IR3494-30C/H80/L419 红外LED规格书 - 4mm T-1 3/4封装 - 波长940nm - 正向电压1.2V - 辐射强度3.5mW/sr - 中文技术文档

1. 产品概述

IR3494-30C/H80/L419是一款高辐射强度红外发射二极管，专为需要可靠高效红外光发射的应用而设计。该器件采用透明塑料封装，旨在紧凑的T-1 3/4（4mm）外形尺寸中提供稳定的性能。其主要功能是发射峰值波长为940nm的红外辐射，使其在光谱上与常见的光电晶体管、光电二极管和红外接收模块兼容。该器件采用标准的2.54mm引脚间距，便于集成到标准PCB布局中。

2. 主要特性与优势

该元件的核心优势源于其设计和材料选择。它具有高可靠性，这对于长期应用至关重要。高辐射强度确保了强大的信号传输，提高了传感系统中的工作范围和信噪比。低正向电压特性有助于提高整体系统的能效。此外，该元件符合环保法规，为无铅设计，并保持在RoHS合规标准之内。

3. 绝对最大额定值

超出这些限制操作可能导致永久性损坏。额定值在环境温度（Ta）为25°C时指定。

• 连续正向电流（I_F）：100 mA
• 峰值正向电流（I_FP）：1.0 A（脉冲宽度≤100μs，占空比≤1%）
• 反向电压（V_R）：5 V
• 工作温度（T_opr）：-40°C 至 +85°C
• 储存温度（T_stg）：-40°C 至 +100°C
• 焊接温度（T_sol）：260°C（持续时间≤5秒）
• 功耗（P_d）：180 mW（在25°C或以下自由空气温度下）

4. 光电特性

以下参数定义了器件在标准测试条件（Ta=25°C）下的性能。典型值代表最常见的性能，而最小值和最大值定义了可接受的范围。

4.1 辐射与光谱特性

• 辐射强度（I_e）：在 I_F=20mA 时，为 2.5 mW/sr（最小值），3.5 mW/sr（典型值），5.5 mW/sr（最大值）。在脉冲操作下（I_F=250mA，f=60Hz，50%占空比），典型辐射强度为 40 mW/sr。
• 峰值波长（λ_p）：在 I_F=20mA 时，为 940 nm（典型值）。
• 光谱带宽（Δλ）：在 I_F=20mA 时，为 50 nm（典型值），定义了最大强度一半处的光谱宽度。

4.2 电气特性

• 正向电压（V_F）：
  • 在 I_F=20mA 时：1.10V（最小值），1.20V（典型值），1.50V（最大值）
  • 在 I_F=100mA 时：1.20V（最小值），1.30V（典型值），1.70V（最大值）
• 反向电流（I_R）：在 V_R=5V 时，为 10 μA（最大值）。

4.3 视角

发射光的空间分布并不均匀。视角定义为最大辐射强度一半处的全角（2θ_1/2），具体为：

• X 方向：95 度（典型值）
• Y 方向：45 度（典型值）

这表明了非对称的辐射模式，这是在光学系统设计中，将发射器与接收器对准的关键因素。

5. 性能曲线分析

规格书提供了几条对详细设计工作至关重要的特性曲线。

5.1 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。为防止过热并确保可靠性，在高于25°C的环境下工作时，必须降低正向电流。

5.2 光谱分布

该图表绘制了以940nm峰值为中心的相对辐射强度与波长的关系。它直观地确认了50nm的典型带宽，表明大部分光功率集中在约915nm至965nm之间。这种窄带宽有利于滤除环境光噪声。

5.3 辐射强度与正向电流关系

这是一个关键关系，表明辐射强度随正向电流增加而增加，但不一定是完美的线性关系，特别是在较高电流下，由于热效应和效率影响。该曲线允许设计者选择能提供所需光输出功率的工作电流。

5.4 正向电流与正向电压关系

这条IV特性曲线是设计驱动电路的基础。它显示了指数关系，有助于确定恒流驱动器所需的电压裕量，或计算电压驱动设计中的串联电阻值。

5.5 相对辐射强度与角位移关系

X和Y方向的单独曲线说明了非对称视角。在X平面，强度在±47.5度处降至最大值的一半；在Y平面，则在±22.5度处降至一半。在对准LED与传感器时，必须考虑这种模式，以确保最佳信号强度。

6. 机械与封装信息

6.1 封装尺寸

该器件采用标准的T-1 3/4（直径4mm）圆形封装。技术图纸提供了所有关键尺寸，包括本体直径、透镜形状、引脚直径和引脚间距。关键注释指明所有尺寸均以毫米为单位，除非另有说明，标准公差为±0.25mm。精确的机械图纸对于创建准确的PCB封装以及在组装中确保正确放置至关重要。

6.2 极性识别

红外LED是有极性的元件。规格书图纸标明了阴极，通常通过封装边缘的平口或较短的引脚来识别。在组装过程中必须注意正确的极性，以防止器件损坏。

7. 焊接与组装指南

焊接温度的绝对最大额定值为260°C，持续时间不超过5秒。这适用于波峰焊或回流焊工艺。严格遵守这些限制对于防止塑料封装和内部半导体芯片受到热损伤至关重要。如果适用，应遵循处理湿敏器件的标准行业规范。

8. 包装与订购信息

标准包装规格如下：每袋500件，每盒5袋，每箱10盒。包装标签包含多个用于追溯和规格识别的代码：

• CPN：客户部件号
• P/N：生产编号（制造商部件号）
• QTY：包装内数量
• CAT：等级或性能分档（例如，辐射强度）
• HUE：指示峰值波长分档。
• REF：参考代码。
• LOT No：用于生产追溯的批号。

9. 应用建议

9.1 典型应用场景

• 红外遥控器：其高辐射强度使其适用于需要更长距离或更强信号穿透力的遥控器。
• 自由空间传输系统：用于短距离数据链路、接近传感器和物体检测，其中红外光束被调制。
• 烟雾探测器：用于遮光型烟雾探测器，其中烟雾颗粒会中断发射器和接收器之间的红外光束。
• 通用红外系统：任何需要可靠940nm红外光源的应用。

9.2 设计考量

• 驱动电路：务必使用串联限流电阻或恒流驱动器，以防止超过最大正向电流，特别是考虑到其低正向电压。应使用IV曲线计算给定电源电压下的合适电阻值。
• 热管理：遵守功耗限制。如果在接近最大电流或高环境温度下工作，请参考降额曲线，并确保如果LED安装在其他发热元件所在的电路板上，有足够的通风或散热措施。
• 光学对准：非对称视角（95° x 45°）至关重要。LED和相应的接收器（光电晶体管等）必须根据预期的灵敏度轴进行对准，以最大化收集到的信号。
• 反向电压保护：最大反向电压仅为5V。在可能出现反向偏置的电路中（例如，交流耦合或感性负载），强烈建议使用外部保护，例如并联一个二极管（阴极对阳极）。

10. 技术对比与差异化

与标准的低功率红外LED相比，IR3494系列提供了显著更高的辐射强度（典型值3.5 mW/sr，而基础器件通常低于1 mW/sr）。这直接转化为更长的操作距离，或在相同距离下能够使用更低的驱动电流，从而提高效率。940nm波长是理想的选择，因为它比850nm LED（有微弱的红光）对人眼更不可见，同时仍能被硅基光电探测器高度检测到。非对称光束模式在需要一个平面聚焦光束、另一个平面更宽覆盖的应用中可能是一个优势。

11. 常见问题解答（基于技术参数）

问：我可以直接用5V微控制器引脚驱动这个LED吗？

答：不可以。正向电压仅为约1.2-1.3V。如果不加限流电阻直接连接到5V，会导致非常大的电流流过，立即损坏LED。必须始终使用串联电阻。

问：“典型”和“最大”辐射强度有什么区别？

答：典型值（3.5 mW/sr）是生产批次中大多数器件将达到的值。最大值（5.5 mW/sr）是规格的上限；有些器件可能性能更好，但设计应基于最小值（2.5 mW/sr），以确保系统在所有条件下的功能。

问：为什么X和Y方向的视角不同？

答：这是内部芯片结构和塑料透镜形状的结果。这是一种有意的设计特性，用于塑造发射光模式，这对于瞄准红外光束很有用。

问：需要散热器吗？

答：在最大额定电流100mA下连续工作时，功耗约为130mW（1.3V * 0.1A），低于25°C时的180mW额定值。然而，如果环境温度很高或LED处于密闭外壳中，则必须根据性能曲线进行热降额，可能需要散热器或降低工作电流。

12. 实际设计与使用案例

案例：设计一款长距离红外遥控发射器

目标：在典型的客厅环境中实现15米的可靠距离。

设计步骤：

1. 驱动电流选择：参考“辐射强度与正向电流关系”曲线。为最大化距离，在接近上限处工作。选择 I_F= 80mA，可提供约15 mW/sr的辐射强度（根据曲线），相比20mA时的值有显著提升。

2. 电路设计：对于3.3V电源，计算串联电阻。使用80mA时的典型 V_F（根据IV曲线估计约为1.28V）：R = (V_电源- V_F) / I_F= (3.3V - 1.28V) / 0.08A = 25.25Ω。使用标准的24Ω或27Ω电阻。验证电阻功耗：P = I²R = (0.08)²*27 = 0.173W，因此1/4W电阻足够。

3. 热检查：LED功耗：P_d= V_F* I_F= 1.28V * 0.08A = 102mW。这完全在25°C时的180mW限制之内。

4. 光学对准：将LED安装在遥控器的PCB边缘。调整LED方向，使其较宽的95度平面（X）水平对齐以覆盖广阔区域，而较窄的45度平面（Y）垂直对齐以集中能量向前。这样即使遥控器在水平方向上略有偏轴，也能优化击中接收器的机会。

13. 工作原理

红外发光二极管（IR LED）是一种半导体p-n结二极管。当施加正向电压时，来自n区的电子和来自p区的空穴被注入到结区。当这些载流子在半导体材料（通常基于砷化镓，GaAs）的有源区复合时，能量以光子的形式释放。半导体层的特定成分决定了发射光的波长。对于该器件，材料被设计为主要产生波长为940纳米的光子，该波长属于近红外光谱，人眼不可见，但易于被硅光电二极管和光电晶体管检测到。

14. 技术趋势

红外LED的发展继续集中在几个关键领域：提高电光转换效率（光功率输出/电功率输入），以实现电池供电设备的更低功耗或更高输出；提高调制速度，用于IrDA等高速数据通信应用；以及开发光谱带宽更窄的器件，用于需要精确波长匹配的应用，例如气体传感。此外，还有向表面贴装器件（SMD）封装发展的趋势，以实现自动化组装，尽管像T-1 3/4这样的通孔封装因其坚固性和在原型制作及某些高可靠性应用中易于手工焊接而仍然流行。940nm波长由于其硅探测器灵敏度和低可见性之间的最佳平衡，仍然是行业标准。

重要说明：本文档提供的规格如有变更，恕不另行通知。使用本产品时，必须严格遵守本文概述的绝对最大额定值和工作条件。制造商对因超出这些指定条件使用而造成的损坏不承担任何责任。本规格书包含的信息受版权保护，未经授权不得复制。