IR3494-30C/H80/L419 紅外線LED規格書 - 4mm T-1 3/4 封裝 - 波長940nm - 正向電壓1.2V - 輻射強度3.5mW/sr - 粵語技術文件

1. 產品概覽

IR3494-30C/H80/L419 係一隻高強度紅外線發光二極管，專為需要可靠同高效紅外光發射嘅應用而設計。採用透明塑膠封裝，呢款器件喺緊湊嘅T-1 3/4（4mm）外形尺寸中提供穩定性能。其主要功能係以940nm嘅峰值波長發射紅外輻射，使其光譜兼容常見嘅光電晶體管、光電二極管同紅外線接收模組。器件採用標準2.54mm引腳間距，方便整合到標準PCB佈局中。

2. 主要特點同優勢

呢個元件嘅核心優勢源於其設計同材料選擇。佢提供高可靠性，對於長期應用至關重要。高輻射強度確保強勁嘅信號傳輸，提升感測系統嘅操作範圍同信噪比。低正向電壓特性有助於整體系統嘅能源效率。此外，元件符合環保法規，係無鉛（Pb-free）設計，並符合RoHS標準。

3. 絕對最大額定值

喺呢啲限制之外操作器件可能會導致永久損壞。額定值係喺環境溫度（Ta）為25°C時指定嘅。

• 連續正向電流（I_F）：100 mA
• 峰值正向電流（I_FP）：1.0 A（脈衝寬度 ≤100μs，佔空比 ≤1%）
• 反向電壓（V_R）：5 V
• 操作溫度（T_opr）：-40°C 至 +85°C
• 儲存溫度（T_stg）：-40°C 至 +100°C
• 焊接溫度（T_sol）：260°C（持續時間 ≤5 秒）
• 功耗（P_d）：180 mW（喺或低於25°C自由空氣溫度時）

4. 電光特性

以下參數定義咗器件喺標準測試條件（Ta=25°C）下嘅性能。典型值代表最常見嘅性能，而最小值同最大值定義咗可接受嘅範圍。

4.1 輻射同光譜特性

• 輻射強度（I_e）：2.5 mW/sr（最小），3.5 mW/sr（典型），5.5 mW/sr（最大），當 I_F=20mA。喺脈衝操作下（I_F=250mA，f=60Hz，50%佔空比），典型輻射強度為40 mW/sr。
• 峰值波長（λ_p）：940 nm（典型），當 I_F=20mA。
• 光譜帶寬（Δλ）：50 nm（典型），當 I_F=20mA，定義咗最大強度一半處嘅光譜寬度。

4.2 電氣特性

• 正向電壓（V_F）：
  • 當 I_F=20mA：1.10V（最小），1.20V（典型），1.50V（最大）
  • 當 I_F=100mA：1.20V（最小），1.30V（典型），1.70V（最大）
• 反向電流（I_R）：10 μA（最大），當 V_R=5V。

4.3 視角

發射光嘅空間分佈並唔均勻。視角定義為最大輻射強度一半處嘅全角（2θ_1/2），係：

• X 位置：95 度（典型）
• Y 位置：45 度（典型）

呢個表示輻射模式係不對稱嘅，對於將發射器同接收器對準嘅光學系統設計嚟講係一個關鍵因素。

5. 性能曲線分析

規格書提供咗幾條對於詳細設計工作至關重要嘅特性曲線。

5.1 正向電流 vs. 環境溫度

呢條曲線顯示咗最大允許正向電流隨環境溫度升高而降低嘅情況。為咗防止過熱並確保可靠性，當操作溫度高於25°C時，必須降低正向電流。

5.2 光譜分佈

呢個圖表繪製咗相對輻射強度對波長嘅關係，以940nm峰值為中心。佢直觀地確認咗50nm嘅典型帶寬，顯示大部分光功率集中喺大約915nm至965nm之間。呢個窄帶寬對於濾除環境光噪聲有好處。

5.3 輻射強度 vs. 正向電流

呢個係一個關鍵關係，顯示輻射強度隨正向電流增加而增加，但唔一定係完全線性嘅，特別係喺較高電流時，由於熱效應同效率影響。呢條曲線讓設計師可以選擇一個能提供所需光輸出功率嘅操作電流。

5.4 正向電流 vs. 正向電壓

呢條IV特性曲線對於設計驅動電路係基礎。佢顯示咗指數關係，有助於確定恆流驅動器所需嘅電壓範圍，或者計算電壓驅動設計中嘅串聯電阻值。

5.5 相對輻射強度 vs. 角度位移

X同Y位置嘅獨立曲線說明咗不對稱視角。強度喺X平面嘅±47.5度同Y平面嘅±22.5度處下降到最大值嘅一半。當將LED同感測器對準時，必須考慮呢個模式，以確保最佳信號強度。

6. 機械同封裝資料

6.1 封裝尺寸

器件採用標準T-1 3/4（直徑4mm）圓形封裝。技術圖紙提供咗所有關鍵尺寸，包括本體直徑、透鏡形狀、引腳直徑同引腳間距。關鍵註明指出所有尺寸均以毫米為單位，標準公差為±0.25mm，除非另有說明。準確嘅機械圖紙對於創建精確嘅PCB封裝同確保組裝中嘅正確放置至關重要。

6.2 極性識別

紅外線LED係有極性嘅元件。規格書圖紙標示咗陰極，通常通過封裝邊緣嘅平面或較短嘅引腳嚟識別。組裝期間必須觀察正確嘅極性，以防止器件故障。

7. 焊接同組裝指引

焊接溫度嘅絕對最大額定值為260°C，持續時間唔超過5秒。呢個係波峰焊或回流焊工藝嘅典型值。嚴格遵守呢啲限制對於防止塑膠封裝同內部半導體晶片受到熱損壞至關重要。如果適用，應遵循處理濕度敏感器件嘅標準行業慣例。

8. 包裝同訂購資料

標準包裝規格如下：每袋500件，每盒5袋，每箱10盒。包裝上嘅標籤包含幾個用於追溯同規格嘅代碼：

• CPN：客戶部件號
• P/N：生產編號（製造商部件號）
• QTY：包裝內含數量
• CAT：等級或性能分檔（例如，輻射強度）
• HUE：表示峰值波長分檔。
• REF：參考代碼。
• LOT No：批次號，用於製造追溯。

9. 應用建議

9.1 典型應用場景

• 紅外線遙控器：其高輻射強度使其適合需要更長距離或更強信號穿透力嘅遙控器。
• 自由空間傳輸系統：用於短距離數據鏈路、接近感測器同物體檢測，其中紅外光束被調製。
• 煙霧探測器：用於遮光式煙霧探測器，其中煙霧粒子會中斷發射器同接收器之間嘅紅外光束。
• 通用紅外線系統：任何需要可靠940nm紅外光源嘅應用。

9.2 設計考慮因素

• 驅動電路：務必使用串聯限流電阻或恆流驅動器，以防止超過最大正向電流，特別係考慮到低正向電壓。應使用IV曲線計算給定電源電壓下嘅適當電阻值。
• 熱管理：遵守功耗限制。如果喺接近最大電流或高環境溫度下操作，請考慮降額曲線，並確保足夠嘅通風或散熱，如果LED安裝喺有其他發熱元件嘅電路板上。
• 光學對準：不對稱視角（95° x 45°）係關鍵。LED同相應嘅接收器（光電晶體管等）必須根據預期嘅靈敏度軸對準，以最大化收集到嘅信號。
• 反向電壓保護：最大反向電壓僅為5V。喺可能出現反向偏壓嘅電路中（例如，交流耦合或感性負載），強烈建議使用外部保護，例如並聯一個二極管（陰極對陽極）。

10. 技術比較同差異

同標準低功率紅外線LED相比，IR3494系列提供顯著更高嘅輻射強度（典型3.5 mW/sr，而基本器件通常低於1 mW/sr）。呢個直接轉化為更長嘅操作距離，或者能夠為相同距離使用更低嘅驅動電流，從而提高效率。940nm波長係理想嘅，因為佢比850nm LED（有微弱紅光）更唔容易被肉眼察覺，同時仍然能被矽基光電探測器高度檢測到。不對稱光束模式喺需要一個平面聚焦光束同另一個平面更寬覆蓋嘅應用中可以成為優勢。

11. 常見問題（基於技術參數）

問：我可以直接用5V微控制器引腳驅動呢個LED嗎？

答：唔可以。正向電壓僅約1.2-1.3V。如果唔使用限流電阻直接連接到5V，會導致極高電流流過，即刻損壞LED。必須始終使用串聯電阻。

問：典型同最大輻射強度有咩區別？

答：典型值（3.5 mW/sr）係生產批次中大多數器件會提供嘅數值。最大值（5.5 mW/sr）係規格嘅上限；有些器件可能表現更好，但設計應基於最小值（2.5 mW/sr），以確保系統喺所有條件下都能正常運作。

問：點解X同Y方向嘅視角唔同？

答：呢個係內部晶片結構同塑膠透鏡形狀嘅結果。佢係一個有意嘅設計特徵，用於塑造發射光模式，對於瞄準紅外光束可能有用。

問：需要散熱器嗎？

答：對於以最大額定電流100mA連續操作，功耗約為130mW（1.3V * 0.1A），低於25°C時嘅180mW額定值。然而，如果環境溫度高或者LED喺密封外殼內，則必須應用性能曲線中嘅熱降額，並且可能需要散熱器或降低操作電流。

12. 實用設計同使用案例

案例：設計一個長距離IR遙控發射器

目標：喺典型客廳環境中實現15米嘅可靠距離。

設計步驟：

1. 驅動電流選擇：參考輻射強度 vs. 正向電流曲線。為咗最大化距離，喺上限附近操作。選擇 I_F= 80mA 提供約15 mW/sr嘅輻射強度（從曲線得出），相比20mA數值有顯著提升。

2. 電路設計：對於3.3V電源，計算串聯電阻。使用80mA時嘅典型 V_F（從IV曲線估計約為~1.28V）：R = (V_電源- V_F) / I_F= (3.3V - 1.28V) / 0.08A = 25.25Ω。使用標準24Ω或27Ω電阻。驗證電阻中嘅功率：P = I²R = (0.08)²*27 = 0.173W，所以1/4W電阻足夠。

3. 熱檢查：LED功耗：P_d= V_F* I_F= 1.28V * 0.08A = 102mW。呢個遠低於25°C時嘅180mW限制。

4. 光學對準：將LED安裝喺遙控器嘅PCB邊緣。定向LED，使其較寬嘅95度平面（X）水平對齊以覆蓋寬廣區域，而較窄嘅45度平面（Y）垂直以集中能量向前。咁樣即使遙控器水平方向稍微偏離軸線，亦能優化擊中接收器嘅機會。

13. 工作原理

紅外線發光二極管（IR LED）係一種半導體p-n結二極管。當施加正向電壓時，來自n區嘅電子同來自p區嘅電洞被注入到結區。當呢啲電荷載流子喺半導體材料（通常基於砷化鎵，GaAs）嘅有源區複合時，能量以光子形式釋放。半導體層嘅特定成分決定咗發射光嘅波長。對於呢個器件，材料經過設計，主要產生波長為940納米嘅光子，呢個波長喺近紅外光譜中，人眼睇唔到，但容易被矽光電二極管同光電晶體管檢測到。

14. 技術趨勢

紅外線LED嘅發展繼續聚焦於幾個關鍵領域：提高電光轉換效率（光功率輸出 / 電功率輸入），以實現電池供電設備嘅更低功耗或更高輸出；提高調製速度，用於IrDA等高速數據通信應用；以及開發光譜帶寬更窄嘅器件，用於需要精確波長匹配嘅應用，例如氣體感測。亦有一個趨勢係朝向表面貼裝器件（SMD）封裝，以實現自動化組裝，儘管通孔封裝如T-1 3/4因其穩固性同喺原型製作同某些高可靠性應用中易於手工焊接而仍然流行。940nm波長由於其喺矽探測器靈敏度同低可見性之間嘅最佳平衡，仍然係行業標準。

重要注意事項：本文件中提供嘅規格如有更改，恕不另行通知。使用本產品時，必須嚴格遵守本文概述嘅絕對最大額定值同操作條件。製造商對因喺呢啲指定條件之外使用而造成嘅損壞概不負責。本規格書中包含嘅資訊受版權保護，未經授權不得複製。