LTE-R38386AS-S 红外发射与接收器件规格书 - 850nm波长 - 3.6W功率 - 3.1V正向电压 - 中文技术文档

1. 产品概述

本文档详细阐述了一款分立式红外（IR）器件的规格，该器件专为需要可靠光源和传感能力的应用而设计。该器件集成了红外发射器和探测器，峰值波长为850纳米，专为要求高输出和稳定运行的高性能应用而设计。

该器件的核心优势在于将高功率红外发射器与兼容的探测器集成于单一封装内。这种集成简化了反射式或接近式传感应用的设计。发射器具有高辐射强度和宽视角的特点，而探测器则提供了信号接收所需的灵敏度。本产品符合环保法规，属于RoHS和绿色产品。

目标市场包括遥控系统、短距离无线数据传输、安防报警系统，以及各种偏好使用红外技术的工业或消费电子传感应用。

2. 深入技术参数分析

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应力极限。不保证在或超过这些极限下运行，为确保长期可靠性能，应避免此类操作。

• 功耗（Pd）：3.6 瓦。这是在环境温度（Ta）为25°C时，器件能够耗散的最大热量。超过此值将导致结温过度升高。
• 峰值正向电流（I_FP）：5 安培。这是在脉冲条件下（每秒300个脉冲，10μs脉冲宽度）允许的最大电流。它远高于直流额定值，利用了器件的瞬态热容量。
• 直流正向电流（I_F）：1 安培。发射器可承受的最大连续正向电流。
• 反向电压（V_R）：5 伏特。施加高于此值的反向电压可能导致半导体结击穿。
• 热阻（R_θJ）：9 K/W。此参数表示热量从半导体结传导到环境中的效率。数值越低，散热性能越好。
• 工作温度范围：-40°C 至 +85°C。器件被规定可在此环境温度范围内正常工作。
• 存储温度范围：-55°C 至 +100°C。
• 红外焊接条件：封装可承受最高260°C的回流焊峰值温度，最长持续时间为10秒。

2.2 电气与光学特性

这些参数在标准测试条件（Ta=25°C）下测得，代表了器件的典型性能。

• 辐射强度（I_E）：630 mW/sr（典型值），在 I_F=1A 条件下。此参数测量沿中心轴单位立体角发射的光功率，表示光源的亮度。
• 总辐射通量（Φ_e）：1340 mW（典型值），在 I_F=1A 条件下。这是向所有方向发射的总光功率。
• 峰值发射波长（λ_P）：850 nm（典型值）。光输出功率达到最大值时的波长。
• 光谱线半宽（Δλ）：50 nm（典型值）。在最大强度一半处的发射光谱宽度，表示光谱纯度。
• 正向电压（V_F）：3.1 V（典型值），在 I_F=1A 条件下，范围为 2.5V 至 3.6V。器件在通过指定电流时的压降。
• 反向电流（I_R）：10 μA（最大值），在 V_R=5V 条件下。器件反向偏置时的小漏电流。
• 上升/下降时间（t_r/t_f）：30 ns（典型值）。光输出从最大值的10%上升到90%（或从90%下降到10%）所需的时间。这决定了最大调制速度。
• 视角（2θ_1/2）：90 度（典型值）。辐射强度为中心（0°）值一半时的全角。宽视角有利于广覆盖应用。

3. 性能曲线分析

规格书提供了几条关键的特性曲线，对于理解器件在不同条件下的行为至关重要。

3.1 光谱分布

光谱分布曲线显示了相对辐射强度随波长的变化关系。对于本器件，峰值中心位于850nm，典型半宽为50nm。此特性对于匹配配对探测器的光谱灵敏度或确保与系统中光学滤波器的兼容性非常重要。

3.2 正向电流与环境温度关系

此降额曲线说明了最大允许直流正向电流如何随环境温度升高而降低。为防止超过最高结温，在高温环境下工作时必须降低驱动电流。曲线通常显示从25°C时的额定电流线性下降到最高结温时的零电流。

3.3 正向电流与正向电压关系

I-V 曲线显示了正向电流与正向电压之间的指数关系。在1A电流下典型的 V_F值为3.1V，是设计驱动电路和计算功耗（P_d= V_F* I_F）的关键参数。

3.4 相对辐射强度与正向电流及温度关系

这些曲线显示了光输出功率如何随驱动电流和环境温度变化。输出通常随电流线性增加，直至某一点，但在极高电流下，由于发热，效率可能会下降。输出也随温度升高而降低，这是由于内部量子效率下降所致。

3.5 辐射方向图

极坐标辐射图直观地表示了视角。该图确认了90度的半角，显示了不同离轴角度下的相对强度。这对于设计光学系统以及在系统中对准发射器和探测器至关重要。

4. 机械与封装信息

4.1 外形尺寸

该器件采用表面贴装封装。外形图规定了所有关键的物理尺寸，包括长度、宽度、高度、引脚间距和光学窗口的位置。除非另有说明，公差通常为±0.1mm。设计PCB焊盘布局时，必须参考此图。

4.2 推荐焊盘尺寸

提供了推荐的PCB焊盘布局（封装）。这包括焊盘尺寸、形状和间距，以确保回流焊过程中形成可靠的焊点并提供足够的机械强度。遵循这些建议有助于防止立碑和不良焊接。

4.3 极性标识

阴极在封装图中已明确标示。组装时必须注意正确的极性，以防损坏器件。提供的编带和卷盘包装也保持了自动贴装时的一致方向。

5. 焊接与组装指南

5.1 存储条件

该器件对湿度敏感。未开封的包装应存储在≤30°C和≤90%相对湿度的环境中，建议在一年内使用。一旦防潮袋打开，元件应存储在≤30°C和≤60%相对湿度的环境中。如果暴露在环境空气中超过一周，在焊接前需要在约60°C下烘烤至少20小时，以去除吸收的水分，防止回流焊过程中发生“爆米花”现象。

5.2 回流焊温度曲线

建议采用符合JEDEC标准的回流焊温度曲线。关键参数包括：

• 预热：150–200°C，最长120秒，以逐步加热电路板并激活助焊剂。
• 峰值温度：最高260°C。高于260°C的时间应最小化。
• 峰值时间：最长10秒。器件最多可承受此温度曲线两次。

具体的温度曲线必须根据实际的PCB设计、焊膏和使用的回流炉进行特性化。

5.3 手工焊接

如果必须进行手工焊接，烙铁头温度不应超过300°C，每个焊点的接触时间应限制在3秒以内。此操作只能进行一次。

5.4 清洗

如果需要进行焊后清洗，只能使用异丙醇等醇基溶剂。应避免使用刺激性或腐蚀性的化学清洁剂。

6. 包装与订购信息

6.1 编带与卷盘规格

元件以压纹载带形式提供，卷绕在7英寸卷盘上。每盘包含600个元件。包装符合ANSI/EIA 481-1-A-1994标准。载带带有覆盖膜以保护元件，规格允许一卷中最多连续缺失两个元件。

6.2 料号

基础料号为 LTE-R38386AS-S。订购和识别时应使用此号码。

7. 应用建议与设计考量

7.1 典型应用电路

该器件适用于普通电子设备。对于驱动发射器，它是一个电流驱动器件。强烈推荐使用电路模型（A）：当多个器件并联时，应为每个LED串联一个限流电阻。这通过补偿各个LED之间正向电压（V_F）的自然差异来确保亮度均匀性。不推荐使用电路模型（B）：即LED直接并联而没有各自的电阻，因为这可能导致显著的亮度不匹配，以及正向电压（V_F.

）最低的LED可能吸收过多电流。

• 7.2 设计考量热管理：
• 由于功耗高达3.6W，PCB上正确的热设计至关重要。使用足够的铜箔面积（散热焊盘）连接到器件引脚，以将热量从结区传导出去。驱动电流选择：
• 根据所需的辐射强度以及应用最高环境温度下的热降额来选择工作电流。不要超过1A的绝对最大直流电流。光学对准：
• 对于同时使用发射器和探测器的反射式传感应用，需要精心的机械设计，以使探测器的视场与发射器的照明区域对准。电气噪声：

对于探测器侧，需考虑环境光噪声的潜在影响。规格书提到可以为光电二极管/晶体管提供滤光片，但未明确说明本特定探测器是否包含滤光片。

7.3 应用限制

该器件不设计用于故障可能危及生命或健康的场合，例如航空、交通控制、医疗或关键安全系统。对于此类应用，在设计采用前需要咨询制造商。

8. 技术对比与差异化

• 虽然本规格书未提供与其他料号的直接对比，但可以推断出该器件的关键差异化特征：集成解决方案：
• 集成了发射器和探测器，与采购分立元件相比，减少了元件数量并简化了光学对准。高功率：
• 630 mW/sr的辐射强度和3.6W的功耗额定值表明这是一款高输出器件，适用于需要更长距离或更强信号的应用。高速度：
• 30 ns的上升/下降时间支持高频调制，适用于快速数据传输或脉冲操作。宽视角：

90度的半角提供了宽广的覆盖范围，适用于接近传感或对准要求不高的应用。

9. 常见问题解答（基于技术参数）

问：我可以连续以1A驱动这个LED吗？

答：可以，但前提是环境温度为25°C或更低，并且您已实施足够的散热措施以将结温保持在限值内。在更高的环境温度下，必须根据提供的曲线对电流进行降额。

问：辐射强度和总辐射通量有什么区别？

答：辐射强度（mW/sr）测量特定方向（通常是轴向）单位立体角内的功率。总辐射通量（mW）测量所有方向发射的光功率总和。前者与聚焦应用相关，后者与总光输出相关。

问：为什么并联的每个LED都需要串联电阻？_F答：LED的正向电压（V_F）具有负温度系数，并且存在制造差异。如果没有各自的电阻，正向电压（V

）略低的LED将吸收不成比例地更多的电流，导致亮度不均以及该器件可能发生热失控。

问：如何理解“260°C持续10秒”的焊接条件？

答：这意味着器件封装可以承受无铅回流焊的高温。您的回流炉温度曲线应设计为使器件本体温度不超过260°C，并且在该峰值附近几度内的时间少于10秒。

10. 实际应用示例

设计案例：自动水龙头接近传感器

在此应用中，发射器和探测器并排安装在防水窗后面。发射器持续发出850nm红外光束。当手放在水龙头下时，红外光从手上反射回探测器。监控探测器输出的微控制器检测到信号显著增加，从而触发水阀打开。

1. 设计步骤：驱动电路：

2. 使用电路模型（A）。采用恒流源或带串联电阻的电压源将发射器电流设置为例如500mA，以在远低于限值的情况下提供强信号。探测器接口：

3. 光电探测器（本封装中可能为光电晶体管）将以共发射极配置连接，并带有上拉电阻。当检测到红外光时，集电极电压会下降。PCB布局：

4. 遵循推荐的焊盘布局。包含大面积连接到器件地引脚的铜箔以散热。使模拟传感走线远离嘈杂的数字线路。光学/机械：

5. 设计外壳，使发射器的90度锥形光束与探测器的视场在所需的感应区域（例如，距离水龙头头部5-15厘米）重叠。软件：

在微控制器中实现滤波，以区分反射信号与环境红外噪声（例如，来自阳光或加热器）。

11. 工作原理

该器件包含两个主要元件：红外发射器（IRED）：

这通常是一个砷化镓（GaAs）或铝镓砷（AlGaAs）半导体二极管。当正向偏置时，电子和空穴在有源区复合，以光子的形式释放能量。材料成分（AlGaAs）被设计用于产生波长约850nm的光子，该波长属于近红外光谱，人眼不可见。红外探测器：

这是一个由硅或其他对红外光敏感的半导体材料制成的光电二极管或光电晶体管。当具有足够能量的光子撞击探测器的有源区时，它们会产生电子-空穴对。在光电二极管中，当反向偏置时，这会产生与光强度成正比的光电流。在光电晶体管中，光电流充当基极电流，导致更大的集电极电流流动，从而提供内部增益。

12. 技术趋势

红外器件在与本产品类别相关的几个方向上持续发展：效率提升：

持续的材料科学研究旨在提高IRED的插墙效率（光功率输出/电功率输入），在相同光输出下减少发热和功耗。更高速度：

消费电子产品（例如，红外数据协会协议）对更快数据传输的需求推动了具有更短上升/下降时间的器件发展，从而实现更高带宽的通信。小型化：

电子设备小型化的趋势推动着器件封装尺寸不断缩小，同时保持或提升性能。集成化：