HIR26-21C/L423/TR8 红外LED规格书 - 1.6mm圆形封装 - 1.45V正向电压 - 850nm波长 - 16mW/sr辐射强度 - 中文技术文档

1. 产品概述

HIR26-21C/L423/TR8是一款专为表面贴装技术（SMT）应用设计的高性能红外（IR）发射二极管。该器件属于超小型反向封装芯片LED类别，采用紧凑的1.6毫米圆形外形。其核心功能是发射峰值波长为850纳米的红外光，该波长与硅光探测器及光电晶体管的光谱灵敏度完美匹配。这使其成为众多需要不可见光传输的传感与信号应用的理想光源。

该LED采用砷化镓铝（GaAlAs）材料制成，封装在带有球形透镜的透明塑料树脂中。此设计确保了高效的光提取和一致的辐射模式。该元件的一个关键优势是其低正向电压，有助于实现节能运行。此外，该产品符合无铅和RoHS环保标准，与现代制造业对减少有害物质的要求保持一致。

2. 技术规格详解

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性损坏的极限。在此条件下工作不保证性能。

• 连续正向电流 (I_F)): 65 mA
• 反向电压 (V_R)): 5 V
• 功耗 (P_d) 在 T_a≤ 25°C 时: 110 mW
• 工作温度 (T_opr)): -40°C 至 +85°C
• 存储温度 (T_stg)): -40°C 至 +85°C
• 焊接温度 (T_sol)): 260°C (回流焊过程中最多10秒)

2.2 光电特性 (T_a= 25°C)

这些参数定义了器件在典型工作条件下的性能，除非另有说明，均在20mA正向电流下测量。

• 辐射强度 (I_e)): 14.0 mW/sr (最小值), 16.0 mW/sr (典型值)。此参数衡量单位立体角发射的光功率，指示红外光束的亮度。
• 峰值波长 (λ_p)): 850 nm (典型值)。光输出功率最大的波长，非常适合基于硅的接收器。
• 光谱带宽 (Δλ): 42 nm (典型值)。以峰值波长为中心发射的波长范围。
• 正向电压 (V_F)): 1.45 V (典型值), 1.70 V (最大值)。LED在指定电流下工作时的压降。较低的典型值是一个显著的效率优势。
• 反向电流 (I_R)): 10 μA (最大值) 在 V_R=5V 时。器件反向偏置时的微小漏电流。
• 光上升/下降时间 (t_r/t_f)): 25/15 ns (典型值), 35/35 ns (最大值) 在 I_F=50mA 时。这些快速开关时间使其能够用于数据传输的高速脉冲操作。
• 视角 (2θ_1/2)): 20 度 (典型值)。辐射强度为最大强度（轴向）一半时的全角。这定义了光束宽度。

3. 性能曲线分析

规格书提供了几条对设计工程师至关重要的特性曲线。

3.1 正向电流与环境温度关系

此曲线显示了最大允许正向电流随环境温度升高而降额的情况。为防止热损坏，在高于25°C工作时必须降低正向电流。110mW的功耗限制决定了这种关系。

3.2 光谱分布

该图显示了相对辐射强度随波长的变化，确认了850nm处的峰值和约42nm的带宽。这对于确保与接收器光谱响应的兼容性至关重要。

3.3 峰值发射波长与温度关系

峰值波长具有轻微的温度系数，通常每摄氏度偏移约0.1至0.3 nm。此曲线使设计者能够预测其应用预期温度范围内的波长偏移。

3.4 正向电流与正向电压关系

这条IV特性曲线对于设计限流电路至关重要。它显示了电流与电压之间的非线性关系，强调了使用串联电阻或恒流驱动器来设定工作点的重要性。

3.5 辐射强度与角度位移关系

此极坐标图直观地定义了20度视角。在此锥角内，辐射模式近似为朗伯分布，这对于计算给定距离和角度下目标上的辐照度非常重要。

3.6 相对辐射强度与正向电流关系

此曲线表明，在典型工作范围内，光输出与驱动电流几乎呈线性关系。它有助于确定达到特定辐射强度水平所需的驱动电流。

4. 机械与封装信息

4.1 封装尺寸

该器件采用圆形超小型反向封装。关键尺寸包括本体直径1.6毫米。规格书中的详细机械图纸规定了所有关键尺寸，包括引脚间距、总高度和透镜几何形状，除非另有说明，标准公差为±0.1毫米。工程师必须参考这些图纸进行精确的PCB焊盘设计。

4.2 极性识别

阴极通常通过封装上的标记或尺寸图中所示的特定引脚配置来识别。组装时必须确保正确的极性方向，以防止器件故障。

5. 焊接与组装指南

正确处理对于SMD元件确保可靠性至关重要。

5.1 存储与湿度敏感性

LED封装在防潮袋中。开袋后在30°C或以下、相对湿度60%或以下的条件下，车间寿命为1年。如果存储时间超过或湿度指示卡变色，在回流焊前需要在60 ±5°C下烘烤24小时，以防止“爆米花”效应损坏。

5.2 回流焊温度曲线

推荐使用无铅（Pb-free）回流焊温度曲线。峰值焊接温度不得超过260°C，高于250°C的时间应限制在最多10秒。同一器件不应进行超过两次回流焊。

5.3 手工焊接与返修

如果必须进行手工焊接，务必格外小心。烙铁头温度应低于350°C，每个焊端的接触时间应限制在3秒或更短。建议使用低功率烙铁（≤25W）。对于返修，建议使用双头烙铁同时加热两个焊端，以避免机械应力。应事先验证返修对器件特性的影响。

5.4 电路板设计

焊接后，电路板不应翘曲或承受机械应力，因为这可能导致LED封装破裂或内部键合损坏。

6. 包装与订购信息

6.1 卷带规格

产品采用行业标准的8mm载带，卷绕在7英寸直径的卷盘上供应。每卷包含1500片（PCS）HIR26-21C/L423/TR8 LED。提供了详细的载带尺寸，包括口袋尺寸、间距和链轮孔规格，以确保与自动贴片组装设备的兼容性。

7. 应用建议

7.1 典型应用场景

• PCB安装红外传感器：用作接近传感器、物体检测和巡线机器人中的光源。
• 红外遥控器单元：由于其良好的辐射强度，非常适合消费电子产品（电视、音响系统）遥控器中的高功率要求。
• 扫描仪：可用于需要红外照明的条形码扫描仪和文档扫描仪。
• 通用红外系统：适用于任何需要紧凑、高效、可靠的850nm红外光源的应用。

7.2 设计考量

• 电流限制：外部串联电阻是绝对必需的，用于设定工作电流。LED的低正向电压意味着即使电源电压的微小增加也会导致电流大幅、破坏性的增加。
• 热管理：虽然封装小巧，但必须考虑功耗，尤其是在高环境温度下或驱动电流接近最大值时。足够的PCB铜箔面积有助于散热。
• 光学设计：20度视角应纳入外壳设计中，以在目标或接收器上实现所需的照明模式。
• 接收器匹配：将此LED与峰值灵敏度在850nm附近的硅光电二极管或光电晶体管配对，以获得最佳系统性能和信噪比。

8. 可靠性测试

该器件经过一系列全面的可靠性测试，以确保在各种应力下的长期性能。测试在90%置信水平和10%批允许不合格品率（LTPD）下进行。关键测试包括：

• 回流焊模拟 (260°C)
• 温度循环 (-40°C 至 +100°C)
• 热冲击 (-10°C 至 +100°C)
• 高温存储 (+100°C)
• 低温存储 (-40°C)
• 直流工作寿命 (20mA下1000小时)
• 高温/高湿工作寿命 (85°C/85% RH下1000小时)

环境测试的失效判据基于关键参数的变化，如反向电流 (I_R)、辐射强度 (I_e) 和正向电压 (V_F)。

9. 常见问题解答 (FAQ)

9.1 为何必须串联限流电阻？

红外LED具有非常非线性且陡峭的电流-电压（I-V）特性。正向电压的微小变化会导致电流的巨大变化。如果没有限流电阻，LED会从典型电源（例如3.3V或5V）汲取过量电流，导致立即过热和灾难性故障。电阻设定了稳定的工作点。

9.2 如何计算串联电阻值？

使用欧姆定律：R = (V_电源- V_F) / I_F。例如，使用5V电源，目标电流20mA，典型V_F为1.45V：R = (5 - 1.45) / 0.02 = 177.5 Ω。标准的180 Ω电阻是合适的。为进行保守设计，确保电流不超过期望限值，应始终使用规格书中的最大V_F值（1.70V）进行计算。

9.3 此LED能否用于数据传输？

可以，其快速的上升和下降时间（典型值25ns/15ns）使其适用于红外数据传输系统中的调制或脉冲操作，例如IrDA或简单的串行通信链路。驱动电路必须能够以这些速度进行开关。

9.4 辐射强度与光功率有何区别？

辐射强度（以mW/sr为单位）是单位立体角发射的光功率。它描述了光束的“聚焦”程度。总辐射通量（以mW为单位的功率）是强度在所有角度上的积分。对于20度的窄光束，高辐射强度值表示明亮、集中的光束，适合定向应用。

10. 工作原理

HIR26-21C/L423/TR8是一种半导体发光二极管。当施加超过其带隙能量的正向电压时，电子和空穴在有源区（由GaAlAs制成）复合，以光子的形式释放能量。GaAlAs材料的特定成分决定了带隙能量，进而定义了发射光的峰值波长——在本例中为红外光谱中的850nm。透明环氧树脂封装充当透镜，将输出光束塑造成指定的20度视角。

11. 行业背景与趋势

850nm和940nm波长的红外LED是无数电子系统中的基础元件。趋势是朝着更小的封装尺寸、更高的效率（每瓦电输入产生更多的辐射输出）和更高的集成度发展。对能够以更高速度运行以支持激光雷达、3D传感和光通信等新兴应用的器件的需求也在不断增长。HIR26-21C/L423/TR8凭借其紧凑的尺寸、良好的性能和无铅RoHS合规性，代表了需要可靠表面贴装光源的传统和许多现代红外应用的成熟解决方案。