SIR234 3mm 紅外線LED 規格書 - 3.0mm 直徑 - 1.6V 順向電壓 - 875nm 波長 - 150mW 功率消耗

1. 產品概述

SIR234 是一款高強度紅外線發光二極體，封裝於 3mm (T-1) 藍色透明塑膠外殼中。其設計用於需要可靠紅外線發射的應用，並能與矽光電探測器、光電晶體管及紅外線接收模組達成良好的光譜匹配。本元件具備低順向電壓特性，並採用符合無鉛、RoHS、無鹵素規範的材料製造，同時符合歐盟 REACH 法規。

1.1 核心優勢

• 高可靠性與長使用壽命。
• 緊湊外型與標準 2.54mm 引腳間距，易於 PCB 整合。
• 低順向電壓，有助於節能運作。
• 與常見矽基光電探測器具備優異的光譜匹配度，可優化訊號接收。
• 環保結構（符合無鉛、無鹵素、RoHS、REACH 規範）。

1.2 目標市場與應用

此紅外線 LED 適用於多種光電系統。主要應用包括遙控器的自由空間傳輸系統、用於物體偵測與計數的光電開關、煙霧偵測器、各種基於紅外線的感測系統，以及整合至如軟碟機等傳統儲存裝置中。

2. 技術參數深入解析

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。不保證在此條件下運作。

• 連續順向電流 (I_F): 100 mA
• 峰值順向電流 (I_FP): 1.0 A (脈衝寬度 ≤ 100μs，工作週期 ≤ 1%)
• 逆向電壓 (V_R): 5 V
• 工作溫度 (T_opr): -40°C 至 +85°C
• 儲存溫度 (T_stg): -40°C 至 +85°C
• 焊接溫度 (T_sol): 260°C (持續時間 ≤ 5 秒)
• 功率消耗 (P_d): 150 mW (環境溫度在 25°C 或以下時)

2.2 電光特性

在環境溫度 (T_a) 為 25°C 下量測，這些參數定義了元件在正常工作條件下的性能。

• 輻射強度 (E_e):
  • 當 I_F= 20mA 時：典型值 9.3 mW/sr (最小值 5.6 mW/sr)。
  • 當 I_F= 100mA (脈衝) 時：典型值 35 mW/sr。
  • 當 I_F= 1A (脈衝) 時：典型值 350 mW/sr。
• 峰值波長 (λ_p): 875 nm (典型值，於 I_F=20mA 時)。
• 頻譜頻寬 (Δλ): 80 nm (典型值，於 I_F=20mA 時)。
• 順向電壓 (V_F):
  • 當 I_F= 20mA 時：1.3V (最小)，1.6V (典型)。
  • 當 I_F= 100mA (脈衝) 時：1.4V (典型)，1.8V (最大)。
  • 當 I_F= 1A (脈衝) 時：2.6V (典型)，4.0V (最大)。
• 逆向電流 (I_R): ≤ 10 μA，於 V_R= 5V 時。
• 視角 (2θ_1/2): 30 度 (典型)。

3. 分級系統說明

SIR234 根據其輻射強度提供不同的性能等級或分級。這讓設計師能為其應用選擇符合特定輸出要求的元件。

量測條件：I_F= 20mA，T_a= 25°C。

4. 性能曲線分析

4.1 順向電流 vs. 環境溫度

降額曲線顯示，為防止超過功率消耗限制，最大允許連續順向電流如何隨著環境溫度升高超過 25°C 而降低。

4.2 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，確保了與在近紅外光區域具有峰值靈敏度的矽光電探測器的相容性。

4.3 順向電流 vs. 順向電壓 (I-V 曲線)

此曲線說明了電流與電壓之間的非線性關係。在 20mA 時 1.6V 的低典型 V_F表示運作效率高，但在高脈衝電流（例如 1A）下，電壓會顯著增加。

4.4 相對輻射強度 vs. 角度位移

此圖定義了空間發射模式，顯示了強度降至峰值 50% 時的 30 度半角。這對於設計光耦合與對準至關重要。

4.5 波長與強度的溫度相依性

曲線顯示，峰值波長會輕微偏移，且輻射強度通常會隨著接面溫度升高而降低，這對於精密應用中的熱管理非常重要。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

SIR234 採用標準 T-1 (直徑 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 (0.1 英吋) 及總長度。除非另有說明，所有尺寸公差為 ±0.25mm。陰極通常由封裝邊緣的平坦處和/或較短的引腳來識別。

6. 焊接與組裝指南

• 手工焊接：使用溫控烙鐵。每支引腳的焊接時間最多 3 秒，溫度不超過 350°C。
• 波峰焊/迴流焊：根據絕對最大額定值，元件可承受最高 260°C 的峰值焊接溫度，持續時間最長 5 秒。
• 清潔：使用與藍色透明塑膠環氧樹脂相容的適當溶劑。
• 儲存條件：儲存於乾燥、防靜電的環境中，溫度範圍在規定的 -40°C 至 +85°C 內。避免暴露於過度潮濕的環境。

7. 包裝與訂購資訊

7.1 包裝規格

元件通常以袋裝出貨：每袋 200 至 1000 顆。五袋裝成一盒，十盒裝成一主箱。

7.2 標籤資訊

產品標籤包含關鍵識別資訊：客戶料號 (CPN)、製造商料號 (P/N)、包裝數量 (QTY)、性能等級 (CAT)、峰值波長 (HUE) 及批號 (LOT No)。

8. 應用設計建議

8.1 典型應用電路

對於連續運作，需要一個簡單的串聯限流電阻。電阻值計算為 R = (V_supply- V_F) / I_F。對於脈衝運作以達到更高的峰值強度，請確保驅動電路能在指定的脈衝寬度與工作週期限制內（≤100μs，≤1%）提供所需的電流脈衝。

8.2 設計考量

• 電流驅動：切勿超過絕對最大連續或脈衝電流額定值。使用穩定的電流源或經過精確計算的串聯電阻以確保可靠運作。
• 散熱：雖然封裝體積小，但在高電流連續運作或環境溫度較高的情況下，應考慮 PCB 佈局技術（散熱焊盤、鋪銅）以協助散熱並維持性能。
• 光學設計：30 度的視角與 875nm 的波長應與接收感測器（光電二極體、光電晶體管或紅外線接收 IC）的視野和頻譜靈敏度相匹配，以獲得最佳訊噪比。
• 反極性保護超過 5V 的逆向電壓可能損壞 LED。若電源極性可能接反，請加入保護措施。

9. 技術比較與差異化

SIR234 的差異化在於其結合了標準 3mm 封裝、相對較高的輻射強度（P 級最高可達 24 mW/sr）以及低順向電壓。相較於一些較舊或通用的紅外線 LED，其保證的脈衝運作規格（1A 峰值）以及明確符合現代環保標準（RoHS、無鹵素、REACH），使其更適合當代設計需求。

10. 常見問題 (FAQ)

10.1 藍色透明封裝的目的是什麼？

藍色塑膠作為短波長通濾波器，阻擋來自外部的可見光（這可能在探測器中引起雜訊），同時讓晶片發出的 875nm 紅外光有效通過。它也提供機械與環境保護。

10.2 我可以直接用 5V 微控制器引腳驅動這個 LED 嗎？

不行。微控制器的 GPIO 引腳通常無法持續提供 20mA 電流而無風險，且肯定無法提供 100mA 或 1A 的脈衝電流。您必須使用外部驅動電路，例如由 MCU 引腳控制的電晶體（BJT 或 MOSFET），來切換 LED 所需的較高電流。

10.3 如何選擇正確的分級（L、M、N、P）？

根據您應用鏈路預算（距離、探測器靈敏度）所需的輻射強度來選擇。對於較長距離或靈敏度較低的探測器，較高的分級（N 或 P）更為理想。對於短距離應用，較低的分級（L 或 M）可能已足夠且更具成本效益。

10.4 為什麼在 1A 脈衝時的順向電壓比 20mA 時高？

這是由於半導體晶片和鍵合線的內部串聯電阻所致。隨著電流增加，此電阻上的電壓降（V = I * R）顯著增加，導致總順向電壓更高。

11. 實際使用案例

情境：自動販賣機中的物體偵測。一個 SIR234 LED 和一個匹配的光電晶體管被放置在產品滑道的兩側。LED 以 20mA 連續電流驅動（選擇 M 級以確保輸出穩定）。當沒有物體時，光電晶體管接收到紅外線光束並導通。當產品通過滑道落下時，它會中斷光束，導致光電晶體管的輸出狀態改變。此訊號被傳送到販賣機的控制器以確認產品已釋出。30 度的光束確保了即使隨著時間推移出現輕微的機械對位誤差，也能可靠偵測。

12. 運作原理

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（陽極相對於陰極為正電壓）時，來自 n 區的電子和來自 p 區的電洞被注入接面區域。當這些電荷載子復合時，會釋放能量。在此特定由砷化鎵鋁 (GaAlAs) 製成的元件中，此能量主要以峰值波長為 875 奈米的紅外光光子形式釋放，這種光對人眼不可見，但可被矽基感測器偵測到。

13. 產業趨勢

用於感測的紅外線發射器趨勢持續朝向更高效率、更低功耗以及更高整合度發展。這包括內建驅動器的元件、用於抗雜訊的調變輸出，以及適用於自動化組裝的表面黏著封裝 (SMD)。雖然像 3mm T-1 封裝這樣的穿孔元件對於原型製作、維修和某些工業應用仍然至關重要，但新設計越來越多地傾向於 SMD 變體，因為其佔用空間更小且適合大量生產。對環保合規性（RoHS、無鹵素）的重視現已成為整個電子產業的標準要求。