LTR-S971-TB 红外光敏三极管规格书 - 侧视封装 - Vce 30V

1. 产品概述

LTR-S971-TB 是一款分立式红外光敏三极管，专为传感应用而设计。它属于光电元件大家族，适用于需要可靠检测红外光的环境。该元件的主要功能是将入射的红外辐射转换为电信号，具体而言，是产生与接收到的红外功率密度成正比的集电极电流。

其核心优势在于采用黑色封装并内置侧视半球透镜，有助于限定视野范围，并可能减少来自其他角度的环境光干扰。该器件采用适合现代组装工艺的包装，以13英寸直径卷盘上的8mm编带形式供货，兼容自动贴片设备和红外回流焊接工艺。同时，它也符合RoHS和无铅环保产品标准。

这款光敏三极管的目标市场和应用主要在消费电子和工业传感领域。关键应用领域包括：作为红外接收器用于遥控器等系统；以及实现PCB安装式红外传感，用于接近检测、物体感应和以红外为媒介的基本数据传输链路等功能。

2. 深度技术参数分析

LTR-S971-TB 的性能由一组绝对最大额定值和详细的电气/光学特性定义，所有参数均在环境温度 (TA) 为 25°C 时指定。

2.1 绝对最大额定值

这些额定值定义了器件的应力极限，超过此极限可能导致永久性损坏。它们并非用于正常操作。

功耗 (Pd)：100 mW。这是器件能以热量形式耗散的最大功率。
集电极-发射极电压 (V_CE)：30 V。可施加在集电极和发射极端子之间的最大电压。
发射极-集电极电压 (V_EC)：5 V。可施加在发射极和集电极之间的最大反向电压。
工作温度范围 (T_op)：-40°C 至 +85°C。器件可靠工作的环境温度范围。
存储温度范围 (T_stg)：-55°C 至 +100°C。非工作状态下的存储温度范围。
红外焊接条件：可承受 260°C 最长 10 秒，这定义了其回流焊接能力。

2.2 电气与光学特性

这些参数定义了器件在指定测试条件下的性能，代表了典型的操作行为。

集电极-发射极击穿电压 (V_(BR)CEO)：30 V (最小值)。在反向漏电流 (I_R) 为 100µA 且无入射红外光照射 (E_e= 0 mW/cm²) 的条件下测量。
发射极-集电极击穿电压 (V_(BR)ECO)：5 V (最小值)。在 I_E= 100µA 且无光照的条件下测量。
集电极-发射极饱和电压 (V_CE(SAT))：0.4 V (最大值)。器件完全“导通”时两端的电压，在 I_C= 100µA、辐照度为 0.5 mW/cm² 的条件下测试。
上升时间 (T_r) 与下降时间 (T_f)：15 µs (典型值)。这些开关速度参数在 V_CE=5V、I_C=1mA、R_L=1kΩ 的条件下测量，表明其适用于中速检测。
集电极暗电流 (I_CEO)：100 nA (最大值)。无光照时，在 V_CE=20V 条件下，从集电极流向发射极的漏电流。该值越低，信噪比越好。
导通状态集电极电流 (I_C(ON))：4.0 mA (典型值)。器件受光照时的输出电流，在 V_CE=5V、使用 940nm 光源且辐照度为 0.5 mW/cm² 的条件下测试。这是一个关键的灵敏度参数。

3. 性能曲线分析

规格书参考了典型电气/光学特性曲线部分。这些图形表示对于设计工程师理解器件在单点规格之外的行为至关重要。

虽然提供的文本未详述具体曲线，但像 LTR-S971-TB 这样的光敏三极管的典型曲线图通常包括：

集电极电流 (I_C) 与集电极-发射极电压 (V_CE) 关系曲线：一组以不同入射红外辐照度 (E_e) 为参数的曲线。这显示了输出特性和饱和区。
集电极电流 (I_C) 与入射辐照度 (E_e) 关系曲线：此曲线通常在固定的 V_CE 下绘制，展示了光敏三极管对光强度响应的线性度（或非线性度），这是其灵敏度的核心。
光谱响应曲线：显示器件对不同波长光的相对灵敏度的曲线。虽然测试条件指定为 940nm，但此曲线会显示峰值响应波长和灵敏度带宽，这对于滤除不需要的光源非常重要。
温度依赖性曲线：显示暗电流 (I_CEO) 和集电极电流 (I_C) 等关键参数如何随环境温度变化的图表，这对于在室温以外工作的设计至关重要。

4. 机械与封装信息

4.1 外形尺寸

该器件采用带半球透镜的侧视封装。所有尺寸均以毫米为单位提供，除非另有说明，标准公差为 ±0.1 mm。精确的机械图纸定义了主体尺寸、引脚间距、透镜位置和对于 PCB 布局至关重要的整体占位面积。

4.2 推荐焊盘尺寸

提供了 PCB 的推荐焊盘图案（占位）。遵循这些尺寸可确保在焊接过程中形成良好的焊点、机械稳定性和热释放。

4.3 编带与卷盘封装尺寸

详细图纸规定了载带尺寸（凹槽尺寸、间距）、盖带和卷盘尺寸。此信息对于自动化组装线设置至关重要。关键规格注明：一个 13 英寸卷盘包含 9000 个器件，最多允许连续缺失两个元件，遵循 ANSI/EIA 481-1-A-1994 标准。

5. 焊接与组装指南

5.1 存储条件

该器件对湿气敏感。在装有干燥剂的密封防潮袋中，应存储在 ≤30°C 和 ≤90% 相对湿度的环境中，并在一年内使用。一旦打开，存储环境不得超过 30°C 和 60% 相对湿度。离开原始包装超过一周的元件，在焊接前应在约 60°C 下烘烤至少 20 小时，以防止回流焊过程中出现“爆米花”现象。

5.2 焊接参数

回流焊接：建议采用符合 JEDEC 标准的温度曲线。

预热：150–200°C，最长 120 秒。
峰值温度：最高 260°C。
高于 260°C 的时间：最长 10 秒，最多允许两次回流循环。

手工焊接（电烙铁）：

烙铁温度：最高 300°C。
接触时间：每个焊点最长 3 秒。

规格书强调，最佳温度曲线取决于具体的 PCB 设计、所用元件和焊膏。

5.3 清洗

如果焊接后需要清洗，只能使用异丙醇等醇基溶剂。

6. 应用说明与设计考量

6.1 驱动电路设计

光敏三极管本质上是一种电流输出器件。规格书为驱动多个器件提供了关键指导。电路模型 (A)是推荐的配置，其中每个光敏三极管都有自己的串联限流电阻连接到电源电压。这通过补偿各个器件之间电流-电压 (I-V) 特性的微小差异来确保强度均匀性。电路模型 (B)（多个器件共享一个电阻）不推荐使用，因为器件不匹配可能导致亮度或电流分配不均。

6.2 应用范围与注意事项

该元件适用于标准电子设备（办公、通信、家用）。规格书特别警告，未经事先咨询和资格认证，不得将其用于安全关键或高可靠性应用——例如航空、医疗生命支持或交通控制系统——因为故障可能危及生命或健康。

6.3 典型应用场景

红外遥控接收器：检测来自遥控器的调制红外信号。
接近与物体检测：通过检测反射或被阻挡的红外光来感知物体的存在与否。
基本红外数据链路：用于短距离、低速无线数据传输。
安全报警传感器：作为光束中断式或基于反射的入侵检测系统的一部分。

7. 工作原理

光敏三极管基于双极结型晶体管 (BJT) 结构内的光电效应原理工作。具有足够能量（对于此器件为红外光谱）的入射光子在基极-集电极结区被吸收，产生电子-空穴对。这些光生载流子被晶体管的电流增益（β）有效放大。基极端子通常悬空或与电阻一起用于偏置控制。最终输出是集电极电流 (I_C)，它远大于初级光电流，提供了固有的信号放大。侧视透镜将入射的红外光聚焦并引导到敏感的半导体区域，从而定义了器件的视野。

8. 包装与订购信息

标准包装为每 13 英寸卷盘 9000 个。编带和卷盘规格符合 ANSI/EIA 标准，以确保与自动贴片机的兼容性。部件号 LTR-S971-TB 唯一标识此特定型号（可能表示侧视封装的“TB”类型）。

9. 基于技术参数的常见问题解答

问：此传感器的典型响应速度是多少？

答：典型的上升和下降时间为 15 微秒，使其适用于检测遥控器中常见的调制红外信号，这些信号通常在 38 kHz 等载波频率下工作。

问：LTR-S971-TB 的灵敏度如何？

答：在 940nm、0.5 mW/cm² 辐照度和 V_CE=5V 的测试条件下，它通常提供 4.0 mA 的集电极电流。产生可用输出电流所需的辐照度越低，灵敏度越高。

问：我可以在户外或高温环境中使用它吗？

答：其工作温度范围为 -40°C 至 +85°C，允许在广泛的环境中使用。然而，设计者必须考虑其暗电流和输出电流的温度依赖性，这可能会在极端温度下影响信噪比。

问：为什么并联的每个光敏三极管都需要单独的电阻？

答：由于自然制造差异，单个光敏三极管的 I-V 特性略有不同。共享一个电阻会迫使它们具有相同的电压，这可能导致显著的电流不平衡。单独的电阻允许每个器件自偏置，确保更均匀的电流分配和性能。

10. 设计使用案例

场景：设计一个使用红外对射传感器的简单物体计数器。

设置：一个红外发射器 (IRED) 放置在传送带的一侧，LTR-S971-TB 光敏三极管直接放置在对面。
电路：光敏三极管配置为共发射极设置。一个上拉电阻（例如，1kΩ 至 10kΩ）从集电极连接到 V_CC（例如，5V）。发射极接地。输出信号取自集电极节点。
操作：当红外光束未被中断时，光敏三极管被照射，使其导通并将集电极电压拉低（接近 V_CE(SAT)）。当物体中断光束时，照射停止，光敏三极管关闭，集电极电压被电阻拉高。
信号处理：这个数字电压转换（低到高）可以馈入微控制器的数字输入引脚或比较器，以触发计数程序。
设计考量：上拉电阻的值会影响开关速度和电流消耗。环境红外光（例如来自阳光）可能导致误触发，因此系统可能需要光学滤波、外壳来屏蔽环境光，或者对红外光束进行调制/解调。

注：为改进产品，外观和规格可能随时更改，恕不另行通知。

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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