目录
1. 产品概述
LTR-516AD是一款高性能硅NPN光电晶体管，专为检测红外辐射而设计。其核心功能是将入射的红外光转换为电流。该元件的一个关键特性是其特殊的深绿色塑料封装，该封装旨在滤除大部分可见光谱。这使得它特别适用于传感器必须主要响应红外信号、最大限度减少环境可见光干扰的应用场景。该器件兼具高光敏度、低结电容和快速开关时间的特点，使其成为各种红外传感和通信系统的理想选择。
2. 深度技术参数分析
2.1 绝对最大额定值
为确保可靠性并防止损坏，该器件额定在特定的环境和电气极限内工作。在环境温度（TA）为25°C时，最大功耗为150 mW。它能承受高达30 V的反向电压（VR）。工作温度范围为-40°C至+85°C，而存储温度范围为-55°C至+100°C。对于组装，引脚可在260°C下焊接，最长持续时间为5秒，焊接点距离封装本体至少1.6mm。
2.2 电气与光学特性
所有电气和光学参数均在TA= 25°C下规定。在反向电流（I(BR)R）为100µA时，反向击穿电压（VR）通常为30V。反向暗电流（ID(R)），即无光入射时的漏电流，在VR= 10V时最大值为30 nA。在来自940nm光源的辐照度（Ee）为0.5 mW/cm²的条件下，光电晶体管产生350 mV的开路电压（VOC）。其动态性能特征表现为，在Vr=10V、940nm脉冲和1 kΩ负载电阻测试条件下，上升和下降时间（Tf, TR）各为50纳秒。短路电流（IS）是衡量灵敏度的关键指标，在VR=5V、λ=940nm和Ee=0.1 mW/cm²条件下，典型值为2 µA。总结电容（CT）在VR=3V和1 MHz下最大为25 pF。峰值光谱灵敏度波长（λSMAX）为900 nm。
3. 性能曲线分析
规格书提供了几条对电路设计至关重要的特性曲线。图1绘制了暗电流（ID）与反向电压（VR）的关系，显示了器件在黑暗中的泄漏行为。图2说明了结电容（CT）如何随反向电压增加而减小，这对于高频应用非常重要。图3显示了光电流随环境温度的变化，表明传感器的输出可能随温度变化而漂移。图4类似地绘制了暗电流与温度的关系。图5是相对光谱灵敏度曲线，以图形方式确认了在900nm处的峰值响应以及深绿色封装在衰减可见光范围内灵敏度的有效性。图6显示了光电流（Ip）与红外辐照度（Ee）之间的线性关系。图7是显示灵敏度角度依赖性的极坐标图。图8详细说明了当环境温度升高超过25°C时，最大允许总功耗如何降额。
4. 机械与封装信息
LTR-516AD采用特殊的深绿色塑料封装。关键尺寸说明包括：所有尺寸均以毫米为单位，除非另有说明，一般公差为±0.25mm。法兰下树脂的最大凸出量为1.5mm。引脚间距在引脚伸出封装本体的位置测量。该封装设计用于通孔安装。深绿色是其功能不可或缺的一部分，充当可见光滤光片，以提高红外检测的信噪比。
5. 焊接与组装指南
为确保焊接可靠，严格遵守规定条件至关重要。引脚应在260°C的温度下焊接，最长不超过5秒。焊接点必须距离塑料封装本体至少1.6mm（0.063英寸），以防止对半导体芯片和塑料封装造成热损伤。只要严格遵守温度和时间限制，可以使用标准的波峰焊或手工焊接技术。长时间暴露在超过规定极限的温度下会降低性能或导致永久性故障。
6. 应用建议
6.1 典型应用场景
LTR-516AD非常适合各种基于红外的应用。这些应用包括自动化和安全系统中的物体检测与接近传感、打印机和自动售货机中的槽型传感器、非接触式开关以及红外数据通信链路（如旧的IRDA接口）。其快速开关时间使其适用于需要快速脉冲检测的系统。
6.2 设计考量
在设计使用此光电晶体管时，必须考虑几个因素。首先，应根据所需的灵敏度和速度选择工作点；较高的反向电压通常会降低电容并提高速度，但会增加暗电流。负载电阻（RL）值是一个关键的设计选择：较大的RL提供较高的电压输出，但会减慢响应时间（增加RC时间常数）。深绿色封装减少了环境可见光的干扰，但设计者仍应考虑应用环境中的红外背景。为了在温度变化下稳定工作，应考虑图3和图4中所示的变化，可能需要在信号调理电路中进行温度补偿。
7. 技术对比与差异化
LTR-516AD的主要差异化特征是其专为抑制可见光而设计的深绿色封装，这在所有标准光电晶体管中并不常见。这使其在可见光波动的环境中具有显著优势。其参数组合——相对较高的短路电流（典型值2 µA）、低电容（最大25 pF）和快速开关时间（50 ns）——使其成为一个适用于高灵敏度及中等高速应用的均衡元件。与光电二极管相比，像LTR-516AD这样的光电晶体管提供内部增益，从而在相同光输入下产生更高的输出电流，简化了后续放大级。
8. 常见问题解答（基于技术参数）
问：深绿色封装的目的是什么？
答：深绿色塑料充当内置光学滤光片。它能显著衰减可见光谱中的波长，同时允许红外光（尤其是900-940nm附近）通过。这最大限度地减少了传感器对环境室内光、阳光或其他可见光源的响应，使其在检测专用红外信号时更加可靠。
问：如何理解“短路电流（IS）”参数？
答：IS是在集电极和发射极短路（VCE= 0V）的情况下测量的。它代表了在特定测试条件（940nm，0.1 mW/cm²）下每单位辐照度的光生电流。在您的电路中，当施加负载电阻或偏置电压时，实际输出电流将小于IS，但IS是用于比较不同器件基本灵敏度的关键指标。
问：为什么上升和下降时间很重要？
答：这些参数（Tr和Tf）定义了光电晶体管对光强度变化的响应速度。50 ns的值意味着该器件理论上可以处理高达几兆赫兹的信号频率，使其适用于脉冲红外系统、数据传输或高速计数应用。
问：温度如何影响性能？
答：如曲线所示，暗电流（噪声）和光电流（信号）都随温度升高而增加。暗电流的增加可能很显著，可能会抬高噪声基底。设计者必须确保信号调理电路能够处理这种变化，特别是当器件在-40°C至+85°C的全温度范围内工作时。
9. 实际设计案例
考虑设计一个简单的红外物体检测电路。LTR-516AD与一个红外LED发射器配对使用。光电晶体管以共发射极配置连接：集电极通过负载电阻RL连接到电源电压（例如5V），发射极接地。当没有物体存在时，来自LED的红外光到达光电晶体管，使其导通并将集电极电压（VOUT）拉低。当物体中断光束时，光电晶体管关闭，VOUT变为高电平。RL的值必须根据所需的输出电压摆幅和速度来选择。对于5V电源和典型的IS=2µA，当受光照时，10 kΩ的RL会产生约20 mV的电压降，这个值相当小。因此，通常在光电晶体管之后会添加一个运算放大器比较器级，以提供干净的数字输出。深绿色封装有助于抑制环境光，使系统在各种光照条件下都能稳健工作。
10. 工作原理
光电晶体管本质上是一种双极结型晶体管（BJT），其基极电流由光产生，而不是由电提供。在LTR-516AD（NPN型）中，能量大于硅带隙的入射光子在基极-集电极结区域产生电子-空穴对。这些光生载流子被电场扫出，有效地产生基极电流。然后，该基极电流被晶体管的电流增益（β）放大，从而产生大得多的集电极电流。该器件通常在基极端子悬空或断开的情况下工作，并在集电极-基极结上施加反向偏压以加宽耗尽区，从而提高灵敏度和速度。
11. 行业趋势
光学传感领域持续发展。存在集成化趋势，即将光电探测器、放大器和数字逻辑集成到单个芯片中（例如，集成环境光传感器、接近传感器）。对于自动化组装，表面贴装器件（SMD）封装比通孔类型越来越普遍。材料和设计也在不断发展，以提高灵敏度、降低噪声（暗电流）并扩展光谱范围。然而，像LTR-516AD这样的分立元件对于需要特定性能特征、定制光路或高电压处理能力的应用仍然至关重要，这些可能是集成解决方案所不具备的。使用滤光封装来实现特定光谱响应的原理仍然是一种常见且有效的设计实践。
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。 |