目錄
- 1. 產品概覽
- 2. 技術參數深入分析
- 2.1 絕對最大額定值
- 2.2 電光特性
- 3. 性能曲線分析
- 3.1 正向電流 vs. 環境溫度
- 3.2 光譜分佈
- 3.3 正向電流 vs. 正向電壓 (I-V 曲線)
- 3.4 相對強度 vs. 正向電流
- 3.5 相對輻射強度 vs. 角度位移
- 4. 機械及封裝資料
- 4.1 封裝尺寸
- 4.2 焊盤佈局及錫膏建議
- 4.3 極性識別
- 4.4 載帶尺寸
- 5. 焊接及組裝指引
- 5.1 回流焊溫度曲線
- 5.2 手焊注意事項
- 5.3 儲存及濕度敏感性
- 5.4 維修及返工
- 6. 應用建議
- 6.1 典型應用電路
- 6.2 設計考慮因素
- 6.3 常見應用場景
- 7. 技術比較及差異
- 8. 常見問題 (FAQ)
- 8.1 點解限流電阻係絕對必要？
- 8.2 我可以用 PWM 信號驅動呢個 LED 嚟控制亮度嗎？
- 8.3 輻射強度 (mW/sr) 同發光強度 (mcd) 有咩分別？
- 8.4 點樣理解視角25 度？
- 9. 工作原理
- 10. 行業趨勢及背景
1. 產品概覽
IR26-21C/L447/CT 係一款超微型表面貼裝 (SMD) 紅外線發光二極管。佢採用緊湊嘅雙端封裝，由水清塑膠模製而成，頂部有球形透鏡。呢個元件嘅主要功能係發射峰值波長為 940 納米嘅紅外光，其光譜同矽基光電探測器同光電晶體管匹配，令佢非常適合感應應用。
呢款 LED 採用 GaAlAs (鎵鋁砷) 晶片材料製造。其核心優勢包括非常低嘅正向電壓、適合空間受限設計嘅細小外形，以及良好嘅可靠性。該器件符合主要環保法規，包括無鉛、符合 RoHS、符合歐盟 REACH 同無鹵素，溴同氯含量達到特定閾值。
2. 技術參數深入分析
2.1 絕對最大額定值
該器件設計喺嚴格限制內運作，以確保壽命同可靠性。超過呢啲額定值可能會導致永久損壞。
- 連續正向電流 (IF)): 65 mA。呢個係可以持續流經 LED 嘅最大直流電流。
- 反向電壓 (VR)): 5 V。施加高於此值嘅反向電壓可能會擊穿 LED 嘅半導體結。
- 工作溫度 (Topr)): -25°C 至 +85°C。正常運作嘅環境溫度範圍。
- 儲存溫度 (Tstg)): -40°C 至 +85°C。器件未使用時嘅儲存溫度範圍。
- 焊接溫度 (Tsol)): 最高 260°C，持續時間唔超過 5 秒。呢個定義咗回流焊溫度曲線嘅限制。
- 功耗 (Pd)): 喺 25°C 或以下自由空氣溫度時為 130 mW。呢個係封裝可以作為熱量散發嘅最大功率。
2.2 電光特性
呢啲參數喺標準測試條件下測量，即環境溫度 25°C 同正向電流 20 mA，呢個係典型工作點。
- 輻射強度 (Ie)): 11 mW/sr (最小), 18 mW/sr (典型)。呢個測量每單位立體角 (球面度) 發射嘅光功率。典型值表示預期輸出。
- 峰值波長 (λp)): 940 nm (典型)。LED 發射最多光功率嘅波長。呢個屬於近紅外光譜，人眼睇唔到，但對矽感應器係最佳選擇。
- 光譜帶寬 (Δλ)): 55 nm (典型)。發射嘅波長範圍，通常喺峰值強度一半處測量 (半高全寬 - FWHM)。
- 正向電壓 (VF)): 1.3 V (典型), 1.5 V (最大)。LED 喺 20mA 下工作時嘅壓降。低電壓係一個效率優勢。
- 反向電流 (IR)): 喺 5V 反向偏壓下為 10 µA (最大)。衡量結喺關閉狀態下嘅漏電流。
- 視角 (2θ1/2)): 25° (典型)。輻射強度至少為其峰值一半嘅角度範圍。呢個定義咗光束模式。
3. 性能曲線分析
規格書提供咗幾條對設計工程師至關重要嘅特性曲線。
3.1 正向電流 vs. 環境溫度
呢條曲線顯示最大允許正向電流隨環境溫度升高而降低。為防止過熱，喺高於 25°C 嘅環境下工作時必須降低電流。曲線通常顯示線性下降，強調咗喺高溫環境中熱管理嘅重要性。
3.2 光譜分佈
呢個圖表將相對輻射強度對應波長繪製出嚟。佢直觀地確認咗 940nm 處嘅峰值同大約 55nm 嘅光譜帶寬。其形狀係 GaAlAs 紅外線 LED 嘅特徵。
3.3 正向電流 vs. 正向電壓 (I-V 曲線)
呢條基本曲線說明咗二極管電流同電壓之間嘅指數關係。佢有助於設計限流驅動電路。曲線會喺典型 VF約 1.3V 附近顯示急劇開啟。
3.4 相對強度 vs. 正向電流
呢條曲線展示咗光輸出相對於驅動電流嘅線性度 (或喺極高電流下嘅潛在非線性)。對於大多數 LED，喺建議工作範圍內關係相當線性，允許通過電流調製進行簡單嘅亮度控制。
3.5 相對輻射強度 vs. 角度位移
呢個極坐標圖定義咗空間輻射模式。對於呢款帶球形透鏡嘅 LED，預期模式大致為朗伯分佈 (餘弦分佈) 或稍窄，以垂直於發射面嘅軸線為中心。25 度視角就係從呢條曲線得出。
4. 機械及封裝資料
4.1 封裝尺寸
該器件係一個圓形超微型 SMD 封裝，主體直徑為 1.6mm。規格書中嘅詳細機械圖紙提供所有關鍵尺寸，包括總高度、引腳間距同透鏡幾何形狀。除非另有說明，所有尺寸均以毫米為單位，標準公差為 ±0.1mm。
4.2 焊盤佈局及錫膏建議
提供咗一個建議嘅焊盤圖案 (焊盤佈局) 供 PCB 設計參考。建議設計師根據其特定製造工藝同可靠性要求進行修改。規格書建議使用 Sn/Ag3.0/Cu0.5 嘅錫膏成分同 0.10mm 嘅鋼網厚度，以獲得最佳焊點形成。
4.3 極性識別
該封裝採用雙端設計。極性通常通過陰極側嘅標記或封裝/載帶中嘅特定形狀特徵來指示。確切標記應對照封裝尺寸圖進行驗證。
4.4 載帶尺寸
LED 以凸起載帶形式供應，安裝喺 7 英寸直徑嘅捲盤上，用於自動貼片組裝。指定咗載帶尺寸 (凹槽尺寸、間距等) 以確保與標準 SMD 組裝設備兼容。每捲包含 1500 件。
5. 焊接及組裝指引
5.1 回流焊溫度曲線
建議採用無鉛焊接溫度曲線。關鍵參數包括預熱階段、峰值溫度唔超過 260°C，以及控制喺液相線以上嘅時間 (TAL) 以防止熱損壞。同一器件上不應進行超過兩次回流焊。
5.2 手焊注意事項
如果必須進行手焊，則必須極度小心。烙鐵頭溫度應低於 350°C，每個端子嘅接觸時間唔應超過 3 秒。建議使用低功率烙鐵 (≤25W)，焊接每個端子之間至少間隔 2 秒以冷卻。
5.3 儲存及濕度敏感性
LED 包裝喺防潮袋中。準備使用前請勿打開包裝袋。打開後，未使用嘅器件應儲存喺 ≤30°C 同 ≤60% 相對濕度 (RH) 嘅環境中。打開後嘅車間壽命為 168 小時 (7 日)。如果超過此時間或濕度指示劑 (矽膠) 顯示飽和，則需要喺使用前進行 60±5°C 烘烤 24 小時嘅處理，以去除吸收嘅水分並防止回流焊期間出現爆米花現象。
5.4 維修及返工
強烈不建議焊接後進行維修。如果無法避免，必須使用專用雙頭烙鐵同時加熱兩個端子，以最小化塑膠封裝嘅熱應力。必須事先評估維修期間損壞 LED 特性嘅可能性。
6. 應用建議
6.1 典型應用電路
最關鍵嘅設計考慮係限流。必須使用外部串聯電阻。由於二極管嘅指數 I-V 特性，電壓嘅微小增加會導致電流嘅大幅、破壞性增加。電阻值 (R) 使用以下公式計算：R = (Vsupply- VF) / IF。對於 5V 電源，目標 IF為 20mA，VF約 1.3V，R ≈ (5 - 1.3) / 0.02 = 185 Ω。標準 180Ω 或 200Ω 電阻都適合。
6.2 設計考慮因素
- 散熱: 雖然細小，但必須考慮功耗 (高達 130mW)，特別係喺高環境溫度或較高驅動電流下。焊盤周圍足夠嘅 PCB 銅面積可以作為簡單嘅散熱器。
- 光學對準: 25 度視角要求喺屏障式或反射式感應器設計中，與配對嘅光電探測器進行仔細對準，以確保足夠嘅信號強度。
- 電氣噪音: 喺敏感嘅模擬感應電路中，LED 驅動器應與敏感嘅探測器放大器去耦，以防止電氣串擾。
6.3 常見應用場景
- PCB 安裝紅外線感應器: 用作接近感應器、物體檢測同轉速計中嘅光源。
- 微型光柵 / 槽式光電斷續器: 與光電晶體管配對，用於檢測遮斷光束嘅物體，用於打印機、編碼器同自動售貨機。
- 軟磁碟機: 歷史上用於零軌檢測同防寫保護感應。
- 光電開關: 用於反射式感應器，檢測表面存在或對比度 (例如，循線機械人)。
- 煙霧探測器: 用於遮光式煙霧探測器，煙霧顆粒散射或阻擋 LED 同光電二極管之間嘅內部紅外光束。
7. 技術比較及差異
IR26-21C/L447/CT 喺紅外線 LED 市場中佔據特定利基。其主要區別在於其極細小嘅 1.6mm 圓形封裝同低正向電壓。與較大嘅 3mm 或 5mm 通孔紅外線 LED 相比，佢能夠實現終端產品嘅微型化。與其他 SMD 紅外線 LED 相比，其水清透鏡 (相對於有色或擴散) 同特定 940nm 波長以及良好嘅矽匹配，使其優化為將最大能量傳輸到矽接收器，提高感應應用中嘅系統信噪比同範圍。無鹵素同符合 RoHS 確保其符合全球電子製造嘅現代環保標準。
8. 常見問題 (FAQ)
8.1 點解限流電阻係絕對必要？
LED 係電流驅動器件，唔係電壓驅動器件。其正向電壓喺寬電流範圍內保持相對恆定。如果冇串聯電阻，將佢直接連接到電壓源會試圖汲取僅受電源內阻同 LED 動態電阻限制嘅電流，而動態電阻非常低。呢個幾乎肯定會超過最大正向電流 (65mA) 並立即損壞 LED。
8.2 我可以用 PWM 信號驅動呢個 LED 嚟控制亮度嗎？
可以，脈衝寬度調製 (PWM) 係控制平均輻射強度嘅絕佳方法。你喺開啟脈衝期間以標稱電流 (例如 20mA) 驅動 LED。頻率應足夠高以避免感應系統中出現可見閃爍 (通常 >100Hz)。驅動電路 (晶體管/MOSFET) 必須能夠處理峰值電流。
8.3 輻射強度 (mW/sr) 同發光強度 (mcd) 有咩分別？
發光強度 (以坎德拉為單位) 係根據人眼靈敏度 (明視覺響應) 加權嘅。由於呢個係發射 940nm 紅外光嘅 LED，而人眼喺該波長嘅靈敏度為零，因此其發光強度實際上為零。輻射強度測量每立體角發射嘅實際光功率，呢個係機器感應器嘅相關指標。
8.4 點樣理解視角25 度？
視角 (2θ1/2= 25°) 表示強度至少為峰值一半嘅總角度範圍。半角 (θ1/2) 距離中心軸線為 12.5 度。呢個定義咗一個相對狹窄嘅光束，與角度更寬嘅 LED (例如 60° 或 120°) 相比，將紅外能量集中用於更長距離或更定向嘅感應。
9. 工作原理
紅外線 LED 係一種半導體 p-n 結二極管。當施加超過結內建電勢嘅正向電壓時，來自 n 區嘅電子同來自 p 區嘅空穴會注入穿過結。當呢啲電荷載流子喺半導體 (由 GaAlAs 製成) 嘅有源區複合時，能量被釋放。喺呢種特定材料成分中，能量對應於峰值波長為 940nm 嘅紅外光譜光子。水清環氧樹脂封裝既作為保護外殼，又作為透鏡來塑造發射光嘅輻射模式。
10. 行業趨勢及背景
受物聯網 (IoT)、智能家居感應器、工業自動化同可穿戴設備普及嘅推動，對微型化、高可靠性紅外元件嘅需求持續增長。影響 IR26-21C/L447/CT 等元件嘅關鍵趨勢包括：
- 集成度提高: 趨向於將紅外 LED、光電探測器同信號調理電路組合喺單一封裝中嘅模塊。
- 更高效率: 持續開發半導體材料同晶片設計，以喺給定輸入電流下實現更高輻射輸出，改善便攜式設備嘅電池壽命。
- 增強可靠性: 專注於堅固嘅封裝，以承受汽車同工業應用所需嘅更高回流焊溫度同更惡劣嘅環境條件。
- 標準化: 遵守全球環保 (RoHS、REACH、無鹵素) 同製造 (MSL、載帶捲盤) 標準現已成為進入全球市場嘅基本要求。
呢類超微型紅外線 LED 等元件係實現非接觸式感應嘅基本構建模塊，而非接觸式感應係呢啲不斷發展嘅行業中嘅關鍵技術。
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。 |