LTE-R38386AS-ZF 红外发射器与探测器规格书 - 850nm波长 - 1A正向电流 - 3.6V最大电压 - 3.6W功耗

1. 产品概述

本文档提供了一款分立式红外元件的完整技术规格，该元件专为需要高功率、高速度和宽视角的应用而设计。该器件是一款峰值波长为850nm的红外发射器，采用AlGaAs技术制造，以实现高速性能。它是更广泛产品线的一部分，该产品线包括多种红外发射器和探测器，例如GaAs 940nm红外发射二极管、PIN光电二极管和光电晶体管。该元件设计符合RoHS标准，并被归类为绿色产品。

1.1 核心优势与目标市场

该元件的核心优势包括高功率LED光源、高性能与长使用寿命，以及承受高驱动电流的能力。这些特性使其适用于要求苛刻的红外应用。目标市场和应用主要集中在消费电子和工业电子领域，特别是那些需要可靠红外信号传输的场景。

2. 深入技术参数分析

本节根据标准测试条件（TA=25°C），对器件的关键电气、光学和热学参数进行详细、客观的解读。

2.1 绝对最大额定值

该器件设计在严格的限制范围内工作，以确保可靠性并防止损坏。最大功耗为3.6瓦。在脉冲条件下（每秒300个脉冲，10μs脉冲宽度），可承受5安培的峰值正向电流；连续直流正向电流为1安培。最大允许反向电压为5伏。结到环境的热阻指定为9 K/W，这对于热管理设计至关重要。工作温度范围为-40°C至+85°C，存储温度范围为-55°C至+100°C。该元件可承受最高260°C的红外回流焊，最长10秒。

2.2 电气与光学特性

在1A正向电流（IF）的测试条件下，该器件的辐射强度（IE）典型值为320 mW/sr，最小值为200 mW/sr。总辐射通量（Фe）典型值为1270 mW。峰值发射波长（λPeak）为850 nm，光谱线半宽（Δλ）为50 nm，这定义了其光学带宽。正向电压（VF）范围从2.5V（最小）到3.6V（最大），在1A电流下典型值为3.1V。在5V反向电压（VR）下，反向电流（IR）最大为10 μA。信号上升和下降时间（Tr/Tf）典型值为30纳秒（从10%到90%测量）。视角（2θ1/2）为150度，其中θ1/2是辐射强度降至中心轴值一半时的离轴角。

3. 性能曲线分析

规格书包含多条典型特性曲线，这些曲线对于不同条件下的电路设计和性能预测至关重要。

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。曲线中心位于850 nm，确认了峰值发射波长，50 nm的半宽表明了发射红外光的光谱展宽。

3.2 正向电流与环境温度关系

图2说明了允许正向电流与环境温度之间的关系。这条降额曲线对于确定在高温下的最大安全工作电流至关重要，以避免超过结温限制。

3.3 正向电流与正向电压关系

图3展示了IV（电流-电压）特性曲线。它显示了典型的二极管非线性关系，用于计算功耗（Vf * If）和设计适当的限流电路。

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分别描述了光输出功率（相对于IF=1A时的值）如何随环境温度和正向电流变化。这些图表有助于设计者理解不同工作条件下的效率变化和输出稳定性。

3.5 辐射模式图

图6是一个极坐标辐射图，显示了发射红外光的空间分布。宽阔平滑的波瓣证实了150度的视角，这对于需要宽覆盖范围或对准容差的应用非常重要。

4. 机械与封装信息

4.1 外形尺寸

文档提供了该元件的详细机械图纸。所有尺寸均以毫米为单位，除非另有说明，标准公差为±0.1毫米。图纸包含了PCB焊盘设计和机械集成所需的关键特征。

4.2 建议焊盘尺寸

提供了推荐的PCB焊盘布局，以确保在组装过程中形成良好的焊点、机械稳定性和热性能。建议遵循这些尺寸以实现可靠的制造。

4.3 极性标识

阴极在封装尺寸图中已明确标示。组装时正确的极性方向对于器件正常工作至关重要。

5. 焊接与组装指南

正确的处理和组装对于保持器件可靠性和性能至关重要。

5.1 存储条件

对于密封包装，存储温度应≤30°C，相对湿度（RH）≤90%，建议在一年内使用。对于已开封的包装，环境温度不应超过30°C，湿度不应超过60%。从原包装中取出的元件应在一周内进行回流焊接。对于需要在原包装外长期存储的情况，建议存放在带有干燥剂的密封容器或氮气干燥器中。在包装外存储超过一周的元件，在焊接前应在约60°C下烘烤至少20小时。

5.2 清洁

如需清洁，仅应使用异丙醇等酒精类溶剂。

5.3 焊接参数

提供了回流焊和手工焊接的详细焊接条件。对于回流焊：在150–200°C预热，最长120秒；峰值温度不超过260°C，最长10秒（最多允许两次回流循环）。对于电烙铁使用：最高温度300°C，每个引脚最长3秒。文档参考了JEDEC标准曲线作为工艺设置的基础，并强调由于设计、焊膏和设备的差异，需要进行针对具体电路板的特性分析。

6. 包装与订购信息

6.1 编带与卷盘包装尺寸

该元件以7英寸卷盘形式提供，每盘600片。包装符合ANSI/EIA 481-1-A-1994规范。提供了载带和卷盘的详细尺寸。备注说明空元件袋用盖带密封，且最多允许连续缺失两个元件。

7. 应用说明与设计考量

7.1 预期用途与注意事项

该器件适用于办公室、通信和家庭应用中的普通电子设备。若需用于对可靠性有特殊要求的应用，特别是故障可能危及生命或健康的场合（例如航空、医疗系统、安全设备），使用前需进行咨询。

7.2 驱动电路设计

由于LED是电流驱动器件，当多个器件并联连接时，必须为每个LED串联一个限流电阻。这种做法在规格书中以“电路模型（A）”图示，对于确保所有LED的强度均匀性至关重要。没有单独电阻的替代电路（“电路模型（B）”）可能会由于LED之间固有的正向电压（Vf）分布而导致电流不平衡，从而造成亮度差异。

7.3 热管理

考虑到3.6W的功耗额定值和9 K/W的热阻（Rθj），在PCB上进行有效的热管理是必要的。设计者必须确保足够的铜箔面积或散热措施，以将结温保持在安全范围内，尤其是在高电流或高环境温度下工作时，如降额曲线所示。

8. 技术对比与差异化

这款850nm AlGaAs红外发射二极管定位于高速应用。与常用于遥控器的标准940nm GaAs红外发射二极管相比，850nm波长在与硅基探测器配合时（硅基探测器在800-900nm附近具有更高的灵敏度）可提供更好的性能，常用于数据传输和监控系统。高功率输出（典型值320 mW/sr）和快速开关速度（典型值30 ns）是那些需要强信号或高数据速率应用的关键差异化因素。

9. 常见问题解答（基于技术参数）

问：辐射强度（mW/sr）和总辐射通量（mW）有什么区别？

答：辐射强度测量的是沿中心轴每单位立体角（球面度）发射的光功率，表示光束的集中程度。总辐射通量是所有方向发射的总光功率。该器件150°的宽视角意味着，与窄角发射器相比，其总通量远高于其轴向强度所暗示的值。

问：我可以用恒压源驱动这个LED吗？

答：不建议这样做。LED需要电流控制。正向电压（Vf）有一个范围（2.5V至3.6V）。设置在此范围内的恒压源可能导致不同器件之间的电流变化过大，可能使某些器件过驱动，导致亮度不一致或损坏。务必使用串联电阻或恒流驱动器。

问：如何理解150度（2θ1/2）的视角？

答：视角是指强度至少为峰值（轴上）强度一半时的全角。因此，θ1/2是离轴75度。在这个非常宽的150度锥角范围内，都有有效的光强发射。

10. 设计与使用案例示例

案例1：接近传感器 / 物体检测：该发射器可以与独立的光电晶体管或光电二极管探测器配对使用。宽视角简化了对准。物体在发射器和探测器之间通过会中断光束，从而触发检测信号。高功率允许更长的感应距离或在存在一定环境红外噪声的环境中工作。

案例2：简易红外数据链路：快速的30 ns上升/下降时间使其能够以高频（可达MHz范围）调制，适用于短距离无线数据传输。通过使用微控制器或编码器IC的调制电流驱动它，并使用带有光电二极管的调谐接收电路，可以建立基本的串行通信链路。

案例3：用于照明的多发射器阵列：对于需要在红外光谱范围内进行区域照明的应用（例如，用于带夜视功能的闭路电视摄像机），可以在PCB上布置多个单元。驱动电路必须为每个发射器包含单独的限流电阻（根据电路A），以确保尽管存在Vf差异，整个阵列的输出仍保持均匀。

11. 工作原理

该器件是一种红外发射二极管（IRED）。它基于半导体p-n结中的电致发光原理工作。当施加正向电流时，电子和空穴在有源区（由AlGaAs制成）复合，以光子的形式释放能量。特定的材料成分（AlGaAs）和结构经过设计，使得能带隙对应于850纳米的光子波长，该波长位于电磁光谱的近红外区域，人眼不可见，但可被硅基传感器检测到。

12. 行业趋势与背景

红外元件持续向更高效率、更高速度和更高集成度发展。趋势包括开发用于更精确、高速数据通信的VCSEL（垂直腔面发射激光器）（例如在激光雷达和光数据链路中），以及将发射器与驱动器、探测器与放大器集成到单个模块中。然而，像这款IRED这样的分立元件，因其成本效益、设计灵活性以及在从消费电子到工业自动化和物联网传感器等大量现有和新兴应用中的可靠性，仍然至关重要。对RoHS和绿色产品合规性的关注反映了整个行业向环保制造转变的趋势。