IR26-61C/L746/R/TR8 側視紅外線LED規格書 - 1.6mm圓形 - 1.25V - 940nm - 100mW - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

IR26-61C/L746/R/TR8是一款專為表面黏著應用設計的微型側視紅外線發光二極體。此元件採用緊湊的雙端封裝，由水清塑膠與球面透鏡模製而成，針對高效的紅外線發射進行了優化。其光譜輸出特別匹配矽光電二極體和光電晶體管，使其成為接近感測、物體偵測以及其他需要可靠且緊湊發射源的紅外線系統的理想選擇。

此元件的關鍵優勢包括極小的外形尺寸、低順向電壓操作以及與標準矽偵測器的出色相容性。元件以8mm載帶包裝，捲繞於7英吋直徑的捲盤上，便於自動化組裝流程。其符合RoHS、歐盟REACH等環保標準，且為無鹵素產品。

1.1 元件選型指南

此元件以料號IR26-61C/L746/R/TR8識別。它採用GaAlAs（砷化鎵鋁）晶片材料，這是生產紅外線光的常見半導體材料。透鏡為水清材質，能讓發射的紅外線輻射達到最大透射率，沒有任何可能衰減訊號的濾光或著色。

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。在此條件下操作不保證其性能。

• 連續順向電流 (IF)：65 mA。這是可以持續通過LED的最大直流電流。
• 逆向電壓 (VR)：5 V。施加高於此值的逆向偏壓可能導致LED接面崩潰。
• 操作與儲存溫度 (Topr, Tstg)：-40°C 至 +100°C。此元件適用於寬廣的工業溫度範圍。
• 焊接溫度 (Tsol)：最高260°C，持續時間不超過5秒。此定義了峰值迴焊曲線的耐受度。
• 功率消耗 (Pc)：在環境溫度25°C或以下時為100 mW。此限制了封裝內可轉換為熱能的總電功率。

2.2 電氣與光學特性

這些參數在環境溫度(Ta)為25°C下指定，定義了元件在正常操作條件下的典型性能。

• 輻射強度 (IE)：每單位立體角發射的光功率。典型值在20mA時為8.0 mW/sr，在100mA脈衝操作下（脈衝寬度≤100μs，工作週期≤1%）可達40.0 mW/sr。
• 峰值波長 (λp)：940 nm。這是LED發射最多光功率的波長，與許多矽基偵測器的峰值靈敏度完美對齊。
• 光譜頻寬 (Δλ)：30 nm（典型值）。這表示以峰值為中心所發射的波長範圍。
• 順向電壓 (VF)：在20mA時，典型值為1.25V，最大值為1.50V。在100mA（脈衝）時，典型值升至1.40V，最大值為1.90V。低VF有助於提高系統效率。
• 逆向電流 (IR)：在5V逆向偏壓下，最大值為10 μA，顯示良好的接面品質。
• 視角 (2θ1/2)：20度。這是輻射強度降至其軸上最大值一半時的全角，定義了一個相對狹窄的定向光束。

3. 性能曲線分析

規格書包含數個特性曲線，提供在不同條件下元件行為的深入見解。

3.1 順向電流 vs. 環境溫度

此圖表顯示最大允許順向電流隨著環境溫度升高而遞減的關係。為防止過熱並確保可靠性，在操作溫度高於25°C時必須降低順向電流。曲線通常顯示從25°C時的額定65mA線性下降至最高接面溫度時的零。

3.2 光譜分佈

光譜輸出曲線說明了跨波長的相對輻射強度。它確認了940nm的峰值以及約30nm的頻寬，顯示出LED光源常見的類高斯分佈。

3.3 輻射強度 vs. 順向電流

此圖表展示了驅動電流與光學輸出之間的關係。在較低電流範圍內通常是線性的，但在極高電流下，由於半導體內部的熱效應和其他非線性效應，可能會顯示飽和或效率下降的跡象。

3.4 順向電流 vs. 順向電壓

IV特性曲線對於電路設計至關重要。它顯示了二極體典型的指數關係。規格書中20mA和100mA時的VF值就是此曲線上的點。設計師利用此曲線來計算給定電源電壓下所需的限流電阻值。

3.5 相對輻射強度 vs. 角度位移

此極座標圖直觀地定義了LED的輻射模式或光束輪廓。對於這個具有20度視角的側視元件，圖表將顯示一個垂直於安裝平面發射的光瓣，強度在±10度半角之外急劇下降。

4. 機械與封裝資訊

4.1 封裝尺寸與極性

此LED為1.6mm圓形封裝。詳細的機械圖提供了本體、引腳和透鏡的確切尺寸。圖中清楚標示了陽極和陰極。同時也提供了建議的焊接墊圖案（焊盤圖案），以確保在PCB組裝過程中獲得正確的機械與熱連接，並最小化對元件的應力。

4.2 載帶與捲盤規格

此元件包裝適用於自動化置放。詳細說明了載帶尺寸（凹槽尺寸、間距等）和捲盤規格（7英吋直徑，每捲1500顆），以確保與標準取放設備的相容性。

5. 焊接與組裝指南

5.1 關鍵注意事項

• 過電流保護：必須使用外部限流電阻。LED的指數型IV特性意味著電壓的微小增加可能導致電流大幅且具破壞性的增加。
• 儲存：此元件對濕氣敏感。未開封的包裝袋必須儲存在≤30°C且≤90%相對濕度的環境中，並在一年內使用。開封後，若儲存在≤30°C/≤70%相對濕度下，零件必須在168小時（7天）內使用。若超過這些限制，使用前需在60±5°C下烘烤至少24小時。

5.2 焊接條件

• 迴焊焊接：參考無鉛溫度曲線。迴焊次數不應超過兩次，以避免對塑膠封裝和焊線造成熱損傷。
• 手工焊接：如有必要，使用烙鐵頭溫度低於350°C，每個端子最多3秒。使用容量為25W或更低的烙鐵，並在端子之間至少間隔2秒冷卻時間。
• 維修：避免焊接後進行返工。若不可避免，必須使用雙頭烙鐵同時加熱兩個端子，以防止一個焊盤仍焊著時，因機械應力而將另一個焊盤抬起。

6. 包裝與訂購資訊

最終包裝涉及將捲盤與乾燥劑一起密封在鋁製防潮袋中。袋上的標籤包含用於追溯和使用的關鍵資訊：客戶料號、製造商料號、數量、性能等級、峰值波長、參考代碼、批號和原產國。

7. 應用建議

7.1 典型應用場景

此紅外線LED專為紅外線應用系統而設計。其關鍵特性使其適用於：

• 接近與存在感測：與光電晶體管或光電二極體配對，以偵測短距離內物體的存在與否。
• 物件計數與邊緣偵測：用於自動化設備中，計算輸送帶上的物品或偵測邊緣。
• 光學開關與編碼器：紅外線光束被移動部件阻斷以產生數位訊號的應用。
• 短距離資料傳輸：用於簡單的紅外線通訊鏈路（例如遙控器、IrDA），但其窄光束可能需要仔細對準。

7.2 設計考量

• 驅動電路：務必使用串聯電阻來設定順向電流。計算電阻值公式為 R = (Vcc - Vf) / If，其中Vcc為電源電壓，Vf為規格書中的順向電壓（為安全設計請使用最大值），If為期望的順向電流（例如20mA）。
• 熱管理：若需在接近最大額定電流下連續操作，請考慮PCB佈局從LED焊盤散熱的能力。
• 光學對準：20度的視角和側視方向需要精確的機械設計，以確保紅外線光束正確地指向偵測器。
• 抗環境光干擾：對於感測應用，考慮在接收器中使用調變的紅外線訊號和同步偵測技術，以抑制環境光雜訊，特別是來自陽光或螢光燈等含有紅外線成分的光源。

8. 技術比較與差異化

與標準的頂部發射紅外線LED相比，側視封裝提供了獨特的機械優勢。它允許紅外線光束平行於PCB表面發射，這在空間受限的應用中可以簡化光路設計，特別是當發射器和偵測器需要放置在同一平面上，隔著間隙相對時。其1.6mm直徑和低剖面使其成為市面上較小的SMD紅外線發射器之一，適用於微型化裝置。GaAlAs晶片技術、940nm波長和透明透鏡的結合，提供了高效率以及與矽偵測器的良好匹配，且沒有使用有時用於阻擋可見光的有色（例如藍色或黑色）環氧樹脂透鏡所造成的衰減。

9. 常見問題解答

9.1 "水清"透鏡的目的是什麼？

水清透鏡在可見光和紅外線光譜範圍內的吸收極小。對於紅外線LED而言，這能最大化940nm紅外線光從封裝中的透射率。它不過濾可見光，但由於晶片幾乎只發射紅外線，因此無論如何產生的可見光都極少。

9.2 我可以連續以100mA驅動此LED嗎？

不行。輻射強度的100mA額定值是在脈衝條件下（脈衝寬度≤100μs，工作週期≤1%）指定的，以防止過度加熱。最大連續順向電流在25°C時為65 mA，並且在更高的環境溫度下必須根據相關曲線進行降額。

9.3 為什麼開袋後的儲存時間這麼短？

SMD元件的塑膠封裝會從空氣中吸收濕氣。在高溫焊接（迴焊）過程中，這些被困住的濕氣可能迅速汽化，導致內部分層、破裂或"爆米花效應"，從而損壞元件。168小時的車間壽命是指元件暴露在特定環境濕度水平後，在需要重新烘烤前所能承受的評定時間。

9.4 如何識別陽極和陰極？

規格書中的封裝圖顯示了實體識別方式。通常，一個引腳可能有標記（例如凹口、綠點或較長的引腳），或者內部反射器的形狀可能不對稱。圖中將清楚標示哪一側對應陽極和陰極。

10. 實務設計案例分析

情境：為印表機設計紙張偵測感測器。

實作：將IR26-61C/L746/R/TR8安裝在紙張路徑的一側，對面安裝一個匹配的矽光電晶體管。兩者都是側視元件，因此它們的光束水平穿過間隙。當沒有紙張時，紅外線光束到達偵測器，產生高訊號。當紙張通過時，它阻斷光束，導致偵測器訊號下降。20度的窄光束有助於確保感測器僅對直接位於紙張路徑中的物體做出反應，並較少受到雜散反射的影響。微控制器透過一個電阻設定20mA電流來驅動LED，並讀取來自光電晶體管集極的類比電壓以判斷紙張是否存在。

關鍵計算：使用5V電源，並假設在20mA時最大Vf為1.5V，串聯電阻值為 R = (5V - 1.5V) / 0.02A = 175 歐姆。將使用標準的180歐姆電阻，產生的電流約為19.4mA。

11. 工作原理

紅外線發光二極體基於半導體p-n接面中的電致發光原理運作。當施加順向電壓時，來自n型材料的電子和來自p型材料的電洞被注入接面區域。當這些電荷載子復合時，會釋放能量。在此LED使用的GaAlAs材料中，此能量主要以紅外線光譜中的光子形式釋放，具體波長約為940奈米。側視封裝包含一個模製的環氧樹脂透鏡，將發射的光塑形為具有指定視角的定向光束，提高了對準系統中的耦合效率。

12. 技術趨勢

紅外線光電領域持續發展。與IR26-61C/L746/R/TR8等元件相關的趨勢包括：

• 微型化程度提高：消費性電子產品（智慧型手機、穿戴式裝置）對更小感測器的持續需求，推動了更緊湊的紅外線發射器封裝的發展。
• 更高效率：半導體磊晶和晶片設計的進步，旨在以相同的電氣輸入產生更多的光功率（輻射強度），從而改善系統電池壽命和訊噪比。
• 整合化：將紅外線發射器、偵測器，有時甚至是控制邏輯整合到單一模組或封裝中的趨勢，為終端客戶簡化了設計和組裝。
• 波長多樣化：雖然940nm仍是標準，但其他波長如850nm（通常可見為微弱的紅光）或1050nm，被用於需要不同材料穿透性或環境光抑制特性的特定應用中。