目錄
1. 產品概覽
HIR-C19D-1N90/L649-P03/TR 係一款高功率紅外線發光二極管，專為要求高強度同高效率紅外線照明嘅嚴苛應用而設計。佢採用緊湊嘅表面貼裝器件 (SMD) 封裝，適合自動化組裝流程。器件用透明矽膠材料模製，頂部有球形透鏡，有助於實現指定嘅視角同輻射強度分佈。
呢款LED嘅核心優勢在於佢結合咗細小外形同高光學輸出效率。佢採用GaAlAs（砷化鎵鋁）晶片材料製造，專為近紅外光譜發射而優化。一個關鍵特點係佢嘅光譜同矽光電二極管同光電晶體管匹配，令佢成為使用呢啲常見矽基探測器嘅感應同成像系統嘅理想光源。咁樣可以確保目標應用中嘅最大響應度同信噪比。
主要目標市場同應用包括監控同保安系統，特別係用於夜視嘅CCD鏡頭，以及各種紅外線應用系統，例如接近感應器、工業自動化同機器視覺。佢符合RoHS、REACH同無鹵素要求等環境標準，適合用於有嚴格監管要求嘅產品。
2. 深入技術參數分析
2.1 絕對最大額定值
器件嘅連續正向電流 (IF) 額定值為1500 mA。對於脈衝操作，喺特定條件下（脈衝寬度 ≤100μs，佔空比 ≤1%）可以承受峰值正向電流 (IFP) 5000 mA。最大反向電壓 (VR) 為5V，呢個係LED嘅典型值，表示器件不應承受顯著嘅反向偏壓。工作同儲存溫度範圍指定為-40°C至+100°C，最高結溫 (Tj) 為125°C。超過呢啲額定值可能會導致永久損壞。
由結到引線框架嘅熱阻 (Rth(j-L)) 為18 K/W。呢個參數對散熱管理至關重要。佢定義咗每消耗一瓦功率時結溫會上升幾多。喺Id=700mA時，指定功耗 (PF) 為3W，有效嘅散熱對於將結溫維持喺安全範圍內至關重要，特別係喺較高驅動電流下。
2.2 電光特性
主要光學參數喺標準環境溫度25°C下測量。峰值波長 (λp) 為850 nm，屬於近紅外區域，人眼睇唔到，但矽感應器好容易探測到。光譜帶寬 (Δλ) 通常為25 nm，表示發射光嘅光譜純度。
輻射性能隨驅動電流按比例變化：
- 喺IF=350 mA時：總輻射功率 (Po) 為500 mW（典型值），輻射強度 (IE) 為200 mW/sr（典型值）。
- 喺IF=700 mA時：Po為900 mW（典型值），IE為400 mW/sr（典型值）。
- 喺IF=1 A時：Po為1300 mW（典型值），IE為560 mW/sr（典型值）。
正向電壓 (VF) 隨電流增加而增加，呢個係二極管固有電阻所致：
- 350 mA時為3.0V（典型值）。
- 700 mA時為3.3V（典型值）。
- 1 A時為3.5V（典型值）。
- 5 A（脈衝）時為3.8V（典型值）。
反向電流 (IR) 喺VR=5V時最大為10 μA。視角 (2θ1/2)，定義為半強度全角，為90度，提供相對較寬嘅光束模式，適合區域照明。
3. 分級系統說明
本產品採用基於驅動電流1000 mA (1A) 下測量嘅總輻射功率進行分級嘅系統。呢個系統根據LED嘅光學輸出對其進行分類，以確保應用性能嘅一致性。分級代碼及其對應嘅功率範圍（包括±10%測試公差）如下：
- G級：最小800 mW，最大1260 mW。
- H級：最小1000 mW，最大1600 mW。
- I級：最小1260 mW，最大2000 mW。
咁樣可以讓設計師選擇符合其系統特定最低亮度要求嘅元件。呢份規格書並未指出呢個特定型號有針對波長或正向電壓嘅獨立分級，表明製造過程中對呢啲參數有嚴格控制。
4. 性能曲線分析
規格書參考咗幾條典型特性曲線，對於理解器件喺唔同工作條件下嘅行為至關重要。
正向電流 vs. 正向電壓 (圖1)：呢條IV曲線顯示咗二極管典型嘅指數關係。對於設計電流驅動電路同計算功耗 (VF* IF) 至關重要。條曲線會隨溫度而偏移。
正向電流 vs. 輻射強度 / 總功率 (圖2 & 圖3)：呢啲圖表說明咗光輸出作為驅動電流函數嘅關係。喺較低電流下，關係通常係線性嘅，但喺極高電流下，由於熱效應同電效應，可能會顯示出效率下降（次線性增長）嘅跡象。呢個有助於選擇最佳工作點，以平衡輸出同效率/熱量。
相對輻射強度 vs. 角度位移 (圖4)：呢個極坐標圖定義咗空間輻射模式。90度視角喺度得到確認。曲線嘅形狀（例如，朗伯分佈、蝙蝠翼分佈）會影響光線喺目標區域上嘅分佈方式。
正向電流 vs. 環境溫度 (圖5)：呢條降額曲線對於可靠性嚟講係最關鍵嘅之一。佢顯示咗隨著環境溫度升高，為保持結溫低於125°C嘅最大允許正向電流。喺100°C環境溫度下，允許嘅連續電流會顯著降低。任何喺非25°C環境下操作嘅設計都必須使用呢個圖表。
5. 機械與封裝資料
5.1 封裝尺寸
LED採用表面貼裝封裝。圖紙中嘅關鍵尺寸包括本體尺寸、透鏡高度同引腳間距。除非另有說明，公差通常為±0.1mm。一個重要嘅處理注意事項警告唔好對透鏡施加壓力，因為咁樣會損壞內部結構並導致器件故障。組裝期間應通過器件本體或引腳進行處理。
5.2 焊盤配置與極性
器件有三個電氣焊盤：焊盤1係陽極 (+)，焊盤2係陰極 (-)，焊盤P係專用散熱焊盤。散熱焊盤對於將熱量從LED結傳遞到印刷電路板 (PCB) 至關重要。為獲得最佳嘅散熱同電氣性能，PCB佈局必須包含一個尺寸適當、連接到呢個焊盤嘅銅箔，必要時使用熱通孔連接到內層或底層。正確嘅極性連接（陽極接正電源）係操作嘅必要條件。
6. 焊接與組裝指引
6.1 回流焊溫度曲線
器件適合標準SMT回流焊工藝。提供無鉛回流焊溫度曲線：
- 升溫速率：2~3 °C/秒。
- 預熱：150~200°C，持續60~120秒。
- 液相線溫度 (TL)：217°C。
- 高於TL:嘅時間：60~90秒。
- 峰值溫度 (TP)：240 ±5°C。
- 峰值時間 (tP)：最長20秒。
- 降溫速率：3~5 °C/秒。
建議回流焊唔好進行超過兩次，以盡量減少對封裝同內部連接嘅熱應力。應避免加熱期間對LED施加壓力，並且焊接後唔好彎曲電路板，以防止對焊點或LED本身造成機械損壞。
6.2 儲存條件
器件以防潮包裝運輸，包括帶乾燥劑嘅鋁箔防潮袋。如果包裝被打開，器件對吸濕敏感，應喺指定時間內使用，或者根據標準MSL（濕度敏感等級）程序喺回流焊前進行烘烤，以防止焊接期間出現"爆米花"損壞。提供嘅摘錄中未說明具體嘅MSL等級。
7. 包裝與訂購資料
器件以載帶同捲盤形式供應，用於自動貼片組裝。每捲包含400件。提供載帶尺寸以確保與送料器設備兼容。包裝標籤包括標準信息，例如零件編號 (P/N)、數量 (QTY) 同批號 (LOT No.)，以便追溯。輻射功率嘅分級代碼 (CAT) 亦會喺度標示。
8. 應用備註與設計考量
8.1 典型應用電路
呢款紅外線LED需要恆流源以穩定工作，唔係恆壓源。對於低電流應用，可以使用簡單嘅串聯電阻，但對於呢款器件能夠承受嘅高電流，強烈建議使用專用LED驅動IC或基於晶體管嘅電流調節器，以確保光輸出穩定並保護LED免受電流尖峰影響。驅動器必須能夠提供所需嘅正向電流並處理正向壓降。
8.2 散熱管理
呢個係使用呢款高功率LED最關鍵嘅方面。規格書明確建議加裝散熱器。PCB設計必須包含一個連接到LED散熱焊盤嘅大型散熱焊盤，並有足夠嘅銅箔面積。強烈建議使用熱通孔將熱量傳導到其他PCB層或外部散熱器。最高結溫125°C絕對唔可以超過；因此，應根據實際工作電流、環境溫度同PCB熱特性進行熱計算或測量。
8.3 光學設計
對於鏡頭照明等應用，可以使用二次光學元件（透鏡或反射器）將90度光束準直或整形為更聚焦嘅模式，以增加投射距離或效率。透明透鏡確保紅外光嘅吸收最少。設計師喺設計遠距離照明時，應考慮輻射強度 (mW/sr)，而不僅僅係總功率。
9. 技術比較與差異
同標準5mm或3mm插件式紅外線LED相比，呢款SMD器件喺更緊湊同更易於製造嘅封裝中提供顯著更高嘅光功率輸出（高達1300+ mW vs. 幾十mW）。佢嘅18 K/W熱阻對於SMD LED嚟講相對較低，表明有良好嘅熱路徑，但同安裝喺金屬基板PCB或帶集成散熱器嘅LED相比，仍然需要謹慎管理。850nm波長係一個常見標準，同940nm LED（幾乎睇唔到但傳感器響應較低）相比，喺矽探測器靈敏度同較低可見性之間取得良好平衡。
10. 常見問題 (FAQ)
問：我可唔可以用一個電阻直接從5V電源驅動呢個LED？
答：可能得，但需要仔細計算。喺1A時，VF約為3.5V。一個串聯電阻需要喺1A時壓降1.5V，即係R = 1.5Ω，佢會消耗1.5W。咁樣效率低而且會產生更多熱量。對於高於350mA嘅電流，強烈建議使用專用電流調節器。
問：點解需要散熱器？
答：喺700mA時，功耗約為3.3V * 0.7A = 2.31W。以18 K/W嘅熱阻計算，結溫會比引腳溫度高2.31W * 18 K/W = ~41.6°C。如果PCB/引腳冇冷卻，結溫好容易超過125°C，導致快速退化或故障。
問：總輻射功率 (mW) 同輻射強度 (mW/sr) 有咩唔同？
答：總輻射功率係向所有方向發射嘅積分光功率。輻射強度係喺特定方向（通常係軸向上）每單位立體角發射嘅功率。強度對於定向應用更相關，而總功率對於整體系統效率更重要。
問：呢個LED對眼睛安全嗎？
答：紅外線LED，特別係高功率嘅，可能對眼睛有害。佢哋發射嘅係睇唔到嘅輻射，喺眨眼反射發生之前就可能導致視網膜損傷。務必遵循相關嘅激光/紅外線產品安全標準（例如IEC 62471），並喺最終產品中實施適當嘅安全措施（擴散器、外殼、強度限制）。
11. 設計與使用案例分析
場景：保安鏡頭嘅夜視照明。
一位設計師正在創建一款緊湊型IP鏡頭，使用矽基圖像傳感器實現夜視功能。佢哋選擇呢款850nm LED，因為佢輸出高且光譜匹配。四個LED圍繞鏡頭放置。每個都由一個緊湊型開關LED驅動IC以700mA驅動，以確保電池電壓變化時輸出穩定。PCB係一塊4層板，內層地平面通過多個熱通孔連接到每個LED下方嘅大銅箔焊盤以散熱。LED上方放置咗輕微嘅擴散膜，以混合光束並減少圖像中嘅熱點。散熱設計用熱像儀進行驗證，確認喺40°C環境溫度下LED外殼溫度保持喺85°C以下，使結溫安全地低於其極限。最終系統提供清晰、均勻照明嘅夜視畫面，距離可達30米。
12. 技術原理介紹
紅外線LED嘅基本工作原理同可見光LED一樣：半導體p-n結中嘅電致發光。當施加正向電壓時，電子同空穴被注入到有源區，喺度復合，以光子形式釋放能量。發射光嘅波長（顏色）由半導體材料嘅帶隙能量決定。GaAlAs（砷化鎵鋁）係一種化合物半導體，可以通過改變鋁含量來調節其帶隙，以喺近紅外範圍發射，特別係850nm左右。透明矽膠封裝對呢個波長係透明嘅，並成型為透鏡以塑造輸出光束。高功率能力係通過使用更大嘅半導體晶片同專為散熱而設計嘅高效封裝來實現嘅。
13. 技術趨勢
紅外線LED嘅趨勢，特別係對於感應同成像應用，係朝向更高效率（每電瓦更多輻射功率），咁樣可以減少熱量產生同功耗。呢個係通過外延層設計同光提取技術嘅進步來實現嘅。同時亦趨向於更緊密嘅集成，例如內置驅動器嘅LED或同光電探測器結合喺單一封裝內。像940nm咁樣嘅波長因為比850nm更難被人眼睇到，所以喺"隱蔽"照明方面越來越受歡迎，儘管佢哋需要更高靈敏度嘅傳感器。此外，小型化嘅推動持續進行，要求喺更細小嘅SMD封裝中實現高功率，呢反過來亦增加咗PCB同系統層面先進散熱管理解決方案嘅重要性。
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。 |