目錄
- 1. 產品概覽
- 2. 深入技術參數分析
- 2.1 絕對最大額定值
- 2.2 電氣同光學特性
- 3. 性能曲線分析
- 3.1 正向電流 vs. 正向電壓 (I-V曲線)
- 3.2 相對輻射強度 vs. 正向電流
- 3.3 相對輻射強度 vs. 環境溫度
- 3.4 光譜分佈
- 3.5 輻射模式圖
- 4. 機械同封裝資料
- 4.1 外形尺寸
- 5. 焊接同組裝指引
- 5.1 儲存條件
- 5.2 清潔
- 5.3 引腳成型
- 5.4 焊接製程
- 6. 包裝同訂購資料
- 7. 應用設計建議
- 7.1 驅動電路設計
- 7.2 靜電放電 (ESD) 保護
- 7.3 應用範圍同可靠性
- 8. 技術比較同差異化
- 9. 常見問題 (FAQ)
- 10. 設計同使用案例分析
- 11. 工作原理
- 12. 技術趨勢
1. 產品概覽
呢份文件詳細說明咗一款分立式紅外線發光二極管 (IRED) 嘅規格，專為廣泛嘅光電應用而設計。呢個元件設計用嚟提供高輻射輸出同低正向電壓特性，適合對功耗敏感嘅設計。佢嘅主要發射光譜喺近紅外線範圍，峰值波長集中喺850納米。
呢個元件嘅核心優勢包括佢能夠進行高電流操作，直接轉化為高光功率輸出。佢採用標準5mm格式同透明透鏡封裝，提供寬廣嘅視角，適合大面積照明或接收。呢個特點令佢成為需要可靠紅外線信號傳輸系統嘅多功能選擇。
目標市場同典型應用場景包括消費電子產品、工業控制同保安系統。常見用途包括電視同音響設備嘅紅外線遙控器、短距離無線數據鏈路、保安警報系統嘅入侵檢測傳感器，以及光學編碼器。佢嘅性能參數針對脈衝操作進行咗優化，呢種操作模式係遙控同數據傳輸協議嘅標準。
2. 深入技術參數分析
2.1 絕對最大額定值
喺呢啲限制之外操作可能會導致永久性損壞。最大連續正向電流額定值為80 mA，喺脈衝條件下（300 pps，10μs脈衝寬度）允許嘅峰值正向電流為1 A。最大功耗為200 mW，呢個數值決定咗應用嘅熱設計。元件可以承受高達5V嘅反向電壓，但唔係設計用於反向偏壓操作。工作同儲存溫度範圍分別係-40°C至+85°C同-55°C至+100°C，確保喺惡劣環境下嘅可靠性。引腳焊接必須喺260°C下進行，最多5秒，烙鐵頭距離環氧樹脂主體至少1.6mm。
2.2 電氣同光學特性
關鍵性能參數喺標準測試條件下量度，即正向電流 (IF) 為50 mA，環境溫度 (TA) 為25°C。
- 輻射強度 (IE):每單位立體角嘅光功率輸出，範圍從最小30 mW/sr到典型值45 mW/sr。呢個係直接量度LED喺其主要方向上嘅亮度。
- 峰值發射波長 (λP):標稱波長為850 nm，屬於近紅外線區域，呢個波長對於矽光電探測器嚟講係理想嘅，而且比起更短波長嘅光，人眼較難察覺。
- 光譜線半寬度 (Δλ):大約50 nm。呢個定義咗光譜帶寬，表示圍繞峰值發射嘅波長範圍。
- 正向電壓 (VF):典型值為1.6V，喺IF=50mA時最大值為2.0V。低VF係高效率、電池供電設備嘅一個關鍵特徵。
- 反向電流 (IR):喺VR=5V時最大值為100 μA。呢個參數僅用於測試目的；元件唔係設計用於反向偏壓操作。
- 上升/下降時間 (Tr/Tf):30納秒。呢個快速開關速度令到高頻脈衝操作用於數據傳輸成為可能。
- 視角 (2θ1/2):30度。呢個係輻射強度下降到其峰值一半時嘅全角，定義咗光束嘅擴散範圍。
3. 性能曲線分析
規格書提供咗幾條對於電路設計同性能預測至關重要嘅特性曲線。
3.1 正向電流 vs. 正向電壓 (I-V曲線)
呢條曲線顯示流經LED嘅電流同佢兩端電壓之間嘅關係。佢係非線性嘅，係二極管嘅典型特徵。設計師可以利用呢條曲線確定所需工作電流嘅必要驅動電壓，並計算功耗 (VF* IF)。從典型VF值1.6V可以明顯睇到低拐點電壓。
3.2 相對輻射強度 vs. 正向電流
呢個圖表展示咗光輸出功率如何隨輸入電流變化。一般嚟講，喺正常工作範圍內，輻射強度隨電流線性增加。呢種線性對於模擬調製應用非常重要。設計師可以利用呢一點選擇適當嘅驅動電流以達到特定嘅亮度水平。
3.3 相對輻射強度 vs. 環境溫度
呢條曲線對於理解熱效應至關重要。LED嘅輻射強度會隨著結溫升高而降低。呢個圖表量化咗呢個降額情況，顯示喺整個工作溫度範圍內，輸出功率相對於25°C時數值嘅變化。為確保可靠操作，必須考慮熱管理以維持輸出穩定性，特別係喺高電流或高環境溫度嘅應用中。
3.4 光譜分佈
光譜圖顯示咗喺唔同波長下發射光嘅強度。佢確認咗峰值喺850 nm同大約50 nm嘅半寬度。當將LED同光電探測器匹配時，呢個信息非常重要，因為探測器嘅響應度會隨波長變化。
3.5 輻射模式圖
呢個極座標圖直觀地表示咗視角。模式圖顯示咗強度分佈，確認咗30度半角。佢有助於為特定覆蓋區域設計光學系統，例如確保接收器喺LED嘅光束範圍內。
4. 機械同封裝資料
4.1 外形尺寸
元件符合標準5mm圓形LED封裝。關鍵尺寸包括主體直徑5.0mm，從法蘭底部到透鏡頂部嘅典型高度為8.6mm。引腳間距（喺引腳離開封裝嘅位置量度）係標準嘅2.54mm (0.1英寸)。除非另有說明，公差通常為±0.25mm。法蘭下方允許最大樹脂凸出1.5mm。陽極（正極引腳）通常由較長嘅引腳長度識別。
5. 焊接同組裝指引
5.1 儲存條件
元件應儲存喺低於30°C同70%相對濕度嘅環境中。一旦打開原始密封包裝，必須喺受控環境（<25°C，<60% RH）下3個月內使用，以防止引腳氧化，影響可焊性。
5.2 清潔
如果需要清潔，只應使用酒精類溶劑，例如異丙醇。強烈化學品可能會損壞環氧樹脂透鏡。
5.3 引腳成型
如果需要彎曲引腳，必須喺焊接前同正常室溫下進行。彎曲點應距離LED透鏡底座至少3mm。彎曲時唔應該使用引線框架嘅底座作為支點，以避免對內部晶片連接造成應力。
5.4 焊接製程
手工焊接 (烙鐵):最高溫度350°C，每條引腳唔超過3秒。烙鐵頭距離環氧樹脂透鏡底座唔可以近過2mm。
波峰焊:推薦嘅溫度曲線包括預熱最高至100°C，最多60秒，然後喺最高260°C嘅焊錫波中浸錫5秒。浸錫位置必須距離透鏡底座唔低於2mm。
重要警告:必須避免將透鏡浸入焊錫中。過高溫度或時間會導致透鏡變形或災難性故障。紅外線 (IR) 回流焊唔適合呢種通孔封裝類型。
6. 包裝同訂購資料
元件包裝喺防靜電袋中。標準包裝配置為每袋1000件。八袋裝入一個內箱，八個內箱構成一個外運輸箱，總共每個外箱64,000件。
7. 應用設計建議
7.1 驅動電路設計
LED係電流驅動器件。為確保亮度均勻並防止電流不均，強烈建議為每個LED使用一個串聯限流電阻，即使係多個LED並聯到一個電壓源時。簡單嘅電路模型 (A)（每個LED串聯一個電阻）係正確嘅方法。唔建議使用替代模型 (B)（將多個LED直接並聯而無獨立電阻），因為每個LED嘅正向電壓 (VF) 嘅輕微差異會導致電流分配同亮度出現顯著差異。
串聯電阻 (Rs) 嘅數值可以用歐姆定律計算：Rs= (Vsupply- VF) / IF，其中IF係所需嘅工作電流（例如，50mA），VF係規格書中嘅典型正向電壓（例如，1.6V）。
7.2 靜電放電 (ESD) 保護
呢個元件對靜電放電敏感。喺處理同組裝過程中必須實施適當嘅ESD控制措施：
- 人員應佩戴接地手腕帶或防靜電手套。
- 所有工作站、工具同設備必須正確接地。
- 使用離子發生器中和可能積聚喺塑料透鏡上嘅靜電荷。
- 使用導電或防靜電包裝儲存同運輸元件。
7.3 應用範圍同可靠性
呢個產品適用於標準商業同工業電子設備，包括辦公室自動化、通訊同家用電器。對於需要極高可靠性、故障可能危及生命或健康嘅應用（例如，航空、醫療生命維持、運輸安全系統），喺設計採用前必須進行特定諮詢同資格認證。
8. 技術比較同差異化
呢款850nm IRED通過結合高功率輸出(30-45 mW/sr) 同低正向電壓(典型1.6V) 嚟區分自己。同標準可見光LED或低功率IRED相比，呢個特點令到電池供電設備能夠實現更明亮嘅照明或更長嘅距離。30度視角喺聚焦強度同覆蓋區域之間提供咗良好嘅平衡。快速嘅30ns開關速度令佢適合簡單嘅開/關遙控器同更高速度嘅數據傳輸協議，唔似得速度較慢、僅限於基本開關操作嘅器件。
9. 常見問題 (FAQ)
問：我可唔可以直接用3.3V或5V微控制器引腳驅動呢個LED？
答：唔可以。你必須始終使用一個串聯限流電阻。微控制器引腳嘅電流源/灌能力有限，並且缺乏精確嘅電流調節。直接連接LED可能會超過引腳嘅最大電流，損壞微控制器，並可能過度驅動LED。
問：點解反向電流額定值只係用於測試，而唔係用於操作？
答：LED係一個為正向導通優化嘅二極管。施加反向電壓，即使喺5V最大額定值內，亦唔會令佢有用咁工作。指定嘅反向電流係一個用於質量測試嘅漏電流參數，唔係電路操作嘅設計參數。
問：點樣計算用於5V電源、50mA所需嘅電阻？
答：使用典型VF值1.6V：R = (5V - 1.6V) / 0.05A = 68 歐姆。最接近嘅標準值係68Ω。電阻嘅額定功率至少應為 P = I2R = (0.05)2* 68 = 0.17W，所以一個1/4W電阻就足夠。
問：如果光係睇唔到嘅，透明封裝有咩用？
答：透明環氧樹脂對850nm紅外線光具有高透光性，可以最小化封裝內部嘅光學損耗。有色透鏡會吸收一部分紅外線輸出，降低效率。透明封裝可以實現最大輻射強度。
10. 設計同使用案例分析
場景：設計一個簡單嘅紅外線遙控發射器。
目標係從手持裝置發送編碼指令到典型客廳中距離最多10米嘅接收器。
元件選擇：呢款850nm IRED係一個絕佳選擇，因為佢具有高輸出功率（確保良好距離）、低電壓操作（兼容小型電池，如2粒AA電池提供3V）、同快速開關速度（能夠處理遙控器中常用嘅38kHz載波頻率）。
電路設計：核心發射器電路涉及一個微控制器產生調製碼。微控制器引腳以開關配置驅動一個晶體管（例如，簡單嘅NPN如2N3904）。IRED同佢嘅限流電阻放置喺晶體管嘅集電極電路中。晶體管充當高速開關，允許微控制器以所需嘅高電流（例如，100mA脈衝）脈衝驅動LED，而唔係直接由MCU引腳負載。串聯電阻值係根據電池電壓 (3V)、LED VF(~1.6V) 同所需脈衝電流計算得出。
注意事項：LED嘅寬廣30度視角確保遙控器唔需要精確指向接收器。ESD預防措施喺手持裝置組裝過程中至關重要。儲存指引確保LED喺生產過程中保持可焊性。
11. 工作原理
紅外線發光二極管 (IRED) 係一種半導體p-n結器件。當施加正向電壓時，來自n型區域嘅電子同來自p型區域嘅空穴被注入到結區域。當呢啲電荷載流子復合時，能量以光子（光）嘅形式釋放。發射光嘅特定波長（呢度係850 nm）由半導體材料嘅帶隙能量決定，呢度係基於砷化鎵 (GaAs) 或鋁鎵砷 (AlGaAs) 化合物。"透明"環氧樹脂封裝封裝住半導體芯片，提供機械保護，並充當透鏡以塑造輸出光束。
12. 技術趨勢
分立式紅外線元件持續發展。趨勢包括開發具有更高功率密度同效率嘅器件，用於更長距離嘅應用，例如LiDAR同飛行時間感測。同時亦推動微型化進入表面貼裝器件 (SMD) 封裝，以實現自動化組裝同更細小嘅外形尺寸。此外，為咗專用感測同光通訊應用，正開發具有更嚴格控制嘅波長公差同更窄光譜帶寬嘅元件，以減少干擾並提高信噪比。半導體結中電致發光嘅基本原理保持不變，但材料科學同封裝技術推動性能改進。
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。 |