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1. 产品概述
本文档详细阐述了一款分立式红外光电晶体管元件的规格。该器件专为感应红外光而设计，典型工作波长为940nm。它采用顶视封装并配有黑色穹顶透镜，有助于限定视角并可能减少环境可见光的干扰。元件以编带盘装形式提供，兼容大批量、自动化的表面贴装组装工艺。该产品符合相关环保标准。
1.1 产品特性
- 符合有害物质环保法规要求。
- 顶视外形，配备黑色穹顶透镜。
- 采用12mm编带、7英寸直径卷盘包装，适用于自动化贴装。
- 兼容标准红外回流焊接工艺。
- 标准化封装外形。
1.2 典型应用
- 红外接收模块。
- PCB贴装式红外感应应用。
2. 外形尺寸
该器件符合标准封装外形。所有关键尺寸均在规格书附图中以毫米为单位提供，除非另有说明，标准公差为±0.1mm。该封装设计用于可靠的PCB贴装。
3. 绝对最大额定值
这些额定值定义了可能导致器件永久性损坏的极限条件。所有数值均在环境温度（TA）为25°C时指定。
- 功耗（PD）：100 mW
- 集电极-发射极电压（VCEO）：30 V
- 发射极-集电极电压（VECO）：5 V
- 工作温度范围：-40°C 至 +85°C
- 存储温度范围：-55°C 至 +100°C
- 红外回流焊接：峰值温度260°C，最长持续10秒。
文档包含针对无铅工艺的建议回流焊温度曲线，强调预热、峰值温度及液相线以上时间等参数，以确保焊点可靠且无热损伤。
4. 电气与光学特性
这些参数定义了器件在TA=25°C的指定测试条件下的性能，对电路设计至关重要。
- 集电极-发射极击穿电压，V(BR)CEO：30 V（最小值）。测试条件：IR = 100µA，辐照度（Ee）= 0 mW/cm²。
- 发射极-集电极击穿电压，V(BR)ECO：5 V（最小值）。测试条件：IE = 100µA，Ee = 0 mW/cm²。
- 集电极-发射极饱和电压，VCE(SAT)：0.4 V（最大值）。测试条件：IC = 100µA，Ee = 0.5 mW/cm²。
- 上升时间（Tr）与下降时间（Tf）：15 µs（典型值）。测试条件：VCE = 5V，IC = 1mA，RL = 1kΩ。
- 集电极暗电流（ICEO）：100 nA（最大值）。测试条件：VCE = 20V，Ee = 0 mW/cm²。此为无光照时的漏电流。
- 导通集电极电流，IC(ON)：范围从1.5 mA（最小值）到9.20 mA（最大值）。测试条件：VCE = 5V，Ee = 0.5 mW/cm²，λ=940nm。这是指示灵敏度的关键参数。
5. 分档代码系统
器件根据其导通集电极电流（IC(ON)）被分选到不同的性能档位，以确保应用中的一致性。每个档位内的电流容差为±15%。
- BIN A：IC(ON) = 1.5 mA 至 2.9 mA
- BIN B：IC(ON) = 2.9 mA 至 5.5 mA
- BIN C：IC(ON) = 5.5 mA 至 9.2 mA
6. 典型性能曲线
规格书提供了多幅图表，说明器件在各种条件下的行为。这对于理解单点规格之外的性能至关重要。
- 光谱灵敏度：显示光电晶体管在不同波长下的相对灵敏度曲线，峰值在940nm附近。
- 集电极暗电流 vs. 环境温度：显示漏电流（ICEO）如何随温度升高而增加。
- 上升/下降时间 vs. 负载电阻：说明开关速度如何受电路中负载电阻（RL）值的影响。
- 相对集电极电流 vs. 辐照度：展示入射光功率（Ee）与输出集电极电流之间的关系。
- 灵敏度方向图：显示传感器相对角度响应的极坐标图，该响应受黑色穹顶透镜影响。
7. 焊盘布局与封装信息
提供了推荐的PCB焊盘布局尺寸，以确保焊接质量和机械稳定性。建议使用0.1mm或0.12mm厚度的钢网进行锡膏印刷。文档还包含编带盘装的详细尺寸，如料袋间距、卷盘直径和轴心尺寸，以方便自动化处理。
8. 操作、存储与组装指南
8.1 存储条件
对于未开封、带有干燥剂的防潮袋，建议存储在≤30°C、≤90%相对湿度的环境中，推荐使用期限为一年。对于已从原包装取出的器件，环境条件不应超过30°C / 60%相对湿度。若在原包装外存储超过一周，建议在焊接前进行烘烤（60°C下20小时），以去除湿气，防止回流焊过程中发生“爆米花”效应。
8.2 清洁
如需清洁，请使用异丙醇等醇基溶剂。
8.3 焊接建议
提供了回流焊和手工焊的详细参数：
- 回流焊接：预热至150-200°C，最长120秒；峰值温度不超过260°C，最长10秒。最多可进行两次回流焊。
- 手工焊接：烙铁头温度不应超过300°C，每个焊点的焊接时间最长3秒。
指南参考了JEDEC标准，并强调需要针对特定PCB设计进行工艺特性化。
8.4 驱动电路注意事项
光电晶体管是一种电流输出器件。对于涉及多个传感器的应用，强烈建议为每个器件串联独立的限流电阻（如规格书中“电路A”所示），以确保响应均匀并防止任何单个器件电流过大。若将器件直接并联（“电路B”）而不使用独立电阻，则可能因器件特性差异导致性能不匹配。
9. 应用说明与设计考量
9.1 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。具有足够能量（对应于器件敏感波长，约940nm）的光子在晶体管的基区被吸收，产生电子-空穴对。该光生电流充当基极电流，随后被晶体管的增益放大，从而产生与入射光强度成比例的更大集电极电流。黑色穹顶透镜有助于聚焦入射光并限定视场角。
9.2 典型应用场景
主要用途是红外接收系统。包括：
- 遥控接收器：解码来自电视、音响和家电遥控器的信号。
- 接近感应：通过反射红外光束来检测物体的存在与否。
- 基本光开关：中断光束用于计数或位置检测。
- 简易数据链路：使用调制红外光进行低速、短距离无线数据传输。
9.3 设计检查清单
- 根据应用所需的灵敏度选择合适的分档代码。
- 考虑所需的输出电压摆幅以及与响应速度的权衡（参见上升/下降时间 vs. RL曲线）选择负载电阻（RL）。
- 在信号调理电路中实施适当的滤波，以抑制环境光噪声（例如，荧光灯的100/120Hz闪烁）。
- 遵循推荐的PCB布局和焊接指南以确保可靠性。
- 设计机械布局和外壳时考虑角度灵敏度方向图，以确保传感器指向正确。
9.4 性能与温度关系
设计者必须考虑温度影响。集电极暗电流（ICEO）随温度显著增加，这可能会提高弱光应用中的噪声基底。光电流本身也具有温度系数。对于在宽温度范围（-40°C至+85°C）内的关键应用，建议在极端温度下进行测试或仿真。
10. 技术对比与选型指导
选择红外光电探测器时，主要区别包括：
- 光电晶体管 vs. 光电二极管：光电晶体管提供内部增益，在给定光照水平下产生更大的输出信号，简化了后续放大器设计。然而，其响应时间通常比光电二极管慢。本器件上升/下降时间为15µs，适用于标准遥控信号（例如38kHz载波），但对于非常高速的数据通信可能太慢。
- 波长：940nm的峰值灵敏度非常适合与常见的GaAs红外发射器配对使用，并且与850nm光源相比对人眼更不可见，减少了可见光污染。
- 封装与透镜：顶视黑色透镜封装针对表面贴装组装进行了优化，并提供可控的视角，有助于抑制来自侧面的杂散光。
11. 常见问题解答 (FAQ)
问：分档代码的目的是什么？
答：分档代码确保了灵敏度（IC(ON)）的可预测范围。为了在生产中获得一致的性能，请在订购时指定所需档位。
问：我可以在阳光下使用此传感器吗？
答：直射阳光包含大量红外辐射，很可能使传感器饱和。它设计用于室内或受控环境。户外使用可能需要光学滤波或采用同步检测的脉冲操作方式。
问：为什么存储和烘烤程序如此重要？
答：表面贴装封装会从空气中吸收湿气。在高温回流焊接过程中，这些湿气会迅速汽化，导致内部分层或开裂（“爆米花”效应），从而损坏元件。正确的存储和烘烤可以防止这种情况。
问：如何计算输出电压？
答：光电晶体管充当电流源。集电极的输出电压约为 VCC - (IC * RL)。根据所需的输出摆幅和光源的预期IC来选择RL和VCC。
12. 实际设计示例
场景：设计一个用于38kHz调制遥控信号的简易红外接收器。
- 元件选择：使用此光电晶体管（例如，选择BIN B以获得中等灵敏度），并将其与38kHz带通滤波器或专用解码器IC配对。
- 偏置电路：通过负载电阻RL将集电极连接到5V电源（VCC）。发射极接地。RL = 1kΩ是一个常见的起始值，能在输出电压摆幅和速度之间提供良好的平衡。
- 信号调理：当检测到红外光时，集电极电压会下降。这个交流耦合信号随后被送入放大器或比较器级，以清理数字波形。与RL并联的电容器有助于滤除高频噪声，但会减慢响应速度。
- 布局：将传感器放置在PCB前端，外壳上留有清晰的开孔。使其远离开关稳压器等噪声源。遵循推荐的焊盘布局。
13. 技术发展趋势
分立式红外元件领域持续发展。趋势包括开发将光电探测器与信号调理IC集成在单一封装内的产品，提供数字输出和增强的环境光抑制能力。同时，也在推动更高速度的器件，以实现更快速的数据传输，应用于红外数据协会（IrDA）和手势感应等领域。此外，封装技术的改进旨在为精密传感应用提供更窄、更一致的视角，同时保持与自动化组装工艺的兼容性。本规格书描述的器件代表了一种成熟、可靠的解决方案，适用于需要基本红外检测且对成本敏感的大批量应用。
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。 |