IR95-21C/TR7 紅外線LED 規格書 - 1.9mm 圓形SMD - 1.2V - 940nm - 130mW

1. 產品概述
1.1 核心優勢與目標市場
2. 深入技術參數分析
2.1 絕對最大額定值
2.2 電氣與光學特性 (Ta=25°C)
3. 性能曲線分析
3.1 順向電流 vs. 環境溫度
3.2 光譜分佈
3.3 相對輻射強度 vs. 順向電流
3.4 順向電流 vs. 順向電壓
3.5 相對輻射強度 vs. 角度位移
4. 機械與封裝資訊
4.1 封裝尺寸
4.2 極性辨識
5. 焊接與組裝指南
5.1 儲存與濕度敏感性
5.2 迴流焊溫度曲線
5.3 手工焊接與返修
6. 包裝與訂購資訊
6.1 載帶包裝
6.2 標籤規格
7. 應用建議
7.1 典型應用電路
7.2 設計考量
8. 技術比較與差異化
9. 常見問題 (基於技術參數)
9.1 若超過65mA順向電流會發生什麼？
9.2 此元件可用於連續操作嗎？
9.3 為何開封後的儲存與使用時間如此關鍵？
10. 實務設計與使用案例
11. 工作原理
12. 產業趨勢

1. 產品概述

IR95-21C/TR7 是一款超小型表面黏著元件 (SMD) 紅外線發光二極體。它採用緊湊的雙端封裝，頂部為透明塑料製成的球面透鏡。此元件專為與矽光電二極體和光電晶體的光譜匹配而設計，是各種紅外線感測應用的理想光源。

1.1 核心優勢與目標市場

此元件具備多項關鍵優勢，包括極小的體積、高可靠性以及低順向電壓操作。其主要目標市場包括消費性電子產品、工業自動化以及安全設備，這些應用需要在有限空間內提供可靠的紅外線發射。

2. 深入技術參數分析

IR95-21C/TR7 的性能由其於特定條件下的電氣、光學與熱特性所定義。

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。它們不適用於連續操作。

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
功率消耗 (P_d)): 130 mW (於環境溫度25°C或以下)
焊接溫度 (T_sol)): 260°C，持續時間 ≤ 5 秒

2.2 電氣與光學特性 (T_a=25°C)

這些參數是在20mA標準測試電流下量測，代表元件的典型性能。

輻射強度 (I_e)): 3.0 mW/sr (最小值), 5.0 mW/sr (典型值)
峰值波長 (λ_p)): 940 nm (典型值)
光譜頻寬 (Δλ): 45 nm (典型值)
順向電壓 (V_F)): 1.2 V (典型值), 1.5 V (最大值)
逆向電流 (I_R)): 10 μA (最大值) 於 V_R=5V
視角 (2θ_1/2)): 25° (典型值)

3. 性能曲線分析

規格書提供了數條對設計工程師至關重要的特性曲線。

3.1 順向電流 vs. 環境溫度

此曲線顯示當環境溫度超過25°C時，最大允許順向電流的降額情況。適當的熱管理對於保持在安全工作區域內至關重要。

3.2 光譜分佈

光譜輸出曲線以940nm的典型峰值波長為中心，頻寬約為45nm。這與常見矽光電偵測器的峰值靈敏度能良好匹配。

3.3 相對輻射強度 vs. 順向電流

此圖表說明了驅動電流與光學輸出之間的非線性關係。輻射強度隨電流增加而增加，但設計者必須考量效率與熱量產生。

3.4 順向電流 vs. 順向電壓

I-V曲線展示了二極體的指數特性。在20mA下，典型順向電壓為1.2V，相對較低，有助於低功耗電路設計。

3.5 相對輻射強度 vs. 角度位移

此極座標圖定義了LED的空間發射模式。25°的視角表示光束具有中等方向性，這對於目標感測應用非常有用。

4. 機械與封裝資訊

4.1 封裝尺寸

IR95-21C/TR7 採用1.9mm圓形本體，並具有用於表面黏著的海鷗翼引腳。關鍵尺寸包括本體直徑、總高度和引腳間距。除非另有說明，所有關鍵尺寸的公差均為±0.1mm。海鷗翼引腳設計在焊接過程中和焊接後提供了良好的機械穩定性。

4.2 極性辨識

陰極通常由封裝上的視覺標記指示，例如凹口、平邊或較短的引腳。請參閱詳細的封裝圖以了解此元件使用的具體辨識方法。

5. 焊接與組裝指南

正確的處理對於SMD元件的可靠性至關重要。

5.1 儲存與濕度敏感性

此元件對濕度敏感。開封前必須儲存在原廠防潮袋中，條件為≤30°C且≤90%相對濕度。開封後，應儲存在≤30°C且≤60%相對濕度的環境中，並在168小時（7天）內使用。若超過這些條件，使用前需進行60±5°C、24小時的烘烤處理。

5.2 迴流焊溫度曲線

規格書指定了無鉛焊接溫度曲線。迴流焊不應執行超過兩次。加熱過程中，不應對LED本體施加機械應力，且焊接後PCB不應翹曲。

5.3 手工焊接與返修

若必須進行手工焊接，應使用烙鐵頭溫度<≤350°C且功率≤25W的烙鐵。每個引腳的接觸時間應≤3秒。強烈不建議進行返修。若不可避免，必須使用專用的雙頭烙鐵同時加熱兩個引腳，以防止環氧樹脂本體承受熱應力。

6. 包裝與訂購資訊

6.1 載帶包裝

元件以凸版載帶形式供應，用於自動化組裝。標準每捲裝載數量為1000顆。提供詳細的載帶與捲盤尺寸以供送料器相容性參考。

6.2 標籤規格

捲盤標籤包含基本資訊，包括料號 (P/N)、客戶生產編號 (CPN)、數量 (QTY)、等級 (CAT)、峰值波長 (HUE)、參考編號 (REF) 和批號 (LOT No.)。

7. 應用建議

7.1 典型應用電路

主要應用是作為紅外線光源，與矽光電偵測器配對使用。與LED串聯的限流電阻是絕對必要的。電阻值 (R) 使用公式計算：R = (V_電源- V_F) / I_F。由於 V_F較低 (~1.2V)，即使電源電壓的小幅增加也可能導致大電流湧浪，因此需要精確計算電阻值，或在關鍵應用中使用恆流驅動器。

7.2 設計考量

光學對準: 25°的視角需要與接收感測器進行精心的機械對準，以獲得最佳訊號強度。
熱管理: 雖然功率消耗較低，但PCB佈局應避免在附近放置發熱元件，尤其是在高環境溫度或接近最大電流下操作時。
電氣雜訊: 在敏感的類比感測電路中，應考慮屏蔽或濾波，以防止脈衝式LED驅動電流引入雜訊。

8. 技術比較與差異化

IR95-21C/TR7 透過其極緊湊的1.9mm圓形封裝、用於穩固焊接的海鷗翼引腳，以及與矽偵測器精確匹配的光譜輸出而與眾不同。與較大的穿孔式IR LED相比，它節省了顯著的電路板空間。與其他SMD封裝相比，其球面透鏡和特定視角可能為某些屏障或接近感測器設計提供更好的光耦合效果。

9. 常見問題 (基於技術參數)

9.1 若超過65mA順向電流會發生什麼？

超過順向電流的絕對最大額定值，可能因半導體接面過熱而導致立即的災難性故障，或顯著降低元件的長期可靠性和發光輸出。

9.2 此元件可用於連續操作嗎？

可以，但您必須確保操作點 (I_F, T_a) 位於由最大功率消耗曲線定義的安全工作區域內。在25°C時，最大連續功率為130mW。在更高的環境溫度下，必須對最大允許電流進行降額。

9.3 為何開封後的儲存與使用時間如此關鍵？

環氧樹脂封裝材料會從空氣中吸收濕氣。在高溫迴流焊過程中，這些被截留的濕氣會迅速汽化，導致內部分層、破裂或爆米花效應，從而損壞元件。指定的儲存條件和使用期限正是為了控制此風險。

10. 實務設計與使用案例

案例：在印表機中設計緊湊型紙張存在感測器。IR95-21C/TR7 是一個絕佳的選擇。其小巧尺寸使其能安裝在緊湊的機械組件中。設計者會將其與放置在幾毫米外的光電晶體配對，形成一個穿透式感測器。微控制器將以20mA電流（使用合適的串聯電阻）脈衝驅動LED，並讀取光電晶體的輸出。940nm波長是不可見光，不會干擾使用者體驗。海鷗翼引腳提供了堅固的焊點，能抵抗印表機機構內的振動。嚴格遵守迴流焊溫度曲線和濕度處理程序對於實現高製造良率至關重要。

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區的電洞在主動區複合。此複合過程以光子的形式釋放能量。所使用的特定材料（此處為砷化鎵鋁 - GaAlAs）決定了能隙能量，這直接定義了發射光的波長，在此例中為約940nm的紅外線光譜。

12. 產業趨勢

光電產業的趨勢持續朝向微型化、更高效率和整合化發展。像此類的SMD封裝已在自動化組裝中很大程度上取代了穿孔元件。未來的發展可能包括更小的晶片級封裝 (CSP)、封裝內整合驅動電路，以及為數據通訊應用中更高速度調變而設計的元件。同時，業界也持續關注提高可靠性和簡化組裝流程，例如降低濕度敏感性等級。

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。

目錄