目錄
- 1. 產品概述
- 1.1 核心優勢
- 1.2 目標應用
- 2. 技術參數深入解析
- 2.1 絕對最大額定值
- 2.2 電光特性 (Ta=25°C)
- 3. 性能曲線分析
- 3.1 順向電流 vs. 順向電壓 (IV曲線)
- 3.2 順向電流 vs. 環境溫度
- 3.3 頻譜分佈
- 3.4 相對輻射強度 vs. 順向電流
- 3.5 相對輻射強度 vs. 角位移
- 4. 機械與封裝資訊
- 4.1 封裝尺寸 (0402)
- 4.2 極性識別
- 5. 焊接與組裝指南
- 5.1 儲存與濕度敏感性
- 5.2 迴焊溫度曲線
- 5.3 手工焊接與返工
- 6. 包裝與訂購資訊
- 6.1 載帶與捲盤規格
- 6.2 包裝程序
- 6.3 標籤資訊
- 7. 應用設計考量
- 7.1 驅動電路設計
- F
- F
- S
- 8. 技術比較與差異化
- 與其他紅外線LED相比，此0402元件提供了關鍵的平衡：
- 佔位面積顯著更小，高度更低，有利於微型化。通常總輻射功率輸出較低，但更適合陣列或密集佈局。
- 0402封裝允許在PCB上實現最高的元件密度，這在空間受限的現代電子產品（如超緊湊遙控器或感測器）中是一個關鍵優勢。
- 完全符合RoHS、REACH和無鹵素標準是當今大多數商業和工業產品的強制要求，可簡化供應鏈和最終產品認證。
- 940奈米位於近紅外線頻譜。它對人眼不可見，但與廉價矽光電二極體和光電晶體管的峰值靈敏度非常匹配。與可見紅光LED相比，它受到的環境可見光干擾較少，從而提高了感測應用中的訊號完整性。
- 9.2 為什麼限流電阻絕對必要？
- 9.3 我可以將其用於數據傳輸（如紅外線遙控器）嗎？
- 9.4 如何解讀輻射強度規格？
1. 產品概述
本文件詳述一款高可靠性、微型表面黏著紅外線發光二極體的規格。該元件採用緊湊的0402封裝，以水清環氧樹脂模塑成型，其光譜與矽光電二極體和光電晶體管相匹配，非常適合感測應用。
1.1 核心優勢
- 高可靠性：專為在嚴苛應用中提供穩定性能而設計。
- 微型佔位面積：雙端0402封裝允許高密度PCB安裝。
- 製程相容性：適用於紅外線迴焊和氣相迴焊製程。
- 環保合規性：本產品為無鉛，符合RoHS規範，符合歐盟REACH法規，並滿足無鹵素標準（Br <900 ppm， Cl <900 ppm， Br+Cl < 1500 ppm）。
1.2 目標應用
- PCB安裝式紅外線感測器
- 需要高功率輸出的紅外線遙控器
- 光學掃描器
- 各種紅外線應用系統
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。
| 參數 | 符號 | 額定值 | 單位 | 備註 |
|---|---|---|---|---|
| 連續順向電流 | IF | 50 | 毫安 | |
| 逆向電壓 | VR | 5 | V | |
| 工作溫度 | Topr | -40 至 +100 | °C | |
| 儲存溫度 | Tstg | -40 至 +100 | °C | |
| 焊接溫度 | Tsol | 260 | °C | 焊接時間 ≤ 5 秒。 |
| 功率耗散 (Ta=25°C) | Pd | 100 | 毫瓦 |
2.2 電光特性 (Ta=25°C)
這些是在標準測試條件下測量的典型性能參數（除非註明，否則 IF=20mA）。
| 參數 | 符號 | Min. | Typ. | Max. | 單位 | 條件 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 輻射強度 | Ie | 0.5 | 2.35 | -- | 毫瓦/球面度 | IF=20毫安 |
| 峰值波長 | λp | -- | 940 | -- | 奈米 | IF=20毫安 |
| 頻譜頻寬 (半高全寬) | Δλ | -- | 45 | -- | 奈米 | IF=20毫安 |
| 順向電壓 | VF | -- | 1.5 | 1.9 | V | IF=20毫安 |
| 逆向電流 | IR | -- | -- | 10 | 微安 | VR=5伏特 |
| 視角 (半角) | 2θ1/2 | -- | 120 | -- | 度 | IF=20毫安 |
3. 性能曲線分析
本規格書提供了幾條對設計工程師至關重要的特性曲線。
3.1 順向電流 vs. 順向電壓 (IV曲線)
此曲線顯示了順向電流 (IF) 與順向電壓 (VF) 之間的指數關係。在20毫安的典型工作點，順向電壓約為1.5伏特。設計師必須使用串聯限流電阻，以防止超過最大順向電流，因為即使電壓的微小增加也可能導致電流大幅且可能具破壞性的增加。
3.2 順向電流 vs. 環境溫度
此降額曲線說明了最大允許連續順向電流如何隨著環境溫度升高而降低。元件在約25°C以下可以承受其全額定電流。超過此溫度，最大電流必須線性降低，在最高接面溫度（由100°C工作極限所暗示）時降至零。這對於確保在高溫環境下的長期可靠性至關重要。
3.3 頻譜分佈
頻譜輸出圖確認了峰值發射波長為940奈米，典型頻譜頻寬（半高全寬）為45奈米。此波長對於矽基光電探測器近乎最佳，因為探測器在此區域具有高靈敏度，能最大化感測應用中的訊噪比。
3.4 相對輻射強度 vs. 順向電流
此曲線顯示，在典型工作範圍內（最高約40-50毫安），輻射輸出與順向電流幾乎呈線性關係。這種可預測的關係簡化了光學系統設計。
3.5 相對輻射強度 vs. 角位移
極座標圖描繪了發射模式，其特點是寬廣的120度半角。這提供了寬廣、漫射的紅外線光束，非常適合需要廣域覆蓋或對準要求不嚴格的接近感測應用。
4. 機械與封裝資訊
4.1 封裝尺寸 (0402)
本元件符合標準0402（英制）/ 1005（公制）佔位面積。關鍵尺寸包括本體長度約1.0毫米、寬度0.5毫米、高度0.5毫米。提供了端子尺寸和間距，供PCB焊墊圖案設計使用。除非另有說明，所有尺寸公差通常為±0.1毫米。
4.2 極性識別
此封裝為雙端式。極性通常由陰極 (-) 側的標記或透過透明透鏡可見的內部晶片結構來指示。請參閱規格書圖紙以了解確切的標記方案。
5. 焊接與組裝指南
5.1 儲存與濕度敏感性
本元件對濕度敏感。必須採取預防措施，以防止在迴焊過程中發生爆米花效應或分層：
- 儲存在原裝防潮袋中，溫度≤30°C / 相對濕度≤90%。
- 在出貨後一年內使用。
- 打開袋子後，儲存在≤30°C / 相對濕度≤60%的環境中，並在168小時（7天）內使用。
- 如果超過儲存時間或乾燥劑顯示受潮，請在使用前以60±5°C烘烤至少24小時。
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：
- 預熱與均溫區。
- 本體峰值溫度不得超過260°C。
- 液相線以上時間（例如，217°C）。
- 冷卻速率。 迴焊次數不應超過兩次。
- 使用烙鐵頭溫度<350°C的烙鐵。
- 限制烙鐵功率為25瓦或更低。
- 每個端子的接觸時間應≤3秒。
- 焊接每個端子之間至少間隔2秒。
- CPN (客戶料號)
- P/N (製造商料號：IR16-213C/L510/TR8)
- QTY (數量)
- CAT (分級/等級代碼)
- HUE (峰值波長)
- LOT No. (製造批號)
- 原產國
- F(最小值) 下驗證實際電流，以確保其不超過最大額定值。
- 7.2 熱管理雖然0402封裝的熱質量有限，但仍應注意功率耗散，特別是在高電流或高環境溫度的應用中。確保PCB在焊墊周圍提供足夠的銅面積作為散熱片，並遵循電流隨溫度的降額指南。
- 7.3 光學設計寬廣的120度視角使此LED適合需要廣泛照明的應用。對於更長距離或更定向的光束，可能需要二次光學元件（透鏡）。水清透鏡確保發射的紅外線光吸收最小。
- e) 為2.35 毫瓦/球面度（典型值）意味著LED沿其中心軸每球面度（立體角單位）發射出2.35毫瓦的光功率。這是衡量IR光源在其主方向上亮度的指標。總輻射通量（以毫瓦為單位的功率）可以通過將強度乘以光束的立體角來估算。
- 10. 設計與使用案例範例10.1 簡易接近感測器
- 一個常見的應用是基於反射的接近感測器。將IR LED與光電晶體管相鄰放置在PCB上。微控制器以脈衝電流（例如，20毫安脈衝）驅動LED。光電晶體管檢測從物體反射回來的紅外線光。檢測到的訊號強度與物體的距離和反射率相關。此LED的寬視角確保了良好的覆蓋範圍，用於檢測可能未完全對準的物體。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區的電子與來自p區的電洞在主動區（GaAlAs晶片）中復合。此復合過程以光子（光）的形式釋放能量。發射光子的特定波長（本例中為940奈米）由所用半導體材料的能隙能量決定。水清環氧樹脂封裝保護晶片，同時讓紅外線光以最小的損耗通過。12. 產業趨勢
5.3 手工焊接與返工
若需進行手工焊接：
6. 包裝與訂購資訊
6.1 載帶與捲盤規格
本元件以凸版載帶形式供應，捲繞在捲盤上。標準捲盤包含3000個元件。提供了詳細的載帶尺寸（凹槽尺寸、間距、帶寬）和捲盤規格，供自動貼片機設定使用。
6.2 包裝程序
捲盤包裝在密封的鋁箔防潮袋中，內含乾燥劑和濕度指示卡，以維持乾燥儲存條件。
6.3 標籤資訊
包裝標籤包含用於追溯和驗證的關鍵資訊：
7. 應用設計考量
7.1 驅動電路設計
最關鍵的設計環節是限流。LED是電流驅動元件。必須根據電源電壓 (Vscc)、所需的順向電流 (IFF) 以及LED的順向電壓 (VFFs) 來計算串聯電阻 (RS)： RFSF = (VsccF - V
F
) / I
F
。對於5V電源和20毫安目標電流： R
S
≈ (5V - 1.5V) / 0.02A = 175Ω。標準的180Ω電阻將是合適的。務必在最壞情況V
8. 技術比較與差異化
與其他紅外線LED相比，此0402元件提供了關鍵的平衡：
對比更大封裝（例如，5毫米）：
佔位面積顯著更小，高度更低，有利於微型化。通常總輻射功率輸出較低，但更適合陣列或密集佈局。
對比其他SMD IR LED（例如，0603）：
0402封裝允許在PCB上實現最高的元件密度，這在空間受限的現代電子產品（如超緊湊遙控器或感測器）中是一個關鍵優勢。
對比不合規元件：
完全符合RoHS、REACH和無鹵素標準是當今大多數商業和工業產品的強制要求，可簡化供應鏈和最終產品認證。
9. 常見問題 (FAQ)e9.1 940奈米波長的用途是什麼？
940奈米位於近紅外線頻譜。它對人眼不可見，但與廉價矽光電二極體和光電晶體管的峰值靈敏度非常匹配。與可見紅光LED相比，它受到的環境可見光干擾較少，從而提高了感測應用中的訊號完整性。
9.2 為什麼限流電阻絕對必要？
LED的I-V特性是指數性的。超過膝點電壓後，電壓的微小增加會導致電流極大幅度的增加。如果沒有串聯電阻來控制電流，將LED直接連接到電壓源（即使是一個小電池）幾乎肯定會使其超過最大額定電流，導致瞬間過熱和故障。
9.3 我可以將其用於數據傳輸（如紅外線遙控器）嗎？
可以，這是其主要應用之一。其快速開關速度（由GaAlAs材料所暗示）以及與高電流脈衝的相容性，使其適合用於遙控器、紅外線數據協會 (IrDA) 系統和光隔離中的調變數據傳輸。
9.4 如何解讀輻射強度規格？
輻射強度 (I
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。 |