LTE-C9501 红外发射与接收器件规格书 - 940nm波长 - 20mA正向电流 - 1.2V典型正向电压 - 中文技术文档

1. 产品概述

LTE-C9501是一款分立式红外器件，专为需要可靠红外发射与接收的广泛应用而设计。它是我们全面产品线的一部分，旨在满足现代电子系统对高性能、紧凑封装以及与自动化组装工艺兼容性的关键需求。

1.1 核心优势与目标市场

该器件的核心优势包括符合RoHS和无铅环保标准，确保环境友好性。它采用7英寸直径卷盘上的12mm载带包装，与现代PCB组装线中使用的高速自动贴片设备完全兼容。其封装设计也兼容红外回流焊工艺，这是表面贴装技术（SMT）的行业标准。其EIA标准封装确保了与其他元器件及设计库的机械兼容性。该器件主要面向消费电子（如遥控器）、工业和商业系统（如红外无线数据传输）以及安防系统（如报警和传感功能）等市场。

2. 深入技术参数分析

LTE-C9501的性能由一系列绝对最大额定值和详细的电气/光学特性定义。理解这些参数对于实现可靠的电路设计至关重要。

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，并非正常操作条件。关键极限包括：功耗100 mW，脉冲条件下（300 pps，10 µs脉冲）峰值正向电流800 mA，连续直流正向电流60 mA。器件可承受高达5V的反向电压，但其设计并非用于反向工作。工作温度范围规定为-40°C至+85°C，存储温度范围更宽，为-55°C至+100°C。该器件可承受峰值温度为260°C、最长10秒的红外回流焊。

2.2 电气与光学特性

这些参数在标准环境温度25°C下测量，定义了器件在典型工作条件下的性能。当正向电流（I_E）为20mA时，辐射强度（I_F）范围从最小值1.0 mW/sr到最大值6.0 mW/sr。峰值发射波长（λ_p）为940 nm，属于近红外光谱，人眼不可见。光谱线半宽（Δλ）典型值为50 nm。正向电压（V_F）典型值为1.2V，在I_F=20mA时，范围从1.1V到1.5V。当施加5V反向电压（V_R）时，反向电流（I_R）最大为10 µA。视角（2θ_1/2）为20度，定义了辐射强度降至轴向值一半时的红外辐射角分布。

3. 分档系统说明

为确保生产中的性能一致性，LTE-C9501根据其辐射强度被分选到不同的档位。这使得设计人员能够为特定应用选择满足特定输出要求的器件。

3.1 辐射强度分档

分档代码列表根据在I_F=20mA下测量的最小和最大辐射强度将器件分为三组。A档涵盖强度为1.0至2.0 mW/sr的器件。B档涵盖2.0至3.0 mW/sr。C档涵盖3.0至6.0 mW/sr。每个档位内的强度容差为+/-15%。这种分档系统对于信号强度一致性至关重要的应用（如数据传输链路或接近传感器）非常有帮助。

4. 性能曲线分析

图形数据提供了器件在不同条件下行为的深入洞察，这对于稳健的系统设计至关重要。

4.1 光谱分布

光谱分布曲线（图1）显示了相对辐射强度随波长的变化。它确认了940 nm处的峰值和50 nm的光谱半宽，表明了发射红外光的带宽。此信息对于匹配相应光电探测器的光谱灵敏度以及滤除环境光噪声非常重要。

4.2 正向电流与环境温度关系

该曲线（图2）说明了允许的正向电流与环境温度之间的关系。随着温度升高，由于半导体结的热限制，最大允许正向电流会降低。这条降额曲线对于确保器件在所有环境条件下都在其安全工作区（SOA）内运行至关重要。

4.3 正向电流与正向电压关系

IV特性曲线（图3）显示了正向电流与正向电压之间的非线性关系。它有助于设计LED的限流电路。该曲线的形状是二极管的典型特征，开启电压约为1V。

4.4 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），并随驱动电流增加而增加（图5），尽管不一定是线性的。这些曲线对于在温度变化环境中补偿输出或设计恒定亮度电路至关重要。

4.5 辐射方向图

极坐标辐射图（图6）直观地表示了视角。强度沿中心轴（0度）最高，并在偏离轴线+/-10度处对称降至其值的一半，这证实了20度总视角的规格。这种方向图对于遥控器或数据链路等系统中的光学对准非常重要。

5. 机械与封装信息

5.1 外形尺寸

规格书提供了器件的详细机械图纸。所有尺寸均以毫米为单位，除非另有说明，标准公差为±0.1mm。封装为标准EIA外形，带有透明塑料透镜，用于顶部发射。

5.2 推荐焊盘布局

提供了PCB布局的推荐焊盘设计。遵循这些尺寸可确保回流焊过程中形成良好的焊点、良好的机械强度以及器件的正确对准。

5.3 编带与卷盘包装尺寸

详细图纸显示了用于自动化处理的载带和7英寸卷盘的尺寸。载带凹槽设计用于牢固固定器件，并由顶盖带密封。每卷包含2000片。包装符合ANSI/EIA 481-1-A-1994规范，确保与标准贴片设备的兼容性。

6. 焊接与组装指南

6.1 回流焊参数

包含了一个建议的无铅工艺红外回流焊温度曲线。关键参数包括：预热区150-200°C，预热时间最长120秒，峰值温度不超过260°C，峰值以上时间最长10秒。该曲线基于JEDEC标准，以确保可靠焊接而不损坏器件。需要强调的是，最佳曲线可能因具体的PCB设计、焊膏和使用的炉子而异。

6.2 存储条件

对于未开封、带有干燥剂的防潮包装，器件应存储在30°C或以下、相对湿度90%或以下的环境中，建议在一年内使用。一旦原始包装被打开，存储环境不应超过30°C或60%相对湿度。从原始包装中取出的器件，理想情况下应在一周内进行回流焊接。对于在原始包装袋外更长时间的存储，应将其保存在带有干燥剂的密封容器或氮气干燥器中。在原始包装外存储超过一周的器件，在组装前应在约60°C下烘烤至少20小时，以去除吸收的湿气，防止回流焊过程中出现“爆米花”现象。

6.3 清洗

如果焊接后需要清洗，推荐使用酒精类溶剂，如异丙醇。

6.4 手工焊接

如果需要使用烙铁进行手工焊接，烙铁头温度不应超过300°C，每个焊点的接触时间应限制在最长3秒。

7. 应用建议

7.1 典型应用场景

LTE-C9501适用于消费电子产品（电视、音响系统）遥控器中的红外发射器。它也适用于短距离红外无线数据传输系统，例如一些传统的数据链路或简单的传感器遥测。此外，它还可以用于安全报警系统，作为红外光束遮断传感器的一部分，或用于接近传感应用。

7.2 设计考量

电流驱动：始终使用串联限流电阻或恒流驱动器来设定正向电流（I_F）。不要超过直流或脉冲电流的绝对最大额定值。高温操作时请参考降额曲线。
光学设计：在设计透镜或反射器以准直或聚焦红外光束时，请考虑20度的视角。对于接收端，确保配对的光电探测器（光电二极管或光电晶体管）在940 nm附近具有适当的光谱灵敏度。
电气设计：尽管该器件可以承受5V反向电压，但其设计并非用于反向偏置工作。确保电路设计能防止在正常操作或瞬态期间施加显著的反向电压。
热管理：确保PCB布局提供足够的热释放，特别是在接近最大电流额定值运行时，以防止过热和过早老化。

7.3 注意事项与可靠性

该器件适用于标准电子设备。对于需要极高可靠性且故障可能危及生命或健康的应用（例如航空、医疗设备、安全系统），需要进行专门的咨询和认证。始终遵守规定的存储、处理和焊接条件，以保持器件的可靠性和性能。

8. 技术对比与差异化

虽然规格书聚焦于单一型号，但LTE-C9501在其类别中的关键差异化因素包括其特定的940nm波长，该波长在输出功率和与硅光电探测器的兼容性之间提供了良好的平衡，同时比850nm光源更不易被察觉。透明透镜（相对于有色透镜）最大化了光输出。其封装以及与自动化SMT工艺的兼容性使其适合大批量制造。辐射强度分档的可用性允许根据所需的信号强度进行设计灵活性和成本优化。

9. 常见问题解答 (FAQ)

问：940nm波长有什么作用？
答：940nm红外光对人眼不可见，使其非常适合遥控器和安防系统中的隐蔽操作。它也能被常见的硅光电二极管和光电晶体管高效检测。

问：我可以直接从3.3V或5V微控制器引脚驱动这个LED吗？
答：不行。您必须串联一个限流电阻。使用欧姆定律计算电阻值：R = (V_电源- V_F) / I_F。例如，使用3.3V电源，V_F=1.2V，且I_F=20mA：R = (3.3 - 1.2) / 0.02 = 105 欧姆。使用下一个标准值，如100欧姆。

问：辐射强度（mW/sr）和发光强度有什么区别？
答：辐射强度测量的是每单位立体角的光功率（瓦特），适用于所有波长。发光强度则根据人眼灵敏度加权，用于可见光。由于这是红外器件，辐射强度是正确的度量标准。

问：为什么存储的湿度敏感性很重要？
答：塑料封装的SMD器件会从空气中吸收湿气。在回流焊的高温过程中，这些被困的湿气会迅速汽化，导致内部分层或开裂（“爆米花”现象），从而可能损坏器件。正确的存储和烘烤可以防止这种情况。

10. 实际设计与使用示例

示例1：用于遥控器的简单红外发射器：将LTE-C9501与一个38kHz调制IC（或产生38kHz PWM信号的微控制器）和一个晶体管开关配对。限流电阻将I_F设定在20-40mA以获得良好的距离。20度的光束为将遥控器指向设备提供了合理的覆盖区域。

示例2：红外接近传感器：将一个LTE-C9501发射器和一个匹配的光电晶体管并排放置，面向同一方向。前方通过的物体会将红外光反射回探测器。使用发射器的脉冲操作和接收器电路中的同步检测来抑制环境光。分档系统允许为所需的感应距离选择具有足够输出的发射器。

示例3：数据链路：对于短距离的简单串行数据传输，通过电流增强电路用数据信号驱动LED。基础半导体材料的高速能力（由产品线描述暗示）支持数据调制。接收端将使用带有跨阻放大器的匹配光电二极管。

11. 工作原理简介

LTE-C9501作为红外发射器，是一种发光二极管（LED）。其核心是一个半导体芯片，通常由砷化镓（GaAs）制成，用于发射940nm光。当在P-N结上施加正向电压时，电子和空穴复合，以光子（光）的形式释放能量。半导体的特定材料成分（带隙）决定了发射光的波长，在本例中为红外区域的940nm。透明环氧树脂封装保护芯片，提供机械保护，并包含一个透镜，将发射光塑造成指定的20度视角方向图。

12. 技术趋势与背景

像LTE-C9501这样的分立红外器件仍然是电子学中的基础构建模块。影响该领域的关键趋势包括对小型化和更高集成度的持续需求，这导致了可能将发射器和探测器集成在单个外壳中的组合封装。同时，也朝着更高效率（单位电输入产生更多光输出）和更高速度以实现更快数据传输的方向发展。如本器件所示，采用无铅和符合RoHS的制造工艺已成为普遍标准。此外，与自动化贴片和回流焊的兼容性对于成本效益高的大规模生产至关重要。虽然专用集成电路（ASIC）和模块变得越来越普遍，但分立器件提供了设计灵活性、规模化成本优势，并且通常是定制或优化光学设计的首选解决方案。