IRR15-22C/L491/TR8 SMD LED 規格書 - 封裝尺寸 3.0x1.6x1.1mm - 正向電壓 1.3V(紅外)/1.9V(紅光) - 功率 100mW(紅外)/130mW(紅光) - 粵語技術文件

1. 產品概覽

IRR15-22C/L491/TR8 係一款雙發射器表面貼裝器件（SMD），將一個紅外線（IR）發光二極管同一個紅光發光二極管集成喺單一個微型、頂視扁平封裝入面。器件用透明塑膠封裝，確保兩種波長嘅光線都能夠高效傳輸。一個關鍵設計特點係紅外發射器嘅光譜同矽光電二極管同光電晶體管完美匹配，專為感應同檢測應用而優化。呢款產品符合現代環保標準，無鉛、符合RoHS指令、符合歐盟REACH法規，並且不含鹵素。

1.1 核心功能同優勢

• 低正向電壓：確保電路有更高嘅能源效率同降低功耗。
• 光譜匹配：紅外二極管嘅輸出專門匹配矽基光電探測器嘅響應曲線，提升光學感應系統嘅信噪比。
• 雙重發射：將紅外線（用於感應、遙控）同紅光（用於狀態指示、簡單顯示）功能結合喺一個緊湊嘅封裝內，慳返電路板空間。
• 環保合規：符合無鉛、RoHS、REACH同無鹵素要求，適合全球多個市場同注重環保嘅設計。
• 微型SMD封裝：頂視扁平封裝（3.0mm x 1.6mm x 1.1mm）非常適合自動化組裝同高密度PCB設計。

1.2 目標市場同應用

呢個元件主要針對需要可靠、低功耗光源進行感應同指示嘅應用。佢嘅主要應用係喺紅外線應用系統，包括但不限於：

• 接近感應器同存在感應器
• 物體檢測同計數系統
• 光學編碼器
• 非接觸式開關同介面
• 簡單數據傳輸鏈路（例如，遙控接收器）
• 需要紅光指示燈同紅外線功能並存嘅設備

2. 深入技術參數分析

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極限。喺呢啲極限或超出呢啲極限下操作並唔保證。

• 連續正向電流（I_F）：紅外同紅光芯片都係50 mA。超過呢個電流會導致過度發熱同快速老化。
• 反向電壓（V_R）：5 V。LED嘅反向電壓承受能力有限；正確嘅電路設計應該防止反向偏壓情況。
• 功耗（P_c）：喺25°C或以下嘅自由空氣溫度下，紅外芯片為100 mW，紅光芯片為130 mW。呢個參數對熱管理至關重要。
• 工作同儲存溫度：-25°C 至 +85°C（工作），-40°C 至 +100°C（儲存）。
• 焊接溫度：最高260°C，最多5秒，符合典型無鉛回流焊溫度曲線。

2.2 電光特性（Ta=25°C）

呢啲係喺指定測試條件下嘅典型性能參數。

• 輻射強度（I_E）：以 mW/sr（毫瓦每球面度）為單位測量。典型值喺 I_F=20mA 時為 2.1 mW/sr（紅外）同 2.3 mW/sr（紅光）。呢個表示發射到特定立體角嘅光功率。
• 峰值波長（λ_p）：紅外為940 nm（典型），紅光為660 nm（典型）。紅外波長非常適合矽光電探測器，後者嘅峰值靈敏度大約喺900-1000 nm附近。
• 光譜帶寬（Δλ）：紅外約30 nm，紅光約20 nm，定義咗發射光嘅光譜純度。
• 正向電壓（V_F）：典型值喺 I_F=20mA 時，紅外為1.30 V，紅光為1.90 V。紅光芯片嘅 V_F較高，係因為使用咗唔同嘅半導體材料（AlGaInP 對比 GaAlAs）。
• 視角（2θ_1/2）：120度。呢個寬視角係頂視、無透鏡透明封裝嘅特徵，提供廣闊嘅發射模式。

3. 性能曲線分析

3.1 紅外線（IR）芯片特性

提供嘅紅外芯片曲線提供咗關鍵嘅設計洞察：

• 光譜分佈：曲線顯示喺940 nm處有一個尖銳嘅峰值，半高全寬（FWHM）約為30 nm，確認咗同矽探測器有良好嘅光譜匹配。
• 正向電流 vs. 正向電壓（I-V曲線）：呢條指數曲線對於選擇限流電阻至關重要。電壓嘅微小變化會導致電流嘅巨大變化，強調咗需要恆流驅動或經過精確計算嘅串聯電阻。
• 相對強度 vs. 正向電流：顯示輻射強度隨電流線性增加，直到達到最大額定值，允許通過電流控制進行亮度調製。
• 正向電流 vs. 環境溫度：展示咗降額要求。為咗防止超過功耗極限，最大允許正向電流會隨著環境溫度升高而降低。

3.2 紅光芯片特性

紅光芯片嘅曲線遵循類似原理，但具有材料特定嘅差異：

• 光譜分佈：中心波長喺660 nm（深紅色），帶寬較窄（約20 nm），產生飽和嘅紅色。
• I-V曲線、強度 vs. 電流、同熱降額：呢啲曲線同紅外芯片嘅類似，但具有唔同嘅電壓同功耗值，如絕對最大額定值同電光特性表所示。

3.3 角度特性

相對光電流 vs. 角位移曲線（估計來自配對嘅探測器）說明咗空間發射模式。120度嘅視角產生類似朗伯分佈嘅模式，強度喺0°（垂直於發射表面）時最高，喺±60°時減半。呢點對於設計光路同確保接收器有足夠信號強度非常重要。

4. 機械同封裝資訊

4.1 封裝尺寸

器件採用微型SMD封裝。關鍵尺寸（單位：mm）包括主體尺寸約為3.0 x 1.6，高度為1.1。陰極通常通過封裝上嘅標記或凹口識別。尺寸圖顯示咗引腳間距同PCB焊盤圖案建議，呢啲對於可靠焊接同機械穩定性至關重要。

4.2 極性識別

正確嘅極性連接至關重要。規格書嘅封裝圖標示咗陽極同陰極端子。施加超過5V反向電壓額定值嘅反向極性會即刻損壞二極管結。

5. 焊接、組裝同操作指引

5.1 關鍵注意事項

• 過流保護：外部限流電阻係必須嘅。陡峭嘅I-V曲線意味住即使係電壓嘅微小增加都可能導致破壞性嘅電流浪湧。
• 儲存同濕度敏感性：器件對濕度敏感（MSL）。必須儲存喺原裝防潮袋內，並放入乾燥劑。開封後，應喺168小時（7日）內使用，除非重新烘乾（60°C烘24小時）。

5.2 焊接條件

• 回流焊接：建議使用無鉛溫度曲線，峰值溫度260°C，最多5秒。回流次數不應超過兩次。
• 手工焊接：如有需要，使用烙鐵頭溫度<350°C嘅烙鐵，對每個端子加熱<3秒，並使用低功率烙鐵（<25W）。焊接點之間要留時間冷卻。
• 維修：唔建議。如果無法避免，請使用雙頭烙鐵同時加熱兩個端子，並避免對焊點施加機械應力。

6. 包裝同訂購資訊

6.1 包裝規格

器件以凸紋載帶包裝，捲喺捲盤上供應。標準包裝數量為每捲2000件。載帶尺寸確保兼容標準SMD貼片設備。

6.2 標籤同可追溯性

包裝包括防潮袋同捲盤上嘅標籤。呢啲標籤包含可追溯資訊，例如零件編號（P/N）、批號（LOT No.）、數量（QTY）同生產地點。呢啲對於質量控制同供應鏈管理至關重要。

7. 應用設計考慮

7.1 電路設計

設計驅動電路時：

1. 計算串聯電阻（R_s）：使用公式 R_s= (V_電源- V_F) / I_F。使用規格書中嘅最大 V_F值，以確保所有條件下都有足夠電流。例如，對於紅光LED，喺20mA同5V電源下：R_s= (5V - 2.5V) / 0.02A = 125Ω。使用下一個標準值（例如，130Ω 或 150Ω）。
2. 考慮使用PWM調光：對於強度控制，使用脈衝寬度調製（PWM）而非模擬電流減小，因為咁樣可以保持顏色（對於紅光）同波長一致。
3. 熱管理：確保PCB佈局提供足夠嘅銅面積用於散熱，特別係喺接近最大電流或環境溫度較高嘅情況下操作時。

7.2 光學設計

• 對於感應（紅外）：光學上對齊紅外發射器同光電探測器。使用孔徑、透鏡或導光管來定義感應區域並阻擋環境光干擾。120度嘅寬角度可能需要遮罩來形成更定向嘅光束，以進行更遠距離嘅感應。
• 對於指示（紅光）：透明透鏡同寬角度提供良好嘅可見度。如果需要更柔和、更均勻嘅指示，可以考慮使用漫射器。

8. 技術比較同差異化

IRR15-22C/L491/TR8 嘅主要差異在於其雙波長、單一封裝設計。相比使用兩個獨立嘅LED，佢提供：

• 節省空間：減少PCB佔用面積50%。
• 簡化組裝：一次貼片操作代替兩次。
• 成本效益：潛在嘅總元件同組裝成本更低。
• 優化嘅紅外性能：特定嘅940nm GaAlAs芯片專為同矽探測器最佳性能而選擇，相比通用紅外LED，可能提供更好嘅靈敏度同範圍。

9. 常見問題（FAQs）

9.1 我可以同時驅動紅外同紅光LED嗎？

可以，但佢哋必須由獨立嘅限流電路（電阻或驅動器）驅動。佢哋共用一個封裝，但具有獨立嘅半導體芯片同電氣連接。

9.2 點解限流電阻絕對必要？

LED係電流驅動器件。佢哋嘅正向電壓具有負溫度係數，並且每個器件之間都有差異。冇串聯電阻嘅電壓源會導致不受控制嘅電流流動，引發即時熱失控同損壞。

9.3 呢款LED嘅典型壽命係幾長？

LED壽命通常定義為光輸出衰減到初始值50%嘅點（L70/L50）。雖然呢份規格書冇明確說明，但喺額定值內操作、有良好熱管理嘅SMD LED，壽命通常超過50,000小時。

9.4 對於我嘅感應器設計，應該點樣解讀輻射強度（mW/sr）值？

輻射強度描述咗每立體角嘅光功率。要估算探測器接收到嘅功率（單位：mW），你需要知道探測器嘅有效面積同佢同LED嘅距離/角度。角位移曲線有助於計算非軸向對齊嘅情況。

10. 實際應用示例

10.1 簡單接近感應器

場景：檢測物體係咪進入設備5厘米範圍內。
實現方法：將IRR15-22C/L491/TR8安裝喺PCB上。用20mA恆定電流驅動紅外發射器（使用從3.3V電源計算出嘅電阻）。喺對面放置一個矽光電晶體管，中間設置一個小屏障以防止直接光耦合。當物體進入間隙時，佢會將發射器嘅紅外光反射到探測器。探測器嘅輸出電流增加，可以通過負載電阻轉換為電壓，並由微控制器嘅ADC或比較器讀取。紅光LED可以連接到GPIO引腳，提供視覺檢測啟動或物體存在指示。

11. 工作原理

發光二極管（LED）係半導體p-n結器件。當施加正向電壓時，來自n區嘅電子同來自p區嘅空穴被注入結區。當呢啲電荷載流子復合時，佢哋會以光子（光）嘅形式釋放能量。發射光嘅波長（顏色）由半導體材料嘅帶隙能量決定。IRR15-22C/L491/TR8使用GaAlAs（砷化鎵鋁）作為紅外發射器（940nm），並使用AlGaInP（磷化鋁鎵銦）作為紅光發射器（660nm）。透明環氧樹脂透鏡封裝芯片，提供機械保護，並塑造光輸出模式。

12. 技術趨勢

呢類SMD LED嘅發展遵循幾個關鍵行業趨勢：

• 微型化：持續減小封裝尺寸（例如，從0603到0402再到0201），以實現更細嘅終端產品。
• 多芯片封裝（MCP）：將多個LED芯片（唔同顏色或相同顏色）集成喺一個封裝內，以實現更高輸出、混色或多功能，正如呢款雙波長器件所見。
• 更高效率：內部量子效率（IQE）同光提取效率嘅持續改進，導致相同輸入電流下有更高嘅輻射強度，改善系統功率預算。
• 增強可靠性：封裝材料（環氧樹脂、矽膠）同芯片貼裝技術嘅進步，提高咗高溫高濕下嘅性能，延長操作壽命。
• 智能集成：一個增長趨勢係將控制IC（驅動器、感應器）集成到LED封裝內，創造智能LED模組，簡化系統設計。