LTL-E7939Q2K 红外LED灯珠规格书 - 直插式封装 - 波长850nm - 辐射强度20mW/sr - 中文技术文档

1. 产品概述

本文档提供了一款高性能、直插式安装红外发光二极管的完整技术规格。该器件专为需要可靠、大功率红外光源的应用而设计，其典型波长为850纳米。它采用水清透镜，并使用AlGaAs半导体技术制造，该技术非常适合高效的红外发射。本产品符合RoHS指令，表明其不含铅等有害物质。其核心优势包括高速运行、高辐射功率输出，以及因其低电流需求而与标准集成电路兼容。它适用于在各种电子设备领域的印刷电路板或面板上进行多功能安装。

2. 技术参数详解

2.1 绝对最大额定值

器件的运行极限在环境温度为25°C的条件下定义。超出这些额定值可能导致永久性损坏。

• 功耗：最大120 mW。
• 峰值正向电流：在脉冲条件下（每秒300个脉冲，脉冲宽度10 μs）最大为1 A。
• 直流正向电流：连续运行时最大为60 mA。
• 反向电压：最大5 V。施加更高的反向电压可能击穿LED结。
• 工作温度范围：-30°C 至 +85°C。
• 存储温度范围：-40°C 至 +100°C。
• 引脚焊接温度：距离LED本体2.0mm处测量，最高260°C，最长5秒。

2.2 电气与光学特性

这些参数在环境温度为25°C时指定，代表器件的典型性能。

• 辐射强度：在正向电流为20mA驱动时，最小值为20.0 mW/sr。实际值应考虑±15%的公差。具体的分档代码标记在产品包装袋上。
• 视角：典型值为25度，最小为18度。这是辐射强度降至其轴向峰值一半时的全角。
• 峰值波长：典型值为850 nm，属于近红外光谱范围。
• 光谱半宽：典型值为40 nm。这定义了发射光的光谱带宽。
• 正向电压：在IF = 20mA时，典型值为1.3V，最大值为1.65V。
• 反向电流：施加5V反向电压时，最大为10 μA。

3. 性能曲线分析

规格书包含多条典型特性曲线，可更深入地了解器件在各种条件下的行为。这些对于电路设计和热管理至关重要。

3.1 光谱

光谱分布曲线显示了以850nm峰值波长为中心、不同波长下的光强分布。40nm的半宽表明了发射光谱的宽度。

3.2 正向电压 vs. 正向电流

这条IV曲线说明了LED两端电压与流经电流之间的关系。它是非线性的，这是二极管的典型特性。设计人员利用此曲线来确定目标工作电流所需的驱动电压。

3.3 相对辐射功率 vs. 正向直流电流

此曲线显示了光输出功率如何随直流驱动电流的增加而增加。它有助于选择合适的工作点，以实现所需的亮度，同时管理功耗。

3.4 相对辐射功率 vs. 峰值电流

对于脉冲操作，此曲线展示了脉冲峰值电流与产生的辐射功率输出之间的关系，这对于红外数据传输等应用至关重要。

3.5 相对辐射功率 vs. 温度

这是一条关键的热性能曲线。它显示了光输出如何随着环境温度的升高而降低。理解这种降额对于设计在指定温度范围内保持性能一致的系统至关重要。

3.6 指向性

指向性或辐射模式曲线直观地表示了视角，显示了强度如何围绕LED中心轴在空间上分布。

4. 机械与封装信息

4.1 封装尺寸

该器件为标准直插式LED封装。关键尺寸说明包括：

• 所有尺寸均以毫米为单位（括号内为英寸）。
• 除非另有说明，否则适用±0.25mm的公差。
• 凸缘下方树脂的最大突出量为1.0mm。
• 引脚间距在引脚从封装本体伸出的位置测量。

规格书中引用了具体的尺寸图，详细说明了本体直径、引脚长度和间距。

4.2 极性识别

对于直插式LED，极性通常通过引脚长度或LED透镜边缘的平面标记来指示。规格书的机械图将指定确切的识别方法。

5. 焊接与组装指南

正确处理对于确保可靠性和防止损坏至关重要。

5.1 引脚成型

• 弯曲必须在距离LED透镜根部至少3mm的位置进行。
• 弯曲时不得以引线框架的根部作为支点。
• 引脚成型应在常温下进行，并且在焊接过程之前完成。
• 在插入PCB时，使用所需的最小压紧力，以避免对LED本体施加过大的机械应力。

5.2 焊接工艺

• 保持从透镜根部到焊点的最小距离为2mm。
• 避免将透镜浸入焊料中。
• 当LED因焊接而处于高温状态时，不要对引脚施加外部应力。

推荐焊接条件：

• 电烙铁：最高温度350°C，最长3秒（仅限一次性焊接）。
• 波峰焊：
  • 预热：最高100°C，最长60秒。
  • 焊料波：最高260°C，最长5秒。

重要提示：过高的焊接温度或时间会使透镜变形或导致LED灾难性故障。红外回流焊不适用于此类直插式LED。

5.3 清洁

如需清洁，请使用异丙醇等醇基溶剂。

5.4 存储

为获得最佳保质期：

• 存储环境不应超过30°C和70%的相对湿度。
• 从原始保护性包装中取出的LED应在三个月内使用。
• 如需在原始包装外长期存储，请将其存放在带有干燥剂的密封容器或充氮干燥器中。

6. 驱动方法与电路设计

LED是电流驱动器件。为确保稳定的光输出，尤其是在驱动多个LED时，适当的电流调节至关重要。

• 推荐电路：与每个LED串联一个限流电阻。这是首选方法，因为它可以补偿各个LED之间正向电压特性的微小差异，确保阵列中所有器件的亮度均匀。
• 不推荐电路：不鼓励将多个LED直接并联，共用一个限流电阻。由于每个LED的I-V曲线存在自然差异，电流将无法均匀分配，导致一些LED比其他LED更亮。

7. 静电放电保护

该组件对静电放电敏感。ESD可能导致立即或潜在的损坏，表现为高反向漏电流、异常低的正向电压或在低电流下无法发光。

预防措施：

• 操作人员处理LED时应佩戴导电腕带或防静电手套。
• 所有设备、工作台和机器必须妥善接地。
• 使用离子发生器中和因操作摩擦可能积聚在塑料透镜表面的静电荷。

ESD损坏验证：通过测试发光情况并在低测试电流下测量正向电压来检查可疑LED。

8. 包装与订购信息

8.1 包装规格

产品采用多层包装系统供应：

• 基本单位：每防静电包装袋1000片。
• 内盒：包含6个包装袋，总计6000片。
• 外箱：包含8个内盒，总计48000片。

8.2 料号结构

料号LTL-E7939Q2K编码了关键属性：

• LTL：产品系列标识符。
• E7939：特定器件型号/系列。
• Q2K：可能表示根据包装袋上标记的分档代码对辐射强度和/或视角进行的特定分档。

9. 应用建议与设计考量

9.1 典型应用场景

这款大功率850nm红外LED适用于广泛的应用，包括但不限于：

• 红外照明：用于安防摄像头、夜视系统以及低光照条件下的机器视觉。
• 光学传感：接近传感器、物体检测和巡线机器人。
• 数据传输：红外数据链路、遥控器以及光学编码器。
• 工业自动化：位置传感、计数和遮断光束传感器。

9.2 设计考量

• 热管理：虽然器件可处理120mW功耗，但在最大直流电流附近运行会产生热量。如果用于高环境温度环境，请确保足够的PCB铜箔面积或散热措施，以防止性能下降并延长使用寿命。
• 光学设计：25度的典型视角提供了相对聚焦的光束。对于更广的覆盖范围，可能需要二次光学元件。对于更长的距离，可以使用透镜来准直光束。
• 驱动电路：始终使用恒流驱动器或串联电阻。根据电源电压、LED的典型正向电压和所需工作电流计算电阻值。
• 电路中的ESD保护：在易受ESD影响的环境中，考虑在与LED连接的线路上添加瞬态电压抑制二极管或其他保护元件。

10. 技术对比与差异化

与标准可见光LED或低功率红外LED相比，本器件具有明显优势：

• 高辐射强度：最小20 mW/sr的强度为传感和照明提供了强大的信号强度，允许更长的操作距离或更低的接收器灵敏度要求。
• 高速能力：能够在短脉冲内处理1A峰值电流，使其适用于调制数据传输应用。
• 符合RoHS：满足现代无铅制造的环境法规。
• 直插式可靠性：与某些表面贴装替代方案相比，直插式封装提供了坚固的机械连接和出色的PCB导热性，有利于大功率运行。

11. 常见问题解答

11.1 辐射强度与发光强度有何区别？

辐射强度测量的是每单位立体角发射的实际光功率，与人眼灵敏度无关，用于红外和紫外器件。发光强度则根据人眼明视觉响应加权，以坎德拉为单位测量，仅对可见光有意义。本红外LED正确使用mW/sr单位。

11.2 我能否直接用3.3V或5V微控制器引脚驱动此LED？

No.微控制器引脚的电流输出/吸入能力有限，且非为恒流驱动设计。直接连接LED可能会使引脚过载、损坏微控制器，并向LED提供不受控的电流。务必使用带串联电阻的驱动电路或专用LED驱动IC。

11.3 为什么辐射强度有±15%的公差？

这是半导体制造工艺固有的正常差异。LED根据实测强度进行分档。包装袋上的特定"分档代码"指示了LED所属的强度档位，允许设计人员为其应用选择性能一致的部件。

11.4 接收器是否需要红外滤光片？

在许多应用中需要。在接收器上使用850nm带通滤光片可以显著提高信噪比，因为它能阻挡环境可见光和其他不需要的红外光源，使系统更可靠，尤其是在日光条件下。

12. 实际应用示例

设计案例：简易红外接近传感器

目标：检测10厘米内的物体。

设计： 1. 发射器电路：使用20mA恒流驱动LTL-E7939Q2K LED。使用5V电源和典型Vf 1.3V，计算串联电阻：R = (5V - 1.3V) / 0.020A = 185欧姆。使用标准180或200欧姆电阻。 2.接收器电路：将一个对850nm光敏感的硅光电晶体管或光电二极管放置在距离LED几厘米处，并与LED同轴对齐。使用带跨阻放大器的反偏光电二极管或配置为简单开关的光电晶体管。 3.操作：LED持续发射红外光。当物体进入检测区域时，它会将部分光线反射回接收器。接收器的输出信号增加，可由比较器或微控制器ADC读取以触发动作。 4.考量：屏蔽接收器，避免直接暴露于发射器以防止饱和。使用调制光和接收器中的同步检测电路，使系统不受环境光波动的影响。

13. 工作原理

该器件是基于AlGaAs半导体结的发光二极管。当施加超过结阈值电压的正向电压时，电子和空穴注入结区。它们的复合以光子的形式释放能量。AlGaAs半导体材料的特定成分决定了带隙能量，这直接对应于发射光子的波长——在本例中约为850nm，属于电磁波谱的近红外区域，人眼不可见。

14. 技术趋势

红外LED技术持续发展。行业总体趋势包括：

• 效率提升：开发新的半导体材料和外延结构，以实现更高的电光转换效率，减少发热和功耗。
• 更高功率密度：封装和热管理技术的进步使得更小的器件能够处理更高的驱动电流，从而实现更紧凑、更强大的红外照明系统。
• 波长多样化：虽然850nm和940nm很常见，但针对特定应用也在开发其他波长，例如用于医疗的810nm或针对特定传感器灵敏度优化的波长。
• 集成化：趋势是将LED驱动电路、保护元件，有时甚至传感器集成到更紧凑的模块或系统级封装解决方案中，以简化最终用户的设计。

这些趋势旨在为机器视觉、生物识别传感、激光雷达和光通信等不断增长的市场提供更可靠、高效和针对特定应用的解决方案。