目錄
- 1. 產品概述
- 1.1 核心優勢與目標市場
- 2. 深入技術參數分析
- 2.1 絕對最大額定值
- 2.2 電光特性
- ±1.0nm。
- 規格書包含數條特性曲線，說明元件在不同條件下的行為。
- 此曲線顯示最大允許連續順向電流與環境操作溫度之間的關係。隨著溫度升高，最大允許電流線性下降，以防止超過功率消耗限制並確保長期可靠性。
- 頻譜輸出圖確認了峰值發射位於 875nm，典型頻寬為 80nm。此寬頻寬確保了與矽探測器良好的相容性，因為矽探測器在近紅外光區域具有廣泛的光譜靈敏度。
- 峰值波長會隨溫度產生輕微偏移，這是半導體 LED 的常見特性。設計人員必須在波長關鍵的應用中考慮此偏移，尤其是在整個 -40°C 至 +85°C 的操作溫度範圍內。
- 此 IV 曲線展示了電流與電壓之間的指數關係。典型的順向電壓較低 (20mA 時為 1.3V)，有助於實現節能操作。此曲線對於設計適當的限流電路至關重要。
- 輻射強度隨順向電流增加而增加，但在較高電流下由於熱效應和效率影響，呈現次線性關係。此圖表有助於確定達到所需輸出強度的最佳驅動電流。
- 此極座標圖定義了空間發射模式，其特徵為 30 度半角。強度在 0° (軸上) 最高，並根據類似餘弦函數遞減，這對於光學系統設計以確保正確對準和信號強度非常重要。
- 4. 機械與封裝資訊
- SIR204C 採用標準 T-1 (3mm) 圓形封裝。關鍵尺寸包括本體直徑 3.0mm、典型引腳間距 2.54mm 及總長度。除非另有說明，所有尺寸公差均為 ±0.25mm。透鏡為透明材質，允許完整的紅外線頻譜通過而不會產生顯著吸收。
- LED 在塑膠透鏡邊緣有一個平面，通常表示陰極 (負極) 引腳。較長的引腳通常是陽極 (正極)。在電路組裝過程中必須觀察正確的極性，以防止逆向偏壓損壞。
- 可使用手工焊接或波峰焊接。絕對最大焊接溫度為 260°C，焊接時間不得超過 5 秒。建議在波峰焊接時，將 LED 本體保持在 PCB 表面上方至少 1.5mm，以最小化環氧樹脂封裝的熱應力。元件應儲存在乾燥、防靜電的環境中，溫度介於 -40°C 至 +100°C 之間。
- 6. 包裝與訂購資訊
- LED 通常以袋裝和盒裝形式包裝：每袋 200-1000 顆，每盒 5 袋，每箱 10 盒。
- 產品標籤包含關鍵識別資訊：客戶生產編號 (CPN)、生產編號 (P/N)、包裝數量 (QTY)、等級 (CAT)、峰值波長 (HUE)、參考編號 (REF) 及批號 (LOT No)。
- 7. 應用建議
- 歷史上用於零軌偵測。
- 較低的逆向電壓額定值 (5V) 使元件容易受到靜電放電或極性錯誤的損壞。在可能出現逆向電壓暫態的電路中，應考慮添加並聯保護二極體。
- SIR204C 的差異化在於其結合了標準 3mm 封裝、相對較高的輻射強度 (20mA 時可達 6.4 mW/sr) 以及低順向電壓。與一些較舊的紅外線 LED 相比，它提供了更好的可靠性並符合現代環保法規 (RoHS、無鹵素)。其與矽探測器的光譜匹配是相對於不同峰值波長 LED 的關鍵優勢，能最大化系統靈敏度。
- 9. 常見問題解答 (基於技術參數)
- 連續順向電流 (100mA) 是可在無損壞風險下無限期施加的最大直流電流。峰值順向電流 (1A) 則是高得多的電流，僅能在極低工作週期 (≤1%) 下施加極短脈衝 (≤100μs)。這允許為遠距離感測或同步目的產生短暫的高強度光脈衝。
- 如特性曲線所示，溫度升高會降低最大允許連續電流，並可能導致峰值波長輕微偏移。輻射強度在高溫下也可能降低。設計用於在 -40°C 至 +85°C 範圍極端溫度下操作的應用，應相應地降低操作電流。
- 對於大多數在 50mA 或以下連續電流操作的應用，如果 PCB 提供一定的銅箔面積用於散熱，則不需要專用散熱片。對於在 100mA 連續電流下操作，尤其是在較高的環境溫度下，建議進行仔細的熱設計，以將接面溫度保持在安全限度內。
- 在典型的光電開關中，SIR204C 與一個光電晶體配對使用。LED 以 20-50mA 電流驅動，通常以特定頻率 (例如 38kHz) 調變以抑制環境光干擾。發射的紅外線光從附近物體反射，並由光電晶體偵測。LED 的 30 度視角在偵測範圍和視野之間提供了良好的平衡。低順向電壓允許感測器透過簡單的限流電阻，從 3.3V 或 5V 邏輯電源高效供電。設計人員必須確保 LED 和偵測器的機械對準，並可使用隔板防止直接的光學串擾。
- 紅外線發光二極體 (IR LED) 是一種半導體 p-n 接面二極體。當施加順向偏壓時，來自 n 區的電子和來自 p 區的電洞被注入主動區。當這些電荷載子復合時，能量以光子的形式釋放。發射光的波長 (顏色) 由半導體材料 (此處為砷化鎵鋁 - GaAlAs) 的能隙決定，該材料經過設計以產生波長約 875nm 的近紅外線光子。此波長人眼不可見，但能被矽基感測器有效偵測。
1. 產品概述
SIR204C 是一款高強度紅外線發射二極體，封裝於 3mm (T-1) 透明塑膠外殼中。其設計旨在滿足需要可靠紅外線發射，並能與矽基光電探測器達成良好光譜匹配的應用。此元件採用 GaAlAs 晶片，產生峰值波長為 875nm 的光線，使其成為各種感測與傳輸系統的理想選擇。
1.1 核心優勢與目標市場
此 LED 具備多項關鍵優勢，包括高可靠性、低順向電壓，以及採用標準 2.54mm 引腳間距的緊湊外形。其光譜與常見的光電晶體、光電二極體及紅外線接收模組相匹配。本產品符合 RoHS、歐盟 REACH 及無鹵素標準（溴<900ppm，氯<900ppm，溴+氯<1500ppm）。其主要目標市場包括消費性電子產品、工業自動化，以及需要紅外線信號傳輸或感測的安全設備。
2. 深入技術參數分析
以下章節將詳細解析元件的電氣、光學及熱規格。
2.1 絕對最大額定值
這些額定值定義了可能導致元件永久損壞的極限。在此條件下操作不保證其性能。
- 連續順向電流 (IF):100 mA
- 峰值順向電流 (IFP):1.0 A (脈衝寬度 ≤ 100μs，工作週期 ≤ 1%)
- 逆向電壓 (VR):5 V
- 操作溫度 (Topr):-40°C 至 +85°C
- 儲存溫度 (Tstg):-40°C 至 +100°C
- 焊接溫度 (Tsol):260°C (持續時間 ≤ 5 秒)
- 功率消耗 (Pd):150 mW (於環境溫度 25°C 或以下)
2.2 電光特性
這些參數是在環境溫度 (Ta) 為 25°C 時量測，定義了元件的典型性能。
- 輻射強度 (Ie):4.0 mW/sr (最小值) 至 6.4 mW/sr (典型值)，於 IF=20mA 時。在脈衝條件下 (IF=100mA，1% 工作週期)，可達 30 mW/sr，於 IF=1A 時更可達 300 mW/sr。
- 峰值波長 (λp):875 nm (典型值)，於 IF=20mA 時。
- 頻譜頻寬 (Δλ):80 nm (典型值)，於 IF=20mA 時。
- 順向電壓 (VF):1.3V (典型值) 至 1.6V (最大值)，於 IF=20mA 時。此值在較高電流脈衝操作下會增加。
- 逆向電流 (IR):最大值 10 μA，於 VR=5V 時。
- 視角 (2θ1/2):30 度 (典型值)，於 IF=20mA 時。
註：量測不確定度為 VF ±0.1V，Ie ±10%，λp.
±1.0nm。
3. 性能曲線分析
規格書包含數條特性曲線，說明元件在不同條件下的行為。
3.1 順向電流 vs. 環境溫度
此曲線顯示最大允許連續順向電流與環境操作溫度之間的關係。隨著溫度升高，最大允許電流線性下降，以防止超過功率消耗限制並確保長期可靠性。
3.2 頻譜分佈
頻譜輸出圖確認了峰值發射位於 875nm，典型頻寬為 80nm。此寬頻寬確保了與矽探測器良好的相容性，因為矽探測器在近紅外光區域具有廣泛的光譜靈敏度。
3.3 峰值發射波長 vs. 環境溫度
峰值波長會隨溫度產生輕微偏移，這是半導體 LED 的常見特性。設計人員必須在波長關鍵的應用中考慮此偏移，尤其是在整個 -40°C 至 +85°C 的操作溫度範圍內。
3.4 順向電流 vs. 順向電壓
此 IV 曲線展示了電流與電壓之間的指數關係。典型的順向電壓較低 (20mA 時為 1.3V)，有助於實現節能操作。此曲線對於設計適當的限流電路至關重要。
3.5 輻射強度 vs. 順向電流
輻射強度隨順向電流增加而增加，但在較高電流下由於熱效應和效率影響，呈現次線性關係。此圖表有助於確定達到所需輸出強度的最佳驅動電流。
3.6 相對輻射強度 vs. 角度位移
此極座標圖定義了空間發射模式，其特徵為 30 度半角。強度在 0° (軸上) 最高，並根據類似餘弦函數遞減，這對於光學系統設計以確保正確對準和信號強度非常重要。
4. 機械與封裝資訊
4.1 封裝尺寸
SIR204C 採用標準 T-1 (3mm) 圓形封裝。關鍵尺寸包括本體直徑 3.0mm、典型引腳間距 2.54mm 及總長度。除非另有說明，所有尺寸公差均為 ±0.25mm。透鏡為透明材質，允許完整的紅外線頻譜通過而不會產生顯著吸收。
4.2 極性識別
LED 在塑膠透鏡邊緣有一個平面，通常表示陰極 (負極) 引腳。較長的引腳通常是陽極 (正極)。在電路組裝過程中必須觀察正確的極性，以防止逆向偏壓損壞。
5. 焊接與組裝指南
可使用手工焊接或波峰焊接。絕對最大焊接溫度為 260°C，焊接時間不得超過 5 秒。建議在波峰焊接時，將 LED 本體保持在 PCB 表面上方至少 1.5mm，以最小化環氧樹脂封裝的熱應力。元件應儲存在乾燥、防靜電的環境中，溫度介於 -40°C 至 +100°C 之間。
6. 包裝與訂購資訊
6.1 包裝數量規格
LED 通常以袋裝和盒裝形式包裝：每袋 200-1000 顆，每盒 5 袋，每箱 10 盒。
6.2 標籤格式規格
產品標籤包含關鍵識別資訊：客戶生產編號 (CPN)、生產編號 (P/N)、包裝數量 (QTY)、等級 (CAT)、峰值波長 (HUE)、參考編號 (REF) 及批號 (LOT No)。
7. 應用建議
- 7.1 典型應用場景自由空間傳輸系統：
- 遙控器、短距離數據鏈路。光電開關：
- 物體偵測、位置感測、槽型感測器。煙霧偵測器：
- 用於遮光式煙霧偵測腔體。通用紅外線系統：
- 夜視照明器、安全系統。軟碟機：
歷史上用於零軌偵測。
- 7.2 設計考量電流限制：F務必使用串聯電阻或恆流驅動器將 I
- 限制在所需值，對於連續操作，通常介於 20mA 至 100mA 之間。熱管理：
- 雖然功率消耗較低，但若在接近最大額定值或高環境溫度下操作，應確保 PCB 有足夠的銅箔面積或散熱措施。光學設計：
- 設計透鏡、反射器或光圈以有效收集或準直發射光時，請考慮 30 度的視角。逆向電壓保護：
較低的逆向電壓額定值 (5V) 使元件容易受到靜電放電或極性錯誤的損壞。在可能出現逆向電壓暫態的電路中，應考慮添加並聯保護二極體。
8. 技術比較與差異化
SIR204C 的差異化在於其結合了標準 3mm 封裝、相對較高的輻射強度 (20mA 時可達 6.4 mW/sr) 以及低順向電壓。與一些較舊的紅外線 LED 相比，它提供了更好的可靠性並符合現代環保法規 (RoHS、無鹵素)。其與矽探測器的光譜匹配是相對於不同峰值波長 LED 的關鍵優勢，能最大化系統靈敏度。
9. 常見問題解答 (基於技術參數)
9.1 連續順向電流與峰值順向電流有何不同？
連續順向電流 (100mA) 是可在無損壞風險下無限期施加的最大直流電流。峰值順向電流 (1A) 則是高得多的電流，僅能在極低工作週期 (≤1%) 下施加極短脈衝 (≤100μs)。這允許為遠距離感測或同步目的產生短暫的高強度光脈衝。
9.2 環境溫度如何影響性能？
如特性曲線所示，溫度升高會降低最大允許連續電流，並可能導致峰值波長輕微偏移。輻射強度在高溫下也可能降低。設計用於在 -40°C 至 +85°C 範圍極端溫度下操作的應用，應相應地降低操作電流。
9.3 是否需要散熱片？
對於大多數在 50mA 或以下連續電流操作的應用，如果 PCB 提供一定的銅箔面積用於散熱，則不需要專用散熱片。對於在 100mA 連續電流下操作，尤其是在較高的環境溫度下，建議進行仔細的熱設計，以將接面溫度保持在安全限度內。
10. 實務設計與使用案例
案例：物體接近感測器
在典型的光電開關中，SIR204C 與一個光電晶體配對使用。LED 以 20-50mA 電流驅動，通常以特定頻率 (例如 38kHz) 調變以抑制環境光干擾。發射的紅外線光從附近物體反射，並由光電晶體偵測。LED 的 30 度視角在偵測範圍和視野之間提供了良好的平衡。低順向電壓允許感測器透過簡單的限流電阻，從 3.3V 或 5V 邏輯電源高效供電。設計人員必須確保 LED 和偵測器的機械對準，並可使用隔板防止直接的光學串擾。
11. 工作原理
紅外線發光二極體 (IR LED) 是一種半導體 p-n 接面二極體。當施加順向偏壓時，來自 n 區的電子和來自 p 區的電洞被注入主動區。當這些電荷載子復合時，能量以光子的形式釋放。發射光的波長 (顏色) 由半導體材料 (此處為砷化鎵鋁 - GaAlAs) 的能隙決定，該材料經過設計以產生波長約 875nm 的近紅外線光子。此波長人眼不可見，但能被矽基感測器有效偵測。
12. 產業趨勢與發展
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 | 為什麼重要 |
|---|---|---|---|
| 光效（Luminous Efficacy） | lm/W（流明/瓦） | 每瓦電能發出的光通量，越高越節能。 | 直接決定燈具的能效等級與電費成本。 |
| 光通量（Luminous Flux） | lm（流明） | 光源發出的總光量，俗稱"亮度"。 | 決定燈具夠不夠亮。 |
| 發光角度（Viewing Angle） | °（度），如120° | 光強降至一半時的角度，決定光束寬窄。 | 影響光照範圍與均勻度。 |
| 色溫（CCT） | K（開爾文），如2700K/6500K | 光的顏色冷暖，低值偏黃/暖，高值偏白/冷。 | 決定照明氛圍與適用場景。 |
| 顯色指數（CRI / Ra） | 無單位，0–100 | 光源還原物體真實顏色的能力，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，如"5-step" | 顏色一致性的量化指標，步數越小顏色越一致。 | 保證同一批燈具顏色無差異。 |
| 主波長（Dominant Wavelength） | nm（奈米），如620nm（紅） | 彩色LED顏色對應的波長值。 | 決定紅、黃、綠等單色LED的色相。 |
| 光譜分佈（Spectral Distribution） | 波長 vs. 強度曲線 | 顯示LED發出的光在各波長的強度分佈。 | 影響顯色性與顏色品質。 |
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點亮所需的最小電壓，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正常發光的電流值。 | 常採用恆流驅動，電流決定亮度與壽命。 |
| 最大脈衝電流（Pulse Current） | Ifp | 短時間內可承受的峰值電流，用於調光或閃光。 | 脈衝寬度與佔空比需嚴格控制，否則過熱損壞。 |
| 反向電壓（Reverse Voltage） | Vr | LED能承受的最大反向電壓，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） | 熱量從晶片傳到焊點的阻力，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），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晶片內部的實際工作溫度。 | 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的"使用壽命"。 |
| 流明維持率（Lumen Maintenance） | %（如70%） | 使用一段時間後剩餘亮度的百分比。 | 表徵長期使用後的亮度保持能力。 |
| 色漂移（Color Shift） | Δu′v′ 或 麥克亞當橢圓 | 使用過程中顏色的變化程度。 | 影響照明場景的顏色一致性。 |
| 熱老化（Thermal Aging） | 材料性能下降 | 因長期高溫導致的封裝材料劣化。 | 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 | 保護晶片並提供光學、熱學介面的外殼材料。 | EMC耐熱好、成本低；陶瓷散熱優、壽命長。 |
| 晶片結構 | 正裝、倒裝（Flip Chip） | 晶片電極佈置方式。 | 倒裝散熱更好、光效更高，適用於高功率。 |
| 螢光粉塗層 | YAG、矽酸鹽、氮化物 | 覆蓋在藍光晶片上，部分轉化為黃/紅光，混合成白光。 | 不同螢光粉影響光效、色溫與顯色性。 |
| 透鏡/光學設計 | 平面、微透鏡、全反射 | 封裝表面的光學結構，控制光線分佈。 | 決定發光角度與配光曲線。 |
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，確保顏色落在極小範圍內。 | 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，每組有對應的坐標範圍。 | 滿足不同場景的色溫需求。 |
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 | 在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的壽命。 | 提供科學的壽命預測。 |
| IESNA標準 | 照明工程學會標準 | 涵蓋光學、電氣、熱學測試方法。 | 行業公認的測試依據。 |
| RoHS / REACH | 環保認證 | 確保產品不含有害物質（如鉛、汞）。 | 進入國際市場的准入條件。 |
| ENERGY STAR / DLC | 能效認證 | 針對照明產品的能效與性能認證。 | 常用於政府採購、補貼項目，提升市場競爭力。 |