LTE-209系列红外LED发射器规格书 - 5.0mm封装尺寸 - 正向电压1.6V - 峰值波长940nm

1. 产品概述

LTE-209系列是一类专为可靠光电应用设计的红外（IR）发光二极管（LED）。该系列器件经过精心设计，可在940纳米的峰值波长处发光，该波长位于近红外光谱范围内。这一特定波长通常用于需要不可见光源的应用，例如接近传感器、物体检测和光学编码器。本系列的核心优势在于其精密的制造工艺，确保了稳定的辐射强度和光谱特性。器件采用低成本、微型端视塑料封装，非常适合空间受限的设计。其关键特性在于与特定系列光电晶体管在机械结构和光谱特性上的匹配性，便于设计优化的发射器-探测器对，从而提升系统性能和信号完整性。

2. 深入技术参数分析

2.1 绝对最大额定值

绝对最大额定值定义了可能导致器件永久损坏的应力极限。这些额定值在环境温度（T_A）为25°C时指定。最大连续正向电流为60 mA，在脉冲条件下（每秒300个脉冲，脉冲宽度10 μs）的峰值正向电流能力为1 A。最大功耗为90 mW。器件可承受高达5 V的反向电压。工作温度范围为-40°C至+85°C，而存储温度范围则从-55°C延伸至+100°C。在组装时，引线可在距离封装本体1.6mm处，于260°C的温度下焊接，最长持续时间为5秒。

2.2 光电特性

光电特性是在标准测试条件（T_A=25°C，I_F=20mA）下测量的关键性能参数。辐射强度（I_E），即每单位立体角发射的光功率，典型值为1.383 mW/sr。孔径辐射照度（E_e），代表功率密度，典型值为0.184 mW/cm²。峰值发射波长（λ_峰值）中心位于940 nm，光谱半宽（Δλ）为50 nm，这定义了发射光的光谱纯度。在测试电流下，正向电压（V_F）典型范围从1.2V到最大值1.6V。当施加5V反向偏压时，反向电流（I_R）最大为100 μA。视角（2θ_1/2），即辐射强度降至其峰值一半时的角度，为16度，表明其光束模式相对较窄。

3. 分档系统说明

虽然提供的规格书没有明确详述多参数分档系统，但它指出器件是"根据特定的在线强度和辐射强度范围进行筛选的"。这意味着存在一个基于测量的辐射强度（可能还包括辐射照度值）进行的选择或分类过程。这种预筛选确保了为特定订单交付的组件，其关键光学参数的公差带比通用规格中规定的绝对最小和最大限值更窄。这种做法提高了应用性能的一致性，特别是在光学输出匹配至关重要的系统中。

4. 性能曲线分析

规格书包含几条典型的特性曲线，用以说明器件在不同条件下的行为。

4.1 光谱分布

图1显示了光谱分布曲线，绘制了相对辐射强度与波长的关系。它确认了在940 nm处的峰值发射以及大约50 nm的光谱半宽，显示了峰值周围发射波长的分布范围。

4.2 正向电流 vs. 正向电压（I-V曲线）

图3描绘了正向电流与正向电压的特性关系。这条曲线是非线性的，这是二极管的典型特征。它显示了电压超过开启阈值后，小幅增加会导致电流迅速增加的关系。规格书中规定的在20mA时V_F为1.2V至1.6V，可以在此曲线的背景下理解。

4.3 相对辐射强度 vs. 正向电流

图5说明了光学输出（相对辐射强度）如何随正向驱动电流变化。通常，输出随电流增加而增加，但在整个工作范围内，这种关系可能并非完全线性。这条曲线对于确定实现所需光学输出水平所需的驱动电流至关重要。

4.4 温度依赖性

图2和图4显示了环境温度的影响。图2（正向电流 vs. 环境温度，可能在恒定电压下）和图4（相对辐射强度 vs. 环境温度，在恒定电流下）表明LED的电学和光学特性都与温度相关。通常，对于红外LED，随着温度升高，正向电压降低，光学输出也降低。这些曲线对于设计具有温度补偿功能的电路或估算非环境温度下的性能至关重要。

4.5 辐射方向图

图6是辐射图或视角方向图。它是一个极坐标图，显示了发射辐射强度的角度分布。16度的半角在这里得到了直观展示，显示了在偏离中心轴±8度时，强度下降到轴向值的50%。

5. 机械与封装信息

该器件采用微型塑料端视封装。封装图纸中的关键尺寸包括本体直径、引脚间距和总长度。引脚以特定的间距从封装中引出，这对PCB布局至关重要。封装包含一个凸缘，注释中指定了该凸缘下树脂的最大突出量。注释还澄清了引脚间距是在引脚离开封装本体的位置测量的，除非另有说明，一般公差为±0.25mm。物理结构设计为与相应的光电晶体管在机械上匹配，确保在组装模块中的正确对准。

6. 焊接与组装指南

提供的主要组装指南与焊接温度相关。绝对最大额定值规定，引线可承受260°C的温度，最长持续5秒。此额定值是在距离封装本体1.6mm（0.063英寸）处测量的。此信息对于定义回流焊温度曲线或手工焊接程序至关重要。超过此温度或时间可能会损坏内部芯片粘接、引线键合或塑料封装材料本身。在处理过程中应遵守标准的ESD（静电放电）预防措施。器件应在-55°C至+100°C的指定温度范围内，在干燥环境中存储，以防止吸湿，吸湿可能导致回流焊过程中出现"爆米花"现象。

7. 包装与订购信息

规格书将部件型号标识为LTE-209。"规格号"为DS-50-92-0001，修订版为C。摘录中未提供关于卷带包装、卷盘数量或湿度敏感等级（MSL）的具体细节。订购通常基于基本部件号LTE-209，可能带有后缀以指示特定的强度分档，如特性部分提到的筛选过程所暗示。

8. 应用建议

8.1 典型应用场景

LTE-209非常适合需要紧凑、高效红外光源的应用。其940nm波长对人眼不可见，非常适用于：

光学开关与物体检测：与光电晶体管（如提到的LTR-4206系列）配对，通过中断红外光束来检测物体的存在、缺失或位置。
接近感应：用于检测用户或物体接近的设备，通常采用反射式感应。
编码器：为电机控制和位置传感系统中的增量式或绝对式光学编码器提供光源。
数据传输：可用于短距离、低数据速率的红外通信链路（例如，遥控系统），但其窄视角可能需要精确对准。

8.2 设计考量

限流：务必使用串联电阻或恒流驱动器将正向电流限制在所需的工作点，切勿超过绝对最大额定值。
热管理：考虑功耗（V_F* I_F）以及环境温度对输出的影响。对于高可靠性应用，应在高温下降低最大电流的额定值。
光学对准：16度的窄视角要求与配对的探测器或目标区域进行精确的机械对准，以获得最佳信号强度。
电路保护：尽管它具有5V的反向电压额定值，但在电路中加入防止反向电压或电压尖峰的保护措施是良好的设计实践。
匹配对：为了在传感应用中获得最佳性能，建议按照说明，将该器件与其光谱和机械匹配的光电晶体管一起使用。

9. 技术对比与差异化

如文档所示，LTE-209系列的关键差异化在于其针对强度参数的特定筛选，以及与光电晶体管系列的匹配配对。与通用红外LED相比，这种预筛选提供了更高的光学输出一致性，可以简化电路校准并提高大规模生产中的良率。机械匹配确保当与指定的光电晶体管一起使用时，物理对准和光耦合得到优化，从而产生更强、更可靠的信号。在砷化镓（GaAs）衬底上使用砷化镓铝（GaAlAs）是生产波长约940nm的高效近红外发射器的标准技术。

10. 常见问题解答（FAQ）

问：940nm波长有什么用途？

答：940nm位于近红外光谱，对人眼不可见。它常用于传感和通信，以避免可见光干扰，并且能被硅光电探测器高效检测。

问：我可以直接从5V微控制器引脚驱动这个LED吗？

答：不可以。必须使用限流电阻。在20mA时，典型的V_F为1.6V，对于5V电源，电阻值应为 R = (5V - 1.6V) / 0.02A = 170Ω。使用标准的180Ω电阻，电流将接近19mA。

问：温度如何影响性能？

答：如特性曲线所示，对于给定的电流，温度升高通常会降低光学输出，并降低正向电压。针对宽温度范围的设计必须考虑这一点。

问："光谱匹配"是什么意思？

答：这意味着LED的发射光谱（中心在940nm）与指定光电晶体管的峰值响应区域良好匹配。这最大化了探测器能够转换为电信号的发射光量。

11. 实际设计与使用示例

示例1：物体检测门：可以将两个LTE-209红外LED放置在传送带的一侧，每个都与另一侧的匹配光电晶体管配对，形成两个独立的检测光束。微控制器监控光电晶体管的输出。当物体通过时，它会中断一条或两条光束，从而使系统能够计数物体、测量尺寸（通过计时光束中断时间）或触发某个动作。

示例2：反射式接近传感器：将一个LTE-209及其匹配的光电晶体管并排放置在PCB上，面向同一方向。LED发射光束。当物体靠近时，它会将部分光线反射回光电晶体管。检测到的信号强度与物体的接近程度相关。这种设置在非接触式水龙头或自动皂液器中很常见。

12. 工作原理简介

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型区域的电子和来自p型区域的空穴被注入到结区。当这些载流子复合时，会释放能量。在此处使用的特定材料系统（GaAlAs/GaAs）中，该能量对应于红外光谱中的光子，波长约为940nm。二极管的结构（包括提到的窗口层）旨在使产生的光能够有效地逸出半导体材料。塑料封装用于保护半导体芯片、提供机械结构，并且还可以作为透镜来塑造发射光束，从而形成指定的16度视角。

13. 技术趋势与发展

红外发射器技术持续发展。该领域的一般趋势包括：

效率提升：开发新的半导体材料和结构（例如，多量子阱），以在给定的电输入下实现更高的光学输出功率，从而降低功耗和发热。
小型化：不断减小封装尺寸（例如，芯片级封装），以便集成到越来越小的消费电子产品和物联网设备中。
功能增强：将发射器与驱动电路、光电探测器甚至微控制器集成到单个模块或系统级封装（SiP）解决方案中。
波长多样化：虽然940nm仍是标准，但其他红外波长（例如850nm、1050nm）正在针对特定应用进行优化，如人眼安全系统或不同的大气传输窗口。
可靠性改进：封装材料和芯片粘接技术的进步，以承受更高的温度和更苛刻的环境条件，例如汽车应用所需的条件。

LTE-209代表了在这一更广泛的技术背景下，一个成熟且具有成本效益的解决方案。

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。

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