SMD 紅外線LED 0603封裝 - 1.6x0.8x0.8mm - 峰值波長870nm - 65mA - 110mW - 技術規格書

1. 產品概覽

呢份文件詳細說明咗一款高性能、微型表面貼裝紅外線發光二極管嘅規格。器件採用緊湊嘅0603封裝，適合需要可靠紅外線發射嘅空間受限應用。其主要功能係發射近紅外光譜嘅光，典型峰值波長為870納米，同矽光電二極管同光電晶體管嘅光譜靈敏度完美匹配。核心材料係AlGaAs，以高效產生紅外線而聞名。

1.1 核心優勢同目標市場

呢款器件為現代電子設計提供咗幾個關鍵優勢。其微型雙端SMD封裝允許高密度PCB安裝，並且兼容自動化貼片組裝流程。佢設計成兼容紅外線同氣相迴流焊接，方便現代製造流程。產品符合主要環境同安全標準，包括RoHS、歐盟REACH法規，並且係無鹵素。呢種細尺寸、高性能同合規性嘅結合，令佢成為消費電子產品、工業感應器同通訊設備嘅理想選擇。

主要應用包括：

• PCB安裝嘅紅外線接近感應器同存在感應器。
• 需要較高輻射強度嘅紅外線遙控器。
• 條碼掃描器同光學編碼器。
• 各種基於紅外線嘅數據傳輸同感應系統。

2. 深入技術參數分析

透徹理解電氣同光學參數對於可靠嘅電路設計同確保LED喺其安全工作區內運作至關重要。

2.1 絕對最大額定值

呢啲額定值定義咗可能導致器件永久損壞嘅極限。佢哋唔係用於正常操作。

• 連續順向電流 (I_F):65 mA。超過呢個電流，即使係瞬間，都可能因半導體結過熱而導致災難性故障。
• 反向電壓 (V_R):5 V。LED嘅反向擊穿電壓較低。電路設計必須確保LED唔會承受超過呢個值嘅反向偏壓，通常喺交流或雙向信號環境中需要保護。
• 功耗 (P_c):25°C時為110 mW。呢個係封裝可以作為熱量散發嘅最大功率。實際允許嘅功率會隨環境溫度 (T_a) 升高而降低。高溫應用需要降額。
• 溫度範圍：操作：-25°C 至 +85°C；儲存：-40°C 至 +100°C。
• 焊接溫度 (T_sol):260°C，最多5秒。呢個定義咗迴流焊接溫度曲線嘅限制。

2.2 電光特性 (T_a=25°C)

呢啲係喺指定測試條件下嘅典型性能參數。設計師應根據其設計餘量使用典型值或最大/最小值。

• 輻射強度 (I_E):I_F=20mA時為1.3 mW/sr (典型值)。輻射強度測量每單位立體角 (球面度) 發射嘅光功率。係決定接收器信號強度嘅關鍵參數。規定嘅最小值為1.0 mW/sr。
• 峰值波長 (λ_p):870 nm (典型值)，範圍從860 nm到900 nm。呢個係發射光譜最強嘅波長。將佢同接收器嘅峰值靈敏度匹配，可以最大化系統效率。
• 光譜帶寬 (Δλ):45 nm (典型值)。呢個係發射光譜嘅半高全寬，表示發射嘅波長範圍。
• 順向電壓 (V_F):I_F=20mA時為1.35 V (典型值)，範圍從1.20 V到1.70 V。呢個參數對於計算限流電阻值至關重要：R = (V_supply- V_F) / I_F。穩健嘅設計必須考慮呢個變化。
• 反向電流 (I_R):V_R=5V時為10 µA (最大值)。
• 視角 (2θ_1/2):140度。呢個係輻射強度下降到其峰值一半時嘅全角。寬視角對於需要廣泛覆蓋嘅應用有利，例如接近感應器。

3. 性能曲線分析

提供嘅特性曲線提供咗有價值嘅見解，了解器件喺唔同條件下嘅行為，呢點對於現實世界嘅應用設計至關重要。

3.1 順向電流 vs. 環境溫度

呢條曲線說明咗最大允許連續順向電流同環境溫度之間嘅關係。佢展示咗隨著溫度升高，為咗保持喺功耗限制內，順向電流需要降額。喺接近最高操作溫度 (+85°C) 時，允許嘅連續電流明顯低於25°C時嘅65mA絕對最大額定值。

3.2 光譜分佈

光譜分佈圖顯示咗相對輻射功率輸出作為波長嘅函數。佢確認咗峰值波長 (λ_p) 為870nm，典型光譜帶寬 (Δλ) 約為45nm。呢條曲線嘅形狀對於濾波同確保同接收器光譜響應嘅兼容性好重要。

3.3 峰值發射波長 vs. 環境溫度

呢條曲線顯示峰值波長具有正溫度係數，意味住佢會隨結溫升高而輕微增加。呢種偏移對於波長穩定性至關重要嘅精密感應應用好重要。

3.4 順向電壓 vs. 環境溫度

順向電壓 (V_F) 具有負溫度係數；佢會隨溫度升高而降低。呢個特性必須喺恆流驅動電路中考慮，因為如果使用簡單嘅串聯電阻，高溫下較低嘅V_F可能會輕微影響功耗計算。

3.5 相對輻射強度 vs. 角度偏移

呢個極坐標圖直觀地定義咗視角。對於呢種封裝風格，輻射模式通常係朗伯或接近朗伯分佈，對於模擬目標表面喺唔同角度同距離下嘅輻照度好有用。

4. 機械同封裝資料

4.1 封裝尺寸 (0603)

器件符合標準0603封裝尺寸：長度約1.6mm，寬度約0.8mm，高度約0.8mm。詳細尺寸圖指定咗焊盤佈局、元件外形同端子位置，標準公差為±0.1mm。正確嘅焊盤圖案設計對於可靠焊接同機械穩定性至關重要。

4.2 極性識別

規格書包含指示陽極同陰極端子嘅圖表。正確嘅極性對於器件操作係必須嘅。通常，陰極可能通過凹口、綠色指示器或載帶同捲盤包裝上嘅特定焊盤形狀來標記。

4.3 載帶同捲盤規格

產品以8mm寬嘅壓紋載帶供應，安裝喺7英寸直徑嘅捲盤上。載帶尺寸有規定，以確保兼容標準SMD組裝設備。每捲包含4000件。

5. 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。

5.1 濕度敏感性同儲存

器件對濕度敏感。預防措施包括：

• 喺準備使用之前，唔好打開防潮屏障袋。
• 將未開封嘅袋儲存喺≤30°C同≤90% RH嘅環境中。
• 喺出貨後一年內使用。
• 開封後，儲存喺≤30°C同≤60% RH嘅環境中。
• 開袋後168小時 (7日) 內使用。
• 如果超過儲存時間或乾燥劑指示有濕氣進入，請喺使用前喺60 ±5°C下烘烤至少24小時。

5.2 迴流焊接溫度曲線

建議使用無鉛迴流焊接溫度曲線。關鍵參數包括峰值溫度260°C，高於240°C嘅時間唔超過推薦限制。迴流焊接唔應該進行超過兩次，以避免對環氧樹脂封裝同鍵合線造成過度熱應力。

5.3 手動焊接同返修

如果需要手動焊接，請使用烙鐵頭溫度低於350°C嘅烙鐵，並對每個端子加熱唔超過3秒。使用低功率烙鐵。喺焊接每個端子之間，允許超過2秒嘅冷卻間隔。對於返修，建議使用雙頭烙鐵同時加熱兩個端子，以避免機械應力。返修對器件特性嘅可行性同影響應事先驗證。

6. 應用設計考慮因素

6.1 必須使用限流電阻

LED係電流驅動器件。絕對需要一個串聯限流電阻。順向電壓 (V_F) 範圍較窄，施加電壓稍微超過V_F就會導致順向電流 (I_F) 大幅增加，可能造成破壞。電阻值係基於電源電壓、所需順向電流同順向電壓計算，使用最壞情況嘅V_supply值 (最小值) 以確保電流唔超過設計最大值。_F6.2 熱管理_F雖然封裝細，但功耗會產生熱量。對於高電流或高環境溫度下嘅連續操作，需要考慮PCB嘅熱阻。喺焊盤周圍提供足夠嘅銅面積有助於散熱並保持較低結溫，從而提高長期可靠性並防止光輸出衰減。_F6.3 光學設計

140度視角提供廣泛發射。對於需要更聚焦光束嘅應用，可以使用外部透鏡或反射器。相反，對於非常寬嘅區域覆蓋，原生角度可能已經足夠。透明透鏡適合發射點唔係關鍵嘅應用；如果需要特定顏色或擴散用於組裝對準，則必須考慮到透鏡唔提供呢啲特性。

6.4 電路保護

喺可能出現反向電壓瞬變嘅環境中，考慮並聯一個保護二極管，以鉗制任何反向電壓低於5V最大額定值。

7. 比較同選型指引

呢款器件係紅外線LED系列嘅一部分。關鍵選擇標準係芯片材料同透鏡顏色。選擇紅外線LED時，工程師必須比較關鍵參數：

波長：匹配接收器嘅峰值靈敏度。870nm係一個常見標準。

輻射強度：更高強度提供更強信號，允許更長距離或更低驅動電流。

視角：窄角度提供更長距離同更聚焦光線；寬角度提供更廣泛覆蓋。

• 封裝尺寸：0603封裝為微型設計提供非常細嘅佔位面積。_p順向電壓：較低V喺低壓電池供電電路中可能具有優勢。
• 呢個特定部件嘅主要區別在於佢結合咗標準0603佔位面積、相對較高輻射強度同寬視角，適合通用紅外線感應同通訊。_E8. 常見問題 (基於技術參數)8.1 870nm波長有咩用途？
• 870nm屬於近紅外光譜，人眼睇唔到。佢可以被便宜且常見嘅矽基光電探測器有效檢測，呢啲探測器嘅峰值靈敏度大約喺800-950nm。呢個令佢成為感應、遙控同光學隔離應用嘅理想選擇。8.2 可唔可以直接用3.3V或5V微控制器腳位驅動呢個LED？
• 你必須使用限流電阻。例如，要從3.3V電源以20mA驅動，假設典型V為1.35V：R = (3.3V - 1.35V) / 0.020A = 97.5Ω。使用標準100Ω電阻。始終驗證喺最壞情況V
• 下電流唔超過最大值。8.3 溫度點樣影響性能？_F隨著溫度升高：輻射輸出通常會降低，順向電壓降低，峰值波長輕微增加。為咗穩定操作，設計驅動電路時要考慮呢啲變化，特別係如果喺全溫度範圍內操作。

8.4 需唔需要散熱片？

對於室溫下以絕對最大電流連續操作，功耗約為88mW，低於110mW額定值。然而，喺高環境溫度下，需要降額。良好嘅PCB熱設計通常就足夠；對於0603封裝，通常唔需要獨立散熱片。

9. 實際應用例子：簡單紅外線接近感應器

一個常見用例係反射式物體感應器。紅外線LED放置喺光電晶體管旁邊。微控制器脈衝驅動LED。光線從附近物體反射，被光電晶體管檢測到，其輸出由微控制器讀取。設計步驟：

LED驅動：使用GPIO腳位同NPN晶體管，配合串聯電阻，以所需電流脈衝驅動LED。脈衝允許更高瞬時電流，同時保持平均功率較低。

No.接收器電路：光電晶體管以共射極配置連接，配合上拉電阻以產生電壓輸出。集電極電阻值決定靈敏度同響應速度。_F光學考慮：PCB上LED同光電晶體管之間嘅小屏障有助於減少直接串擾。LED嘅寬視角有助於照亮感應器前面嘅廣泛區域。_F信號處理：微控制器可以使用同步檢測來抑制環境光干擾。_F conditions.

10. 工作原理同技術趨勢

10.1 基本工作原理

紅外線LED係一種半導體p-n結二極管。當正向偏置時，來自n區嘅電子同來自p區嘅空穴喺有源區複合。呢個複合過程以光子形式釋放能量。AlGaAs材料嘅特定帶隙能量決定咗發射光子嘅波長。透明環氧樹脂封裝封裝芯片，提供機械保護，並作為透鏡塑造發射模式。

10.2 行業趨勢_FSMD紅外線LED嘅趨勢繼續朝向更高效率、更細封裝尺寸以獲得更大設計靈活性，以及更高集成度。包括內置驅動器、調製輸出以改善抗噪性，以及結合唔同波長或將發射器同探測器結合喺單一封裝中嘅多芯片封裝。同時，亦非常注重改善汽車同工業應用嘅高溫性能同可靠性。呢度描述嘅器件代表咗呢個不斷發展嘅領域中成熟、可靠且廣泛採用嘅解決方案。_F≈ 1.35V * 0.065A ≈ 88mW, which is below the 110mW rating. However, at high ambient temperatures, derating is necessary. Good PCB thermal design (copper pads) usually suffices; a separate heat sink is not typical for 0603 packages.

. Practical Application Example: Simple IR Proximity Sensor

A common use case is a reflective object sensor. The IR LED is placed adjacent to a phototransistor. A microcontroller pulses the LED (e.g., at 20mA). The light reflects off a nearby object and is detected by the phototransistor, whose output is read by the microcontroller. Design steps:

1. LED Drive:Use a GPIO pin and an NPN transistor (or a MOSFET) with a series resistor to pulse the LED at the desired current. Pulsing allows for higher instantaneous current (for stronger signal) while keeping average power low.
2. Receiver Circuit:The phototransistor is connected in a common-emitter configuration with a pull-up resistor to create a voltage output. The value of the collector resistor determines sensitivity and response speed.
3. Optical Considerations:A small barrier between the LED and phototransistor on the PCB helps reduce direct crosstalk. The wide 140° viewing angle of the LED helps illuminate a broad area in front of the sensor.
4. Signal Processing:The microcontroller can use synchronous detection (only reading the receiver during the LED pulse) to reject ambient light interference.

. Operating Principle and Technology Trends

.1 Basic Operating Principle

An infrared LED is a semiconductor p-n junction diode. When forward biased, electrons from the n-region recombine with holes from the p-region in the active region (made of AlGaAs). This recombination process releases energy in the form of photons (light). The specific bandgap energy of the AlGaAs material determines the wavelength of the emitted photons, which in this case is in the 870nm infrared range. The water-clear epoxy package encapsulates the chip, provides mechanical protection, and acts as a lens shaping the emission pattern.

.2 Industry Trends

The trend in SMD infrared LEDs continues toward higher efficiency (more radiant output per unit electrical input), smaller package sizes for greater design flexibility, and increased integration. This includes devices with built-in drivers, modulated output for improved noise immunity, and multi-chip packages combining different wavelengths or combining an emitter and detector in a single package. There is also a strong focus on improving high-temperature performance and reliability for automotive and industrial applications. The device described here represents a mature, reliable, and widely adopted solution within this evolving landscape.