LTE-S9511TS-R 红外发射器规格书 - 940nm波长 - 18°视角 - 1.6V正向电压

1. 产品概述

LTE-S9511TS-R是一款分立式红外发射器，专为需要可靠高效红外光源的应用而设计。它采用砷化镓（GaAs）技术，在940nm峰值波长处发光，能有效减少可见光干扰。该器件采用侧视封装，配备透明透镜，提供聚焦的18度半强度视角，非常适合需要定向红外信号传输的应用。本产品符合RoHS和无铅环保标准，采用适合自动化组装工艺的包装，并兼容红外回流焊接。

1.1 核心特性与目标市场

这款红外发射器的主要特性包括高辐射强度、紧凑的EIA标准封装以及适用于自动化PCB组装。其核心优势在于其特定的940nm波长（因其低可见性和良好的硅光探测器响应而常用于消费电子遥控器）以及侧视配置（允许在PCB上进行水平发射）。主要目标市场是消费电子、工业自动化和安防系统。关键应用是作为遥控器单元中的红外发射器，以及作为各种检测和数据传输系统中安装在PCB上的传感器组件。

2. 技术参数分析

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损坏的极限。在环境温度（TA）为25°C时，最大功耗为140 mW。在脉冲条件下（每秒300个脉冲，10μs脉冲宽度），可承受1安培的峰值正向电流，而最大连续直流正向电流为70 mA。该器件可承受高达5伏的反向电压。工作温度范围为-40°C至+85°C，存储温度范围为-55°C至+100°C。红外回流焊接最高温度为260°C，持续10秒。

2.2 电气与光学特性

这些是在TA=25°C下测量的典型性能参数。在正向电流（I_E）为20mA时，辐射强度（I_F）为24 mW/sr（典型值），测试容差为±15%。峰值发射波长（λ_峰值）为940nm。光谱带宽（Δλ）为50nm，代表发射波长的分布范围。正向电压（V_F）典型值为1.3V，在I_F=20mA时最大为1.6V。在反向电压（V_R）为5V时，反向电流（I_R）最大为10 μA。视角（2θ_1/2），即强度降至轴向值一半的角度，为18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。光谱分布曲线（图1）显示了以940nm为中心的波长范围内的相对辐射强度。正向电流与环境温度关系曲线（图2）说明了最大允许正向电流如何随环境温度升高而降低，这对热管理至关重要。正向电流与正向电压关系曲线（图3）显示了二极管的IV特性。相对辐射强度与环境温度关系曲线（图4）展示了光输出如何随温度升高而降低。相对辐射强度与正向电流关系曲线（图5）显示了驱动电流与光输出之间的非线性关系。最后，辐射方向图（图6）是以极坐标图直观展示18度视角。

4. 机械与封装信息

4.1 外形与封装尺寸

该器件符合EIA标准封装。外形图提供了PCB焊盘设计和机械集成的关键尺寸。除非另有说明，所有尺寸均以毫米为单位，一般公差为±0.15mm。侧视方向已明确标示。

4.2 焊盘布局

提供了推荐的焊盘布局，以确保在回流焊或波峰焊期间形成可靠的焊点。尺寸针对封装进行了优化，有助于防止立碑或润湿不良。建议使用0.12mm（5密耳）厚度的金属钢网进行锡膏印刷。

4.3 编带与卷盘包装

该元件采用8mm载带包装，卷盘直径为7英寸，兼容标准自动化贴片设备。每卷包含1500个元件。包装规格，包括口袋尺寸、载带宽度和卷盘轴心尺寸，遵循ANSI/EIA 481-1-A-1994标准。载带用封盖胶带密封，以保护元件免受湿气和污染。

5. 组装与操作指南

5.1 焊接工艺

该器件兼容红外回流焊接工艺，尤其适用于无铅焊料合金。提供了详细的回流焊温度曲线建议，强调峰值温度不得超过260°C，最长持续10秒。该曲线包括预热阶段，以最大限度地减少热冲击。对于手工焊接，建议烙铁温度低于300°C，每个引脚最长焊接3秒。指南强调，最终的温度曲线应根据具体的PCB设计、所用元件和锡膏进行特性化验证。

5.2 存储与湿度敏感性

该元件的湿度敏感等级（MSL）为3级。当装有干燥剂的原始防潮袋未开封时，应在≤30°C和≤90%相对湿度的条件下存储，并在一年内使用。一旦袋子打开，元件应在≤30°C和≤60%相对湿度的条件下存储。如果暴露在环境条件下超过一周（168小时），则需要在焊接前进行烘烤，在60°C下至少烘烤20小时，以防止在回流焊过程中发生“爆米花”开裂。

5.3 清洁与驱动方法

如果焊接后需要清洁，只能使用异丙醇等酒精类溶剂。文档强调LED是电流驱动器件。为确保并联驱动多个LED时亮度均匀，应为每个LED串联一个独立的限流电阻。这可以补偿各个器件之间正向电压（V_F）的微小差异。

6. 应用说明与设计考量

6.1 典型应用场景

主要应用是作为电视机、音响系统和机顶盒等消费类遥控器中的红外发射器。其940nm波长对人眼几乎不可见，减少了感知到的光污染。它也适用于短距离红外数据传输链路、安防系统传感器（例如，光束中断探测器）以及需要非接触式信号的工业自动化。当红外光束需要平行于PCB表面发射时（例如在边缘感应应用或超薄设备中），侧视封装具有优势。

6.2 设计考量

设计人员必须考虑以下几点：热管理：必须遵循最大正向电流随环境温度升高而降额的规定（图2），以确保器件寿命。电流驱动：必须使用恒流源或带串联电阻的电压源。使用简单的电压源驱动将导致热失控和故障。光学对准：狭窄的18°视角要求与接收光探测器或预期的传输路径进行精确对准。PCB布局：遵循推荐的焊盘尺寸，以确保适当的机械稳定性和焊点可靠性。

6.3 对比与选型

与标准的5mm或3mm圆形红外LED相比，这种侧视SMT封装节省了垂直空间。与更宽视角的发射器相比，其窄光束在轴向上提供更高的强度，这有利于更长的传输距离或更低的功耗。与更常见的850nm波长相比，940nm波长产生的可见红光更少，这在消费类应用中是可取的。当设计需要用于遥控或接近感应的、具有聚焦光束的表面贴装侧发射红外光源时，设计人员应选择此元件。

7. 常见问题解答（FAQ）

问：峰值波长（λ_峰值）与主波长（λ_d）有何区别？

答：峰值波长是发射光功率最大的波长（本器件为940nm）。主波长源自颜色感知，对于单色红外器件相关性较小；对于可见光LED则更为关键。

问：我可以直接用微控制器引脚驱动这个LED吗？

答：不可以。微控制器引脚通常无法安全或稳定地提供20mA电流。您必须使用由微控制器控制的晶体管开关（例如NPN或MOSFET）来处理LED电流，并且始终串联一个限流电阻。

问：为什么打开包装袋后的存储条件如此严格？

答：塑料封装会吸收湿气。在高温回流焊接过程中，这些被吸收的湿气会迅速汽化，导致内部分层或“爆米花”现象，从而使元件开裂并损坏。烘烤过程可以去除这些吸收的湿气。

问：如何计算串联电阻值？

答：使用欧姆定律：R = (V_电源- V_F) / I_F。例如，使用5V电源，典型V_F为1.3V，期望的I_F为20mA：R = (5 - 1.3) / 0.02 = 185欧姆。使用下一个标准值（例如180或200欧姆），并确保电阻的额定功率足够（P = I²* R）。

8. 技术原理与趋势

8.1 工作原理

红外发射二极管（IRED）基于半导体p-n结的电致发光原理工作。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，它们以光子的形式释放能量。这些光子的波长由半导体材料的带隙能量决定。砷化镓（GaAs）的带隙对应于红外辐射，在本器件中具体约为940nm。侧视封装包含一个模压环氧树脂透镜，可将发射的光塑造成指定的视角。

8.2 行业趋势

分立红外元件的趋势是朝着更高效率（单位电输入产生更多辐射输出）、更小封装尺寸以实现终端设备小型化，以及提高与高速数据传输协议（如IrDA）的兼容性方向发展。同时，也注重提高汽车和工业市场的可靠性和一致性。将发射器与驱动电路或光探测器集成到单个模块中是另一个常见趋势，简化了最终用户的设计。正如本元件所示，转向无铅和符合RoHS标准的材料与工艺是普遍的行业标准。

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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