近红外LED指南

什么是近红外LED？

近红外（NIR）LED是一种发光二极管（LED），输出不可见的红外光，典型波长范围为700 nm至1000 nm，恰在可见光谱深红段之外。与所有LED一样，它是一种半导体器件：正向偏置时，电子与空穴复合并发射光子。半导体的禁带能量决定光子波长——在此情形下，波长落在红外范围而非可见光范围。常见NIR LED芯片材料包括：用于约800–890 nm波长的砷化镓（GaAs）和铝砷化镓（AlGaAs），以及用于延伸至940 nm及更长波长的铟镓砷（InGaAs）[1]。NIR LED对肉眼而言通常呈深色或隐约带红色，因为其发射主体在人眼视觉范围之外。

由于输出的是不可见红外辐射，NIR LED适用于需要对人眼隐蔽、但可被电子设备探测的照明或信号传输场合。应用范围从较长波长（约940 nm）的电视遥控器到隐蔽安防摄像机照明器，不一而足。封装形式可类似标准可见光LED（通常带有染色或透明镜头），也可采用黑色环氧树脂镜头的SMD或大功率发射器，以滤除微量可见光成分。Marubeni（丸红）旗下的Tech-led品牌（Marubeni America Corporation的事业部）专注于此类红外发射器，并针对不同应用提供完整的NIR LED产品线（详见后续章节）。

NIR LED的工作原理

从电气角度看，近红外LED与可见光LED的工作方式相同——均通过电致发光实现。电流流过二极管p-n结时，电子落入低能量空穴并以光子形式释放能量。光子波长（λ）约由以下公式给出：λ ≈ (1.24 μm·eV)/Eg，其中Eg为以电子伏（eV）为单位的半导体禁带宽度。例如，适当成分的AlGaAs禁带宽度约为Eg ≈ 1.45 eV，对应约855 nm发射（近红外）。这意味着该LED的材料设计使其输出落在IR-A波段（也称近红外或IR-A，约700–1400 nm）。实际上，市售"近红外"LED大多覆盖约730 nm至950 nm左右，超出此范围后LED效率下降，需改用其他技术（如激光二极管或SWIR短波红外发射器）。

波长波段（700–1000 nm）与规格参数

近红外LED通常覆盖红外光谱（IR-A子波段，通常定义为700–1400 nm），但因材料限制，LED发射器最常见的上限约为1000 nm。在约700–1000 nm范围内，典型LED峰值波长包括730 nm、850 nm、880 nm、940 nm，以及少数延伸至约970–1050 nm的产品。需要指出的是，上述波长值均为近似值——每只LED都有一定的光谱带宽，半高全宽（FWHM）约为25–50 nm。例如，"850 nm LED"的峰值输出约在850 nm处，但实际发射带宽约为835–865 nm（FWHM约40 nm）。这种较宽的带宽是NIR LED与激光二极管的主要区别之一——后者的发射波长极窄。较宽的带宽在某些传感器中具有优势（例如避免干涉条纹），但也意味着光的单色性较差。

典型电气与光学参数： 近红外LED的许多电气特性与可见光LED相近。正向电压（VF）在标称电流下通常约为1.2–1.8 V，因为其禁带宽度低于可见光LED。例如，标准850 nm LED在50 mA时VF ≈ 1.5 V。由于许多红外LED采用高效GaAlAs芯片，其耐受电流能力较强；分立式红外LED的直流驱动电流通常为50–100 mA，脉冲电流可达约1 A（短脉冲，用于扩展遥控发射范围等）。就辐射输出而言，单只红外LED的辐射功率通常在数十毫瓦量级。例如，Tech-led的SMT850-25（顶发射850 nm LED）在50 mA时辐射功率约为16–22 mW[2]，在100 mA脉冲驱动时可达约44 mW[3]。类似地，同等规格的940 nm LED在50 mA时辐射功率约为10–20 mW（因材料效率及人眼不可见性折衷而略低）。表1汇总了近红外LED的典型性能范围：

表1. 近红外LED典型规格参数（示例值）

参数

850 nm LED 示例

940 nm LED 示例

峰值波长

~850 nm（NIR波段）

~940 nm（NIR波段）

光谱带宽

~30–40 nm FWHM

~40–50 nm FWHM（典型值）

正向电压（VF）

~1.5 V @ 50 mA

~1.2–1.4 V @ 20 mA（典型值）

辐射功率

~20–40 mW @ 50–100 mA

~15–30 mW @ 50–100 mA（典型值）

辐射强度

~80 mW/sr（窄角镜头）

~50 mW/sr（标准镜头）

视角（2θ½）

~±20°（窄角镜头）

~±30°（标准镜头）

封装类型

3–5 mm 直插，SMD，COB

3–5 mm 直插，SMD，COB

注： 850 nm器件（通常基于AlGaAs）的输出一般略高于940 nm器件，部分原因在于材料效率差异及人眼不可见性的折衷取舍。工程师应注意，上述数值因产品和制造商而异。现代大功率红外LED（通常采用SMT封装或板上芯片阵列）可实现更高输出。例如，Luminus报告其最大红外LED阵列的连续光输出高达10–15 W，波长覆盖730 nm至940 nm——充分体现了LED技术向传统激光领域拓展的进步[4]。另一个重要点是，近红外LED在输出光束中产生的热量极少（因为辐射主要在可见光之外，每个光子的能量低于可见光或紫外光子）。大部分热量来自电气效率损耗，必须通过LED的散热焊盘或引线框架耗散（散热设计详见后续章节）。关于NIR技术如何推动可持续发展（智能建筑、工业系统及离网应用），请参阅我们的NIR LED能效与可持续发展专题文章。

工业/医疗应用

近红外LED在需要不可见照明或红外传感的场合中，已广泛应用于众多行业。主要行业及应用场景包括：

• 机器视觉与工业自动化： NIR LED为机器视觉系统中的摄像机提供照明（例如检测生产线上的零部件），同时避免可见眩光。许多机器视觉摄像机在800–900 nm范围内具有增强灵敏度。红外LED照明能够揭示可见光无法呈现的表面缺陷或对比度，且不会干扰操作人员视线。NIR还可穿透某些材料（如半导体硅片或各类涂层）以检测内部特征[5]。在工业自动化中，红外发射器还用于对射式传感器、光电编码器以及类LiDAR激光雷达（LiDAR）距离传感器（部分飞行时间传感器采用850–940 nm LED脉冲进行测距）。
• 安防与监控： NIR LED最广泛的应用之一是作为闭路电视（CCTV）和夜视摄像机的红外照明器。几乎所有具备夜视功能的安防摄像机都配有一圈850 nm或940 nm LED发射器，向周围区域泛射红外光。夜间，摄像机的红外截止滤光片被移除，使其能够将红外照明下的场景以单色图像呈现。850 nm LED因具有更远的照明距离和更高的摄像机灵敏度[6]而常用于安防摄像机（尽管LED会发出微弱红色光晕）。而940 nm LED则用于要求绝对隐蔽的隐蔽监控场合——无可见光晕，但照明距离约缩短50%且摄像机传感器响应降低[7]。一个真实案例是TOA"TRIFORA"系列室外安防摄像机，该产品采用Stanley Electric的大功率940 nm LED阵列，实现了对关键基础设施的0 lux不可见夜视照明[8]。这些红外LED使监控在全黑环境下成为可能，既不惊动被监控对象，也不引起额外关注。
• 医疗器械与生命科学： 近红外光能够在一定程度上穿透人体组织，从而实现多种生物医学应用。脉搏血氧仪采用一对LED（通常一只红光约660 nm，一只红外约940 nm）通过比较光吸收来测量血氧饱和度。静脉显影仪和血管成像设备通常使用850 nm或880 nm LED照明——血液中的血红蛋白会吸收红外光，利用NIR照明并配合摄像机可将皮下静脉呈现为暗线（便于静脉穿刺）[9]。在临床诊断中，红外LED用于光谱检测（如组织或体液分析）和医学成像系统照明。另一个快速增长的领域是红外LED治疗设备（如用于肌肉疼痛缓解和皮肤科治疗），通常采用约810 nm或850 nm的大功率LED——我们将在健康与保健章节中具体讨论。消费类可穿戴设备和健身追踪器也使用NIR LED进行心率传感（通过约红外波长的光电容积脉搏波描记法）。
• 消费电子： 普通电视/DVD遥控器是最典型的例子——940 nm红外LED以数据脉冲形式向接收器发送控制信号。此外，手机上的红外接近传感器（用于手势识别或人脸检测）使用红外LED发射器配合光电二极管。VR头显或AR眼镜中的眼球追踪系统通常在镜片周围布置小型850 nm微型LED，以便内置摄像机在黑暗中追踪瞳孔运动。人脸识别系统（如手机或门禁设备）可能向用户面部泛射850 nm光以获取详细红外图像，或投射红外点阵（尽管结构光点阵投影器通常采用红外激光）。汽车驾驶员监控系统同样使用NIR LED进行夜间眼球追踪[10]。
• 科研与专业领域： 在农业中，红外LED配合摄像机用于评估植物健康状况（NDVI成像，健康植被对NIR的反射率较强）。在天文或野生动物观测中，红外LED照明可配合红外敏感设备观测夜行动物或天体。NIR LED还用于短距离光通信链路；例如，某些约850 nm的光纤系统使用LED光源（但激光器更常用于长距离传输）。即便是文物修复也受益于NIR：红外LED照明可用于红外反射成像，在不损伤画作的情况下观察油画底层草图。

微型案例研究——制药行业机器视觉： 某药品包装生产线部署了NIR LED线光源用于检测封装好的药片泡罩包。近红外光能够轻微穿透塑料膜和纸质背板，显示泡罩腔内是否缺片或破损——这是可见光无法检测到的缺陷。红外敏感摄像机采集透射红外图像，使机器视觉系统能够剔除不合格包装。此真实案例表明，NIR LED可"穿透"材料，实现人眼不可见的质量控制。最终，包装缺陷率显著下降，且无需借助X射线或其他昂贵设备。

总体而言，近红外LED已成为各行业的基础性技术——从保障安全（安防、汽车）到实现创新医疗诊断——均依赖于在人眼不可见、但设备可探测的波长下提供照明和传感功能。

人眼安全与IEC 60825

或许有人认为，既然近红外光不可见，对人眼便是无害的。事实恰恰相反：700–1400 nm范围内的红外辐射对视网膜构成显著危害，原因正在于它不会触发眨眼反射或疼痛感，但却会聚焦于视网膜（该波段有时被称为"视网膜危害区域"）。大功率红外LED或激光可在当事人毫无察觉的情况下造成视网膜灼伤或白内障。因此，安全标准通常以与激光相同的谨慎态度对待高输出红外LED。

LED激光安全标准： 国际标准IEC 60825-1（《激光产品安全》）历来同时覆盖LED和激光，并按危害等级对其分类。据Lasermet介绍，IEC 60825-1标准同等适用于激光和LED，大多数LED通常属于较低危害等级（1类、1M类、2类等）[11]。实际上，大多数小型红外LED属于1类器件——即在任何条件下均满足人眼安全——因为其功率和接收孔径均受到限制。Vishay的人眼安全测试发现，其所有单只红外发射器均未超出1类限值，在较新的IEC 62471"灯具安全"标准下，几乎全部归入豁免组（无危害）[12]。然而，红外LED阵列或极高功率发射器可达到1M类或更高等级，此时使用光学仪器（如双筒望远镜）观察可能造成危害。红外LED产品制造商必须依据激光产品标准（IEC 60825-1）或IEC 62471（LED灯具安全标准）进行认证，并在必要时提供最大允许照射距离或安全标签。

实用人眼安全提示： 集成NIR LED的工程师应遵守以下基本注意事项：

• 切勿在近距离直视大功率红外LED，即使其看起来很暗或似乎熄灭。人眼无法感知红外光，但能量仍可能聚焦于视网膜。
• 使用红外观察卡或红外摄像机检查红外照明，而非用肉眼查看。这些工具可将红外光束可视化，确认其是否有效激活。
• 在产品中对大功率红外LED阵列进行封闭或遮蔽，防止最终用户绕过漫射器或防护罩直接凝视光源。
• 消费产品应遵循1类LED发射限值。尤其对于不可见波长，应将红外输出控制在IEC 60825-1/IEC 62471规定的1类可达发射限值以下（由于无回避反应，红外限值极为严格）。
• 如使用极高功率红外照明（如军事用途或大面积照明的红外灯），应按激光器标准对待其危害等级。操作人员可能需要佩戴过滤近红外的红外防护眼镜（外观透明但含红外阻隔涂层）。

值得注意的是，在400–1400 nm范围之外，关注点转向角膜和晶状体损伤（因为较长波段的红外在眼球前部即被吸收）。近红外LED明确落在视网膜危害波段内。幸运的是，如前所述，大多数面向电子产品的现成红外发射器功率较低。例如，遥控器中典型的5 mm红外二极管的功率远低于眼睛危害阈值——只有将数十只大功率LED并联或以大电流驱动时，安全等级分类才变得重要。设计时请务必查阅LED规格书（数据表）及其提供的IEC 60825-1分类信息。Marubeni（丸红）Tech-led对其高输出红外LED集成模块提供安全使用指导；对于任何定制大功率红外照明项目，建议在相关距离处进行辐照度测量，以确保合规。

总之，应以认真严谨的态度对待近红外光。其不可见性在应用中极为有用，但同样可能带来危险。遵守IEC 60825和IEC 62471等标准并落实基本安全措施，将确保您的NIR LED设计既高效又安全。

Tech-led产品线（SMT850、940 nm阵列）及规格书链接

Marubeni（丸红）Tech-led提供完整的近红外LED产品线，涵盖从单芯片元器件到多芯片阵列的全系列产品。作为Marubeni America Corporation专注于光电子学的事业部，Tech-led的产品组合满足机器视觉工程师、医疗器械设计师和安防系统集成商的多元需求。以下重点介绍与850 nm和940 nm NIR LED相关的几款核心产品系列：

SMT850系列（850 nm SMT LED）

SMT850系列由表面贴装封装的高性能850 nm红外LED组成。例如，SMT850-25是一款带内置镜头的顶发射红外LED，在100 mA脉冲驱动下可输出约44 mW辐射功率和约80 mW/sr辐射强度[2][3]。这些器件采用经优化的AlGaAs芯片，输出波长为850 nm。系列中的各型号提供不同镜头选项（对应不同光束角）和功率分档。SMT850D是小尺寸封装中输出功率特别高的型号，采用单颗350 × 350 μm AlGaAs裸片，并具有增强的散热管理，支持最高100 mA连续驱动[14]。这些LED非常适合手势传感器、闭路电视摄像机红外板或医疗传感探头等紧凑型设备的红外照明。（内部链接建议：附上SMT850系列规格书PDF或产品页面链接。）

SMT940系列（940 nm SMT LED）

作为850 nm产品的补充，Tech-led的SMT940系列为采用类似SMT封装的940 nm红外LED。这些产品使用经过调谐的GaAlAs/GaAs芯片。虽然其辐射强度略低于850 nm同类产品，但完全不可见（无红色光晕）——非常适合隐蔽监控或任何必须避免微量可见光的应用场合。例如，SMT940-25表示镜头型号，类似850-25，但波长为940 nm，在50 mA时典型输出约30 mW（规格书数值）。SMT940D型号同样存在，代表大功率版本（更高电流承受能力）。（附SMT940系列规格书或产品页面链接。）

多芯片红外LED阵列（850 nm和940 nm）

对于需要更高功率红外照明的应用——如远距离夜视、机器视觉照明或医疗治疗设备——Tech-led提供多芯片红外LED阵列。这些产品采用金属管壳封装。例如，L850-66-60是一款由60颗芯片组成的850 nm阵列，安装在带平板玻璃窗口的金属管壳基座上，可承受高达约600 mA的正向电流，总正向电压约17–20 V（因多芯片串联连接）。此类阵列的红外输出功率可达数百毫瓦量级。（Tech-led目录记载365 nm 60芯片UV版本的辐射通量约为130 mW作为参考[15]，IR版本因LED在红外波段效率更高而可实现更高输出。）同样，L940-66-60是60芯片940 nm金属管壳阵列——实质上是LED形态的红外泛光灯——适用于高端安防照明器、红外探照灯或仓库大范围机器视觉。Tech-led还提供红外集成模块（零件编号以SMBB或Lxxxx等标识），将多颗LED芯片集成于衬底或PCB上，例如可方便安装散热器的940 nm 16芯片SMT集群模块。（附大功率红外LED阵列规格书或产品目录页面链接。）

定制波长及多波长LED

在标准850 nm/940 nm产品之外，Tech-led的产品组合（源自Epitex系列）还涵盖其他近红外波长，如810 nm、880 nm、905 nm等，以及多波长发射器。例如，SMT850/940将850 nm和940 nm LED芯片集成于同一封装，支持双波段工作。Tech-led还提供红外VCSEL解决方案及配套光电二极管，构成完整的红外发射-探测解决方案。

每条产品线均附有详细规格书（数据表），载明辐射强度曲线、空间辐射方向图及操作注意事项。工程师可下载我们的850 nm与940 nm规格书套件（包含最新Tech-led红外发射器规格书），获取精确参数和集成说明——强烈建议在设计阶段参考，以确保正确的驱动电路和光学布局。（下载850 nm和940 nm规格书套件。）此外，我们的网站提供波长搜索页面，可按峰值波长筛选LED产品（例如，在一个列表中查看所有约850 nm或约940 nm的全部选型）。这是按所需光谱波段探索可用发射器的便捷方式。

最后，Tech-led随时准备协助提供定制解决方案——例如，若应用需要870 nm LED阵列或特定光束整形光学元件，我们的团队可就改型或定制零件编号提供建议。我们以成为NIR光电子学一站式供应商为荣，背靠Marubeni（丸红）的质量保障和供应链优势。

设计检查清单（驱动电流、散热、光学）

使用近红外LED进行设计需要仔细考量多个工程因素。以下是将NIR LED（如850 nm或940 nm器件）集成到项目中的设计检查清单，以确保性能和使用寿命：

驱动电流与脉冲驱动

确定NIR LED的适当正向驱动电流及驱动方式（恒流源、电阻限流、PWM脉冲等）。大多数红外LED具有最大连续电流（如50 mA或100 mA）和更高的允许峰值脉冲电流（如在极低占空比下约0.5–1 A的极短脉冲）。若应用场景（如红外接近传感器或摄像机照明器）允许脉冲驱动，可在安全限值内通过脉冲驱动获得更高峰值输出——例如以1000 mA和1%占空比驱动850 nm LED以扩展照明距离。务必使用恒流驱动器或限流电阻；直接以固定电压源驱动红外LED可能导致热失控，因为正向电压（VF）随温度升高而下降。还需考虑上升/下降时间——红外LED切换极快（纳秒级），若有需要，可添加串联电感或RC吸收电路，以抑制快速边沿产生的EMI（尤其是以约38 kHz脉冲频率用于遥控器时）。

散热管理

即使红外LED效率较高，仍有相当比例的输入功率转化为热量。例如，单只LED在100 mA、约1.5 V正向电压下约散热0.15 W。大功率红外LED模块（尤其是耗功数瓦的多芯片阵列）需要充分散热。检查规格书中的热阻（RθJA或RθJC）——小型LED可达约80 K/W，而大功率金属管壳阵列封装可低至约2 K/W[15]。使用金属芯PCB或将LED焊接至连接大铜箔面积的散热焊盘。必要时确保有气流循环或以金属机箱作为散热片。请注意，结温升高会导致LED输出功率下降，波长可能略有偏移。按最恶劣的环境温度和驱动电流进行设计；还可在驱动器中加入热降额机制（如LED板温超过某一阈值时自动降低电流）。

光学与光束整形

确定NIR照明的光束要求：是需要窄光束以覆盖远处目标，还是宽泛光以覆盖较大区域？许多红外LED提供内置镜头选项（例如，Tech-led产品型号中的-23、-25、-27后缀分别对应约±10°、±20°、±30°的半角）。若使用裸芯片或平窗封装，可能需要外部光学元件：TIR准直镜、LED反射杯或漫射片。例如，机器视觉系统通常使用准直光学元件获得紧缩红外光斑，而安防摄像机则可能使用漫射膜将红外光均匀覆盖视场。在同一系统中混用850 nm和940 nm LED时，需注意两者的发射方向图可能略有差异，可能需要分别调整光学元件或对准方式。此外还须考虑各光学元件的材料特性——许多塑料和玻璃对NIR透射良好，但某些镀膜（如特定增透膜）可能针对可见光优化，对红外透射率较低。LED前方的镜头或保护罩应选用红外透明材料（亚克力、聚碳酸酯、石英等，且已知在目标波长处的透射率）。

电源供应与开关控制

红外LED驱动器应防止大电流过冲。若驱动60只红外LED串联阵列（正向压降约20 V），需确保驱动器能承受该电压及适当裕量，并保持稳定工作。注意LED正向压降的温度系数（硅二极管约为-2 mV/°C，红外LED化合物半导体约为-1至-3 mV/°C）。这意味着LED温度升高时VF下降，在简单电阻限流电路中会导致电流增大——这也是优先选用恒流调节的原因。若需将LED脉冲与摄像机曝光同步（机器视觉中常见，以频闪方式使红外光与快门同步），需确保时序精确，并确认LED能承受所选占空比。

人眼安全与法规

如上方安全章节所述，应在设计中加入保障用户安全的措施。例如，若产品中包含大功率红外灯，可增加一只小型可见光指示LED或其他信号指示，以表明红外照明器处于工作状态（因为无法直接看到红外光束）。此外，需考虑法规分类：若设备将在市场上销售，且红外输出超出1类人眼安全限值，可能需要在产品上贴附IEC 60825-1激光危害标签或在用户手册中作出相应声明。对于大多数小型设计（如单只SMD红外LED用于接近传感器），这通常不是问题，但对于较大照明器和灯具产品则变得重要。

环境因素

用于室外或工业环境的NIR LED应具备适当的封装保护。许多红外LED采用环氧树脂镜头，长期受阳光紫外线照射可能发黄；可考虑使用耐UV封装胶，或将LED置于同时阻隔紫外的红外透射滤光片之后。确认工作温度范围——红外LED通常为-40至+85 °C，可满足大多数使用环境。若以脉冲大电流方式驱动红外LED，需验证其焊点可靠性（反复脉冲产生的热循环可能对焊点造成应力——遵循推荐的PCB封装尺寸和焊接指导有助于缓解此问题）。总体而言，若LED将面临大幅温度变化或恶劣工况，设计时应注重耐用性。

匹配探测器

红外LED通常只是系统的一半——它需要与光电二极管、光电晶体管或摄像机传感器配套使用。需确保探测器在LED工作波长处具有足够灵敏度。硅光电二极管和典型CCD/CMOS摄像机传感器在约950 nm以内灵敏度良好，通常峰值在800–900 nm附近。超过约1000 nm则需使用铟镓砷（InGaAs）探测器。因此，850 nm和940 nm与常见硅基传感器兼容良好（但需注意，硅在940 nm处的量子效率略低于850 nm）。若环境光干扰是问题所在，可在探测器前加装与LED匹配的红外带通滤光片（如850 nm ±20 nm滤光片以滤除其他光线）。在通信应用中，需考虑数据速率——红外LED通常可调制至数MHz（如IrDA或遥控器所示），但如需推向高频调制，应查阅上升/下降时间规格。

逐一核实上述要点——驱动电流、散热管理、光学设计、安全合规及传感器集成——将大幅提升近红外LED设计一次成功的概率。总之，对待红外LED设计应与可见光LED甚至激光器设计同等严格：管好热量、控制电流、整形光束、尊重危害。

850 nm与940 nm对比

选择NIR LED时，常见问题是"850 nm还是940 nm？"这两个波长是红外发射器中迄今最常用的，各有独特优势和注意事项。以下从多个维度进行对比：

辐射强度与照射距离

在相同驱动电流下，850 nm LED的辐射强度通常约为940 nm LED的2–3倍[16]。这部分源于材料效率差异，部分源于硅探测器的响应特性（其在850–900 nm附近的量子效率通常高于940 nm）。实际上，采用850 nm LED的红外照明器照射距离可达约100 m，而相同功率的940 nm照明器在相同条件下可能仅达约50–70 m[16]。因此，若目标是最大照射距离或亮度，850 nm通常更有优势。

可见性（隐蔽性）

850 nm LED在直接观察时（尤其在大功率下）会产生淡淡的樱桃红光晕。在黑暗环境中，850 nm安防摄像机照明器看起来像一个昏暗的红色光点——如果有人注意到摄像机，可能会察觉到。而940 nm LED对人眼实际上完全不可见——即使在高驱动电流下也没有可察觉的光晕。这使940 nm非常适合即使微弱光晕也不可接受的隐蔽应用（如军事装备、野生动物监测、高端安防）。例如，在铁路或机场等特定环境中，使用940 nm红外照明以避免红色光被误认为信号灯。若对隐蔽性有严格要求，940 nm是更佳选择。

摄像机灵敏度

大多数单色或红外摄像机使用硅基传感器，在约800–900 nm范围内灵敏度较高，向约1000 nm方向逐渐下降。例如，许多现成安防摄像机对850 nm最为敏感；在940 nm处其灵敏度可能显著下降（降至850 nm响应的一半或更低）[17]。这意味着在相同LED功率下，摄像机对850 nm照明的"感知亮度"高于940 nm。部分特种摄像机（或配备增强夜视传感器的产品）对940 nm有改善的响应，但总体而言，传感器光谱响应是有利于850 nm的一个因素。

干扰与环境光

有趣的是，户外使用时940 nm LED受到的环境光干扰略小于850 nm，因为阳光及许多人工光源在940 nm处的能量输出低于850 nm。（阳光的红外尾端延伸至850 nm以上，但940 nm处的强度相对于较短红外波长有所降低。）这可在日光抑制场景（主动红外系统等）中为940 nm带来轻微对比度优势。然而，两者差异有限——在直射阳光下，850 nm和940 nm照明均会被淹没；室内使用时，除非存在其他红外光源，两者通常都不受太大环境光干扰。

应用生态与配套资源

配套探测器和附件的生态系统也会影响选型。850 nm在CCTV镜头夜视模式所用红外通滤光片方面更具优势——这类滤光片大多针对850 nm设计。此外，850 nm红外LED的大功率选型更为丰富（因为大量用于闭路电视/安防这一庞大市场）。940 nm LED在遥控器和小型发射器中极为普遍，但大功率940 nm阵列的选型相对较少（Tech-led仍可提供）。若需与红外激光器件集成，注意905 nm和940 nm激光二极管已有产品（用于LiDAR和测距仪），而850 nm激光器相对罕见——因此对于混合系统，可考虑统一选用905/940 nm。在机器视觉领域，850 nm通常更受青睐，因为众多机器视觉照明供应商生产850 nm环形灯和线形灯，摄像机厂商也针对该波段进行优化。在生物识别（人脸/虹膜扫描）领域，940 nm在消费设备中越来越受欢迎，以避免可见光晕（例如，智能手机人脸解锁通常使用940 nm泛光照明器）。

总结来看，850 nm与940 nm的选型取决于性能与隐蔽性的权衡。若可接受微弱红色光晕且希望每只LED的红外输出最大化，选择850 nm；若完全不可见至关重要，且可通过增加LED数量或接受较短照射距离来弥补输出不足，则选择940 nm。许多专业安防系统实际上同时使用两者：850 nm用于常规照明，少量940 nm照明器用于切换至隐蔽模式。部分设备甚至允许终端用户切换红外波长。无论选择哪种，Marubeni（丸红）Tech-led均提供两种波长（以及介于两者之间的其他波长）的产品，并可提供850 nm和940 nm LED工程样品，供工程师实验验证，以确定哪种方案最适合其应用需求。如需更多关于如何为您的业务选择正确NIR LED的指导，请参阅我们的指南。

FAQ（用户常见问题）

LED是否发射近红外光？

答： 标准可见光LED产生的近红外辐射极少甚至可以忽略不计。与白炽灯大量以热量和红外形式耗散能量不同，LED将电流非常高效地转化为特定波长的光（如红、绿、蓝），几乎所有输出都在可见光波段——红外发射可忽略不计。缺少红外输出实际上在许多应用中是一种优势（例如，博物馆的LED照明不会以红外热量损坏艺术品）。只有专门设计的红外LED器件（具有正确的半导体禁带宽度）才会发射显著的红外光。总之，除非LED明确标注为红外型，否则可认为普通LED基本不发射近红外光。需要红外发射的场合（遥控器、传感器）须使用专用红外LED[18]。

普通LED与红外LED有何区别？

答： 主要区别在于发射光的波长。"普通"LED——如红、绿或蓝光LED——使用禁带宽度对应可见光子能量的半导体材料，发射人眼可见的光。红外LED则使用不同的半导体（如GaAs或AlGaAs），其禁带宽度更小，因而发射红外范围（通常800–940 nm）的光子，人眼不可见。外形上，红外LED通常与可见光LED相似（甚至可能使用透明或染色环氧封装），但有时封装为黑色或深蓝色，起到红外滤光作用。电气上，由于禁带宽度较小，红外LED的正向电压较低（约1.2–1.5 V），而许多可见光LED的正向电压可达2–3 V甚至更高。在用途上，普通LED为人类提供照明或指示（指示灯、显示、照明），而红外LED通常用于与设备的通信或提供摄像机/传感器可见而人眼不可见的照明。此外，由于红外LED不发出可见光晕，无法仅凭肉眼判断其是否激活，而普通LED通电后显然会发光。总结：普通LED为人类发射可见光，红外LED为电子探测发射红外光。

近红外LED的效率如何？

答： 是的，现代近红外LED在将电能转化为光能方面效率相当高——通常与部分可见光LED的辐射效率相当甚至超过。效率有两种定义方式：(1) 电光转换效率（输出辐射通量/输入电功率）；(2) 外量子效率（输出光子数/输入电子数）。许多红外LED的电光转换效率在30–50%范围内。例如，高品质850 nm LED约输入300 mW电功率可获得约100 mW红外光功率（效率约33%）。这是因为内量子效率较高，且较低的光子能量（红外光子能量低于可见光光子）意味着每个光子损耗的热量更少。实际上，红外LED是非常高效的红外辐射发射器，运行温度远低于白炽红外光源。此外，红外LED与宽带红外灯相比效率极高，因为LED将能量集中于目标波长，而非在宽光谱范围内浪费。业内指南指出，红外LED可将高比例的电能转化为红外光输出[19]。此外，由于红外LED不刺激人眼，其所有输出对红外传感而言均为"有效输出"（无可见光浪费）。确切的效率取决于具体LED型号和工作电流（效率通常在某一电流处达到峰值，电流更高时因效率下垂而降低）。总体而言，NIR LED可视为非常高效的红外光源——这也是其在从遥控器到夜视照明的大多数应用中取代热辐射红外光源的原因。

红外LED用于哪些场合？

答： 红外LED（IR LED）用于任何需要不可见光的场合。最常见的应用包括：

• 遥控器与红外通信： 电视或DVD遥控器中的小型红外LED就是典型例子——它发送约940 nm的编码光脉冲来控制电视或其他家电。红外LED还支持某些设备的无线数据传输（旧款电子产品上的IrDA接口，尽管现已罕见）[20]。
• 安防摄像机照明： 红外LED作为闭路电视和安防摄像机的隐形泛光灯，提供夜视照明。摄像机周围的红外LED阵列使其能够在对人员无感知的情况下"在黑暗中看清一切"[21]。
• 监控与军事： 隐蔽红外照明（通常为940 nm LED）用于军事夜视行动和隐蔽监控，因为肉眼无法察觉红外探照灯的位置。
• 传感与接近传感器： 许多接近传感器（如手机靠近耳朵时自动关闭屏幕、感应式水龙头和坐便器等）使用红外LED与光电二极管配对工作：红外LED发射的光被附近物体反射后由传感器探测。报警系统和车库门安全传感器中的红外对射传感器同样依赖红外LED发射器。
• 工业与机器视觉： 红外LED用于照亮装配线上的产品，以供机器视觉检测（红外光可增强对比度或以可见光无法实现的方式穿透材料）。红外LED还用于光电编码器、线传感器和其他工业传感设备。
• 医疗与生物医学： 如前所述，脉搏血氧仪和静脉显影仪使用红外LED。皮肤科和疼痛缓解领域也有红外治疗设备（850 nm或880 nm LED），红外光可刺激组织，被认为在某些情况下能促进愈合（即光生物调节疗法）。
• 汽车与交通： 红外LED用于部分汽车夜视系统（某些车型配有红外LED前照灯配合红外摄像机，在夜间探测行人/动物）。也见于自适应巡航控制或类LiDAR系统（虽然长距离高功率LiDAR通常使用脉冲激光二极管，但短距离LiDAR也有使用大功率红外LED的方案）。交通传感器和车牌识别摄像机同样可能集成红外LED照明器。
• 消费电子与物联网： 眼球追踪和人脸识别系统（如手机或AR/VR头显）通常使用红外LED对用户面部或眼部泛射红外光以进行传感。手势传感器（如游戏主机或笔记本电脑中的传感器）也使用红外LED投影仪（例如，微软Kinect投射结构化红外光图案）。短距离光纤通信链路也可使用红外LED（如某些多模光纤系统采用850 nm）。

总结：红外LED用于所有"机器需要光而人不需要"的场合——从简单的电视遥控器到复杂的夜视和传感系统。其能够在人眼"雷达"之下提供照明和数据传输的能力，使其在现代技术中极具通用性。

红外LED的工作原理是什么？

答： 红外LED与所有LED一样，依靠半导体结中的电致发光原理工作[22]。但红外LED所选用的半导体材料会发射红外光子而非可见光。其工作原理如下：

• 施加足够的正向电压（正向偏置）时，LED n型区的电子获得能量，越过结区进入p型区与空穴复合。电子落入空穴时（复合），从导带能级跃迁至价带能级，以光子形式释放能量。发射光子的波长由半导体的禁带宽度决定。
• 在红外LED中，禁带宽度相对较小（例如，GaAs在室温下的禁带宽度约为1.43 eV，对应红外光子波长λ ≈ 870 nm，由E = hc/λ计算）。通过调整半导体组分（如掺入铝或铟），制造商可调谐禁带宽度以获得所需红外波长（常见红外LED峰值波长包括850 nm、940 nm等）。
• LED芯片内部通常采用双异质结构，将电子和空穴限制在有源区内以实现高效复合。还可能包含反射衬底或反射镜层，以将尽可能多的光子导向出射方向。芯片封装于通常带有镜头的外壳中，以准直或扩散红外光。
• 从外部视角看，施加正向电压（约1.2–1.5 V）后电流流过LED；与可见光LED不同，肉眼看不到任何光，但使用摄像机或红外探测卡可观察到LED发出微弱（红外）光晕[21]。它本质上是一种无运动部件的固态红外光源，开关速度极快——切换时间在纳秒量级，适用于数据传输或编码信号（如红外遥控器使用的38 kHz脉冲）[13]。
• 理解其工作原理的一种方式是，将其视为专为发射特定红外波长而设计的微型电子"灯泡"。没有可见光输出，仅仅因为光子能量低于人眼感光细胞可探测的阈值——但摄像机等器件可轻松捕获到。红外LED通常具有极长的使用寿命（50,000小时以上）和可靠的工作特性，因为没有脆弱灯丝或过多热量；所有的物理过程都发生在半导体晶体内部的量子层面。

总结：红外LED通过在半导体结中注入电流，使其发射波长大于约700 nm的光，从而工作。其基础物理原理与普通LED完全相同——仅材料不同，使发射光子落在红外波段。这是量子物理与实用工程的完美结合，让我们能够轻拨开关即可获得不可见光。

Q: NIR LED产品中850 nm与940 nm有何区别？

A: 主要区别在于波长。850 nm LED常用于近红外光疗和光生物调节疗法等应用，而940 nm LED通常用于夜视应用，因为其发射的光对裸眼不可见。

Q: 850 nm红外灯在红光疗法中有何优势？

A: 850 nm红外灯在红光疗法中效果显著，因为其能有效穿透皮肤，促进血液循环、增强细胞功能，有助于愈合并减轻炎症。

Q: 能否使用红外LED灯条促进植物生长？

A: 是的，使用850 nm红外LED灯条对植物生长有益，因为某些植物对近红外光谱响应良好，可增强其生长和光合作用。

Q: 850 nm和940 nm LED适用于哪些应用场景？

A: 850 nm和940 nm LED均有广泛应用，包括近红外光疗、夜视设备，乃至各类照明用途的柔性LED灯条等。

Q: 660 nm红光与850 nm及940 nm在效果上有何区别？

A: 660 nm红光在表浅层治疗中效果更显著，而850 nm和940 nm能深层穿透组织，更适合治疗应用（如近红外光疗）。

Q: 长时间使用850 nm和940 nm LED是否安全？

A: 是的，850 nm和940 nm LED在治疗场景下长时间使用通常被认为是安全的，因为其不产生有害热量或辐射。

Q: 利用850 nm和940 nm波长的常见LED产品有哪些？

A: 常见LED产品包括850 nm红外LED灯条、用于夜视摄像机的940 nm LED，以及各类园艺照明用LED灯条。

Q: 如何为LED光疗需求选择合适的波长？

A: 波长的选择取决于预期效果。如需更深层的组织穿透和治疗效果，推荐850 nm；若用于夜视等应用，940 nm更为适合。

Q: LED在红外光健康功效中发挥什么作用？

A: LED的红外照明，尤其是850 nm和940 nm波段，用于多种健康疗程，包括改善血液循环、减轻炎症，以及通过近红外光疗促进愈合。

Q: 在哪里可以找到近红外LED与传统红外方案的详细成本对比？

A: 关于初始投资、节能效益、维护成本和投资回报的深度分析，请参阅我们的近红外LED与传统方案的成本分析：投资决策参考。

Q: NIR LED能实现哪种程度的碳减排？

A: 实际案例显示，用NIR LED替换传统红外灯具可将检测照明能耗降低高达90%，每年可节省数千千瓦时电量，并减少数公吨CO₂排放。例如，某工厂改造后每年减少红外照明电耗9,000 kWh，相当于减少约4,500 kg CO₂排放。

（更多详细解答和具体应用场景，请参阅我们关于红外LED基础及应用的系列文章。）

https://tech-led.com/use-cases-of-led-light-infrared-lower-carbon-emi

参考文献

1. Moon LEDs – The Ultimate Guide to IR LED（常见红外LED半导体材料）↩︎
2. Tech-led – SMT850-251 850 nm LED Datasheet（50 mA时输出16–22 mW）↩︎
3. Tech-led – SMT850-251 850 nm LED Datasheet（100 mA脉冲时输出≈44 mW）↩︎
4. Luminus – Infrared (IR) LEDs Product Page（红外LED阵列高达10–15 W，730–940 nm波长范围）↩︎
5. Vision Systems – Machine Vision Lighting for Pharmaceutical and Medical Device Inspection（NIR材料穿透用于检测）↩︎
6. Axton Tech – 850 nm vs 940 nm IR Lights: What is the Difference?（850 nm具有更远照射距离和更高摄像机灵敏度）↩︎
7. Axton Tech – 850 nm vs 940 nm IR Lights: What is the Difference?（940 nm有效照射距离约比850 nm短50%）↩︎
8. Stanley Electric – Case Study: Infrared LEDs in TOA "TRIFORA" Security Cameras（大功率940 nm LED阵列实现0 lux监控）↩︎
9. Christie Medical – VeinViewer Illumination Technology（近红外光显示皮下静脉）↩︎
10. OmniVision – Nyxel® NIR Image Sensor Technology（增强940 nm灵敏度用于驾驶员监控等）↩︎
11. Lasermet – Overview of LED/Laser Classification (IEC 60825-1)（LED纳入激光安全标准；1类判定准则）↩︎
12. Vishay – Eye Safety of Infrared Optical Emitters (App Note)（所有Vishay红外LED属于1类/豁免，阵列需注意）↩︎
13. Tech-led – SMT850-251 850 nm LED Datasheet（快速切换：上升/下降时间约100 ns）↩︎
14. Tech-led – SMT850D Product Page（增强型850 nm LED，支持100 mA连续驱动）↩︎
15. Tech-led – L365-66-60 60芯片UV LED阵列规格书（参考：60芯片UV LED辐射通量约130 mW）
16. Axton Tech – 850 nm vs 940 nm IR Lights: What is the Difference?（940 nm LED辐射强度约为850 nm的40%）↩︎
17. Axton Tech – 850 nm vs 940 nm IR Lights: What is the Difference?（典型硅摄像机传感器在940 nm处灵敏度远低于850 nm）↩︎
18. Freestyle Systems – LEDs and Infrared Light（可见光LED的红外发射可忽略不计；对沙龙/博物馆的好处）↩︎
19. Moon LEDs – The Ultimate Guide to IR LED（红外LED具有高电-红外转换效率）↩︎
20. Moon LEDs – The Ultimate Guide to IR LED（红外LED用于电视等遥控器）↩︎
21. Moon LEDs – The Ultimate Guide to IR LED（红外LED用于安防摄像机——不可见照明可被摄像机传感器探测）↩︎
22. Moon LEDs – The Ultimate Guide to IR LED（红外LED通过复合发射光子，与普通LED相同）↩︎