IR333C 5mm 紅外線LED 規格書 - 5mm T-1 封裝 - 940nm 峰值波長 - 1.5V 正向電壓 - 粵語技術文件

1. 產品概覽

IR333C 係一款高強度紅外線發射二極管，採用標準 5mm (T-1) 透明塑膠封裝。佢設計用嚟發射峰值波長為 940nm 嘅光線，呢個波長對於需要非可見光源嘅應用嚟講係非常理想嘅。呢款器件喺光譜上同常見嘅矽光電晶體管、光電二極管同紅外線接收模組匹配，確保喺信號傳輸系統中有最佳表現。

呢個元件嘅主要優點包括高可靠性、高輻射強度輸出同低正向電壓要求。2.54mm 嘅引腳間距令佢兼容標準嘅麵包板同 PCB。佢亦係無鉛同符合 RoHS 標準嘅產品，符合現代環保要求。

1.1 核心特點同目標市場

定義 IR333C 嘅主要特點係佢為紅外線應用而設嘅光學同電氣特性。佢嘅高輻射強度（峰值喺 940nm）令佢喺自由空間光通訊中非常高效。低正向電壓可以降低功耗，對於電池供電嘅裝置嚟講至關重要。

目標應用非常廣泛，包括：

• 自由空間傳輸系統：用於短距離無線數據鏈路。
• 紅外線遙控器單元：特別係嗰啲需要高功率嚟達到更長距離或者穿過障礙物操作嘅遙控器。
• 煙霧探測器：用於光學腔體設計中，用嚟探測煙霧粒子。
• 通用紅外線應用系統：呢個包括物件感應、接近探測同工業自動化。

2. 深入技術參數分析

徹底理解器件嘅規格對於可靠嘅電路設計同系統整合至關重要。

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極限。絕對唔可以超過呢啲數值，就算係瞬間都唔得。

• 連續正向電流 (I_F)：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 (I_FP)：1.0 A。呢個高電流只係喺脈衝條件下先至允許（脈衝寬度 ≤ 100μs，佔空比 ≤ 1%）。呢個對於實現非常高嘅瞬時輻射輸出好有用。
• 反向電壓 (V_R)：5 V。可以施加喺反向嘅最大電壓。超過呢個數值可能會導致結擊穿。
• 功耗 (P_d)：喺 25°C 或以下時為 150 mW。呢個額定值考慮咗正向壓降同電流。喺呢個限制以上操作會導致過度發熱，降低性能或者導致故障。
• 溫度範圍：操作同儲存溫度指定為 -40°C 至 +85°C，表示佢適合工業同汽車環境。
• 焊接溫度 (T_sol)：最高 260°C，最多 5 秒。呢個對於波峰焊或者回流焊製程嚟講好重要，可以防止封裝損壞。

2.2 電光特性

呢啲參數係喺標準測試條件下 (Ta=25°C) 測量嘅，定義咗器件嘅性能。

• 輻射強度 (E_e)：呢個係每單位立體角發射嘅光功率 (mW/sr)。典型值喺 I_F=20mA 時為 15 mW/sr。喺 I_F=100mA 嘅脈衝條件下，會上升到 60 mW/sr，而喺 I_F=1A 時，會達到 450 mW/sr。呢個顯示咗使用脈衝驅動時輸出嘅顯著增益。
• 峰值波長 (λ_p)：940 nm（典型值）。呢個係喺近紅外光譜範圍，人眼睇唔到，但係矽基傳感器可以高效探測到。
• 光譜帶寬 (Δλ)：45 nm（典型值）。呢個定義咗發射嘅波長範圍，以峰值為中心。較窄嘅帶寬對於濾除環境光噪音有好處。
• 正向電壓 (V_F)：喺 I_F=20mA 時典型值為 1.5V，喺 I_F=100mA（脈衝）時最大值為 1.85V。低 V_F係低壓電路設計嘅一個關鍵優勢。
• 反向電流 (I_R)：喺 V_R=5V 時最大值為 10 μA。呢個漏電流非常之低。
• 視角 (2θ_1/2)：20 度（典型值）。呢個窄光束角將輻射強度集中成定向光束，增加咗好似遙控器呢類應用嘅有效範圍。

3. 分級系統解釋

IR333C 根據佢喺標準測試電流 20mA 下嘅輻射強度，被分揀入唔同嘅級別。咁樣可以讓設計師為佢哋嘅應用選擇具有保證最低性能水平嘅元件。

分級結構如下：

• M 級：輻射強度介乎 7.8 mW/sr（最小）同 12.5 mW/sr（最大）之間。
• N 級：輻射強度介乎 11.0 mW/sr（最小）同 17.6 mW/sr（最大）之間。
• P 級：輻射強度介乎 15.0 mW/sr（最小）同 24.0 mW/sr（最大）之間。
• Q 級：輻射強度介乎 21.0 mW/sr（最小）同 34.0 mW/sr（最大）之間。

對於需要一致亮度或者更長距離嘅應用，建議指定更高嘅級別（例如 P 或 Q）。產品標籤包含一個 "CAT" 欄位嚟表示等級。

4. 性能曲線分析

規格書提供咗幾條特性曲線，說明參數點樣隨操作條件變化。

4.1 正向電流 vs. 環境溫度 (圖 1 & 8)

呢啲曲線顯示最大允許正向電流同環境溫度之間嘅關係。隨住溫度升高，最大允許連續電流會線性下降。呢個係因為喺更高溫度下散熱能力降低。設計師必須根據預期嘅最高環境溫度嚟降低操作電流，以確保可靠性。

4.2 光譜分佈 (圖 2)

呢個圖表繪製咗相對強度對波長。佢確認咗 940nm 嘅峰值發射，並顯示出發射光譜嘅形狀同寬度（大約 45nm）。呢個對於喺接收器選擇合適嘅光學濾波器好重要。

4.3 峰值波長 vs. 溫度 (圖 3)

峰值發射波長有一個輕微嘅溫度係數，通常會隨住結溫升高而向更長波長偏移（紅移）。對於紅外線 LED 嚟講，呢個偏移通常好細，但喺精密感測應用中應該要考慮。

4.4 正向電流 vs. 正向電壓 (圖 4)

呢個係二極管嘅標準 I-V 曲線。佢顯示咗指數關係。呢條曲線可以讓設計師確定給定驅動電流下嘅電壓降，呢個對於計算串聯電阻值或者驅動電路要求係必不可少嘅。

4.5 相對強度 vs. 正向電流 (圖 5)

呢條曲線顯示，喺典型操作範圍內，輻射輸出同正向電流大致成線性關係。然而，喺非常高嘅電流下，效率可能會因為發熱同其他效應而下降。

4.6 相對輻射強度 vs. 角位移 (圖 6)

呢個極坐標圖直觀地定義咗視角。強度喺 0 度（軸上）最高，並隨住角度增加而降低，喺大約 ±10 度時達到最大值嘅一半（因此係 20 度嘅全視角）。

5. 機械同封裝信息

器件採用業界標準嘅 5mm T-1 封裝。引腳間距係 2.54mm (0.1 英寸)，呢個係好多原型板同 PCB 佈局嘅標準間距。封裝由透明塑膠製成，對 940nm 紅外線係透明嘅，可以將光學損耗降到最低。陰極通常可以通過塑膠透鏡邊緣嘅平邊同/或較短嘅引腳嚟識別。規格書中嘅詳細機械圖提供咗所有帶公差嘅關鍵尺寸，呢啲對於 PCB 焊盤設計同確保喺外殼或透鏡中正確安裝係至關重要嘅。

6. 焊接同組裝指引

為咗防止組裝期間損壞，必須遵循特定嘅焊接條件。焊接溫度嘅絕對最大額定值係 260°C，焊接時間唔可以超過 5 秒。呢個適用於手動焊接同波峰焊接製程。對於回流焊，需要一個峰值喺或低於 260°C 嘅溫度曲線。長時間暴露喺高溫下可能會令環氧樹脂封裝破裂或者損壞內部嘅引線鍵合。亦建議將元件儲存喺乾燥環境中，以防止吸濕，因為吸濕可能會喺回流焊期間導致 "爆米花" 現象。

7. 包裝同訂購信息

IR333C 嘅標準包裝如下：500 件裝喺一個袋，5 袋放喺一個盒，10 盒構成一個紙箱。總共每個紙箱有 25,000 件。產品標籤包含幾個用於追溯同識別嘅關鍵欄位：CPN（客戶部件編號）、P/N（製造商部件編號）、QTY（數量）、CAT（強度等級/分級）、HUE（峰值波長）、REF（參考）同 LOT No（批次編號）。

8. 應用設計建議

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。電阻值 (R_s) 使用歐姆定律計算：R_s= (V_supply- V_F) / I_F。例如，要從 5V 電源以 20mA 驅動 LED，典型 V_F為 1.5V：R_s= (5V - 1.5V) / 0.02A = 175Ω。一個標準嘅 180Ω 電阻會適合。對於高電流（例如 1A）嘅脈衝操作，就需要一個晶體管或者 MOSFET 開關，通常由微控制器驅動。

8.2 設計考慮事項

• 熱管理：雖然封裝細，但喺高連續電流下，功耗 (P_d= V_F* I_F) 可能會接近 150mW 嘅極限。確保足夠嘅通風，或者考慮使用脈衝驅動嚟降低平均功率。
• 光學設計：20 度嘅視角提供咗一個聚焦光束。對於更寬嘅覆蓋範圍，可能需要一個漫射透鏡。相反，對於非常長距離嘅應用，可以使用一個二次準直透鏡嚟進一步收窄光束。
• 接收器匹配：一定要將 IR333C 同一個對 940nm 區域敏感嘅接收器（光電晶體管、光電二極管或者 IC）配對使用。使用一個阻隔可見光嘅光學濾波器可以顯著改善環境光下嘅信噪比。

9. 技術比較同差異化

同標準可見光 LED 或者其他紅外線 LED 相比，IR333C 嘅關鍵區別在於佢結合咗高脈衝輸出能力（1A 時 450 mW/sr）、低正向電壓同窄 20 度光束角。一啲競爭器件可能會提供更寬嘅視角嚟獲得更大覆蓋範圍，但係以軸上強度為代價。940nm 波長係最常見同最具成本效益嘅波長之一，具有良好嘅大氣傳輸性同豐富嘅接收器選擇，相比之下，例如 850nm LED 會有啲可見嘅紅光。

10. 常見問題 (FAQ)

問：我可唔可以直接從微控制器引腳驅動呢個 LED？

答：對於 20mA 嘅連續操作，檢查你嘅微控制器 GPIO 引腳可唔可以提供或者吸收咁大電流。好多只能處理 10-25mA。通常使用晶體管作為開關會更安全。

問：點解喺脈衝條件下輻射強度會高咁多？

答：脈衝電流可以讓你以遠高於其直流額定值嘅電流驅動 LED，而唔會令結過熱。光輸出主要係瞬時電流嘅函數，所以短嘅、高電流脈衝會產生非常明亮嘅閃光。

問：我點樣識別陰極？

答：搵圓形塑膠透鏡上嘅平邊。同呢個平邊相鄰嘅引腳就係陰極。另外，陰極引腳通常比陽極引腳短。

問：好似呢種紅外線 LED 對眼睛安全嗎？

答：雖然睇唔到，但紅外線輻射仍然可以被眼睛嘅晶狀體聚焦到視網膜上。對於高功率應用，特別係使用透鏡嘅時候，避免直視係明智嘅。大多數消費類遙控器使用非常低嘅平均功率，被認為係對眼睛安全嘅。

11. 實際使用案例

場景：用於閘門開關嘅長距離紅外線遙控器。

設計師需要一個喺日光下射程達 50 米嘅遙控器。佢哋選擇 IR333C Q 級以獲得最大強度。電路使用微控制器產生 38kHz 載波信號，並用數據碼進行幅度調製。使用一個 NPN 晶體管以非常低嘅佔空比（例如 1%）用 1A 電流脈衝驅動 LED。喺 LED 前面加一個簡單嘅塑膠透鏡嚟稍微準直光束。喺接收器端，使用一個帶 940nm 濾波器嘅標準 38kHz 紅外線接收模組。呢個設計利用 LED 嘅高脈衝輸出同窄光束嚟達到所需嘅射程，同時保持低平均功耗以獲得長電池壽命。

12. 工作原理介紹

紅外線發光二極管 (IR LED) 係一種半導體 p-n 結二極管。當施加正向電壓時，來自 n 區嘅電子同來自 p 區嘅電洞會注入穿過結。當呢啲電荷載流子復合時，佢哋會釋放能量。喺 IR LED 中，選擇嘅半導體材料（IR333C 用 GaAlAs）令呢個能量主要係以電磁波譜紅外部分（大約 940nm）嘅光子形式釋放。透明環氧樹脂封裝充當透鏡，將發射嘅光塑造成其特有嘅光束圖案。

13. 技術趨勢

紅外線 LED 嘅趨勢繼續朝向更高效率（每輸入電瓦有更多輻射輸出）同更高功率密度發展。呢個令便攜式裝置有更長嘅電池壽命同更長嘅操作距離。亦喺開發用於高級感測應用（例如氣體分析同光譜測量）嘅多波長同可調諧紅外線光源。將 LED 驅動電路甚至傳感器整合到緊湊模組係另一個常見趨勢，可以簡化終端用戶嘅設計。整個行業對於 RoHS 同綠色製造標準嘅基本推動力仍然強勁。