紅外線發射二極體 940nm T-1 3/4 封裝 - 直徑5.0mm x 高度8.6mm - 順向電壓1.6V - 輻射強度40mW/sr - 繁體中文規格書

1. 產品概述

本文件詳細說明一款高功率紅外線（IR）發射二極體的規格。此元件設計用於發射峰值波長為 940 奈米（nm）的光線，該波長位於不可見光譜範圍，使其非常適合需要隱形照明的應用。元件採用標準 T-1 3/4 穿孔式封裝，並配備水清透鏡，提供寬廣的輻射模式。

1.1 核心優勢與目標市場

此紅外線發射器的主要優勢包括其高輻射強度輸出、寬廣的 45 度視角以實現廣泛覆蓋，以及針對高電流操作與低順向電壓特性進行優化的設計。這些特點使其成為一種經濟高效且可靠的解決方案。目標應用主要集中在消費性電子產品與感測領域，特別是電視、機上盒和音響設備的紅外線遙控器單元，以及各種裝置中的接近或存在檢測感測器。

2. 深入技術參數分析

元件的性能定義於標準環境溫度條件（25°C）下。理解這些參數對於正確的電路設計和可靠操作至關重要。

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。不保證在這些極限下或超過這些極限的操作。關鍵限制包括連續順向電流（I_F）為 100 mA、脈衝條件下（300 pps，10μs 脈衝寬度）的峰值順向電流為 1 A，以及最大功耗為 160 mW。元件可承受高達 5V 的反向電壓（V_R），但明確指出這僅用於測試目的，元件並非設計用於反向偏壓下操作。操作溫度範圍為 -40°C 至 +85°C。

2.2 電氣與光學特性

這些是在指定測試條件下的典型性能參數。輻射強度（I_E）是衡量每單位立體角光功率輸出的指標，在 100 mA 驅動電流下，典型值為 40 毫瓦每球面度（mW/sr）。順向電壓（V_F）在 50 mA 驅動電流下，典型值為 1.6 伏特，表示相對較低的電功率損耗。光譜特性中心波長為 940 nm，光譜半寬（Δλ）約為 50 nm，定義了發射紅外光的頻寬。

3. 性能曲線分析

規格書提供了數個圖表，說明元件在不同條件下的行為，這對於理解非線性特性和溫度依賴性至關重要。

3.1 光譜分佈

光譜分佈曲線（圖1）顯示了相對輻射強度隨波長的變化。它確認了在 940 nm 處的峰值發射以及 50 nm 的半寬，表明了發射波長的範圍。這對於匹配接收感測器或光電二極體的靈敏度非常重要。

3.2 順向電流 vs. 順向電壓（I-V 曲線）

I-V 曲線（圖3）描繪了流經二極體的電流與其兩端電壓之間的關係。它是非線性的，這是半導體二極體的特性。此曲線對於確定所需操作電流所必需的驅動電壓以及計算功耗（P_D = V_F × I_F）至關重要。

3.3 熱特性

圖2顯示了最大允許順向電流隨著環境溫度升高而降額的情況。隨著溫度升高，元件的散熱能力下降，因此必須降低最大安全操作電流以防止超過接面溫度限制。圖4顯示了在固定驅動電流下，相對輻射強度如何隨著環境溫度升高而降低，這種現象稱為熱衰減。在需要寬溫度範圍內穩定輸出的設計中，必須考慮這一點。

3.4 相對輻射強度 vs. 順向電流

圖5說明光輸出與電流並非線性比例關係，特別是在較高電流下，由於加熱和其他效應，效率可能會下降。此圖有助於選擇適當的操作點，以平衡亮度、效率和元件壽命。

3.5 輻射模式

極座標圖（圖6）直觀地表示了視角。2θ½ 規格為 45 度，意指輻射強度降至 0 度（軸上）值一半時的角度。這種寬廣的模式對於像遙控器這樣的應用非常有益，因為發射器和接收器之間的精確對準無法保證。

4. 機械與封裝資訊

4.1 外型尺寸

此元件符合 T-1 3/4（5mm）封裝標準。關鍵尺寸包括本體直徑約 5.0 mm、從引腳底部到透鏡頂部的總高度約 8.6 mm，以及引腳從封裝伸出處的引腳間距為 2.54 mm（0.1 英吋）。法蘭下方樹脂的最大突出量規定為 1.0 mm。進行 PCB 焊盤設計時，應參考帶有公差（通常為 ±0.25 mm）的詳細機械圖紙。

4.2 極性識別

對於穿孔式 LED，陽極（正極引腳）通常是較長的引腳。應參考規格書的外型圖以確認實體識別標記，該標記通常是封裝邊緣的平面或凹口，表示陰極（負極引腳）側。

5. 焊接與組裝指南

正確的處理對於防止製造過程中的損壞至關重要。

5.1 引腳成型

如果需要彎曲引腳，必須在距離環氧樹脂透鏡基座至少 3 mm 的位置進行。彎曲時不應將封裝本體用作支點。此操作必須在室溫下並在焊接過程之前進行。

5.2 焊接參數

說明兩種焊接方法：
烙鐵焊接：最高溫度 360°C，最長 3 秒。烙鐵頭必須距離環氧樹脂燈泡基座至少 1.6 mm。
波峰焊接：預熱溫度不應超過 100°C，最長 60 秒。焊錫波溫度最高應為 260°C，接觸時間少於 5 秒。元件浸入深度不應低於環氧樹脂燈泡基座 2.0 mm。
重要注意事項：明確指出紅外線（IR）迴流焊接不適用於此類穿孔式封裝。過高的熱量或時間可能會熔化塑膠透鏡或導致內部故障。

5.3 清潔

如果焊接後需要清潔，應僅使用酒精類溶劑，如異丙醇（IPA）。

6. 儲存與處理

若需在原始防潮袋外進行長期儲存，建議將元件存放在不超過 30°C 和 70% 相對濕度的環境中。如果從原始包裝中取出，應在三個月內使用。對於延長儲存，建議將其放入帶有乾燥劑的密封容器中或氮氣環境中。

7. 應用設計考量

7.1 驅動電路設計

LED 是一種電流驅動元件。規格書強烈建議當多個單元並聯連接時（電路模型 A），應為每個 LED 使用一個串聯限流電阻。這是因為順向電壓（V_F）在不同元件之間可能略有差異。將 LED 直接並聯（電路模型 B）而不使用個別電阻，可能會導致電流不均，其中順向電壓最低的 LED 會不成比例地汲取更多電流，導致亮度不均以及該元件可能過度應力而故障。V_F。

7.2 靜電放電（ESD）防護

此元件對靜電放電敏感。必須在處理和組裝環境中實施預防措施：

• 人員必須在導電地板上佩戴接地腕帶或腳跟帶/導電鞋。
• 工作站、設備和儲物架必須正確接地。
• 使用離子產生器來中和可能積聚在塑膠透鏡上的靜電荷。
• 定期檢查和培訓在 ESD 防護區域工作的人員至關重要。

7.3 應用範圍與注意事項

此元件適用於標準消費性和工業電子產品。製造商規定，如果該元件要用於安全關鍵應用（例如，醫療生命維持、航空、交通控制），其中故障可能危及生命或健康，則需要進行諮詢。

8. 操作原理與技術背景

此元件是一種半導體發光二極體（LED），其運作基於電致發光原理。當在 p-n 接面上施加順向電壓時，電子和電洞在主動區複合，以光子的形式釋放能量。半導體層的特定材料成分決定了發射光的波長；在本例中，其被調諧為 940 nm 紅外線發射。此類紅外線 LED 是成熟且高度可靠的元件。其發展重點在於提高效率（每輸入功率的輻射強度）、改善熱管理以支援更高驅動電流，以及確保符合環境法規，如 RoHS（有害物質限制）。寬視角封裝是一個關鍵設計特點，可增強在需要廣泛覆蓋而非聚焦光束的應用中的可用性。