目录
1. 产品概述
LTR-C971-TB 是一款分立式红外光电晶体管元件，专为传感应用而设计。它属于广泛产品线的一部分，旨在为红外检测提供解决方案，其特性适合在各种电子系统中实现可靠性能。该器件设计符合自动贴装和焊接工艺的行业标准。
1.1 产品特性
- 符合 RoHS 和绿色产品标准。
- 采用带黑色穹顶透镜的侧视结构。
- 采用 12mm 编带包装，卷盘直径为 7 英寸，便于自动化处理。
- 兼容自动贴装设备。
- 兼容红外回流焊接工艺。
- 符合 EIA 标准封装规格。
1.2 应用领域
- 红外接收模块。
- PCB 贴装式红外传感器。
2. 外形尺寸
LTR-C971-TB 光电晶体管的机械外形和尺寸在规格书图纸中提供。所有尺寸均以毫米为单位，除非另有说明，标准公差为 ±0.1mm。为准确设计 PCB 焊盘布局，请务必参考详细的尺寸图纸。规格如有变更，恕不另行通知。
3. 绝对最大额定值
下表列出了 LTR-C971-TB 光电晶体管在环境温度 (TA) 为 25°C 时的绝对最大额定值。超出这些限制可能会对器件造成永久性损坏。
| 参数 | 最大额定值 | 单位 |
|---|---|---|
| 功耗 | 100 | mW |
| 集电极-发射极电压 | 30 | V |
| 发射极-集电极电压 | 5 | V |
| 工作温度范围 | -40 至 +85 | °C |
| 储存温度范围 | -55 至 +100 | °C |
| 红外焊接条件 | 最高 260°C，持续 10 秒。 | - |
规格书中还包含了一个针对无铅工艺的建议红外回流焊温度曲线，供组装时参考。
4. 电气与光学特性
关键电气和光学参数在 TA=25°C 条件下定义。这些特性对于电路设计和性能预测至关重要。
| 参数 | 符号 | Min. | Typ. | Max. | 单位 | 测试条件 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 集电极-发射极击穿电压 | V(BR)CEO | 30 | - | - | V | IR = 100μA, Ee = 0mW/cm² |
| 发射极-集电极击穿电压 | V(BR)ECO | 5 | - | - | V | IE = 100µA, Ee = 0mW/cm² |
| 集电极-发射极饱和电压 | VCE(SAT) | - | - | 0.4 | V | IC = 100µA, Ee=0.5mW/cm² |
| 上升时间 | Tr | - | 15 | - | μs | VCE =5V, IC = 1mA, RL = 1KΩ |
| 下降时间 | Tf | - | 15 | - | μs | VCE =5V, IC = 1mA, RL = 1KΩ |
| 集电极暗电流 | ICEO | - | - | 100 | nA | VCE = 20V, Ee = 0mW/cm² |
| 导通状态集电极电流 | IC(ON) | - | 4.0 | - | mA | VCE = 5V, Ee= 0.5mW/cm², λ=940nm |
注：IC(ON) 的测试容差为 ±15%。
5. 典型性能曲线
规格书包含一组在 25°C 环境温度下（除非另有说明）测得的典型特性曲线。这些图表直观地展示了关键参数之间的关系，例如集电极电流与辐照度的关系、不同负载下的响应时间以及暗电流的温度依赖性。分析这些曲线有助于工程师理解器件在非标准或变化工作条件下的行为，这对于稳健的系统设计至关重要。
6. 焊盘布局与焊接建议
提供了推荐的 PCB 布局焊盘尺寸，以确保良好的焊接质量和机械稳定性。规格书建议使用厚度为 0.1mm (4 mils) 或 0.12mm (5 mils) 的金属钢网进行锡膏印刷。严格遵守这些焊盘尺寸和钢网规格对于在回流焊过程中获得可靠的焊点、防止立碑或焊料不足等问题至关重要。
7. 编带与卷盘包装规格
LTR-C971-TB 以适合大批量自动化装配线的编带卷盘形式供货。详细规定了载带和卷盘的包装尺寸。关键说明包括：所有尺寸单位为毫米，空元件袋用顶盖带密封，每个 13 英寸卷盘包含 6000 个器件，最多允许连续缺失两个元件，包装符合 ANSI/EIA 481-1-A-1994 规范。
8. 重要注意事项与操作指南
8.1 预期用途
本元件设计用于普通电子设备，包括办公设备、通信设备和家用电器。不适用于故障可能危及生命或健康的安全关键系统（例如，航空、医疗设备）。对于此类应用，设计前需咨询元件供应商。
8.2 储存条件
正确的储存对于保持元件可靠性至关重要。对于带干燥剂的密封防潮袋，建议储存条件为 ≤30°C 和 ≤90% RH，建议在一年内使用。一旦打开原始包装，元件应储存在 ≤30°C 和 ≤60% RH 的环境中。建议在开封后一周内完成红外回流焊接。对于需要在原始包装袋外长期储存的情况，请使用带干燥剂的密封容器或氮气干燥柜。未包装储存超过一周的元件，在焊接前应在约 60°C 下烘烤至少 20 小时。
8.3 清洁
如需清洁，请使用酒精类溶剂，如异丙醇。避免使用可能损坏封装或透镜的强效或未知化学清洁剂。
8.4 焊接工艺
提供了详细的焊接建议以确保组装可靠性。
- 回流焊接：预热至 150–200°C，最长 120 秒。峰值温度不应超过 260°C，且高于此温度的时间应限制在最长 10 秒。回流焊最多可进行两次。
- 电烙铁：烙铁头温度不应超过 300°C，单次操作中每个引脚的焊接时间应限制在最长 3 秒。
规格书强调，最佳温度曲线取决于具体的电路板设计、元件、锡膏和炉子。建议将提供的符合 JEDEC 标准的曲线作为通用目标，并同时遵守 JEDEC 和锡膏制造商规定的限制。
8.5 驱动电路建议
对于涉及多个器件的应用，强烈建议为电路中的每个光电晶体管串联一个限流电阻。这种做法在规格书中以“电路模型 (A)”图示，有助于确保所有器件间的电流均匀性和性能一致性。没有单独电阻的并联连接（“电路模型 (B)”）可能会由于各个器件电流-电压 (I-V) 特性的差异而导致亮度或灵敏度变化。
9. 产品信息与修订记录
制造商保留为改进产品而修改产品外观和规格的权利，恕不另行通知。设计人员应始终参考最新版本的规格书以获取最新信息。
10. 技术深入探讨与设计考量
10.1 工作原理
红外光电晶体管通过将入射红外光转换为电流来工作。它本质上是一个双极结型晶体管，其基极电流由撞击基极-集电极结（充当光电二极管）的光子产生。当足够波长（本器件通常为 940nm）的红外光照射到有效区域时，会产生电子-空穴对。该光电流随后被晶体管的增益放大，从而产生更大的集电极电流，便于外部电路测量。带有黑色穹顶透镜的侧视封装有助于限定特定的视场角，并能提供一定的环境可见光抑制能力。
10.2 关键参数分析
- 灵敏度 (IC(ON))：在 940nm、0.5 mW/cm² 辐照度下，典型的导通状态集电极电流为 4.0 mA，这代表了器件的灵敏度。设计人员必须确保入射的红外信号强度达到或超过此辐照度水平，以实现可靠的开关或模拟检测。
- 速度 (Tr, Tf)：典型的 15 μs 上升和下降时间定义了器件的开关速度。此参数对于需要高比特率的数据传输应用（如红外遥控器）至关重要。指定的测试条件 (VCE=5V, IC=1mA, RL=1KΩ) 提供了一个标准基准。
- 暗电流 (ICEO)：在 VCE=20V 时，最大暗电流为 100 nA，代表无光照时的漏电流。低暗电流对于实现高信噪比至关重要，尤其是在弱光检测场景或使用高阻值负载电阻以提高电压增益时。
- 电压额定值 (V(BR)CEO, V(BR)ECO)：30V 的集电极-发射极击穿电压和 5V 的发射极-集电极击穿电压定义了施加偏压的安全工作区。电路设计必须确保即使在瞬态条件下也不超过这些限制。
10.3 应用电路设计
最常见的配置是将光电晶体管用于共发射极开关模式。集电极通过负载电阻 (RL) 连接到电源电压 (VCC)，发射极接地。输出信号取自集电极节点。RL 的值是一个关键的设计选择：对于给定的光电流，较大的 RL 可提供更高的输出电压摆幅（更高的增益），但由于 RC 时间常数增加，会减慢响应速度。规格书中的速度规格是在 RL=1KΩ 条件下给出的，提供了一个参考点。对于需要线性响应的模拟应用，器件应在光电二极管模式下工作（基极悬空，仅使用集电极-基极结）或通过仔细偏置以避免饱和。
10.4 环境与组装考量
-40°C 至 +85°C 的工作温度范围使该器件适用于消费类、工业和一些汽车环境。设计人员应考虑暗电流和灵敏度的温度系数，它们通常分别随温度升高而增加和降低。严格的焊接温度曲线指南是必要的，因为塑料封装和内部引线键合对热冲击和过热敏感。遵循基于 JEDEC 的曲线可以最大限度地减少应力并防止潜在故障。
10.5 对比与选型
在选择红外传感器时，工程师会将光电晶体管与光电二极管进行比较。与光电二极管相比，光电晶体管提供更高的增益（单位光强的输出电流），但通常速度较慢，响应非线性更强。LTR-C971-TB 凭借其集成的放大功能，是简单数字检测（红外信号的有/无）或需要高输出而无需额外放大级的低速模拟传感应用的绝佳选择。对于高速数据链路或精确的模拟光测量，PIN 光电二极管可能更合适。
10.6 实际应用案例
一个典型应用案例是用于非接触式水龙头的红外接近传感器。一个红外 LED 发射器以 940nm 波长发出脉冲。放置在附近的 LTR-C971-TB 光电晶体管检测反射信号。当手放在水龙头下时，它会将红外光反射回传感器，导致集电极电流增加。此变化由微控制器检测，然后启动水阀。侧视封装允许 LED 和光电晶体管安装在同一 PCB 平面上，形成紧凑的传感器模块。器件的灵敏度确保即使反射信号微弱也能可靠检测，其速度对于这种缓慢的人机交互界面绰绰有余。设计应包括为驱动 LED 推荐的串联电阻，以及在光电晶体管集电极上使用合适的负载电阻（例如 10kΩ），以将电流变化转换为微控制器 ADC 或比较器输入可测量的电压。
10.7 行业趋势
分立红外元件的趋势是更高的集成度、更小的封装和更好的性能。虽然像 LTR-C971-TB 这样的器件对于成本敏感或空间受限的设计仍然至关重要，但越来越多地采用将光电探测器、放大器和数字逻辑（如 I²C 输出）集成在单个封装中的集成解决方案。这些模块简化了设计，但成本可能更高。另一个趋势是越来越多地在封装中集成特定波长滤光片，以提高对环境光噪声的抗干扰能力，这是更广泛产品线中提到的一项可用特性。对于基本的检测任务，分立光电晶体管在性能、成本和设计灵活性方面提供了最佳的平衡。
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。 |