目录
- 1. 产品概述
- 1.1 核心优势与目标市场
- 2. 深入技术参数分析
- 2.1 绝对最大额定值
- 2.2 光电特性 (Ta = 25°C)
- 3. 分档系统说明
- 3.1 辐射强度分档
- 4. 性能曲线分析
- 4.1 正向电流与环境温度关系
- 4.2 光谱分布
- 3.3 峰值发射波长与环境温度关系
- 4.4 正向电流与正向电压关系 (I-V 曲线)
- 4.5 相对辐射强度与角度位移关系
- 5. 机械与封装信息
- 5.1 封装尺寸
- 5.2 极性识别
- 6. 焊接与组装指南
- 6.1 存储与湿度敏感性
- 6.2 回流焊温度曲线
- 6.3 手工焊接与返修
- 7. 包装与订购信息
- 7.1 载带与卷盘规格
- 7.2 包装流程
- 8. 应用设计建议
- 8.1 必须使用限流电阻
- 8.2 热管理
- 8.3 光学设计考量
- 9. 技术对比与差异化
- 10. 常见问题解答 (FAQ)
- 10.1 分档代码 (E, F, G) 的目的是什么？
- 10.2 我能否直接用3.3V或5V微控制器引脚驱动此LED？
- 10.3 为什么940nm波长很重要？
- 10.4 此元件可以进行多少次回流焊？
- 11. 设计与使用案例研究
- 11.1 简易接近传感器
- 11.2 红外遥控发射器
- 12. 工作原理
- 13. 技术趋势
1. 产品概述
IR19-315C/TR8是一款采用标准0603封装的微型表面贴装红外发光二极管。该器件设计用于发射峰值波长为940纳米的光，此波长与硅光电二极管和光电晶体管的光谱灵敏度完美匹配。其主要功能是作为各种传感和通信系统中的高效红外光源。
1.1 核心优势与目标市场
该元件为现代电子设计提供了多项关键优势。其微型SMD封装尺寸允许高密度PCB布局，这对于紧凑型消费电子产品和物联网设备至关重要。器件采用AlGaAs芯片材料制造，为红外发射提供了可靠的性能。它封装在透明环氧树脂透镜中，确保发射的红外光吸收最小。该产品完全符合RoHS、欧盟REACH法规，且为无卤制造，满足严格的环境和安全标准。其主要目标应用包括需要稳定输出的红外遥控单元、PCB安装的接近或物体检测传感器、条形码扫描仪以及其他各种基于红外的系统。
2. 深入技术参数分析
透彻理解器件的极限和工作特性对于可靠的电路设计和确保长期性能至关重要。
2.1 绝对最大额定值
这些额定值定义了可能导致器件永久损坏的应力极限。不保证在此极限或超过此极限的条件下工作。
- 连续正向电流 (IF): 65 mA。这是可以持续施加到LED上的最大直流电流。
- 反向电压 (VR): 5 V。在反向偏压下超过此电压可能导致结击穿。
- 工作温度 (Topr): -25°C 至 +85°C。正常工作的环境温度范围。
- 存储温度 (Tstg): -40°C 至 +100°C。非工作状态下的存储温度范围。
- 功耗 (Pd): 在自由空气温度≤25°C时为130 mW。封装能够以热量形式耗散的最大功率。
- 焊接温度 (Tsol): 260°C，持续时间不超过5秒，适用于回流焊工艺。
2.2 光电特性 (Ta= 25°C)
这些参数定义了器件在典型工作条件下的性能。所有值均在环境温度25°C下指定。
- 辐射强度 (Ie): 这是每单位立体角发射的光功率，以毫瓦每球面度 (mW/sr) 为单位测量。在正向电流 (IF) 为20 mA时，典型值为0.6 mW/sr。在脉冲工作条件下 (IF=100mA，脉冲宽度≤100μs，占空比≤1%)，辐射强度最高可达4.0 mW/sr。
- 峰值波长 (λp): 940 nm。这是光输出功率达到最大值时的波长。
- 光谱带宽 (Δλ): 约45 nm。这表示发射的波长范围，通常在最大强度的一半处测量 (半高全宽 - FWHM)。
- 正向电压 (VF): 当电流流过时LED两端的电压降。在 IF=20mA 时，典型的 VF为1.2V，最大为1.5V。在脉冲条件下 IF=100mA 时，此值增加到1.4V (典型) 和1.8V (最大)。
- 反向电流 (IR): 施加5V反向电压时，最大为10 μA。
- 视角 (2θ1/2): 140度。这是辐射强度下降到0度 (轴向) 值一半时的全角。宽视角对于需要大面积覆盖的应用非常有利。
3. 分档系统说明
IR19-315C/TR8采用分档系统，根据其辐射强度输出对器件进行分类。这使得设计人员能够为其应用选择满足特定亮度要求的元件。
3.1 辐射强度分档
器件根据在测试条件 IF= 20 mA 下测得的辐射强度被分入不同的档位 (E, F, G)。
- E档: 辐射强度范围从最小0.2 mW/sr到最大1.0 mW/sr。
- F档: 辐射强度范围从最小0.5 mW/sr到最大1.5 mW/sr。
- G档: 辐射强度范围从最小1.0 mW/sr到最大2.5 mW/sr。
这种分级确保了生产批次内的一致性，并使最终产品的光学性能具有可预测性。
4. 性能曲线分析
规格书提供了几条特性曲线，说明了器件在不同条件下的行为。这些对于高级设计和理解非线性效应至关重要。
4.1 正向电流与环境温度关系
该曲线显示了最大允许正向电流随着环境温度升高而降低的情况。LED的功耗能力随着温度升高而下降，以防止过热。设计人员在高温环境中操作器件时，必须参考此图，以确保驱动电流不超过安全工作区。
4.2 光谱分布
光谱分布图说明了不同波长下的相对光功率输出。它确认了940nm处的峰值和大约45nm的光谱带宽。这对于确保与接收传感器的光谱响应兼容性至关重要。
3.3 峰值发射波长与环境温度关系
此图描述了峰值波长 (λp) 如何随结温变化而偏移。通常，波长随温度略有增加 (正系数)。在接收器的滤波器或灵敏度被精确调谐的精密传感应用中，必须考虑这种偏移。
4.4 正向电流与正向电压关系 (I-V 曲线)
I-V曲线是电路设计的基础。它显示了电流与电压之间的指数关系。"拐点"电压约为1.2V。此曲线用于计算从电压源驱动时，将电流限制在所需水平所需的串联电阻值，正如注意事项中所强调的。
4.5 相对辐射强度与角度位移关系
此极坐标图直观地表示了视角。它显示了当观察角度偏离中心轴 (0°) 时，强度如何减弱，在±70°时降至50% (因此总视角为140°)。此信息对于设计系统中的光路和对准至关重要。
5. 机械与封装信息
5.1 封装尺寸
该器件符合标准0603 (1608公制) SMD封装尺寸。关键尺寸包括本体长度1.6 mm，宽度0.8 mm，高度0.6 mm。提供了焊盘图形 (推荐的PCB焊盘布局) 和端子尺寸，以确保正确的焊接和机械稳定性。除非另有说明，所有尺寸公差通常为±0.1 mm。
5.2 极性识别
阴极通常在器件本体上标记。规格书图示指明了阴极侧，必须根据推荐的焊盘图形在PCB上正确放置。极性错误将导致器件无法发光并施加反向偏压。
6. 焊接与组装指南
正确的处理和焊接对于保持器件可靠性和性能至关重要。
6.1 存储与湿度敏感性
LED封装在带有干燥剂的防潮袋中。关键注意事项包括：
- 准备使用时再打开袋子。
- 未开封的袋子存储在≤30°C和≤90% RH条件下。
- 在发货后一年内使用。
- 开封后，存储在≤30°C和≤60% RH条件下，并在168小时 (7天) 内使用。
- 如果超过存储时间或干燥剂指示受潮，在焊接前需要在60 ±5°C下烘烤至少24小时。
6.2 回流焊温度曲线
该器件兼容红外和汽相回流焊工艺。建议采用无铅焊接温度曲线，峰值温度260°C不超过5秒。回流焊不应超过两次。必须避免加热期间对LED本体的应力以及焊接后PCB的翘曲。
6.3 手工焊接与返修
如果必须进行手工焊接，请使用烙铁头温度低于350°C的烙铁，对每个端子加热不超过3秒，并使用额定功率25W或更低的烙铁。端子之间至少间隔2秒冷却。不建议返修，但如果不可避免，应使用双头烙铁同时加热两个端子，以防止焊点承受机械应力。应事先验证返修对器件特性的影响。
7. 包装与订购信息
7.1 载带与卷盘规格
元件以8mm宽的凸起载带形式提供，卷绕在标准7英寸直径的卷盘上。每卷包含4000片 (4k pcs/reel)。提供了详细的载带尺寸，包括口袋尺寸、间距和链轮孔规格，以确保与自动贴片设备的兼容性。
7.2 包装流程
卷盘与干燥剂一起密封在铝箔防潮袋中。袋子上的标签提供关键信息，如料号 (P/N)、客户料号 (CPN)、数量 (QTY)、分档等级 (CAT)、峰值波长 (HUE)、批号 (LOT No.) 和原产国。
8. 应用设计建议
8.1 必须使用限流电阻
最关键的设计规则是必须使用串联限流电阻。LED的正向电压具有负温度系数，并且在不同单元之间可能略有差异。电压的微小增加可能导致电流的大幅、可能具有破坏性的增加。电阻值 (R) 可以使用欧姆定律计算：R = (V电源- VF) / IF，其中 VF是所需电流 IF.
下的正向电压。
8.2 热管理
虽然0603封装的热容量有限，但应注意功耗，尤其是在较高电流或高环境温度下驱动时。必须遵循降额曲线。确保连接到散热焊盘 (如果有) 或器件端子的足够铜面积有助于将热量散发到PCB中。
8.3 光学设计考量
140°的宽视角使该LED适用于需要宽范围照明的应用，例如接近传感器。对于更长距离或定向光束，可能需要二次光学元件 (透镜)。940nm波长对人眼不可见，使其非常适合隐蔽操作，但需要注意的是，一些消费级数码相机传感器可以检测到它，可能显示为紫色光晕。
9. 技术对比与差异化
IR19-315C/TR8通过其AlGaAs材料和940nm峰值波长的特定组合，在0603红外LED类别中脱颖而出。AlGaAs LED通常在此波长下提供良好的效率和可靠性。与基于GaAs的LED相比，AlGaAs器件的正向电压和温度特性可能略有不同。与一些提供更窄光束的竞争对手相比，140°的宽视角是一个显著特点，使其在区域传感应用中更加通用。
10. 常见问题解答 (FAQ)
10.1 分档代码 (E, F, G) 的目的是什么？
分档代码根据LED测得的辐射强度输出对其进行分类。这使得设计人员能够为其产品选择一致的亮度水平。例如，需要更高光输出的应用会指定G档元件。
10.2 我能否直接用3.3V或5V微控制器引脚驱动此LED？
不能，绝对不能直接连接。LED的低正向电压 (典型值1.2V) 意味着在没有限流电阻的情况下将其直接连接到3.3V或5V电源会导致过大电流流过，立即损坏器件。始终需要串联电阻。
10.3 为什么940nm波长很重要？
940nm是红外系统中非常常见的波长，因为它位于硅光电探测器 (光电二极管、光电晶体管) 具有高灵敏度的区域。与850nm等较短的红外波长相比，它对环境光噪声的可见度更低，并且对人眼不可见，这对于消费电子产品来说是理想的。
10.4 此元件可以进行多少次回流焊？
规格书规定回流焊不应超过两次。每个回流焊周期都会使元件承受热应力，这可能会降低内部引线键合或环氧树脂封装的性能。
11. 设计与使用案例研究
11.1 简易接近传感器
一个常见的应用是基本的反射式物体传感器。IR19-315C/TR8与一个硅光电晶体管并排放置在PCB上。LED通过一个电阻以脉冲电流驱动 (例如，20mA，1kHz，50%占空比)。当物体靠近时，它将红外光反射到光电晶体管上，使其导通并产生信号。脉冲操作有助于将信号与环境红外光区分开来。LED的宽视角确保了检测区域的良好覆盖。
11.2 红外遥控发射器
对于需要更长距离或更高输出的遥控器，LED可以在更高电流下以脉冲模式驱动，例如100mA，占空比非常低 (例如，≤1%)。这利用了更高的脉冲辐射强度 (高达4.0 mW/sr)，同时将平均功率和热耗散保持在限度内。信号通常以载波频率 (例如38kHz) 调制，以使接收器能够滤除噪声。
12. 工作原理
IR19-315C/TR8是一种半导体p-n结二极管。当施加超过其带隙能量的正向电压时，来自n型AlGaAs材料的电子与来自p型材料的空穴在有源区复合。这种复合过程以光子 (光) 的形式释放能量。AlGaAs半导体的特定成分决定了带隙能量，进而决定了发射光子的波长——在本例中约为940nm，属于近红外光谱。
13. 技术趋势
LED规格术语详解
LED技术术语完整解释
一、光电性能核心指标
| 术语 | 单位/表示 | 通俗解释 | 为什么重要 |
|---|---|---|---|
| 光效（Luminous Efficacy） | lm/W（流明/瓦） | 每瓦电能发出的光通量，越高越节能。 | 直接决定灯具的能效等级与电费成本。 |
| 光通量（Luminous Flux） | lm（流明） | 光源发出的总光量，俗称"亮度"。 | 决定灯具够不够亮。 |
| 发光角度（Viewing Angle） | °（度），如120° | 光强降至一半时的角度，决定光束宽窄。 | 影响光照范围与均匀度。 |
| 色温（CCT） | K（开尔文），如2700K/6500K | 光的颜色冷暖，低值偏黄/暖，高值偏白/冷。 | 决定照明氛围与适用场景。 |
| 显色指数（CRI / Ra） | 无单位，0–100 | 光源还原物体真实颜色的能力，Ra≥80为佳。 | 影响色彩真实性，用于商场、美术馆等高要求场所。 |
| 色容差（SDCM） | 麦克亚当椭圆步数，如"5-step" | 颜色一致性的量化指标，步数越小颜色越一致。 | 保证同一批灯具颜色无差异。 |
| 主波长（Dominant Wavelength） | nm（纳米），如620nm（红） | 彩色LED颜色对应的波长值。 | 决定红、黄、绿等单色LED的色相。 |
| 光谱分布（Spectral Distribution） | 波长 vs. 强度曲线 | 显示LED发出的光在各波长的强度分布。 | 影响显色性与颜色品质。 |
二、电气参数
| 术语 | 符号 | 通俗解释 | 设计注意事项 |
|---|---|---|---|
| 正向电压（Forward Voltage） | Vf | LED点亮所需的最小电压，类似"启动门槛"。 | 驱动电源电压需≥Vf，多个LED串联时电压累加。 |
| 正向电流（Forward Current） | If | 使LED正常发光的电流值。 | 常采用恒流驱动，电流决定亮度与寿命。 |
| 最大脉冲电流（Pulse Current） | Ifp | 短时间内可承受的峰值电流，用于调光或闪光。 | 脉冲宽度与占空比需严格控制，否则过热损坏。 |
| 反向电压（Reverse Voltage） | Vr | LED能承受的最大反向电压，超过则可能击穿。 | 电路中需防止反接或电压冲击。 |
| 热阻（Thermal Resistance） | Rth（°C/W） | 热量从芯片传到焊点的阻力，值越低散热越好。 | 高热阻需更强散热设计，否则结温升高。 |
| 静电放电耐受（ESD Immunity） | V（HBM），如1000V | 抗静电打击能力，值越高越不易被静电损坏。 | 生产中需做好防静电措施，尤其高灵敏度LED。 |
三、热管理与可靠性
| 术语 | 关键指标 | 通俗解释 | 影响 |
|---|---|---|---|
| 结温（Junction Temperature） | Tj（°C） | LED芯片内部的实际工作温度。 | 每降低10°C，寿命可能延长一倍；过高导致光衰、色漂移。 |
| 光衰（Lumen Depreciation） | L70 / L80（小时） | 亮度降至初始值70%或80%所需时间。 | 直接定义LED的"使用寿命"。 |
| 流明维持率（Lumen Maintenance） | %（如70%） | 使用一段时间后剩余亮度的百分比。 | 表征长期使用后的亮度保持能力。 |
| 色漂移（Color Shift） | Δu′v′ 或 麦克亚当椭圆 | 使用过程中颜色的变化程度。 | 影响照明场景的颜色一致性。 |
| 热老化（Thermal Aging） | 材料性能下降 | 因长期高温导致的封装材料劣化。 | 可能导致亮度下降、颜色变化或开路失效。 |
四、封装与材料
| 术语 | 常见类型 | 通俗解释 | 特点与应用 |
|---|---|---|---|
| 封装类型 | EMC、PPA、陶瓷 | 保护芯片并提供光学、热学接口的外壳材料。 | EMC耐热好、成本低；陶瓷散热优、寿命长。 |
| 芯片结构 | 正装、倒装（Flip Chip） | 芯片电极布置方式。 | 倒装散热更好、光效更高，适用于高功率。 |
| 荧光粉涂层 | YAG、硅酸盐、氮化物 | 覆盖在蓝光芯片上，部分转化为黄/红光，混合成白光。 | 不同荧光粉影响光效、色温与显色性。 |
| 透镜/光学设计 | 平面、微透镜、全反射 | 封装表面的光学结构，控制光线分布。 | 决定发光角度与配光曲线。 |
五、质量控制与分档
| 术语 | 分档内容 | 通俗解释 | 目的 |
|---|---|---|---|
| 光通量分档 | 代码如 2G、2H | 按亮度高低分组，每组有最小/最大流明值。 | 确保同一批产品亮度一致。 |
| 电压分档 | 代码如 6W、6X | 按正向电压范围分组。 | 便于驱动电源匹配，提高系统效率。 |
| 色区分档 | 5-step MacAdam椭圆 | 按颜色坐标分组，确保颜色落在极小范围内。 | 保证颜色一致性，避免同一灯具内颜色不均。 |
| 色温分档 | 2700K、3000K等 | 按色温分组，每组有对应的坐标范围。 | 满足不同场景的色温需求。 |
六、测试与认证
| 术语 | 标准/测试 | 通俗解释 | 意义 |
|---|---|---|---|
| LM-80 | 流明维持测试 | 在恒温条件下长期点亮，记录亮度衰减数据。 | 用于推算LED寿命（结合TM-21）。 |
| TM-21 | 寿命推演标准 | 基于LM-80数据推算实际使用条件下的寿命。 | 提供科学的寿命预测。 |
| IESNA标准 | 照明工程学会标准 | 涵盖光学、电气、热学测试方法。 | 行业公认的测试依据。 |
| RoHS / REACH | 环保认证 | 确保产品不含有害物质（如铅、汞）。 | 进入国际市场的准入条件。 |
| ENERGY STAR / DLC | 能效认证 | 针对照明产品的能效与性能认证。 | 常用于政府采购、补贴项目，提升市场竞争力。 |