性

呢啲參數喺標準測試條件下（Ta=25°C）測量，定義咗器件嘅性能。

• 輻射強度（Ie）：呢個係每單位立體角發射嘅光功率，以 mW/sr 為單位測量。典型值喺 IF=20mA 時為 30 mW/sr。喺100mA脈衝操作下，可以達到 130 mW/sr。更高嘅輻射強度意味住更長嘅操作距離或更好嘅信噪比。
• 峰值波長（λp）：850 nm（典型）。呢個係光輸出功率最大時嘅波長。850nm屬於近紅外光譜，人眼睇唔到，但可以被矽基傳感器有效檢測到。
• 光譜帶寬（Δλ）：45 nm（典型）。呢個定義咗圍繞峰值波長發射嘅波長範圍。較窄嘅帶寬有助於濾除環境光噪音。
• 正向電壓（VF）：喺20mA時為1.45V（典型），最大值為1.65V。喺100mA（脈衝）時，最大值為2.40V。低VF係一個關鍵嘅效率參數。
• 視角（2θ1/2）：15度（典型）。呢個係輻射強度下降到最大值（軸上）一半時嘅全角。窄視角會產生更聚焦嘅光束。

3. 分級系統說明

HIR323C採用分級系統，根據器件喺標準測試電流20mA下測量到嘅輻射強度進行分類。咁樣設計師就可以為佢哋嘅應用選擇符合特定最低輸出要求嘅部件。

• 級別 P：輻射強度範圍由 15.0 mW/sr（最小）到 24.0 mW/sr（最大）。
• 級別 Q：輻射強度範圍由 21.0 mW/sr（最小）到 34.0 mW/sr（最大）。
• 級別 R：輻射強度範圍由 30.0 mW/sr（最小）到 48.0 mW/sr（最大）。

選擇更高嘅級別（例如R）保證更高嘅最低輸出，對於確保一致嘅系統性能至關重要，特別係喺溫度變化同產品壽命期間。

4. 性能曲線分析

規格書包含幾張圖表，說明器件喺唔同條件下嘅行為。理解呢啲圖表對於穩健嘅電路設計好重要。

4.1 正向電流 vs. 環境溫度

呢條曲線顯示最大允許連續正向電流隨住環境溫度升高而降低。當溫度上升時，封裝散熱能力下降，所以必須降低電流以保持喺最大功耗定義嘅安全工作區（SOA）內。設計師必須使用呢張圖表，為佢哋預期嘅操作環境選擇合適嘅限流電阻或驅動器。

4.2 輻射強度 vs. 正向電流

呢張圖描述咗驅動電流（IF）同光輸出（Ie）之間嘅關係。通常係非線性嘅。輸出隨電流增加而增加，但喺非常高電流時可能會因為熱效應同效率效應而飽和。呢條曲線有助於確定達到所需輸出水平所需嘅驅動電流。

4.3 光譜分佈

呢個圖顯示相對輻射強度作為波長嘅函數。佢確認咗峰值波長（λp ~850nm）同光譜帶寬（Δλ）。呢條曲線嘅形狀對於確保同接收傳感器（光電晶體管/光電二極管）嘅光譜靈敏度曲線兼容好重要。

4.4 相對輻射強度 vs. 角位移

呢個極坐標圖說明咗LED嘅發射模式。強度沿中心軸（0°）最高，並隨角度增加而降低。15度視角定義咗強度下降到峰值50%嘅位置。呢個信息對於光學設計、確定系統中嘅光束擴散同對準公差至關重要。

5. 機械同封裝信息

5.1 封裝尺寸圖

器件符合標準T-1（5mm）圓形LED封裝外形。關鍵尺寸包括總直徑（典型5.0mm）、鏡片高度同引腳間距（2.54mm或0.1英寸，係標準PCB孔距）。圖紙指定咗陽極同陰極引腳，較長嘅引腳通常係陽極。所有未指定公差為±0.25mm。工程師必須參考呢張圖進行PCB焊盤設計同機械間隙檢查。

5.2 極性識別

元件使用標準LED極性慣例：較長嘅引腳係陽極（+），較短嘅引腳係陰極（-）。封裝喺陰極引腳附近嘅邊緣可能有一個平面。正確嘅極性對於操作至關重要；超過5V嘅反向偏壓會損壞器件。

6. 焊接同組裝指引

正確處理對於保持器件可靠性同性能至關重要。

6.1 引腳成型

• 彎曲必須喺距離環氧樹脂燈泡底部至少3mm嘅位置進行，以避免對內部晶片同鍵合線造成應力。
• 成型應該總係喺焊接過程之前完成。
• 成型期間對封裝嘅機械應力必須最小化，以防止裂紋或內部損壞。
• PCB孔對準必須精確，以避免安裝應力。

6.2 儲存條件

建議嘅儲存環境係30°C或以下同70%相對濕度（RH）。喺呢啲條件下嘅保質期為出貨後3個月。對於更長嘅儲存（長達一年），器件應該保存喺帶有氮氣氣氛同乾燥劑嘅密封容器中，以防止吸濕，影響可焊性同可靠性。

6.3 焊接參數

必須喺焊點同環氧樹脂燈泡之間保持至少3mm嘅距離，以防止熱損壞。

• 手動焊接：烙鐵頭最高溫度300°C（對於30W烙鐵），每引腳焊接時間最多3秒。
• 波峰/浸焊：預熱最高溫度100°C，最多60秒。焊錫槽最高溫度260°C，浸入時間唔超過5秒。

規格書提供咗建議嘅焊接溫度曲線，強調咗控制升溫速率、峰值溫度同冷卻速率以防止熱衝擊嘅重要性。焊接（浸焊或手動）唔應該進行超過一次。焊接後，器件應該避免振動，直到冷卻到室溫。

6.4 清潔

如果需要清潔，只應該使用室溫下嘅異丙醇，時間唔超過一分鐘。強烈唔建議超聲波清潔，因為高頻振動會損壞LED嘅內部結構。如果絕對需要，必須事先仔細驗證過程。

7. 包裝同訂購信息

7.1 包裝規格

器件通常包裝喺防靜電袋中，以防止靜電放電（ESD）損壞。常見嘅包裝配置係：每袋200-500件，5袋放入一個內箱，10個內箱放入一個主（外）箱。

7.2 標籤格式規格

包裝上嘅標籤包含用於追溯同正確應用嘅關鍵信息：

• P/N：產品編號（HIR323C）。
• CAT：發光強度等級（即分級代碼：P、Q或R）。
• LOT No：用於製造追溯嘅批次號。
• 其他代碼可能包括客戶部件號（CPN）、數量（QTY）同日期代碼。

8. 應用建議

8.1 典型應用場景

• 紅外線遙控器：用於電視、音響系統同其他消費電子產品。
• 物件/接近感應：用於電器、自動售賣機同工業設備，檢測物件嘅存在與否。
• 光學開關同編碼器：其中斷開或反射紅外線光束表示位置或運動。
• 安防系統：作為紅外線入侵檢測光束嘅一部分。
• 數據傳輸：用於短距離、單工串行數據鏈路（兼容IrDA嘅系統可能需要特定器件）。

8.2 設計考慮因素

• 限流：LED係電流驅動器件。一定要使用串聯電阻或恆流驅動器將正向電流（IF）設定為所需值，根據電源電壓（Vcc）、LED正向電壓（VF）同所需電流計算：R = (Vcc - VF) / IF。
• 熱管理：對於喺較高電流或升高嘅環境溫度下連續操作，要考慮降額曲線。確保足夠嘅PCB銅面積或其他方法將熱量從LED引腳導走。
• 光學對準：窄15度視角要求發射器同檢測器之間仔細嘅機械對準，以獲得最佳信號強度。
• 抗環境光干擾：對於喺環境光變化（例如陽光）嘅環境中操作嘅系統，考慮以特定頻率調製紅外線信號，並使用調諧到該頻率嘅接收器來抑制背景噪音。

9. 技術比較同區分

雖然有好多5mm紅外線LED，但HIR323C通過參數組合區分自己。佢嘅高典型輻射強度（20mA時30 mW/sr）令佢處於其封裝尺寸嘅較高性能層級。非常低嘅典型正向電壓（1.45V）提高咗能源效率，對於電池供電應用特別有價值。特定匹配矽光電探測器同符合嚴格環保標準（無鹵素、REACH）令佢成為需要可靠、長期性能嘅現代環保設計嘅合適選擇。

10. 常見問題（基於技術參數）

Q1：我可唔可以直接從3.3V或5V微控制器引腳驅動呢個LED？

A：唔可以。LED必須限制電流。將佢直接連接到低阻抗電壓源（如MCU引腳）會導致過大電流流動，可能損壞LED同MCU輸出。一定要使用限流電阻或驅動電路。

Q2：P、Q同R級別有咩唔同？

A：佢哋代表唔同嘅保證最低輻射輸出水平。級別R有最高嘅最低輸出（30 mW/sr），跟住係Q（21 mW/sr），然後係P（15 mW/sr）。根據你應用中所需嘅信號強度同鏈路餘量選擇。

Q3：規格書顯示峰值正向電流為1A。我可唔可以用喺高功率脈衝應用？

A：可以，但只限於註明嘅嚴格條件下：脈衝寬度必須係100微秒或更少，佔空比必須係1%或更少（例如，每10ms一個100μs脈衝）。咁樣允許LED處理高瞬時功率而唔會過熱。

Q4：點解儲存條件同保質期咁重要？

A：塑料封裝電子元件會從大氣中吸收濕氣。喺高溫焊接過程中，呢啲被困住嘅濕氣會迅速膨脹，導致內部分層或\"爆米花\"現象，令封裝破裂並損壞器件。遵守儲存指引並在必要時烘烤元件對於高良率製造至關重要。

11. 實用設計同使用案例

案例：設計一個簡單嘅物件檢測傳感器。

一個常見用途係遮斷光束傳感器。HIR323C放置喺路徑嘅一邊，一個光電晶體管（匹配850nm）直接放置喺對面。微控制器通過一個100Ω電阻從5V電源驅動LED，產生大約（5V - 1.45V）/100Ω = 35.5mA嘅正向電流。LED以1kHz頻率、50%佔空比脈衝，以節省電力並允許通過微控制器中嘅同步檢測來抑制環境光。光電晶體管嘅輸出由MCU嘅ADC讀取。當物件遮斷光束時，ADC讀數下降，觸發一個動作。HIR323C嘅窄15度視角有助於創建一個明確嘅感應區域，減少附近經過但未穿過光束嘅物件引起嘅誤觸發。

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，當正向偏壓時會發光。當電流從陽極（p型材料）流向陰極（n型材料）時，電子喺結區域同電洞復合，以光子形式釋放能量。發射光嘅波長由半導體材料嘅能帶隙決定。對於HIR323C，GaAlAs材料系統嘅能帶隙對應於850納米附近嘅近紅外區域光子。水清環氧樹脂鏡片對呢個波長透明，並被塑造成所需嘅輻射模式（視角）。

13. 發展趨勢

紅外線發射器技術嘅趨勢繼續朝向更高效率（每電輸入瓦特更多光輸出功率），咁樣可以實現更長距離、更低功耗，或兩者兼得。仲有朝向小型化嘅趨勢，表面貼裝器件（SMD）封裝比通孔類型（如T-1）更普遍，用於自動化組裝。集成係另一個趨勢，結合發射器-傳感器模組同內置信號處理嘅智能傳感器變得常見。此外，遵守並超越環保法規（如無鹵素要求）仍然係服務全球市場嘅元件製造商嘅關鍵重點。雖然標準850nm由於良好嘅矽傳感器響應同低成本而仍然流行，但其他波長如940nm正喺某些應用中獲得關注，呢啲應用中不希望見到微弱紅光（存在於某些850nm LED中）嘅可見性。