850nm 紅外線 LED 3.0x3.0x2.1mm 1.7V 1.7W EMC 封裝規格書

1. 產品概述

此紅外線LED採用高可靠性的EMC封裝設計，適用於安全監控、攝影機紅外線補光及機器視覺系統。封裝尺寸為3.00mm x 3.00mm x 2.10mm。其特點包括峰值波長850nm、低順向電壓，並符合RoHS規範。濕度敏感等級為第3級。

1.1 一般說明

本產品採用EMC（環氧樹脂模塑化合物）封裝結構，提供優異的可靠度與機械強度。廣泛應用於各種安全監控及感測器電子產品。緊湊的3.0mm方形底座設計，可實現密集陣列佈局。

1.2 功能特色

• 低順向電壓（在1000mA下典型值為1.7V）
• 峰值波長 λp=850nm
• 無鉛迴流焊應用
• 濕度敏感等級：第3級（168小時作業壽命）
• 符合RoHS規範

1.3 應用領域

• 監控系統
• 攝影機紅外線照明
• 機器視覺系統

2. 技術參數分析

2.1 光學與電氣特性

下表彙整了在Ts=25°C、順向電流1000mA（除非另有說明）條件下所測得的主要光學與電氣參數：

參數	符號	測試條件	最小值	典型值	最大值	單位
反向電流	IR	VR=5V	-	-	10	μA
順向電壓	VF	IF=1000mA	1.4	1.7	2.0	V
峰值波長	λp	IF=1000mA	830	850	-	nm
光譜半高寬	Δλ	IF=1000mA	-	37	-	nm
總輻射通量	Φe	IF=1000mA	450	710	1120	mW
視角	2θ1/2	IF=1000mA	-	90	-	deg
熱阻	RTHJ-S	IF=1000mA	-	16	-	°C/W

在1000mA電流下，順向電壓範圍為1.4V至2.0V，典型值為1.7V。此低順向電壓可降低功耗並提升系統效率。峰值波長集中在850nm，非常適合在此波長附近具有峰值靈敏度的矽基相機感測器。37nm的光譜半高寬在效率與濾光片相容性之間提供了良好的平衡。總輻射通量範圍為450mW至1120mW，可提供高光學輸出以實現遠距離照明。90°的發光角度提供適合區域照明的寬光束。從接面到焊點的熱阻為16°C/W，顯示出良好的熱性能。

2.2 絕對最大額定值

為確保安全操作，LED不得超過以下絕對最大額定值：

參數	符號	額定值	單位
功率耗散	PD	1.7	W
順向電流	IF	1000	mA
反向電壓	VR	5	V
ESD (HBM)	ESD	2000	V
操作溫度	TOPR	-40 ~ +85	°C
儲存溫度	TSTG	-40 ~ +100	°C
接面溫度	TJ	115	°C

請注意，1000mA 的正向電流適用於脈衝操作（1/10 工作週期，0.1ms 脈衝寬度）。若需連續操作，必須謹慎管理散熱，以確保接面溫度低於 115°C。在操作過程中，靜電放電防護至關重要。

3. 分級系統

在製造過程中，LED 會根據總輻射通量（Φe）和峰值波長（WLP）進行篩選與分級。分級代碼會連同特定的 Φe 與 WLP 數值一併標示於標籤上。這確保了在需要匹配 LED 陣列的應用中（例如相機照明面板），能達到一致的光學性能。

4. 性能曲線分析

4.1 順向電壓 vs. 順向電流

圖 1-6 顯示了典型的順向電壓隨順向電流的變化關係。在 1000mA 時，VF 約為 1.7V。該曲線遵循典型的二極體指數行為。設計人員在設計定電流驅動器時，應考慮到此變化。

4.2 順向電流 vs. 相對強度

圖 1-7 顯示，在 1000mA 以內，相對輻射強度幾乎隨順向電流線性增加，顯示出良好的效率。在較低電流下，輸出會按比例降低，但這種線性關係表明在較寬的工作範圍內性能穩定。

4.3 溫度 vs. 相對強度

圖1-8顯示，隨著焊點溫度（Ts）升高，相對強度會下降。在85°C時，強度約降至25°C時數值的80%。在高溫環境或驅動LED接近其最大電流時，必須考慮此熱效應。

4.4 光譜分佈

圖1-9顯示以850nm為中心、半寬度為37nm的發射光譜。此光譜是基於GaAs材料的紅外線LED的典型特徵。這種窄頻發射能與常見的矽光電探測器良好匹配。

4.5 輻射圖

圖1-10展示了半角為45°（半高全寬為90°）的輻射模式。此模式近似於朗伯分佈，能在廣闊區域內提供均勻照明。

4.6 溫度與順向電流

圖 1-11 顯示最大允許順向電流隨焊點溫度的變化關係。在 Ts=25°C 時，最大電流為 1000mA；在 Ts=85°C 時，則下降至約 500mA。此降額曲線對於熱管理至關重要。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

LED 封裝尺寸為 3.00mm x 3.00mm x 2.10mm（長 x 寬 x 高）。封裝本體為黑色，並帶有紅外線透鏡。從底部視圖可辨識陽極與陰極焊墊。陰極焊墊具有較大的散熱面積。圖 1-5 提供了建議的焊接墊片佈局，並標示出具體尺寸（0.69mm、1.45mm、0.46mm 等），以確保良好的機械與熱附著。

5.2 極性識別

極性標示於封裝上：標明陽極（正極）與陰極（負極）。底部視圖顯示了焊墊位置。

5.3 載帶與捲盤尺寸

LED 以載帶包裝，尺寸如圖 2-1 所示。每捲包含 3000 顆。捲盤尺寸為：A=12.7±0.3mm，B=330.2±2mm，C=79.5±1mm，D=14.3±0.2mm。載帶上設有極性標記以指示方向。

5.4 標籤資訊

標籤包含零件編號、規格編號、批號、分 bin 代碼（含總輻射通量與峰值波長 bin）、順向電壓 bin、數量及日期。標籤上亦附有條碼以供追溯。

6. 焊接與組裝指南

6.1 SMT 迴流焊焊接曲線

建議的迴流焊焊接曲線如圖 3-1 所示。關鍵參數：預熱從 150°C 至 200°C，時間為 60-120 秒；高於 217°C 的時間：最長 60 秒；峰值溫度：260°C，持續時間最長 10 秒；冷卻速率：最大 6°C/秒。從 25°C 升至峰值的總時間應少於 8 分鐘。迴流焊次數不得超過兩次。若兩次迴流焊間隔超過 24 小時，LED 可能因吸濕而受損。

6.2 手工焊接

若需進行手工焊接，烙鐵溫度必須低於 300°C，且接觸時間少於 3 秒。僅允許進行一次手工焊接操作。

6.3 維修

不建議在焊接後進行修補。若無法避免，請使用雙頭烙鐵，並確認 LED 特性未受影響。

6.4 注意事項

封裝材料為矽膠，質地柔軟。請勿在頂部表面施加過度壓力。避免將LED安裝在翹曲的PCB上，且在焊接後請勿彎曲電路板。冷卻過程中請勿施加機械力或震動，並應避免快速冷卻。

7. 包裝與訂購資訊

7.1 包裝數量

標準包裝：每捲3000顆。LED放置於載帶上，並依EIA-481規範纏繞於捲盤。

7.2 防潮包裝

每捲LED置入防潮袋（MBB）中，內含乾燥劑與濕度指示卡。袋子隨後密封以維持低濕度環境。標籤上標示有濕度敏感等級資訊。

7.3 紙箱

多個捲軸包裝於紙箱內，並使用適當緩衝材料以利運輸。

7.4 儲存條件

在打開鋁箔袋前，應儲存於≤30°C及≤75% RH的環境中，自包裝日起最長可存放一年。打開後，若儲存於≤30°C及≤60% RH的條件下，LED必須在168小時（7天）內使用完畢。若超過儲存時間或乾燥劑已變色，使用前需在60±5°C下烘烤≥24小時。

8. 處理注意事項

8.1 硫與鹵素限制

操作環境與搭配材料不得含有超過100PPM的硫元素或化合物。溴與氯的含量各自必須低於900PPM，且兩者總和低於1500PPM。這有助於防止LED發生腐蝕與變色。

8.2 VOCs 與材料相容性

來自燈具材料的揮發性有機化合物（VOCs）可能滲入矽膠封裝體，並在受熱與光照下導致變色。建議在特定應用環境中測試所有材料的相容性。請勿使用會釋放有機蒸氣的黏合劑。

8.3 處理矽膠表面

矽膠透鏡表面柔軟且容易吸附灰塵。請使用鑷子或適當工具從元件側邊拿取，避免直接觸碰透鏡表面。如需清潔，請使用異丙醇。不建議使用超音波清洗，因為可能損壞LED。

8.4 電路設計考量

設計驅動電路時，應將電流限制在絕對最大額定值以下。請使用限流電阻或恆流驅動器。由於I-V曲線陡峭，微小的電壓變化可能導致較大的電流波動。請勿對LED施加反向電壓，以免造成遷移現象與損壞。

8.5 散熱設計

熱管理至關重要。接面溫度在任何時候都不得超過115°C。請透過PCB銅箔區域與散熱導孔提供足夠的散熱路徑。從接面到焊點的熱阻為16°C/W，因此在1.7W的功率耗散下，從焊點到接面的溫升約為27°C。請確保環境溫度加上此溫升後仍低於115°C。

8.6 ESD 防護

此LED的ESD耐受電壓為2000V（HBM）。然而，在搬運與組裝過程中仍需進行ESD防護。請使用接地工作檯、防靜電手環及導電包裝材料。

9. 應用建議

850nm紅外線LED非常適合用於安全監控攝影機、夜視照明以及機器視覺照明。為達到最佳效能，請設計具備脈衝寬度調變（PWM）調光功能的恆流驅動器。在PCB上使用散熱技術，例如導熱孔和銅箔鋪設。90°的發光角度適用於大面積照明；若需更窄的光束，可使用外部光學元件。請確保LED的光譜輸出與攝影機感測器的靈敏度峰值（矽基感測器通常約為850nm）相匹配。

10. 可靠性測試

10.1 測試項目與條件

該產品已依據JEDEC標準進行可靠性測試，包括：迴流焊（260°C，10秒，3次）、溫度循環（-40°C至100°C，100次循環）、熱衝擊（-40°C至100°C，300次循環）、高溫儲存（100°C，1000小時）、低溫儲存（-40°C，1000小時）、壽命測試（25°C，1000mA，1000小時）以及高溫高濕壽命測試（85°C/85%RH，1000mA，1000小時）。所有測試均通過，驗收標準為每10個樣品中零失效。

10.2 失效判據

失效定義為：順向電壓超過規格上限（U.S.L）的1.1倍；逆向電流超過規格上限（U.S.L）的2.0倍；總輻射通量低於規格下限（L.S.L）的0.7倍。

11. 工作原理

此紅外線 LED 基於由砷化鎵 (GaAs) 或相關 III-V 族化合物製成的半導體 p-n 接面。當施加順向偏壓時，電子與電洞在主動區復合，以光子形式釋放能量。能隙決定了光子波長；對於 850nm，材料通常是含有少量鋁的 GaAs。EMC 封裝將晶片封裝起來，並提供散熱與保護。

12. 發展趨勢

隨著監控系統、自動駕駛車輛 (LiDAR) 和工業自動化的擴展，對紅外線 LED 的需求持續增長。未來趨勢包括更高的功率密度、更小的封裝以及更高的效率。將 IR LED 與先進驅動器及智慧控制系統整合，將能實現自適應照明。此外，為了隱蔽照明而轉向更長波長 (940nm) 的趨勢正在增加，但由於更好的感測器靈敏度，850nm 在標準攝影機中仍佔主導地位。

13. 常見問題

問：最大連續順向電流是多少？答：絕對最大值為 1000mA，但僅適用於脈衝操作 (1/10 工作週期)。對於連續直流操作，必須根據溫度降低電流額定值。在 25°C 環境溫度且散熱良好的情況下，典型的連續電流約為 500mA，以確保接面溫度安全。

Q: 應如何處理MSL Level 3元件？A：存放於密封防潮袋中。開封後，請在168小時內使用，否則需在迴流焊前以60°C烘烤24小時。

Q: 我可以在戶外攝影機中使用此LED嗎？A：可以，但請確保操作溫度範圍在-40°C至+85°C之間，且外殼需提供足夠的熱管理。

Q: 建議使用哪種LED驅動器？A：建議使用恆流驅動器，其電流額定值需根據您的熱設計來決定。例如，若您以700mA驅動，則1.5W的驅動器可能足夠。

14. 實際應用案例

案例1：子彈型攝影機夜視 - 在子彈型攝影機中使用3x3陣列的這些LED，可提供有效照明距離達30公尺。90°光束角涵蓋攝影機視野。熱設計採用鋁基PCB來散熱。

案例2：機器視覺檢測 - 在工廠中，線掃描攝影機使用高功率紅外線LED陣列（12顆LED）來照亮移動部件。以500mA、50%工作週期進行脈衝操作，可確保照明穩定且不會過熱。