LTE-C9501-E-T 红外发射与接收器件规格书 - 940nm峰值波长 - 20度视角

1. 产品概述

本文档详述了一款专为表面贴装应用设计的分离式红外（IR）器件的规格。该器件集成了红外发射与接收功能，旨在满足需要可靠红外信号发射与接收的解决方案。其核心优势包括兼容自动化组装工艺、符合RoHS及绿色产品标准，并适用于通过红外回流焊进行大批量生产。主要目标市场包括用于遥控系统的消费电子产品、用于无线数据传输的工业应用，以及用于报警和传感功能的安全系统。

2. 技术规格详解

2.1 绝对最大额定值

所有额定值均在环境温度（TA）为25°C时指定。超出这些限制可能导致永久性损坏。

功耗（Pd）：最大100 mW。
峰值正向电流（IFP）：脉冲条件下（300 pps，10 μs脉冲宽度）最大800 mA。
直流正向电流（IF）：最大连续电流60 mA。
反向电压（VR）：最大5 V。
工作温度范围（Topr）：-40°C 至 +85°C。
存储温度范围（Tstg）：-55°C 至 +100°C。
红外焊接条件：最高峰值温度260°C，持续时间不超过10秒。

2.2 电气与光学特性

除非另有说明，典型性能均在TA=25°C下测量。

辐射强度（I_E）：在正向电流（I_F）为20mA时，范围为1.0至6.0 mW/sr。具体数值由分档代码决定。
峰值发射波长（λ_p）：940 nm（典型值）。此波长位于近红外光谱区，人眼不可见，非常适合用于遥控器和数据链路。
光谱线半宽（Δλ）：50 nm（典型值）。此参数定义了发射红外光的光谱带宽。
正向电压（V_F）：典型值1.2V，在I_F=20mA时，范围为1.1V至1.5V。
反向电流（I_R）：在反向电压（V_R）为5V时，最大10 μA。
视角（2θ_1/2）：20度。这是辐射强度降至中心轴（0°）处一半值时的全角。更窄的视角意味着辐射方向性更强。

3. 分档系统说明

器件根据其在标准测试条件I_F=20mA下测得的辐射强度进行分档。这使得设计人员能够为其应用选择具有一致光输出的组件。

BIN A：辐射强度从1.0 mW/sr（最小值）到2.0 mW/sr（最大值）。
BIN B：辐射强度从2.0 mW/sr（最小值）到3.0 mW/sr（最大值）。
BIN C：辐射强度从3.0 mW/sr（最小值）到6.0 mW/sr（最大值）。

每个分档内的强度容差为+/-15%。本规格书未指明对波长或正向电压进行单独分档。

4. 性能曲线分析

规格书提供了多个特性曲线图，对于电路设计和理解器件在不同条件下的行为至关重要。

4.1 光谱分布

图1显示了相对辐射强度与波长的关系。曲线以940 nm为中心，典型半宽为50 nm，证实了发射红外光的光谱纯度。

4.2 正向电流与环境温度关系

图2说明了随着环境温度升高，最大允许正向电流的降额情况。额定电流从低温下的最大值线性下降到最高结温时的零值，通过防止热过载确保可靠运行。

4.3 正向电流与正向电压关系

图3描绘了IV（电流-电压）特性曲线。它显示了典型的二极管指数关系，正向电压在很宽的工作电流范围内相对恒定（约1.2V）。

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），并随正向电流超线性增加（图5），这突显了稳定的驱动电流和热管理对于保持性能一致性的重要性。

4.5 辐射方向图

图6是显示发射光空间分布的极坐标辐射图。该图证实了20度的视角，强度在中心轴+/-10度处降至50%。

5. 机械与封装信息

5.1 外形尺寸

该组件封装在标准的EIA封装中。具体尺寸在规格书图纸中提供，除非另有规定，一般公差为±0.1mm。封装采用顶部视角的水晶透明塑料透镜。

5.2 推荐焊盘布局

提供了用于PCB设计的建议焊盘布局，焊盘尺寸为1.0mm x 1.8mm。此布局针对回流焊过程中的可靠焊接和机械稳定性进行了优化。

5.3 极性标识

采用标准的二极管极性标记。阴极通常在封装上标示。设计人员必须查阅详细的外形图以了解确切的标记方案，以确保组装时方向正确。

6. 焊接与组装指南

6.1 回流焊工艺曲线

包含一个针对无铅工艺的建议红外回流焊曲线。关键参数包括：

预热：150-200°C。
预热时间：最长120秒。
峰值温度：最高260°C。
液相线以上时间：最长10秒（建议最多进行两次回流焊循环）。

该曲线基于JEDEC标准，以确保组件可靠性。规格书强调，最佳曲线取决于具体的PCB设计、焊膏和炉子，因此建议进行板级特性分析。

6.2 手工焊接

如果必须进行手工焊接，请使用最高温度为300°C的电烙铁，每个焊点焊接时间不超过3秒。避免对组件施加过大的机械应力。

6.3 存储条件

正确的存储对于可焊性至关重要：

密封包装：在≤30°C和≤90% RH条件下存储。在打开防潮袋后一年内使用。
已开封包装：在≤30°C和≤60% RH条件下存储。组件应在一周内进行回流焊。如需更长时间存储，请使用带干燥剂的密封容器或氮气环境。在原包装袋外存储超过一周的组件，在焊接前需要在约60°C下烘烤至少20小时。

6.4 清洗

如果焊接后需要清洗，请仅使用酒精类溶剂，如异丙醇。避免使用可能损坏塑料封装或透镜的强效或水性清洁剂。

7. 包装与订购信息

7.1 编带与卷盘规格

该组件以8mm载带形式供应，卷绕在7英寸直径的卷盘上，兼容标准自动贴片设备。每卷包含2000片。包装符合ANSI/EIA 481-1-A-1994标准。

7.2 型号解析

部件号LTE-C9501-E-T标识了此特定型号。后缀"E"和"T"很可能根据制造商的内部编码系统表示特定的分档、包装（编带卷盘）或其他产品变体。

8. 应用建议

8.1 典型应用电路

红外发射器通常由晶体管或专用驱动IC驱动，以提供必要的脉冲电流（例如，用于遥控编码）。必须串联一个限流电阻来将正向电流（I_F）设定为所需值，计算公式为（电源电压 - V_F） / I_F。如果集成了光电二极管或光电晶体管，接收端将以反向偏置配置连接一个负载电阻，将光电流转换为可测量的电压。

8.2 设计考量

电流驱动：在绝对最大额定值范围内工作。对于连续工作，不要超过60mA直流电流。对于脉冲工作（如遥控器），允许高达800mA的更高峰值电流，这能显著提高瞬时辐射输出和传输距离。
热管理：必须遵守100mW的功耗额定值。在PCB上，确保焊盘周围有足够的铜箔区域作为散热片，尤其是在接近最大额定值工作时。
光路：20度的视角相对较窄。需精确对准发射器和接收器。避免遮挡，如果需要不同的光束模式，可考虑使用透镜或导光管。
环境光抑制：对于接收器应用，940nm的峰值灵敏度有助于抑制可见光噪声。对于存在强红外光源（如阳光或白炽灯泡）的环境，可能需要额外的光学滤波或调制（交流耦合）信号检测技术来提高信噪比。

9. 技术对比与差异化

与通用红外LED相比，该组件具有特定优势：其兼容自动贴装和红外回流焊，简化了大规模生产。提供强度分档（A、B、C）确保了设计一致性。940nm波长是消费类遥控器的通用标准，确保了与广泛接收器的兼容性。包含详细的焊接曲线和存储指南体现了对可制造性设计的关注。

10. 常见问题解答 (FAQ)

问：辐射强度（mW/sr）和发光强度（mcd）有什么区别？

答：辐射强度测量每单位立体角发射的总光功率，与红外器件相关。发光强度测量人眼感知的亮度，经过明视觉响应曲线加权，用于可见光LED。对于此红外器件，辐射强度是正确的度量标准。

问：我可以将其用于连续数据传输吗？

答：可以，但必须在60mA的直流正向电流限制内工作。对于更高速或更长距离的传输，脉冲工作（在800mA峰值额定值内）更有效，因为它允许更高的瞬时光功率。

问：如何选择正确的分档？

答：根据链路预算所需的光功率进行选择。BIN C（3-6 mW/sr）提供最高的输出和最长的距离。对于短距离应用，BIN A或B可能就足够了，并且更具成本效益。

问：需要外部透镜吗？

答：该器件集成了顶部视角透镜，提供20度光束。通常不需要外部透镜，除非您需要光束准直（更窄角度）或聚焦。

11. 实际设计案例研究

场景：设计一个用于家用电器的简单红外遥控发射器。

设计步骤：

1. 组件选择：选择此红外发射器（例如，选择BIN C以获得良好距离）。

2. 驱动电路：使用微控制器GPIO引脚生成调制载波信号（例如，38kHz）。该信号驱动开关配置中的晶体管（例如，NPN）。晶体管的集电极连接到红外发射器的阳极，阴极接地。与发射器串联的电阻设定电流：R = (Vcc - V_CE(sat)- V_F) / I_F。假设Vcc=3.3V，V_CE(sat)=0.2V，V_F=1.2V，所需I_F=100mA（脉冲），则R = (3.3 - 0.2 - 1.2) / 0.1 = 19Ω（使用标准20Ω电阻）。确保晶体管能够承受峰值电流。

3. PCB布局：将发射器放置在PCB边缘。使用推荐的焊盘尺寸。提供一小块铺铜区域用于散热。

4. 测试：使用红外接收模块或数码相机（可将940nm光视为微弱的紫色光）验证输出。

12. 工作原理

该器件的发射部分基于电致发光原理工作。当正向电流施加到半导体芯片（可能为基于GaAs的940nm发射）时，电子和空穴在有源区复合，以光子（光）的形式释放能量，其波长对应于材料的带隙能量（940nm）。如果存在接收部分，则基于光电效应原理工作。具有足够能量的入射红外光子在半导体中产生电子-空穴对，当施加反向偏压时产生光电流。该电流与入射红外光的强度成正比。

13. 行业趋势

受遥控、接近感应和光电开关等成熟应用的推动，分离式红外组件市场保持稳定。趋势包括将红外发射器和接收器集成到更复杂的模块中，这些模块内置驱动器和逻辑（例如，具有I2C输出的接近传感器模块）。同时，行业持续推动更高效率（每mA驱动电流产生更多辐射输出）和更小封装尺寸，以适应日益紧凑的消费设备。如本规格书所示，强调符合RoHS和绿色制造是普遍的行业标准。

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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