LTE-302 红外发射器规格书 - 侧视封装 - 峰值波长940nm - 正向电压1.6V - 中文技术文档

1. 产品概述

LTE-302是一款低成本、微型红外发射器，专为需要可靠光学感测的应用而设计。其核心优势在于侧视塑料封装，这种紧凑的外形非常适合空间受限的设计。该器件在机械结构和光谱特性上与LTR-301系列光敏晶体管相匹配，从而简化了光遮断器、物体检测传感器和接近感应系统的设计。目标市场包括消费电子、工业自动化、安防系统以及各种需要经济高效且可靠红外发射的嵌入式传感应用。

2. 深入技术参数分析

2.1 电气与光学特性

电气和光学性能在环境温度（T_A）为25°C时指定。关键参数包括：

• 正向电压（V_F）：在正向电流（I_F）为20mA时，典型值为1.6V，最大值为1.6V。此参数对于驱动电路设计至关重要。
• 峰值发射波长（λ_峰值）：940纳米。该波长非常适合使用硅基光电探测器的应用，因为硅探测器在近红外区域具有良好的灵敏度，并且与较短波长相比，对人眼更不可见。
• 光谱线半宽（Δλ）：50纳米。这表示以峰值波长为中心的发射光的光谱带宽。
• 视角（2θ_1/2）：40度。这定义了发射辐射的角度范围，在此范围内强度至少为峰值强度的一半。
• 反向电流（I_R）：在反向电压（V_R）为5V时，最大值为100 µA。此参数表示器件反向偏置时的漏电流。

2.2 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值，不适用于连续工作。

• 功耗（P_D）：75毫瓦。
• 连续正向电流（I_F）：50毫安。
• 峰值正向电流：在脉冲条件下（每秒300个脉冲，脉冲宽度10 µs）为1安培。
• 反向电压：5伏。
• 工作温度范围：-40°C 至 +85°C。
• 存储温度范围：-55°C 至 +100°C。
• 引脚焊接温度：距离封装本体1.6毫米处测量，260°C下持续5秒。

3. 分档系统说明

LTE-302采用基于其辐射强度和孔径辐射照度的分档系统。该系统将具有相似光输出功率的器件分组，以确保应用性能的一致性。分档测试在正向电流20mA下进行。

• 辐射强度（I_E）：以毫瓦每球面度（mW/sr）为单位测量，表示每单位立体角发射的光功率。分档范围从B档（0.662-1.263 mW/sr）到F档（最小1.444 mW/sr）。
• 孔径辐射照度（E_e）：以毫瓦每平方厘米（mW/cm²）为单位测量，表示发射器孔径处的功率密度。分档与辐射强度分档对应，从B档（0.088-0.168 mW/cm²）到F档（最小0.192 mW/cm²）。

这种分档允许设计人员根据其特定的感应距离和接收器灵敏度选择具有所需光输出的器件，从而确保系统可靠运行。

4. 性能曲线分析

规格书提供了几条特性曲线，说明了器件在不同条件下的行为。

4.1 光谱分布（图1）

该曲线显示了相对辐射强度随波长的变化。它确认了940nm处的峰值发射以及大约50nm的光谱半宽。其形状是典型的AlGaAs红外LED。

4.2 正向电流与正向电压（图3）

这条IV（电流-电压）特性曲线对于设计限流电路至关重要。它显示了典型的二极管指数关系。该曲线允许估算在非20mA测试条件下的其他电流下的电压降。

4.3 相对辐射强度与正向电流（图5）

该图表明，在推荐工作范围内，光输出功率与正向电流大致呈线性关系。超过其最大额定值驱动LED不会成比例地增加输出，并有损坏风险。

4.4 相对辐射强度与环境温度（图4）

该曲线显示了光输出的温度依赖性。辐射强度随着环境温度的升高而降低。在高温下运行的应用中必须考虑这种降额，以确保传感系统保持足够的信号强度。

4.5 辐射方向图（图6）

这个极坐标图直观地表示了视角（2θ_1/2= 40°）。它显示了发射辐射的角度分布，这对于将发射器与探测器对准以及理解感应场非常重要。

5. 机械与封装信息

该器件采用微型塑料侧视封装。关键尺寸说明包括：

• 所有尺寸均以毫米为单位提供，括号内为英寸。
• 除非另有说明，否则适用±0.25毫米（±0.010英寸）的通用公差。
• 引脚间距在引脚伸出封装本体的位置测量。
• 侧视方向意味着主光轴平行于PCB表面，这非常适合在电路板上进行反射式或遮断式感应。

有关精确尺寸（包括本体尺寸、引脚长度和孔径位置），请查阅原始规格书中的详细封装图纸。

6. 焊接与组装指南

正确处理对可靠性至关重要。

• 焊接：只要热量施加在距离塑料封装本体至少1.6毫米（0.063英寸）处，引脚可以承受260°C的焊接温度5秒钟。这可以防止环氧树脂封装料和半导体芯片受到热损伤。
• ESD预防措施：尽管未明确说明此器件，但红外LED通常对静电放电敏感。建议在组装过程中采用标准的ESD处理程序（使用接地腕带、导电泡沫）。
• 清洁：如果焊接后需要清洁，请使用与塑料封装电子元件兼容的方法和溶剂，以避免应力开裂或材料降解。

7. 应用建议

7.1 典型应用场景

• 光遮断器/槽型开关：与匹配的光敏晶体管（如LTR-301）配对，发射器产生光束。物体穿过间隙会中断光束，从而触发检测信号。用于打印机、自动售货机和工业计数器。
• 反射式物体感应：发射器和探测器并排放置。发射器照亮表面，探测器感应反射光。用于纸张检测、液位感应和接近检测。
• 工业控制与安防：用于安全光幕、门传感器和防篡改检测。

7.2 设计注意事项

• 限流：始终使用串联电阻或恒流驱动器将正向电流限制在所需值（例如20mA）。使用公式 R = (V_电源- V_F) / I_F.
• 计算电阻值。光学对准：
• 发射器和探测器之间的精确机械对准对于获得最大信号强度至关重要，尤其是在40°视角的情况下。抗环境光干扰：
• 为了在环境光变化（例如阳光、室内灯光）的环境中可靠运行，请考虑调制发射器驱动电流，并在接收器中使用同步检测电路以滤除直流环境光信号。热管理：

确保器件在其指定的温度范围内运行。如果环境温度接近85°C的上限，请降低最大正向电流的额定值。

8. 技术对比与差异化

• LTE-302的主要差异化在于其特定的属性组合：侧视封装 vs. 顶视封装：
• 对于感应路径平行于PCB的应用，侧视外形是一个关键优势，与顶视发射器相比节省了垂直空间。与LTR-301系列匹配：
• 这种有保证的机械和光谱匹配简化了光遮断器模块的设计和采购，确保最佳性能，无需定制光学对准或光谱滤波。经济高效的微型设计：

它以低成本提供了性能与尺寸的平衡，使其适合大批量消费类应用。

9. 常见问题解答（基于技术参数）

问：分档代码（B、C、D、E、F）的目的是什么？

答：它们根据器件的光输出功率（辐射强度）对器件进行分类。您选择一个分档以确保您的传感器系统具有一致且足够的信号强度。对于更长的感应距离或灵敏度较低的探测器，可能需要更高的分档（例如E或F）。

问：我可以用5V电源直接驱动这个红外LED吗？

答：不能。典型正向电压为1.6V。直接连接到5V会导致过大电流流过，从而损坏器件。您必须始终使用限流电阻。

问：为什么峰值波长是940nm？

答：940nm属于近红外光谱。这是一个常见的波长，因为硅光电探测器（光敏晶体管、光电二极管）在此处具有良好的灵敏度，并且它基本不可见，因此适合隐蔽的传感应用。

问：温度如何影响性能？

答：如图4所示，辐射强度随温度升高而降低。在高温环境中，输出信号会变弱。如果要在较宽的温度范围内工作，请在设计电路时留出足够的余量或考虑温度补偿。

10. 实际设计与使用案例

案例：为打印机设计纸张检测传感器。 一位工程师需要检测送纸盘中是否有纸。他们将一个LTE-302红外发射器和一个LTR-301光敏晶体管放置在纸张路径的两侧，形成一道光束。当有纸张时，它会阻挡光束，光敏晶体管的输出变为低电平。40°的视角要求仔细对准PCB上的元件，以确保光束足够窄以实现精确检测，同时又足够宽以留出公差。工程师选择D档器件，以确保即使随着时间的推移灰尘积聚，也能保持强大的信号强度。一个简单的电路使用一个150欧姆的电阻将来自5V电源的电流限制在约20mA（5V - 1.6V / 20mA ≈ 170Ω，使用150Ω以留出少许余量）。光敏晶体管输出连接到比较器或微控制器输入，以将检测信号数字化。

11. 工作原理

红外发射器是一种半导体二极管。当正向偏置（阳极相对于阴极施加正电压）时，电子和空穴在半导体材料（通常是铝镓砷 - AlGaAs）的有源区复合。这种复合过程以光子（光）的形式释放能量。半导体层的特定成分决定了发射光子的波长，对于LTE-302，其中心波长为940nm。塑料封装包含一个环氧树脂透镜，可将发射光塑造成指定的视角图案。

12. 技术趋势

像LTE-302这样的红外发射器是成熟、可靠的组件。该领域的总体趋势包括：

• 集成度提高：向集成发射器、探测器和信号调理电路（例如，内置调制/解调的IC）的模块发展，以简化设计并提高抗噪能力。
• 微型化：封装尺寸持续缩小（例如，芯片级封装），以适应越来越小的消费电子产品，如可穿戴设备和超薄智能手机。
• 更高效率：开发材料和结构，以在给定的驱动电流下实现更高的辐射强度，从而改善便携式设备的电池寿命。
• 多波长与VCSEL：对于飞行时间测距和激光雷达等高级传感应用，垂直腔面发射激光器及其阵列正变得越来越普遍，与传统红外LED相比，它们提供更高的功率和更快的调制能力。