IR29-01C/L510/R/TR8 LED 規格書 - 1.2mm 圓形 SMD - 1.6V 正向電壓 - 940nm 紅外線 - 100mW 功率 - 粵語技術文件

1. 產品概覽

IR29-01C/L510/R/TR8 係一款超微型、側視紅外線（IR）發光二極管，專為表面貼裝應用而設計。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，優化咗紅外線發射效率。呢個元件嘅光譜輸出專門匹配矽光電二極管同光電晶體管，令佢成為紅外線感測系統嘅理想光源。佢嘅主要優點包括細小外形、低正向電壓，以及符合RoHS、REACH同無鹵素要求等現代環保標準。

1.1 核心功能同目標市場

呢個元件嘅主要功能包括微型SMD封裝，方便高密度PCB設計。低正向電壓有助於節能運作。佢以8mm寬嘅載帶供應，捲喺7吋直徑嘅捲盤上，兼容自動貼片組裝流程。呢個元件係無鉛嘅，並且符合嚴格嘅環保法規，包括溴（Br）同氯（Cl）含量限制。呢款紅外線LED主要針對開發紅外線系統嘅設計師同工程師，例如接近感測器、物件檢測、編碼器同數據傳輸模組，呢啲應用都需要可靠、匹配嘅紅外線發射。

2. 技術參數：深入客觀解讀

呢個部分詳細分析規格書中定義嘅元件電氣、光學同熱特性。

2.1 絕對最大額定值

絕對最大額定值定義咗元件可能受到永久損壞嘅應力極限。呢啲唔係工作條件。

• 連續正向電流（IF）：50 mA。呢個係可以連續施加喺LED上嘅最大直流電流。
• 峰值正向電流（IFP）：500 mA。呢個高電流只允許喺脈衝條件下使用，脈衝寬度 ≤ 100 μs，佔空比 ≤ 1%。呢個額定值對於需要短暫、高強度脈衝嘅應用好有用。
• 反向電壓（VR）：5 V。超過呢個反向偏壓可能會導致接面擊穿。
• 工作及儲存溫度（Topr, Tstg）：-40°C 至 +100°C。呢個寬廣範圍確保咗喺惡劣環境下嘅可靠性。
• 焊接溫度（Tsol）：260°C，最多5秒，定義咗回流焊接嘅溫度曲線。
• 功耗（Pc）：100 mW（環境溫度 ≤ 25°C）。呢個參數對於熱管理設計至關重要。

2.2 電光特性

電光特性（典型值，Ta=25°C）定義咗正常操作條件下嘅預期性能。

• 輻射強度（IE）：典型值喺 IF=20mA 時為 25 mW/sr，喺 IF=70mA（脈衝）時為 100 mW/sr。輻射強度量度每單位立體角發射嘅光功率，表示紅外線光源嘅亮度。
• 峰值波長（λp）：940 nm。呢個係發射光功率達到最大值嘅波長，完美匹配常見矽光電探測器嘅峰值靈敏度。
• 光譜帶寬（Δλ）：典型值 30 nm。呢個定義咗圍繞峰值波長發射嘅波長範圍。
• 正向電壓（VF）：典型值 1.30V，喺 IF=20mA 時最大為 1.60V。喺 IF=70mA（脈衝）時，典型值為 1.50V，最大為 2.00V。呢個低 VF 對於低壓電路設計有好處。
• 反向電流（IR）：喺 VR=5V 時最大為 10 μA，表示接面品質良好。
• 視角（2θ1/2）：15 度。呢個窄視角表示光束集中，係帶透鏡側視LED嘅特點，對於定向紅外線應用好有用。

3. 性能曲線分析

規格書包含幾條特性曲線，可以更深入了解元件喺唔同條件下嘅行為。

3.1 正向電流 vs. 環境溫度

呢個圖表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長期可靠性，當工作溫度高於25°C時，必須降低正向電流。曲線通常顯示從25°C嘅額定電流線性下降到最高接面溫度時為零。

3.2 輻射強度 vs. 正向電流

呢個圖表說明咗驅動電流（IF）同光輸出功率（輻射強度）之間嘅關係。喺正常工作範圍內通常係線性嘅，證實光輸出與電流成正比。然而，喺極高電流下，效率可能會因熱效應而下降。

3.3 正向電流 vs. 正向電壓

呢條IV曲線描繪咗二極管典型嘅指數關係。"膝點"電壓大約喺典型VF值附近。理解呢條曲線對於設計限流驅動電路至關重要。

3.4 光譜分佈

呢個圖表顯示咗相對輻射功率作為波長嘅函數，以940 nm為中心，具有定義嘅帶寬。佢直觀地證實咗與矽探測器嘅光譜匹配，後者喺800-1000 nm範圍內具有峰值靈敏度。

3.5 相對輻射強度 vs. 角位移

呢個極座標圖定義咗LED嘅輻射模式或光束輪廓。15度視角（半高全寬，FWHM）喺度得到確認。帶透鏡嘅側視設計產生咗呢種定向發射模式，對於喺感測器組件中將LED與探測器對齊至關重要。

4. 機械及封裝資料

4.1 封裝尺寸

呢個元件係1.2mm圓形超微型SMD封裝。詳細尺寸圖指定咗所有關鍵尺寸，包括本體直徑、高度、引腳間距同焊盤尺寸。除非另有說明，關鍵公差通常為 ±0.1mm。精確尺寸對於PCB焊盤設計同確保組裝過程中正確放置至關重要。

4.2 極性識別

陰極通常由封裝上嘅視覺標記表示，例如凹口、平邊或綠色標記。規格書嘅尺寸圖應該清楚顯示呢個識別特徵，以防止組裝時反向安裝。

4.3 載帶及捲盤尺寸

產品以8mm寬嘅凸起載帶供應，捲喺7吋直徑嘅捲盤上。規格書提供咗凹槽尺寸、間距同捲盤規格嘅詳細圖紙。呢種包裝支持自動化高速組裝設備。標準捲盤包含1500件。

5. 焊接及組裝指引

正確處理同焊接對於保持元件性能同可靠性至關重要。

5.1 回流焊接溫度曲線

建議使用無鉛回流焊接溫度曲線。峰值溫度不應超過260°C，高於240°C嘅時間應受到限制（根據絕對最大額定值，通常為5秒）。必須控制預熱、保溫、回流同冷卻階段，以盡量減少熱衝擊。回流焊接不應進行超過兩次。

5.2 手工焊接

如果需要手工焊接，必須極度小心。烙鐵頭溫度應低於350°C，與每個端子嘅接觸時間應限制喺3秒或更短。建議使用低功率烙鐵（≤25W）。喺焊接每個引腳之間留出足夠冷卻時間，以防止塑膠封裝受熱損壞。

5.3 儲存及濕度敏感性

LED包裝喺帶乾燥劑嘅防潮袋中。主要注意事項包括：

• 準備使用前唔好打開個袋。
• 將未開封嘅袋儲存喺 ≤30°C 同 ≤60% RH 嘅環境中。
• 喺出貨後一年內使用。
• 開封後，喺相同儲存條件下168小時（7日）內使用元件。
• 如果超過儲存時間或乾燥劑顯示受潮，焊接前需要喺60±5°C下烘烤至少24小時，以防止回流期間出現"爆米花"效應。

6. 包裝及訂購資料

6.1 包裝程序

元件包裝喺含有乾燥劑嘅鋁層壓防潮袋中。袋上標有重要信息，包括零件編號（P/N）、數量（QTY）、批號（LOT No.）同其他相關代碼，例如峰值波長（HUE）。

6.2 元件選擇指南

特定元件 IR29-01C/L510/R/TR8 使用砷化鎵鋁（GaAlAs）晶片材料同水清透鏡。零件編號本身可能編碼咗關鍵屬性：IR 代表紅外線，29 可能指系列或尺寸，01C 可能係變體代碼，L510 可能表示峰值波長分檔，R 代表捲盤包裝，TR8 代表8mm載帶。

7. 應用建議

7.1 典型應用場景

呢款紅外線LED適用於多種紅外線感測同傳輸應用，包括：

• 接近及存在感測：用於自動水龍頭、皂液器、乾手機同非接觸式開關。
• 物件檢測及計數：用於自動販賣機、工業自動化同輸送帶系統。
• 光學編碼器：用於馬達同旋轉設備中嘅位置同速度感測。
• 紅外線數據傳輸：用於遙控器同短距離數據鏈路（需要適當調製）。
• 安全系統：作為夜視攝像機同光束中斷感測器嘅不可見光源。

7.2 設計考慮同電路保護

必須限流：正如規格書中明確警告，必須始終使用一個外部限流電阻與LED串聯。正向電壓具有負溫度係數（隨溫度升高而降低）。如果冇電阻，電源電壓嘅輕微增加或VF因加熱而降低，都可能導致電流大幅、不受控制地增加，從而立即引發熱失控同元件故障。

驅動電路設計：對於直流操作，使用歐姆定律計算嘅簡單串聯電阻（R = (Vcc - VF) / IF）就足夠。對於脈衝操作以實現更高峰值強度，可以使用由脈衝發生器驅動嘅晶體管或MOSFET開關。確保脈衝寬度同佔空比保持在指定限制內（≤100μs，≤1%）。

光學對準：15度窄光束需要與接收光電探測器進行仔細嘅機械對準，以最大化信號強度。設計感測器外殼時請考慮輻射模式圖。

8. 技術比較與區分

與標準頂部發射紅外線LED相比，IR29-01C嘅側視封裝喺PCB必須平行於感測平面安裝嘅應用中具有明顯優勢。咁樣就唔需要光導管或額外光學元件來將光束轉向90度，簡化咗機械設計並減少咗元件數量。其940nm波長喺矽探測器靈敏度同較低可見性之間提供咗良好平衡，相比850nm光源，操作時更唔顯眼。微型1.2mm尺寸允許非常緊湊嘅感測器設計。

9. 常見問題（基於技術參數）

Q1：點解限流電阻絕對必要？
A1：LED嘅I-V特性係指數性嘅。正向電壓嘅輕微變化（其本身隨溫度降低）會導致電流嘅巨大變化。如果冇串聯電阻來穩定電流，就會發生熱失控，迅速損壞LED。

Q2：我可以直接用3.3V或5V微控制器引腳驅動呢個LED嗎？
A2：唔可以。微控制器引腳嘅電流供應/吸收能力有限（通常最大20-40mA），並非設計用於直接驅動LED。應始終使用由MCU引腳控制嘅驅動電路（例如晶體管），並與LED串聯一個限流電阻。

Q3：輻射強度（mW/sr）同發光強度（mcd）有咩唔同？
A3：發光強度（以坎德拉量度）係根據人眼靈敏度（明視覺曲線）加權嘅，喺紅外線光譜中幾乎為零。輻射強度量度每立體角發射嘅實際光功率，使其成為適用於機器（而非人類）檢測嘅紅外線設備嘅正確指標。

Q4：點樣理解15度視角？
A4：呢個係半高全寬（FWHM）角度。輻射強度喺0度時最高（從封裝側面直射出去），喺偏離中心線±7.5度時下降到其最大值嘅50%，使得總光束寬度為15度。

10. 實用設計及使用案例

案例：設計紙巾機感測器。IR29-01C係一個理想選擇。佢會安裝喺PCB邊緣，側向對準出紙槽。一個匹配嘅矽光電晶體管會放置喺對面。正常情況下，紅外線光束被檢測到。當手遮斷光束時，微控制器觸發馬達出紙。側視封裝允許PCB垂直安裝喺前面板後面，LED同探測器透過小孔露出，創造出非常簡潔嘅設計。940nm波長係不可見嘅，所以唔會有令人分心嘅紅光。設計師必須為5V系統電源軌嘅20mA驅動電流計算適當嘅串聯電阻（R ≈ (5V - 1.3V) / 0.02A = 185Ω，180Ω或200Ω標準值會適合）。

11. 原理介紹

紅外線發光二極管（IR LED）係一種半導體p-n接面二極管，當正向偏置時會發射不可見嘅紅外線。電子喺器件內與電洞復合，以光子形式釋放能量。發射光嘅波長由半導體材料嘅能帶隙決定。對於IR29-01C，使用砷化鎵鋁（GaAlAs）材料系統來產生峰值能量對應於940nm波長嘅光子。水清環氧樹脂封裝充當透鏡，將發射光塑造成聚焦光束。側視結構係通過將半導體晶片側向安裝喺封裝內實現，使光線平行於PCB平面發射。

12. 發展趨勢

像IR29-01C呢類超微型紅外線LED嘅趨勢係朝向更細嘅封裝尺寸（例如晶片級封裝）、更高嘅輻射強度同效率，以及更寬嘅工作溫度範圍，以支持汽車同工業應用。集成係另一個關鍵趨勢，器件將紅外線發射器、驅動器，有時仲有光電探測器結合到單一模組中。仲有重點係提高數據通信應用（如紅外線數據協會（IrDA）同消費電子遙控器）嘅速度（調製能力）。此外，開發工作繼續致力於提高對抗靜電放電（ESD）同惡劣環境條件嘅可靠性同穩健性。