IR17-21C/TR8 紅外線LED規格書 - 0805封裝 - 1.2V - 940nm - 130mW - 粵語技術文件

1. 產品概覽

IR17-21C/TR8係一款專為現代表面貼裝技術（SMT）應用而設計嘅高性能紅外線（IR）發射二極管。採用緊湊嘅0805封裝，呢款元件旨在提供穩定可靠嘅紅外線發射，特別匹配矽基光電探測器。佢嘅主要功能係喺各種感應同開關電路中，作為一個高效嘅紅外線光源。

呢個元件嘅核心優勢在於佢嘅微型尺寸，容許高密度PCB設計，同埋佢同矽光電二極管同光電晶體管嘅光譜匹配度極佳，確保系統靈敏度達到最佳。元件採用透明塑膠透鏡構造，提供平面頂部視圖，有助於實現120度嘅寬廣視角。佢符合主要嘅環境同安全標準，包括RoHS、歐盟REACH，並且係作為無鹵素元件製造嘅。

2. 技術規格同客觀解讀

2.1 絕對最大額定值

呢啲額定值定義咗元件可能遭受永久損壞嘅應力極限。喺呢啲極限下或超出呢啲極限操作，性能唔保證。

• 連續正向電流（I_F)）：65 mA。呢個係可以持續流經LED嘅最大直流電流。
• 反向電壓（V_R)）：5 V。施加高過呢個數值嘅反向偏壓可能會擊穿LED嘅PN結。
• 工作及儲存溫度（T_opr, T_stg)）：-40°C 至 +85°C。呢款元件適用於工業級溫度範圍。
• 功耗（P_d)）：喺25°C時為130 mW。呢個係封裝可以作為熱量散發嘅最大功率。喺更高環境溫度下需要降額使用。
• 焊接溫度（T_sol)）：260°C，持續時間≤5秒。呢個定義咗峰值回流焊溫度曲線嘅耐受度。

2.2 電光特性

呢啲參數喺標準測試條件下測量，環境溫度為25°C，正向電流為20 mA，代表典型工作條件。

• 輻射強度（I_e)）：0.2 mW/sr（最小值），0.8 mW/sr（典型值）。呢個測量每單位立體角發射嘅光功率。典型值表示預期輸出。
• 峰值波長（λ_p)）：940 nm（典型值）。發射嘅紅外線光中心喺呢個波長，對於喺近紅外區域具有高靈敏度嘅矽探測器嚟講係理想嘅。
• 光譜帶寬（Δλ））：45 nm（典型值）。呢個定義咗發射嘅波長範圍，通常指半高全寬（FWHM）。
• 正向電壓（V_F)）：喺20mA時為1.2 V（典型值），1.5 V（最大值）。低正向電壓有助於降低功耗同熱負載。
• 反向電流（I_R)）：喺5V時為10 µA（最大值）。呢個係元件反向偏置時嘅漏電流。
• 視角（2θ_1/2)）：120°（典型值）。定義為輻射強度下降到軸上值一半時嘅全角，提供非常寬廣嘅發射模式。

3. 性能曲線分析

規格書提供咗幾條對設計工程師至關重要嘅特性曲線。

• 正向電流 vs. 環境溫度：呢幅圖顯示最大允許正向電流點樣隨住環境溫度升高而降低，原因係封裝嘅功耗限制。對於熱管理嚟講係必不可少嘅。
• 光譜分佈：說明相對輻射功率作為波長嘅函數，確認咗940nm嘅峰值同光譜帶寬。
• 正向電流 vs. 正向電壓（I-V曲線）：展示二極管典型嘅指數關係。條曲線有助於為特定電源電壓選擇合適嘅限流電阻。
• 相對輻射強度 vs. 角位移：一幅顯示發射模式嘅極坐標圖。120度視角喺呢度得到視覺確認，顯示出平面頂部LED常見嘅朗伯或近朗伯分佈。

4. 機械同封裝資訊

4.1 封裝尺寸

IR17-21C/TR8符合標準0805（英制）或2012（公制）封裝尺寸。關鍵尺寸包括主體長度約2.0 mm，寬度1.25 mm，高度通常為0.8至1.0 mm（確切值請參閱圖紙）。陽極同陰極喺封裝上有清晰標記。提供建議嘅焊盤佈局供PCB設計使用，並建議根據特定製造工藝進行調整。

4.2 載帶尺寸

元件以標準8mm載帶捲盤形式供應，用於自動貼片組裝。每捲包含3000件。載帶尺寸，包括凹槽大小、間距同捲盤直徑，都有明確規定，以確保同SMT設備送料器兼容。

5. 焊接同組裝指引

5.1 濕度敏感性同儲存

呢款元件對濕度敏感（標籤上標明MSL等級）。未開封嘅防潮袋必須儲存喺30°C以下同90%相對濕度以下。一旦開封，當儲存喺≤60%相對濕度時，元件嘅車間壽命為168小時（7日）。超過呢個時間就需要喺回流焊之前進行烘烤程序（例如，喺60°C下烘烤96小時），以防止焊接期間發生"爆米花"損壞。

5.2 回流焊溫度曲線

建議使用無鉛（Pb-free）回流焊溫度曲線。關鍵參數包括預熱階段、喺液相線以上嘅規定時間（例如，217°C）、峰值溫度唔超過260°C，以及喺關鍵溫度區域內嘅總時間。回流焊唔應該進行超過兩次。

5.3 手工焊接同返修

如果必須進行手工焊接，應該使用烙鐵頭溫度低於350°C、額定功率低於25W嘅烙鐵。每個端子嘅接觸時間應該限制喺3秒以內，端子之間要有足夠冷卻時間。對於返修，建議使用雙頭烙鐵同時加熱兩個端子，避免對焊點造成機械應力。返修對元件可靠性嘅影響應該事先評估。

6. 應用建議同設計考量

6.1 典型應用場景

• PCB安裝紅外線感測器：用作接近感測器、物體檢測同非接觸式開關中嘅發射器。
• 微型光柵 / 光遮斷器：配對光電探測器，用於檢測遮斷光束嘅物體，應用於編碼器、槽型感測器同安防系統。
• 光電開關：用於反射式感測器，LED光線從表面反射返探測器。
• 煙霧探測器：用於某啲光學腔體設計中，檢測散射光線嘅煙霧粒子。

6.2 關鍵設計考量

• 必須限流：必須始終使用外部串聯電阻嚟設定正向電流。LED嘅低正向電壓意味住，即使電源電壓嘅微小增加，都可能導致電流大幅且具破壞性嘅增加。
• 熱管理：雖然封裝細小，但必須考慮功耗，特別係喺高環境溫度環境下或驅動電流接近最大值時。足夠嘅PCB銅箔面積有助於散熱。
• 光學對準：120度嘅寬廣視角有利於廣泛覆蓋，但會降低喺任何特定點嘅強度。對於更長距離或聚焦應用，可能需要外部透鏡。
• 電氣抗噪性：喺電氣嘈雜嘅環境中，考慮屏蔽或調製LED驅動電流，以將信號同環境紅外線噪音（例如，來自陽光或其他來源）區分開。

7. 技術比較同差異化

同其他紅外線LED相比，IR17-21C/TR8嘅關鍵差異在於佢結合咗非常緊湊嘅0805尺寸、相對較高嘅輻射強度（典型值0.8 mW/sr）同寬廣嘅120度視角。許多類似封裝嘅競爭紅外線LED可能提供更窄嘅視角或更低嘅輸出。佢1.2V嘅低正向電壓對於低電壓電池供電電路亦係一個優勢，可以提高效率。明確符合無鹵素同REACH標準，令佢適合對材料限制嚴格、注重環保嘅設計。

8. 常見問題（基於技術參數）

8.1 我應該用幾大電阻值，從5V電源以20mA驅動呢個LED？

使用歐姆定律：R = (V_supply- V_F) / I_F。假設V_supply=5V，V_F=1.2V（典型值），同I_F=0.020A，R = (5 - 1.2) / 0.02 = 190 歐姆。一個標準200歐姆電阻會導致電流約為(5-1.2)/200 = 19mA，呢個係可以接受嘅。務必使用最大V_F（1.5V）進行計算，以確保最小電流足夠你嘅應用。

8.2 我可以用高過65mA嘅電流脈衝驅動呢個LED嗎？

連續正向電流嘅絕對最大額定值係65mA。如果佔空比足夠低，令平均電流同由此產生嘅結溫保持喺安全限度內，用更高峰值電流進行脈衝驅動可能係可行嘅。然而，規格書並冇提供脈衝電流額定值或降額曲線。如果冇製造商提供嘅特定特性數據，唔建議喺絕對最大額定值以上操作，因為咁樣會降低可靠性同使用壽命。

8.3 環境溫度點樣影響輸出？

LED嘅輻射強度通常會隨住結溫升高而降低。"正向電流 vs. 環境溫度"圖間接同呢個有關，因為更高溫度迫使允許電流降低以避免過熱。要喺溫度變化下實現精確嘅輸出穩定性，可能需要使用配對光電探測器或溫度補償嘅反饋電路。

9. 實用設計同使用案例

案例：設計打印機內嘅紙張檢測感測器

一位工程師需要喺一部小型打印機嘅輸入紙盤檢測紙張存在。空間極其有限。佢哋選擇咗IR17-21C/TR8同一個類似封裝嘅匹配光電晶體管。元件安裝喺紙張通過嘅狹窄通道兩側。LED以15mA驅動（使用來自打印機3.3V邏輯電源嘅合適電阻），以節省電力同時提供足夠信號。LED嘅120度寬廣視角確保光束即使喺輕微機械對準誤差下，都能充分填充通道。當有紙張時，佢會阻擋紅外線光，導致光電晶體管輸出發生變化，呢個變化由微控制器讀取。0805封裝嘅低矮外形允許感測器集成到纖薄嘅機械結構中。設計師遵循回流焊溫度曲線指引，並確保PCB佈局包含用於焊接嘅散熱焊盤。

10. 工作原理介紹

紅外線發光二極管（IR LED）係一種半導體二極管。當正向電壓施加喺佢嘅端子之間（陽極相對陰極為正）時，電子會注入穿過PN結。當呢啲電子喺半導體材料（呢個情況下係砷化鎵鋁 - GaAlAs）嘅有源區域內同電洞復合時，能量會以光子（光粒子）形式釋放。GaAlAs材料嘅特定成分決定咗發射光子嘅波長，對於呢款元件嚟講係喺紅外線光譜（940nm）。呢個波長人眼睇唔到，但可以被矽基光電二極管同光電晶體管有效檢測到，當佢哋被足夠能量嘅光子擊中時會產生電流。

11. 行業趨勢同發展

光電行業（包括紅外線元件）嘅趨勢繼續朝向微型化、更高效率同集成化發展。對於空間受限嘅應用，細過0805嘅封裝（例如，0603、0402）變得越來越普遍。通過改進芯片設計同封裝材料，從更細小封裝中提高輻射強度同功率輸出亦係一個驅動力。集成係另一個關鍵趨勢，將發射器-探測器對組合喺單一封裝內（光耦合器、反射式感測器），簡化組裝並改善對準。此外，對符合嚴格環境法規（RoHS、REACH、無鹵素）嘅元件需求，現已成為整個行業嘅標準要求，推動無鉛焊料同封裝材料嘅材料科學創新。