目录
1. 产品概述
LTE-4238 是一款大功率红外发光二极管，专为需要可靠且高强度红外照明的应用而设计。其主要功能是发射峰值波长为 880 纳米的不可见光，适用于传感、遥控和光开关系统。其关键特性在于其与特定系列光敏三极管在机械和光谱上的匹配，确保在发射-接收对中实现精确信号传输的最佳性能。
2. 深度技术参数分析
2.1 绝对最大额定值
为确保器件寿命和可靠性，其工作环境需严格限定在规定的电气和环境极限内。最大连续正向电流为 100 mA，在脉冲条件下（300 pps，10 µs 脉冲宽度）峰值正向电流能力可达 2 A。在环境温度 (TA) 为 25°C 时，最大功耗为 150 mW。工作温度范围为 -40°C 至 +85°C，存储温度范围为 -55°C 至 +100°C。器件可承受高达 5 V 的反向电压。组装时，引脚可在 260°C 下焊接，最长持续时间为 5 秒，测量点距封装本体 1.6mm。
2.2 电气与光学特性
关键性能参数在 TA=25°C、正向电流 (IF) 为 20 mA 的条件下规定。辐射强度 (IE) 典型值为 4.81 mW/sr，表示单位立体角的光功率输出。孔径辐射照度 (Ee) 为 0.64 mW/cm²。正向电压 (VF) 典型范围在 1.3V 至 1.8V 之间。光谱特性由峰值发射波长 (λPeak) 880 nm 和光谱半宽 (Δλ) 50 nm 定义，表明了发射光带的窄度。在反向电压 (VR) 为 5V 时，反向电流 (IR) 最大为 100 µA。视角 (2θ1/2) 为 20 度，描述了辐射强度降至峰值一半时的角度分布范围。
3. 性能曲线分析
规格书提供了多张图表，说明器件在不同条件下的行为。
3.1 光谱分布
图 1 显示了相对辐射强度随波长的变化关系。曲线以 880 nm 为中心，典型半宽为 50 nm，证实了红外输出的单色性，适用于滤波和精确检测。
3.2 正向电流与环境温度关系
图 2 描绘了最大允许正向电流随环境温度升高而降额的情况。此图对于热管理设计至关重要，确保器件在所有环境条件下均在其安全工作区内运行。
3.3 正向电流与正向电压关系
图 3 展示了二极管的 IV（电流-电压）特性。这种非线性关系对于设计驱动电路、确定实现特定工作电流所需电压至关重要。
3.4 相对辐射强度与环境温度及正向电流关系
图 4 和图 5 显示了光输出功率如何随温度和驱动电流变化。输出通常随温度升高而降低（图 4），并随正向电流超线性增加（图 5），突显了输出、效率和热负载之间的权衡。
3.5 辐射模式图
图 6 是显示发射光空间分布的极坐标图。20 度视角得到确认，显示出相对聚焦的光束轮廓，这对于定向照明应用是有利的。
4. 机械与封装信息
4.1 封装尺寸
该器件采用带凸缘的标准 LED 封装。关键尺寸包括本体尺寸、引脚间距和突出限制。除非另有说明，所有尺寸均以毫米为单位，标准公差为 ±0.25mm。引脚间距在引脚伸出封装本体的位置测量。允许凸缘下方最大树脂突出量为 1.0mm。工程师必须参考详细的机械图纸（PDF 中隐含）以在印刷电路板上进行精确布局和焊盘设计。
4.2 极性识别
适用标准 LED 极性惯例，通常通过封装上的平面或不同长度的引脚（阳极长于阴极）来指示。必须从封装图纸中验证具体标记，以确保组装过程中方向正确，防止反向偏压损坏。
5. 焊接与组装指南
引脚焊接温度的绝对最大额定值为 260°C 持续 5 秒，测量点距封装本体 1.6mm (0.063")。此额定值与标准无铅回流焊曲线兼容。严格遵守此限制对于防止内部半导体芯片、键合线或环氧树脂透镜材料受到热损伤至关重要。建议进行预热以最小化热冲击。器件应根据湿度敏感等级指南存储在干燥、受控的环境中，该指南应从制造商的处理说明中获取。
6. 应用建议
6.1 典型应用场景
这款红外发射管非常适合以下应用：光学编码器和位置传感器、红外遥控发射器、物体检测和接近传感、工业自动化光幕以及光数据传输链路。其与特定光敏三极管的匹配使其在反射式或透射式光耦设计中尤其有价值，因为在这些设计中对准和光谱响应至关重要。
6.2 设计考量要点
驱动电路：使用电压源驱动时，必须使用限流电阻来设定所需的 IF并防止热失控。电阻值计算公式为 R = (Vsupply- VF) / IF。对于高峰值电流（高达 2A）的脉冲操作，需要使用由脉冲发生器驱动的晶体管开关。
热管理：必须遵守 150 mW 的功耗限制。在高环境温度或高连续电流下，结温会升高，可能降低输出强度并缩短器件寿命。可能需要采用具有足够铜面积以散热的 PCB 布局。
光学设计：20 度视角提供了聚焦光束。如需更广的覆盖范围，可能需要漫射透镜。为了与匹配的光电探测器实现最大耦合效率，需确保正确的机械对准，并考虑环境红外噪声的潜在来源。
7. 技术对比与差异化
LTE-4238 的主要差异化在于其高辐射强度（典型值 4.81 mW/sr）以及为匹配配套光敏三极管性能而进行的特定筛选。与通用红外 LED 相比，这种预选确保了配对光电系统中更严格的容差，从而实现更一致的灵敏度、更低的串扰和更高的信噪比。880 nm 波长是一个通用标准，与 940 nm 光源相比，在硅光电探测器灵敏度和较低可见性之间取得了良好平衡。
8. 常见问题解答 (FAQ)
问：如果连续电流仅为 100mA，那么峰值正向电流额定值 (2A) 的目的是什么？
答：峰值额定值允许非常短的高电流脉冲。这对于遥控或数据传输等应用至关重要，这些应用需要高瞬时光功率以实现距离或速度，但平均功率和热量保持较低。
问：环境温度如何影响性能？
答：随着温度升高，正向电压通常会略微下降，辐射输出降低，并且最大允许连续电流必须降额。设计必须考虑这些变化。
问：我可以直接用微控制器的 GPIO 引脚驱动这个 LED 吗？
答：可能可以，但需谨慎。GPIO 引脚可能提供 20-50mA 电流。您必须使用串联电阻将电流限制在所需的 IF，并确保总电流不超过微控制器引脚和封装的限制。对于更高电流或脉冲操作，需要外部驱动晶体管。
问：“光谱匹配”是什么意思？
答：这意味着这款红外 LED 的发射光谱经过优化，以与其配对光敏三极管的光谱灵敏度峰值对齐。这可以在给定的发射功率下最大化检测到的信号强度。
9. 实际设计案例研究
场景：设计一个接近传感器。目标是在 10 厘米内检测物体。系统使用一个 LTE-4238 红外发射管和一个匹配的光敏三极管并排放置，面向同一方向。
实施方案：LED 以 1 kHz 频率、50 mA 脉冲驱动。一个限流电阻设定此偏置。光敏三极管的集电极连接上拉电阻和放大器/滤波电路。当物体在范围内时，红外光反射回光敏三极管，导致其集电极电压下降。该信号随后被调理并送入比较器或微控制器 ADC 以触发检测事件。
关键计算：基于 5V 电源和约 1.5V 的 VF计算驱动电阻值：R = (5V - 1.5V) / 0.05A = 70 欧姆。LED 中的功耗：P = VF* IF= 1.5V * 0.05A = 75 mW，远低于 25°C 时的 150 mW 最大值。
10. 工作原理简介
红外 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 区的空穴被注入结区。当这些载流子复合时，能量以光子的形式释放。880 nm 的特定波长由所用半导体材料的带隙能量决定。发射的光是非相干的，属于近红外光谱，人眼不可见，但易于被硅基光电探测器检测。
11. 技术发展趋势
用于传感的红外发射管趋势继续朝着更小封装内更高功率密度和效率发展。这使得检测距离更长，系统功耗更低。同时也在向集成解决方案发展，将发射器、驱动器，有时甚至探测器集成到具有数字接口的单个模块中。此外，晶圆级封装和芯片级封装技术的进步正在减小分立光电元件的尺寸和成本，同时提高可靠性。基本工作原理保持不变，但单位体积的集成度和性能正在稳步提高。
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。 |