IR26-91C/L510/2D 紅外線LED規格書 - 3.0x1.0mm SMD封裝 - 940nm波長 - 1.6V正向電壓 - 粵語技術文檔

1. 產品概覽

IR26-91C/L510/2D係一款微型表面貼裝（SMD）紅外線發射二極管。佢採用緊湊嘅3.0mm x 1.0mm封裝，由透明塑膠製成，頂部有個球形透鏡。呢個元件嘅主要功能係發射峰值波長為940納米（nm）嘅紅外光，呢個波長同常見嘅矽光電二極管同光電晶體管嘅靈敏度光譜匹配。呢個特性令佢成為紅外線感應同通訊系統嘅理想光源，特別係需要精確光學耦合嘅場合。

1.1 核心特性同優勢

呢款器件提供咗幾個關鍵嘅技術同合規優勢。佢嘅主要光學特性係940nm峰值波長，呢個波長係為咗同矽基探測器達到最佳性能而選擇嘅，同時提供良好嘅大氣穿透性。電氣方面，佢喺20mA電流下嘅典型正向電壓低至1.3V，有助於實現節能運作。元件採用無鉛（Pb-free）製造，符合歐盟《限制有害物質指令》（RoHS）同《化學品註冊、評估、授權和限制法規》（REACH）。佢亦被歸類為無鹵素產品，溴（Br）同氯（Cl）含量各自低於百萬分之九百（ppm），兩者總和低於1500 ppm。

1.2 目標應用

呢款紅外線LED專為各種紅外線應用系統而設計。典型應用包括接近感應器、物件檢測、非接觸式開關、光學編碼器同短距離數據傳輸鏈路。佢嘅細小外形同SMD設計，令佢好適合用於消費電子產品、工業自動化同汽車內飾感應模組嘅自動化組裝流程。

2. 技術參數分析

呢個部分會詳細、客觀咁解讀規格書中指定嘅關鍵電氣、光學同熱參數。理解呢啲額定值對於可靠嘅電路設計同確保器件長期性能至關重要。

2.1 絕對最大額定值

絕對最大額定值定義咗器件可能遭受永久損壞嘅應力極限。呢啲額定值唔適用於連續運作。連續正向電流（I_F）額定值為65 mA。容許一個高得多嘅峰值正向電流（I_FP）700 mA，但僅限於嚴格嘅脈衝條件下：脈衝寬度 ≤ 70微秒（μs）且佔空比 ≤ 0.7%。最大反向電壓（V_R）為5V，表明呢個LED對反向偏壓嘅耐受性非常低。器件嘅工作環境溫度（T_opr）範圍係-40°C至+85°C，儲存溫度（T_stg）範圍係-40°C至+100°C。回流焊期間嘅最高焊接溫度（T_sol）為260°C，持續時間唔超過5秒。喺25°C或以下嘅自由空氣溫度下，最大功耗（P_d）為100 mW。佢仲具備靜電放電（ESD）保護，人體模型（HBM）額定值最小為2000V，機器模型（MM）額定值最小為200V。

2.2 電光特性

電光特性表提供咗喺指定測試條件（Ta=25°C）下嘅典型值同最大/最小值。輻射強度（I_e），即每單位立體角嘅光功率，喺正向電流20mA時，典型值為8.0毫瓦/球面度（mW/sr）。峰值波長（λ_p）中心位於940nm。光譜帶寬（Δλ），代表峰值強度一半時發出嘅波長範圍，典型值為45nm。正向電壓（V_F）喺20mA時，範圍從典型值1.3V到最大值1.6V。反向電流（I_R）喺施加5V反向偏壓時，最大值為10微安培（μA）。視角，定義為強度下降到峰值一半時嘅全角，係不對稱嘅：X軸約為130度，Y軸約為20度。呢個形成咗一個高度橢圓形嘅輻射圖案，對於光束整形同感應器對準係一個關鍵嘅設計考慮因素。

3. 性能曲線分析

規格書包含咗幾個圖表，說明器件喺唔同條件下嘅行為。呢啲曲線對於理解非線性關係同為唔同工作環境進行設計至關重要。

3.1 正向電流 vs. 環境溫度

呢條降額曲線顯示咗最大允許連續正向電流點樣隨住環境溫度升高而降低。喺25°C時，可以使用完整嘅65mA額定值。隨著溫度上升，必須降低電流以防止超過最高結溫同功耗極限，確保長期可靠性。

3.2 光譜分佈

光譜分佈圖以圖形方式表示光輸出作為波長嘅函數。佢確認咗940nm處嘅峰值同大約45nm嘅光譜帶寬（半高全寬 - FWHM）。曲線顯示幾乎冇可見光（低於約700nm）發出，呢個對於紅外線系統中嘅隱蔽操作係理想嘅。

3.3 輻射強度 vs. 正向電流

呢條曲線展示咗驅動電流同光輸出功率之間嘅關係。喺較低電流時通常係線性嘅，但喺極高電流下，由於熱效應，可能會出現飽和或效率降低。設計師會用呢個來確定達到探測器特定信號水平所需嘅驅動電流。

3.4 角度輻射圖案

X軸同Y軸嘅獨立圖表顯示咗相對輻射強度作為光學中心（0°）角位移嘅函數。X軸圖案非常寬（約130°半角），而Y軸圖案就窄好多（約20°半角）。當將LED同感應器對準，或者設計透鏡或光圈等光學元件時，必須考慮呢個橢圓形圖案。

4. 機械同封裝信息

4.1 封裝尺寸同公差

器件嘅標稱封裝尺寸為長度3.0mm，寬度1.0mm，同指定高度。提供咗詳細嘅尺寸圖，包括焊盤位置、透鏡形狀同極性指示器（通常係陰極側嘅凹口或圓點）。所有未指定尺寸嘅公差為±0.1mm。仲展示咗側視安裝嘅推薦焊接焊盤圖案，以確保回流焊期間有適當嘅機械穩定性同焊點形成。

4.2 載帶同捲盤包裝

為咗自動化貼片組裝，LED以壓紋載帶形式供應，捲喺捲盤上。規格書提供咗載帶凹槽、間距同捲盤規格嘅精確尺寸。標準捲盤包含2000件。呢個信息對於正確配置組裝設備嘅送料器至關重要。

5. 焊接同組裝指引

正確嘅處理同焊接對於防止LED損壞同確保焊點可靠性至關重要。

5.1 回流焊溫度曲線

呢個元件適合無鉛（Pb-free）回流焊工藝。提供咗推薦嘅溫度曲線，通常包括預熱、保溫、回流（峰值溫度 ≤ 260°C，持續 ≤ 5秒）同冷卻階段。回流焊循環次數唔應該超過三次，以最小化塑膠封裝同內部引線鍵合上嘅熱應力。

5.2 手工焊接同返修

如果需要手工焊接，必須極度小心。烙鐵頭溫度應該低於350°C，每個端子嘅接觸時間應該限制喺3秒或更少。建議使用低功率烙鐵（≤25W）。對於返修，建議使用雙頭烙鐵同時加熱兩個端子，避免焊點上嘅機械應力。返修嘅可行性同影響應該事先評估。

5.3 濕度敏感性同儲存

SMD封裝對濕度敏感。器件必須儲存喺原裝防潮袋中，放入乾燥劑，溫度≤30°C，相對濕度（RH）≤90%。袋子未開封前嘅保質期為一年。開封後，元件應該儲存喺≤30°C同≤70% RH嘅環境中，並喺168小時（7日）內使用。如果超過呢啲條件或者乾燥劑顯示飽和，使用前需要喺60 ±5°C下進行最少24小時嘅烘烤處理，以去除吸收嘅水分，防止回流焊期間發生\"爆米花\"效應。

6. 應用設計考慮

6.1 驅動電路設計

一個關鍵嘅設計注意事項係需要限流。必須用電流源，或者更常見嘅係用電壓源串聯一個限流電阻來驅動LED。規格書明確警告，輕微嘅電壓偏移會導致電流發生巨大變化，可能導致燒毀。電阻值（R_limit）可以用歐姆定律計算：R_limit= (V_supply- V_F) / I_F，其中V_F係LED喺所需電流I_F下嘅正向電壓。使用最大V_F（1.6V）進行計算，可以確保喺所有條件下電流都唔會超過目標值。

6.2 光學設計同對準

由於光束圖案高度橢圓（130° x 20°），需要仔細嘅光學設計。對於需要圓形光斑或特定照明輪廓嘅應用，可能需要二次光學元件，例如透鏡或反射器。LED同配對光電探測器之間嘅對準，喺窄嘅Y軸方向上亦更加關鍵。設計師應該參考角位移圖來理解強度衰減情況。

6.3 熱管理

雖然功耗相對較低（最大100mW），但有效嘅熱管理仍然重要，特別係喺高環境溫度環境下或者以高電流驅動時。必須遵循降額曲線。確保LED焊盤下方同周圍有足夠嘅PCB銅面積，有助於散熱並保持較低嘅結溫，從而保持發光效率同使用壽命。

7. 技術比較同差異化

IR26-91C/L510/2D通過特定嘅參數組合喺市場上實現差異化。佢嘅940nm波長係一個常見標準，相比850nm LED，喺矽探測器靈敏度同較低環境光干擾之間提供良好平衡。極低嘅正向電壓（典型值1.3V）係電池供電或低壓邏輯電路嘅關鍵優勢，因為佢降低咗驅動器所需嘅電壓餘量。緊湊嘅3.0x1.0mm佔位面積允許高密度PCB佈局。符合RoHS、REACH同無鹵素標準，令佢適合具有嚴格環保法規嘅全球市場。不對稱視角可以係優勢亦可以係限制，取決於應用嘅光學要求。

8. 常見問題（FAQ）

8.1 點解必須使用限流電阻？

LED係一種具有非線性電流-電壓（I-V）特性嘅二極管。超過其導通電壓後，電壓嘅微小增加會導致電流嘅急劇增加。如果直接從電壓源操作而冇串聯電阻，電流會不受控制地上升，迅速超過絕對最大額定值並損壞器件。電阻喺電源電壓同LED電流之間提供線性、可預測嘅關係。

8.2 我可以用3.3V或5V微控制器引腳驅動呢個LED嗎？

可以，但始終需要串聯一個電阻。例如，要從3.3V電源以I_F=20mA驅動，假設V_F=1.5V：R = (3.3V - 1.5V) / 0.020A = 90歐姆。一個標準嘅91歐姆電阻就啱用。微控制器引腳亦必須能夠提供或吸收所需嘅20mA電流。

8.3 940nm波長有咩用途？

940nm紅外光對人眼係不可見嘅，允許隱蔽操作。佢會被矽（大多數光電二極管同光電晶體管使用嘅材料）強烈吸收，令檢測效率高。相比850nm，佢亦較少受到常見環境光源嘅干擾（因為環境光喺940nm嘅紅外線含量較低），並且對成像感應器中嘅噪聲較唔敏感。

8.4 點樣識別陽極同陰極？

封裝包含一個極性標記。請查閱規格書中嘅封裝尺寸圖。通常陰極會用綠色圓點、封裝上嘅凹口或切角來標記。錯誤嘅極性連接會阻止LED發光，並且如果施加超過5V嘅反向電壓，可能會損壞器件。

9. 實用設計案例分析

考慮使用呢個LED同一個矽光電晶體管設計一個簡單嘅物件檢測感應器。LED通過一個180歐姆電阻由5V電源驅動（假設V_F=1.5V，限流至約20mA）。光電晶體管放置在幾厘米外，對準同一光軸。當冇物件存在時，來自LED嘅紅外光到達唔到光電晶體管，其輸出為低電平。當有物件喺佢哋之間通過時，會將一部分紅外光反射到光電晶體管上，導致其輸出電流增加。呢個信號可以被放大並輸入到比較器或微控制器ADC，以檢測物件嘅存在。LED嘅橢圓形光束圖案意味住感應器嘅有效檢測區域水平方向會比垂直方向更寬，喺定義感應器視場時必須考慮呢一點。

10. 工作原理

紅外線發光二極管（IR LED）基於半導體材料中嘅電致發光原理運作。IR26-91C/L510/2D使用砷化鎵鋁（GaAlAs）芯片。當施加超過二極管帶隙電壓嘅正向電壓時，來自n型區域嘅電子被注入穿過p-n結進入p型區域，而空穴則以相反方向注入。呢啲電荷載流子（電子同空穴）喺結嘅有源區域復合。復合過程中釋放嘅能量以光子（光粒子）形式發射出來。GaAlAs半導體嘅特定成分決定咗帶隙能量，呢個能量直接決定咗發射光子嘅波長——喺呢個情況下，中心位於紅外光譜中嘅940nm附近。

11. 行業趨勢

紅外線LED市場持續演變。關鍵趨勢包括推動更細小封裝實現更高輻射強度同效率，以便喺緊湊設備中實現更強大嘅感應。越來越多將IR LED同驅動器、感應器集成到完整模組或系統級封裝（SiP）中。對特定波長嘅需求正在多元化；雖然940nm仍然係標準，但像850nm（用於監控）同1050nm/1300nm（用於特定感應應用）等波長正獲得關注。此外，汽車（例如車內監控）、消費電子（例如面部識別）同工業物聯網應用中對更低功耗同更高可靠性嘅追求，正推動紅外線發射器芯片技術、封裝同熱管理方面嘅進步。