紅外線發射LED 940nm 規格書 - EIA封裝 - 峰值波長940nm - 正向電壓1.2V - 輻射強度0.8mW/sr - 粵語技術文件

1. 產品概覽

呢份文件詳細說明咗一款分立式紅外線發射元件嘅規格。呢個元件專為需要可靠紅外線發射嘅應用而設計，例如遙控系統、IR無線數據傳輸同埋保安警報系統。佢屬於一個產品系列，當中包括多種紅外線發射二極管（IRED）同光電探測器。主要使用嘅材料係砷化鎵（GaAs），針對峰值波長940納米嘅發射進行咗優化。呢個波長喺消費電子產品中好常用，因為人眼睇唔到，而且同矽基接收器配合使用時表現良好。

呢個元件採用標準EIA封裝，兼容自動化組裝流程。佢採用頂視、水清平透鏡，提供寬廣視角。產品符合RoHS指令，並被歸類為環保產品。

1.1 主要特點

• 符合RoHS、環保產品標準。
• 頂視設計，配備水清平透鏡。
• 以8mm載帶包裝，捲裝於7吋直徑捲盤上，方便自動貼裝。
• 兼容自動貼裝設備。
• 適用於紅外線回流焊接製程。
• 標準EIA封裝焊盤尺寸。
• 峰值發射波長（λp）為940nm。
• 濕度敏感等級（MSL）：第3級。

1.2 目標應用

• 主要用作紅外線發射源。
• 集成到PCB安裝式紅外線感測器組件中。
• 消費電子產品（電視、音響系統）嘅遙控器。
• 短距離無線數據鏈路。
• 接近感測器同物體檢測。
• 保安同警報系統嘅光束中斷檢測。

2. 技術參數：深入客觀解讀

以下部分詳細分析規格書中定義嘅器件關鍵性能參數。理解呢啲參數對於正確設計電路同確保可靠運作至關重要。

2.1 絕對最大額定值

呢啲額定值定義咗器件可能遭受永久損壞嘅應力極限。喺呢啲極限下或超出極限運作並無保證，為確保長期可靠性能，應避免咁樣做。

• 功耗（Pd）：100 mW。呢個係器件可以以熱量形式散發嘅最大總功率。超出呢個限制有熱失控同失效嘅風險。
• 峰值正向電流（I_FP）：500 mA。呢個係脈衝條件下（每秒300個脈衝，10 μs脈衝寬度）嘅最大允許電流。佢明顯高於直流額定值，允許遙控器中嘅高亮度脈衝。
• 直流正向電流（I_F）：50 mA。最大連續正向電流。為咗最高效同最可靠嘅運作，建議使用較低嘅驅動電流（例如，測試條件中使用嘅20mA）。
• 反向電壓（V_R）：5 V。可以施加喺反向嘅最大電壓。器件並非為反向運作而設計，超出此值可能導致擊穿。
• 工作及儲存溫度：分別係-40°C至+85°C同-55°C至+100°C。呢啲範圍定義咗運作同非運作時嘅環境條件。
• 紅外線焊接條件：可承受260°C最多10秒。呢個對於定義回流焊接曲線好關鍵。

2.2 電氣及光學特性

呢啲係喺環境溫度（T_A）為25°C時測量嘅典型性能參數。佢哋定義咗器件喺正常工作條件下嘅行為。

• 輻射強度（I_E）：當I_F= 20mA時，典型值為0.8 mW/sr。呢個係量度每單位立體角發射嘅光功率。最小值為0.42 mW/sr，測試公差為±15%。呢個參數直接影響IR系統嘅有效範圍。
• 峰值發射波長（λ_Peak）：典型值為940 nm。呢個係發射光功率達到最大值時嘅波長。佢必須同接收光電二極管或光電晶體管嘅峰值靈敏度相匹配。
• 譜線半寬度（Δλ）：典型值為50 nm。呢個表示發射強度至少為峰值一半時嘅頻譜帶寬。較窄嘅帶寬對於濾除環境光噪音有好處。
• 正向電壓（V_F）：當I_F= 20mA時，典型值為1.2 V，最大值為1.6 V。呢個係二極管導通時嘅壓降。對於計算串聯電阻值至關重要：R_series= (V_supply- V_F) / I_F.
• 反向電流（I_R）：當V_R= 5V時，最大值為10 μA。呢個係二極管反向偏置時嘅小漏電流。
• 視角（2θ_1/2）：典型值為150°。呢個係輻射強度下降到軸上值一半時嘅全角。咁寬嘅角度對於需要廣泛覆蓋而非聚焦光束嘅應用好有用。

3. 性能曲線分析

規格書提供咗幾條特性曲線，說明關鍵參數點樣隨工作條件變化。呢啲對於設計優化非常寶貴。

3.1 頻譜分佈

頻譜分佈曲線（圖1）顯示相對輻射強度作為波長嘅函數。佢確認咗940nm處嘅峰值同大約50nm嘅半寬度，提供咗發射光頻譜純度嘅視覺表示。

3.2 正向電流 vs. 環境溫度 & 正向電壓

圖2顯示最大允許正向電流點樣隨環境溫度升高而降低。呢個對於熱管理至關重要。圖3係標準I-V（電流-電壓）曲線，顯示正向電流同電壓之間嘅指數關係。條曲線有助於理解二極管嘅動態電阻。

3.3 相對輻射強度 vs. 溫度 & 電流

圖4說明光輸出功率點樣隨環境溫度升高而降低。圖5顯示輸出功率點樣隨正向電流增加，但並非線性。佢強調咗喺極高電流下收益遞減點同潛在效率下降。

3.4 輻射圖案

極座標輻射圖（圖6）以圖形方式表示視角。標記咗唔同角度強度值嘅近乎圓形圖案，確認咗平透鏡封裝特有嘅非常寬廣、類似朗伯體嘅發射圖案。

4. 機械及封裝資訊

4.1 外形尺寸

規格書包含元件嘅詳細機械圖紙。關鍵尺寸包括本體尺寸、引腳間距同總高度。除非另有說明，所有尺寸均以毫米為單位，標準公差為±0.1mm。封裝符合標準EIA焊盤尺寸，確保兼容常見PCB佈局同貼片機。

4.2 建議焊盤尺寸

提供咗PCB設計嘅建議焊盤圖案（封裝尺寸）。遵循呢啲尺寸可確保回流焊接期間形成正確嘅焊點。建議包括使用金屬鋼網塗抹焊錫膏，厚度為0.1mm（4密耳）或0.12mm（5密耳）。

4.3 極性識別

陰極通常由元件本體同外形圖上嘅平面側、凹口或較短引腳表示。組裝期間必須注意正確極性，以防止器件損壞。

4.4 載帶及捲盤包裝尺寸

元件以壓紋載帶包裝，捲裝於7吋（178mm）直徑捲盤上供應。規格書提供載帶凹槽、蓋帶同捲盤軸心嘅詳細尺寸。標準捲盤數量為每捲5000件。包裝符合ANSI/EIA-481-1-A-1994規格。

5. 焊接及組裝指引

5.1 回流焊接參數

器件兼容紅外線（IR）回流焊接製程。提供咗無鉛焊料嘅建議曲線，關鍵參數包括：

• 預熱：150–200°C。
• 預熱時間：最多120秒。
• 峰值溫度：最高260°C。
• 液相線以上時間：最多10秒（建議最多兩個回流週期）。

曲線基於JEDEC標準。強調最優曲線取決於具體電路板設計、元件、焊錫膏同爐，因此需要進行特性分析。

5.2 手工焊接

如果需要手工焊接，請使用溫度唔超過300°C嘅烙鐵，並將每個引腳嘅接觸時間限制喺最多3秒。

5.3 儲存條件

由於其濕度敏感等級（MSL）為第3級：

• 密封袋：喺≤30°C同≤90% RH下儲存。喺袋密封日期後一年內使用。
• 開袋後：喺≤30°C同≤60% RH下儲存。建議喺一週內（168小時）完成IR回流焊接。
• 延長儲存（已開封）：儲存喺帶有乾燥劑嘅密封容器或氮氣乾燥器中。
• 烘烤：如果暴露超過一週，請喺焊接前以大約60°C烘烤至少20小時，以去除吸收嘅水分，防止回流期間出現\"爆米花\"現象。

5.4 清潔

如果需要焊後清潔，請使用酒精類溶劑，例如異丙醇。避免使用可能損壞環氧樹脂透鏡或封裝嘅強效或未知化學清潔劑。

6. 應用建議及設計考慮

6.1 典型應用電路

最常見嘅電路係簡單串聯：電壓源（V_CC）、限流電阻（R_S）同IRED。R_S= (V_CC- V_F) / I_F。對於脈衝操作（例如遙控器），通常使用晶體管（BJT或MOSFET）以所需頻率同佔空比開關IRED。峰值電流不得超過I_FP rating.

6.2 光學設計考慮

• 範圍 vs. 電流：有效範圍同輻射強度嘅平方根成正比。將驅動電流加倍並唔會令範圍加倍。
• 透鏡選擇：內置平透鏡提供寬廣覆蓋。對於更長距離或聚焦光束，可以添加外部塑膠透鏡來準直光線。
• 接收器匹配：務必將940nm發射器同峰值靈敏度亦喺940nm區域嘅光電探測器（光電二極管、光電晶體管或IC）配對。許多矽探測器喺850-950nm附近有良好靈敏度。
• 環境光抑制：喺有強環境IR光（陽光、白熾燈泡）嘅環境中，使用調製信號同帶有匹配解調器嘅接收器。接收器上阻擋可見光並通過940nm嘅光學濾波器可以顯著提高信噪比。

6.3 熱管理

雖然器件可以處理100mW，但喺較低功耗下運作可以提高可靠性同壽命。確保焊盤周圍有足夠嘅PCB銅面積作為散熱片，特別係喺接近最大直流電流驅動時。對於高溫環境，必須參考降額曲線（圖2）。

7. 技術比較及差異化

呢款940nm GaAs IRED為通用紅外線應用提供咗一套平衡嘅特性。其規格暗示嘅關鍵差異化因素包括：

• 波長：喺許多消費應用中，940nm比850nm更受青睞，因為佢作為微弱紅光較唔顯眼，提供更隱蔽嘅操作。
• 寬視角：150°嘅角度異常寬廣，適合對準要求唔高或需要廣泛區域覆蓋嘅應用（例如佔用感測器）。
• 標準封裝：EIA封裝確保咗行業內易於採購、兼容同更換。
• 穩健性：脈衝電流（500mA）同回流焊接（260°C）嘅額定值表明呢個元件專為高產量、可靠製造而設計。

8. 常見問題（基於技術參數）

8.1 我應該用咩電阻值從5V電源以20mA驅動呢個IRED？

使用典型V_F值1.2V：R = (5V - 1.2V) / 0.020A = 190歐姆。標準180或200歐姆電阻都適合。為咗保守設計，確保電流唔超過目標值，請始終使用最大V_F值（1.6V）：R_min = (5V - 1.6V) / 0.020A = 170歐姆。

8.2 我可以將佢用於長距離遙控器嗎？

其0.8 mW/sr嘅輻射強度適合典型室內遙控器，距離為5-10米。對於更長距離，你需要增加驅動電流（喺脈衝額定值內）、使用聚焦透鏡，或者選擇具有更高輻射強度規格嘅IRED。

8.3 規格書話\"反向電壓條件僅用於IR測試。器件並非為反向運作而設計。\" 咩意思？

呢個意思係5V反向電壓額定值係一個測試參數，用於驗證製造過程中嘅漏電流。佢唔係一個運作額定值。喺你嘅電路中，你必須確保IRED喺正常運作期間絕不會受到反向偏置，因為即使係小反向電壓，如果冇限流，都可能損壞佢。務必包括保護措施，例如確保正確方向，或者如果電路拓撲可能導致反向電壓，則添加並聯二極管。

8.4 打開防潮袋後一週嘅車間壽命有幾關鍵？

對於MSL 3元件，非常重要。超過車間壽命而冇適當儲存或烘烤，有濕氣進入塑膠封裝嘅風險。喺高溫回流焊接過程中，呢啲水分會迅速蒸發，導致內部分層、裂紋或\"爆米花\"現象，從而導致立即或潛在失效。嚴格遵守儲存同烘烤指引。

9. 運作原理

紅外線發射二極管（IRED）嘅運作原理同標準可見光LED一樣，但使用具有對應紅外線光子能量帶隙嘅半導體材料（如GaAs）。當施加正向電壓時，電子同電洞喺半導體嘅有源區複合，以光子形式釋放能量。對於GaAs，呢個光子能量對應於大約940nm嘅波長。水清環氧樹脂透鏡對可見光同紅外線都透明，允許IR輻射通過，同時亦為半導體芯片提供機械同環境保護。

10. 行業趨勢

分立紅外線元件市場保持穩定，由遙控器等成熟應用以及物聯網感測器、手勢識別同機器視覺中嘅新興用途推動。趨勢包括將發射器同探測器集成到更細小、更穩固嘅封裝中，開發用於數據通信嘅更高速IRED（IrDA後繼者），以及對電池供電設備嘅功率效率同可靠性更加重視。符合全球環境法規嘅無鉛同無鹵素材料轉向亦係標準要求，呢個元件符合呢啲要求。