SMD 紅外線 LED 0.8mm 超薄平頂封裝 - 1.6V - 875nm - 110mW

1. 產品概述

本文件提供一款微型表面黏著紅外線發光二極體的完整技術規格。此元件專為需要與矽光電探測器匹配的緊湊、可靠紅外光源之應用而設計。

1.1 核心特性與產品定位

此 LED 的特點是其極低的 0.8mm 剖面高度，使其適用於空間受限的 PCB 設計。它採用透明塑料模製的平頂透鏡，提供特定的輻射模式。元件使用 GaAlAs（砷化鎵鋁）晶片材料製成，專為紅外線發射優化。一個關鍵的設計優勢是其光譜輸出與常見的矽光電二極體和光電晶體管的靈敏度曲線緊密匹配，從而最大化感測器系統中的偵測效率。

1.2 法規符合性與環境規格

此元件符合主要的環境與安全指令。它被製造為無鉛產品。同時也符合無鹵素要求，具體限制溴（Br）和氯（Cl）含量各自低於 900 ppm，且總和低於 1500 ppm。本產品設計符合 RoHS（有害物質限制）指令的參數範圍。

2. 技術參數分析

本節詳細說明紅外線 LED 的絕對極限與標準操作特性。除非另有說明，所有參數均在環境溫度（Ta）為 25°C 下指定。

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應力極限。不保證在或超過這些極限下操作。

連續順向電流（I_F）：65 mA
逆向電壓（V_R）：5 V
操作溫度（T_opr）：-25°C 至 +85°C
儲存溫度（T_stg）：-40°C 至 +85°C
焊接溫度（T_sol）：260°C，持續時間不超過 5 秒。
功率耗散（P_d）：110 mW（在 25°C 或以下的自由空氣溫度下）。

2.2 電光特性

這些參數定義了元件在標準測試條件下（I_F= 20mA，Ta=25°C）的典型性能。

輻射強度（I_e）：0.2 mW/sr（最小值），0.5 mW/sr（典型值）。此為每單位立體角發射的光功率。
峰值波長（λ_p）：875 nm（典型值）。此為光學輸出最強的波長。
光譜頻寬（Δλ）：80 nm（典型值）。此表示發射的波長範圍，通常以峰值強度的一半（半高全寬）測量。
順向電壓（V_F）：1.3 V（典型值），1.6 V（最大值）。當通過 20mA 電流時，LED 兩端的電壓降。
逆向電流（I_R）：10 µA（最大值）。當施加 5V 逆向偏壓時的漏電流。
視角（2θ_1/2）：145°（典型值）。輻射強度為峰值強度（在 0° 時）一半時的全角度。平頂透鏡有助於實現此寬視角。

3. 性能曲線分析

規格書中包含多個圖表，說明元件在不同條件下的行為。這些曲線對於設計工程師預測實際應用中的性能至關重要。

3.1 順向電流 vs. 環境溫度

此曲線顯示最大允許順向電流隨著環境溫度升高而降額。為防止熱損壞，在超過 25°C 操作時必須降低順向電流。110mW 的功率耗散額定值是此降額計算中的關鍵因素。

3.2 光譜分佈

此圖描繪了整個波長光譜上的相對光功率輸出。它確認了大約在 875nm 的峰值發射以及約 80nm 的光譜頻寬，突顯了與矽探測器靈敏度（峰值約在 800-900nm）的匹配性。

3.3 相對強度 vs. 順向電流

此圖說明了驅動電流與光輸出之間的關係。它通常顯示次線性趨勢，即增加電流所獲得的輻射強度回報遞減，尤其是在熱效應變得顯著時。這有助於根據所需的輸出與效率及元件壽命來決定驅動電流。

3.4 順向電流 vs. 順向電壓

IV（電流-電壓）曲線是電路設計的基礎。它顯示了指數關係，使設計師能夠計算給定電源電壓下所需的串聯電阻，以達到目標驅動電流（例如 20mA）。典型的 V_F值 1.3V 是這些計算的關鍵數值。

3.5 相對輻射強度 vs. 角度位移

此極座標圖直觀地展示了輻射模式或視角。145° 的視角在此得到確認，顯示了強度如何隨著與中心軸（0°）角度的增加而降低。這對於在感測器應用中將 LED 與探測器對準至關重要。

4. 機械與封裝資訊

4.1 封裝尺寸

元件封裝在非常緊湊的表面黏著封裝中。關鍵尺寸包括本體尺寸約為 1.6mm x 1.2mm，總高度為 0.8mm。陽極和陰極焊盤位於封裝底部。規格書中的詳細機械圖提供了所有關鍵尺寸，除非另有規定，標準公差為 ±0.1mm。提供了建議的 PCB 設計焊盤圖形（Footprint）作為參考，但建議設計師根據其特定的組裝製程和可靠性要求進行修改。

4.2 極性辨識

封裝包含一個極性指示器，通常是一端的凹口或標記，用以區分陽極和陰極。正確的方向對於電路操作至關重要。

4.3 組裝用包裝

元件以捲帶包裝供應，以兼容自動化取放組裝設備。膠帶寬度為 8mm，纏繞在標準 7 英寸直徑的捲盤上。每捲包含 3000 個元件。提供了載帶尺寸以確保與送料器系統的兼容性。

5. 焊接與組裝指南

正確的操作對於維持元件可靠性和性能至關重要。

5.1 儲存與濕度敏感性

LED 包裝在帶有乾燥劑的防潮袋中。在準備使用元件之前不應打開袋子。打開前，請在 10-30°C、相對濕度 ≤90% 的條件下儲存。打開後，在 10-30°C 和 ≤60% RH 條件下儲存時，"車間壽命"為 168 小時（7 天）。未使用的零件必須重新裝入帶有乾燥劑的袋子中。如果超過車間壽命或儲存壽命，則在使用前需要在 60°C ±5°C 下烘烤 96 小時，以去除吸收的水分並防止迴焊過程中發生"爆米花效應"。

5.2 迴焊溫度曲線

提供了建議的無鉛迴焊溫度曲線。關鍵參數包括預熱階段、定義的升溫速率、不超過 260°C 的峰值溫度，以及適合焊膏的液相線以上時間（TAL）。同一元件不應進行超過兩次的迴焊。必須避免加熱期間對 LED 本體的應力以及焊接後 PCB 的翹曲。

5.3 手工焊接與返修

如果需要手工焊接，則需要極度小心。烙鐵頭溫度應低於 350°C，在每個端子上施加時間不超過 3 秒。建議使用低功率烙鐵（≤25W）。兩個端子焊接之間應至少有 2 秒的冷卻間隔。強烈不建議在 LED 焊接後進行返修。如果不可避免，必須使用專用的雙頭烙鐵同時加熱兩個端子並取下元件，而不施加機械應力。必須事先驗證返修對元件特性的影響。

6. 應用說明與設計考量

6.1 主要應用場景

PCB 安裝紅外線感測器：接近感測、物體偵測、循線。
紅外線遙控器單元：適用於需要更高輸出功率以延長距離的設計。
掃描器：條碼閱讀器、文件掃描器。
通用紅外線系統：任何需要緊湊、高效的紅外光源搭配矽探測器的應用。

6.2 關鍵設計考量

電流限制：外部串聯電阻是必需的。LED 的指數型 IV 特性意味著電壓的微小增加會導致電流大幅且具破壞性的增加。電阻值使用公式 R = (V_電源- V_F) / I_F.
計算。熱管理：
必須遵守 110mW 的功率耗散限制。考慮 PCB 銅箔面積（散熱焊盤）以利散熱，特別是在較高電流或較高環境溫度下驅動時。光學對準：
寬廣的 145° 視角簡化了對準，但降低了特定點的光強度。對於聚焦光束，可能需要外部光學元件。電氣保護：

低逆向電壓額定值（5V）意味著必須小心避免逆向偏壓情況，這可能是由感性負載或錯誤的 PCB 佈局引起的。

6.3 比較與選型因素
選擇紅外線 LED 時，關鍵的區分因素包括：封裝尺寸/高度：
此元件的 0.8mm 剖面高度對於超薄設計是一大優勢。視角：
平頂、廣角透鏡非常適合廣泛的覆蓋範圍，而圓頂透鏡則提供更聚焦的光束。波長：
875nm 峰值是與矽匹配的標準波長。其他波長（例如 940nm）可見度較低，但探測器響應可能略低。輻射強度：

0.5mW/sr 的典型輸出適用於許多中距離應用。有更高輸出的元件可供選擇，但可能需要在尺寸或視角上做出取捨。

7. 標示與訂購資訊

捲盤標籤包含用於追溯性和生產控制的基本資訊。欄位通常包括：客戶料號（CPN）、製造商料號（P/N）、批號（LOT No）、數量（QTY）、峰值波長（H.E.）、性能等級（CAT）、參考代碼（REF）、濕度敏感等級（MSL-X）和製造國家（Made In）。此元件的特定料號為 SIR19-21C/TR8，其中 "TR8" 表示 8mm 寬的捲帶包裝。

8. 技術原理與趨勢

8.1 工作原理

紅外線 LED 是一種半導體 p-n 接面二極體。當施加順向偏壓時，電子和電洞在主動區（GaAlAs 晶片）內復合，以光子的形式釋放能量。GaAlAs 材料的特定能隙決定了光子波長，從而產生約 875nm 的紅外光。透明的環氧樹脂透鏡保護晶片並塑造發射光模式。

8.2 產業趨勢

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。

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