目錄
- 1. 產品概述
- 2. 技術規格詳解
- 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 峰值發射波長 vs. 溫度
- 3.4 順向電流 vs. 順向電壓
- 3.5 輻射強度 vs. 角度位移
- 3.6 相對輻射強度 vs. 順向電流
- 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 迴焊溫度曲線
- 5.3 手工焊接與返修
- 5.4 電路板設計
- 6. 包裝與訂購資訊
- 6.1 捲帶與載帶規格
- 7. 應用建議
- 7.1 典型應用情境
- 7.2 設計考量
- 8. 可靠性測試
- 9. 常見問題 (FAQ)
- 9.1 為何需要串聯電阻？
- 9.2 如何計算串聯電阻值？
- 9.3 此LED可用於資料傳輸嗎？
- 9.4 輻射強度與功率有何不同？
- 10. 工作原理
- 11. 產業背景與趨勢
1. 產品概述
HIR26-21C/L423/TR8是一款專為表面黏著技術（SMT）應用設計的高性能紅外線（IR）發光二極體。此元件屬於超小型反向封裝晶片LED類別，採用緊湊的1.6mm圓形外觀。其核心功能是發射峰值波長為850奈米的紅外光，此波長與矽光電探測器及光電晶體的光譜靈敏度達到最佳匹配，使其成為各種需要不可見光傳輸的感測與信號應用之理想光源。
此LED採用砷化鎵鋁（GaAlAs）材料製成，並封裝於具有球形透鏡的透明樹脂中。此設計確保了高效的光提取與一致的輻射模式。此元件的一個關鍵優勢是其低順向電壓，有助於實現節能運作。此外，本產品符合無鉛與RoHS環保標準，符合現代製造對於減少有害物質的要求。
2. 技術規格詳解
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。在此條件下運作不保證其性能。
- 連續順向電流 (IF)): 65 mA
- 逆向電壓 (VR)): 5 V
- 功率消耗 (Pd) 於 Ta≤ 25°C: 110 mW
- 操作溫度 (Topr)): -40°C 至 +85°C
- 儲存溫度 (Tstg)): -40°C 至 +85°C
- 焊接溫度 (Tsol)): 260°C (迴焊過程中最多10秒)
2.2 電氣與光學特性 (Ta= 25°C)
這些參數定義了元件在典型操作條件下的性能，除非另有說明，否則均在20mA順向電流下量測。
- 輻射強度 (Ie)): 14.0 mW/sr (最小值), 16.0 mW/sr (典型值)。此參數量測每單位立體角發射的光功率，表示IR光束的亮度。
- 峰值波長 (λp)): 850 nm (典型值)。光輸出功率達到最大值時的波長，非常適合矽基接收器。
- 光譜頻寬 (Δλ)): 42 nm (典型值)。以峰值波長為中心所發射的波長範圍。
- 順向電壓 (VF)): 1.45 V (典型值), 1.70 V (最大值)。LED在指定電流下運作時的跨壓。其低的典型值是一項顯著的效率優勢。
- 逆向電流 (IR)): 10 μA (最大值) 於 VR=5V。元件處於逆向偏壓時的小量漏電流。
- 光學上升/下降時間 (tr/tf)): 25/15 ns (典型值), 35/35 ns (最大值) 於 IF=50mA。這些快速的切換時間使其能進行高速脈衝操作，適用於資料傳輸。
- 視角 (2θ1/2)): 20 度 (典型值)。輻射強度為軸上最大強度一半時的全角。此定義了光束寬度。
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
此曲線顯示了最大允許順向電流隨著環境溫度升高而遞減的關係。為防止熱損壞，當操作溫度高於25°C時，必須降低順向電流。110mW的功率消耗限制決定了此關係。
3.2 光譜分佈
此圖表顯示了相對輻射強度隨波長變化的函數，確認了850nm的峰值與約42nm的頻寬。這對於確保與接收器光譜響應的相容性至關重要。
3.3 峰值發射波長 vs. 溫度
峰值波長具有輕微的溫度係數，典型漂移約為0.1至0.3 nm/°C。此曲線讓設計師能夠預測其應用在預期溫度範圍內的操作波長漂移。
3.4 順向電流 vs. 順向電壓
此IV特性曲線對於設計限流電路至關重要。它顯示了電流與電壓之間的非線性關係，強調了使用串聯電阻或恆流驅動器來設定工作點的重要性。
3.5 輻射強度 vs. 角度位移
此極座標圖直觀地定義了20度視角。在此錐形角內的輻射模式近似朗伯分佈，這對於計算在給定距離和角度下目標物上的輻照度非常重要。
3.6 相對輻射強度 vs. 順向電流
此曲線顯示，在典型操作範圍內，光輸出與驅動電流幾乎呈線性關係。它有助於確定要達到特定輻射強度水平所需的驅動電流。
4. 機械與封裝資訊
4.1 封裝尺寸
此元件採用圓形、超小型反向封裝。關鍵尺寸包括本體直徑1.6mm。規格書中的詳細機械圖標明了所有關鍵尺寸，包括引腳間距、總高度和透鏡幾何形狀，除非另有說明，標準公差為±0.1mm。工程師必須參考這些圖面以進行精確的PCB焊墊設計。
4.2 極性辨識
陰極通常透過封裝上的標記或尺寸圖中所示的特定引腳配置來識別。組裝時正確的極性方向是強制性的，以防止元件故障。
5. 焊接與組裝指南
正確的處理對於SMD元件確保可靠性至關重要。
5.1 儲存與濕度敏感性
LED包裝於防潮袋中。開袋後，在30°C或以下、相對濕度60%或以下的條件下，其車間壽命為1年。若超過儲存時間或濕度指示卡變色，在進行迴焊前需要進行烘烤處理（60 ±5°C，24小時），以防止爆米花效應損壞。
5.2 迴焊溫度曲線
建議採用無鉛（Pb-free）迴焊溫度曲線。峰值焊接溫度不得超過260°C，且高於250°C的時間應限制在最多10秒。同一元件不應進行超過兩次的迴焊。
5.3 手工焊接與返修
若無法避免手工焊接，必須極度小心。烙鐵頭溫度應低於350°C，每個接點的接觸時間應限制在3秒或更短。建議使用低功率烙鐵（≤25W）。對於返修，建議使用雙頭烙鐵同時加熱兩個接點，以避免機械應力。返修對元件特性的影響應事先驗證。
5.4 電路板設計
焊接後，電路板不應彎曲或承受機械應力，因為這可能導致LED封裝破裂或損壞內部接合。
6. 包裝與訂購資訊
6.1 捲帶與載帶規格
本產品以業界標準的8mm載帶包裝，捲繞在7英吋直徑的捲盤上。每捲包含1500顆（PCS）HIR26-21C/L423/TR8 LED。提供詳細的載帶尺寸，包括口袋尺寸、間距和鏈輪孔規格，以確保與自動貼片組裝設備的相容性。
7. 應用建議
7.1 典型應用情境
- PCB安裝式紅外線感測器：用作接近感測器、物體偵測和循線機器人中的光源。
- 紅外線遙控器單元：因其良好的輻射強度，非常適合消費性電子產品（電視、音響系統）遙控器中的高功率需求。
- 掃描器：可用於需要紅外線照明的條碼掃描器和文件掃描器。
- 通用紅外線系統：適用於任何需要緊湊、高效且可靠的850nm紅外線光源的應用。
7.2 設計考量
- 電流限制：外部串聯電阻是絕對必要的，用以設定工作電流。LED的低順向電壓意味著即使電源電壓的小幅增加，也可能導致電流大幅且具破壞性的增加。
- 熱管理：雖然封裝小巧，但必須考慮功率消耗，特別是在高環境溫度環境下或驅動電流接近最大值時。足夠的PCB銅箔面積有助於散熱。
- 光學設計：應將20度視角納入外殼設計考量，以在目標物或接收器上實現所需的照明模式。
- 接收器匹配：將此LED與峰值靈敏度約在850nm的矽光電二極體或光電晶體配對，以獲得最佳的系統性能與訊噪比。
8. 可靠性測試
本元件經過一系列全面的可靠性測試，以確保在各種應力下的長期性能。測試以90%信心水準和10%批容許不良率（LTPD）進行。關鍵測試包括：
- 迴焊模擬 (260°C)
- 溫度循環 (-40°C 至 +100°C)
- 熱衝擊 (-10°C 至 +100°C)
- 高溫儲存 (+100°C)
- 低溫儲存 (-40°C)
- 直流操作壽命 (20mA下1000小時)
- 高溫/高濕度操作壽命 (85°C/85% RH下1000小時)
環境測試的失效標準基於關鍵參數的變化，例如逆向電流 (IR)、輻射強度 (Ie) 和順向電壓 (VF)。
9. 常見問題 (FAQ)
9.1 為何需要串聯電阻？
紅外線LED具有非常非線性且陡峭的電流-電壓（I-V）特性。順向電壓的微小變化會導致電流的大幅變化。若沒有限流電阻，LED將從典型的電源（例如3.3V或5V）汲取過量電流，導致立即過熱和災難性故障。電阻器設定了一個穩定的工作點。
9.2 如何計算串聯電阻值？
使用歐姆定律：R = (V電源- VF) / IF。例如，使用5V電源，目標電流20mA，典型VF為1.45V：R = (5 - 1.45) / 0.02 = 177.5 Ω。一個標準的180 Ω電阻將是合適的。為進行保守設計，確保電流不超過期望限制，應始終使用規格書中的最大VF值（1.70V）進行計算。
9.3 此LED可用於資料傳輸嗎？
可以，其快速的上升和下降時間（典型值25ns/15ns）使其適用於紅外線資料傳輸系統中的調變或脈衝操作，例如IrDA或簡單的串列通訊鏈路。驅動電路必須能夠以這些速度進行切換。
9.4 輻射強度與功率有何不同？
輻射強度（以mW/sr為單位）是每單位立體角發射的光功率。它描述了光束的聚焦程度。總輻射通量（以mW為單位的功率）則是強度在所有角度上的積分。對於窄小的20度光束，高的輻射強度值表示光束明亮且集中，適合定向應用。
10. 工作原理
HIR26-21C/L423/TR8是一種半導體發光二極體。當施加超過其能隙能量的順向電壓時，電子與電洞在主動區（由GaAlAs製成）內復合，以光子的形式釋放能量。GaAlAs材料的特定成分決定了能隙能量，進而定義了發射光的峰值波長——在本例中為紅外光譜中的850nm。透明的環氧樹脂封裝充當透鏡，將輸出光束塑造成指定的20度視角。
11. 產業背景與趨勢
波長為850nm和940nm的紅外線LED是無數電子系統中的基礎元件。趨勢是朝向更小的封裝尺寸、更高的效率（每瓦電輸入產生更多的輻射輸出）以及更高的整合度。對於能夠以更高速度運作以支援LiDAR、3D感測和光通訊等新興應用的元件，需求也在不斷增長。HIR26-21C/L423/TR8以其緊湊的尺寸、良好的性能以及RoHS合規性，代表了針對傳統和許多現代紅外線應用中需要可靠表面黏著光源的成熟解決方案。
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。 |