紅外線LED發射器 LTE-3271T-A 規格書 - 940nm 波長 - 高電流 & 低正向電壓 - 水清封裝

1. 產品概覽

LTE-3271T-A 係一款高性能紅外線發光二極管，專為需要強勁光學輸出同喺苛刻電氣條件下可靠運作嘅應用而設計。其核心設計理念集中於提供高輻射功率，同時保持相對較低嘅正向電壓，令佢對於功耗有要求嘅系統嚟講非常高效。器件採用水清樹脂封裝，可以將發射嘅紅外線吸收減到最少，從而最大化外部輻射效率。佢設計用於支援連續同脈衝驅動模式，為近紅外光譜中嘅各種感應、通訊同照明應用提供靈活性。

2. 深入技術參數分析

2.1 絕對最大額定值

呢啲額定值定義咗器件可能受到永久損壞嘅應力極限。喺呢啲極限下或超出呢啲極限嘅操作唔保證安全。

功耗 (P_D):150 mW。呢個係器件內部允許嘅最大功率損耗，主要係以熱嘅形式存在，計算方式係正向電流同正向電壓嘅乘積。
峰值正向電流 (I_FP):2 A。呢個極高嘅電流額定值只喺特定脈衝條件下先允許：脈衝寬度為10微秒，脈衝重複率唔超過每秒300個脈衝。呢個特性令器件能夠為短距離測距或高速數據傳輸提供非常高嘅瞬時光學輸出。
連續正向電流 (I_F):100 mA。可以連續施加而唔會超出功耗或熱極限嘅最大直流電流。
反向電壓 (V_R):5 V。喺反向偏壓方向超過呢個電壓可能會導致結擊穿。
工作及儲存溫度:器件嘅環境工作溫度 (T_A) 範圍額定為 -40°C 至 +85°C，並且可以喺 -55°C 至 +100°C 嘅環境中儲存。
引腳焊接溫度:320°C 持續3秒，測量點距離封裝主體4.0mm。呢個指引對於防止PCB組裝期間嘅熱損壞至關重要。

2.2 電氣及光學特性

呢啲參數喺環境溫度 (T_A) 為25°C時指定，定義咗器件嘅典型性能。

輻射強度 (I_E):一個關鍵嘅光學輸出指標。喺正向電流 (I_F) 為100 mA時，典型輻射強度為30 mW/sr。喺較低嘅測試電流20 mA時，範圍係6 mW/sr (最小) 到10.5 mW/sr (典型)。輻射強度描述咗每單位立體角發射嘅光功率。
孔徑輻射照度 (E_e):喺 I_F=20mA 時為0.80至1.4 mW/cm²。呢個參數，有時稱為輻照度，對於計算喺距離發射器特定距離嘅表面上入射嘅光功率密度非常有用。
峰值發射波長 (λ_P):940 nm。呢個係光學輸出功率達到最大值嘅標稱波長。佢屬於近紅外光譜範圍，人眼睇唔到，但可以被矽光電二極管同好多CMOS/CCD感應器檢測到。
譜線半寬 (Δλ):50 nm (典型)。呢個表示輻射強度至少為其峰值一半時嘅光譜帶寬。50 nm嘅數值係標準GaAlAs紅外線LED材料嘅特徵。
正向電壓 (V_F):呢個係一個隨電流變化嘅關鍵電氣參數。
- 喺 I_F= 50 mA 時: V_F(典型) = 1.25V, (最大) = 1.6V。
- 喺 I_F= 250 mA 時: V_F(典型) = 1.65V, (最大) = 2.1V。
- 喺 I_F= 450 mA 時: V_F(典型) = 2.0V, (最大) = 2.4V。
- 喺 I_F= 1 A 時: V_F(典型) = 2.4V, (最大) = 3.0V。規格書強調"低正向電壓"作為一個特點，從呢啲數值，特別係喺中等電流時，可以明顯睇出，有助於提高電光轉換效率。
反向電流 (I_R):喺反向電壓 (V_R) 為5V時為100 µA (最大)。呢個係器件反向偏壓時嘅漏電流。
視角 (2θ_1/2):50° (典型)。呢個係輻射強度下降到0° (軸上) 時數值一半嘅全角。50°嘅角度提供咗寬廣嘅輻射模式，對於對準要求唔高嘅區域照明或感應非常有用。

3. 性能曲線分析

規格書提供咗幾條對於電路設計同理解非標準條件下性能至關重要嘅特性圖表。

3.1 光譜分佈 (圖 1)

曲線顯示咗相對輻射強度隨波長嘅變化。佢確認咗峰值波長大約喺940 nm，並且具有寬廣嘅光譜半寬。形狀係紅外線LED嘅典型特徵，輸出喺峰值兩側逐漸減弱。光學系統嘅設計師必須考慮呢個光譜，以確保同目標檢測器 (例如，帶濾光片嘅光電晶體管或矽光電二極管) 嘅光譜靈敏度兼容。

3.2 正向電流 vs. 環境溫度 (圖 2)

呢個圖表說明咗隨著環境溫度升高，最大允許連續正向電流嘅降額情況。喺25°C時，允許全額100 mA。隨著溫度升高，必須線性降低最大電流，以防止超出150 mW功耗極限並管理結溫。呢個係確保喺高溫環境下長期可靠性嘅關鍵圖表。

3.3 正向電流 vs. 正向電壓 (圖 3)

呢個係電流-電壓特性曲線。佢顯示咗二極管典型嘅指數關係。呢條曲線對於設計限流驅動電路至關重要。工作區域內曲線嘅斜率有助於確定LED嘅動態電阻。圖表直觀地確認咗喺寬電流範圍內嘅低 V_F特性。

3.4 相對輻射強度 vs. 正向電流 (圖 4)

呢個圖表顯示咗光學輸出 (歸一化到20 mA時嘅數值) 如何隨正向電流增加。關係喺較低電流時通常係線性嘅，但喺極高電流時，由於熱效應增加同內部量子效率下降，可能會顯示出飽和或效率降低嘅跡象。呢條曲線幫助設計師選擇一個平衡輸出功率、效率同器件應力嘅工作點。

3.5 相對輻射強度 vs. 環境溫度 (圖 5)

呢個圖表描述咗光學輸出嘅溫度依賴性。通常，LED嘅輻射強度會隨著結溫升高而降低。呢條曲線量化咗呢個下降，顯示咗喺-20°C到80°C嘅溫度範圍內，相對於20 mA時數值嘅歸一化輸出功率。呢個資訊對於需要喺變化嘅環境條件下保持穩定光學輸出嘅應用至關重要。

3.6 輻射圖 (圖 6)

呢個極坐標圖提供咗空間發射模式嘅詳細視覺化。同心圓代表相對輻射強度水平 (例如，1.0, 0.9, 0.7)。圖表確認咗寬視角，顯示咗強度如何喺0°到90°嘅唔同角度上分佈。呢個圖表對於光學設計係必不可少嘅，允許工程師模擬目標表面上嘅照明輪廓。

4. 機械及封裝資料

4.1 封裝尺寸

器件採用標準LED封裝格式，帶有凸緣以提供機械穩定性同散熱。規格書中嘅關鍵尺寸註釋包括:

所有尺寸均以毫米為單位提供，公差通常為±0.25mm，除非另有說明。
允許凸緣下方有少量樹脂凸起，最大高度為1.5mm。
引腳間距喺引腳離開封裝主體嘅位置測量，呢個對於PCB焊盤設計至關重要。
引腳經過鍍錫處理，以確保良好嘅可焊性。

水清封裝材料係專門為紅外線發射器選擇嘅，因為佢喺940 nm區域吸收極少，唔似用於可見光LED嘅有色環氧樹脂封裝會阻擋紅外線。

5. 焊接及組裝指引

為確保PCB組裝期間器件嘅完整性，必須遵守以下指引:

手工焊接:如果需要手工焊接，應快速進行，將熱量施加喺引腳上，而唔係封裝主體。
波峰焊:可以使用標準波峰焊曲線，但應盡量減少暴露喺焊錫熱量下嘅總時間。
回流焊:如規格書所指定，器件可以承受引腳溫度320°C最多3秒。峰值溫度低於此限制嘅標準紅外線或對流回流焊曲線都適用。4.0mm距離嘅規格確保咗引腳嘅熱質量可以保護封裝內部敏感嘅半導體結。
清潔:焊接後，可以使用標準PCB清潔工藝，但應驗證同透明樹脂嘅兼容性。
儲存:器件應儲存喺其原始防潮袋中，環境應喺指定嘅儲存溫度範圍內 (-55°C 至 +100°C) 並且濕度較低，以防止引腳氧化。

6. 應用建議

6.1 典型應用場景

紅外線照明:適用於需要不可見照明嘅安防攝像頭、夜視系統同機器視覺照明。
接近及存在感應:用於自動水龍頭、皂液器、乾手機同非接觸式開關。寬視角喺呢度有好處。
光學開關及編碼器:通過阻斷或反射紅外光束來檢測位置、旋轉或運動。
短距離數據通訊:用於IrDA兼容設備或簡單串行數據鏈路 (例如，遙控器、設備間通訊)。高脈衝電流能力支援調製數據傳輸。
工業感應:物件計數、液位檢測同遮斷光束感應器。

6.2 設計考慮因素

電流驅動:LED係電流驅動器件。務必使用串聯限流電阻或恆流驅動電路。電阻值使用 R = (V_電源- V_F) / I_F 計算，使用規格書中嘅最大 V_F 值，以確保電流唔超過所需值。
熱管理:對於高電流 (例如，接近100 mA) 下嘅連續操作，考慮功耗 (P_D= V_F* I_F)。確保足夠嘅PCB銅面積或散熱，以將結溫保持喺安全極限內，特別係喺高環境溫度下。
脈衝操作:為實現非常高嘅峰值光功率，使用脈衝模式規格 (2A, 10µs, 300pps)。呢個需要一個能夠提供高電流脈衝嘅驅動電路，例如由脈衝發生器切換嘅MOSFET。
光學設計:設計透鏡、反射器或孔徑以針對特定應用塑造光束時，考慮輻射圖 (圖 6)。水清透鏡係半球形，會影響初始發散度。
檢測器匹配:將發射器與峰值靈敏度喺940 nm左右嘅光電檢測器 (光電二極管、光電晶體管) 配對使用。喺檢測器上使用紅外濾光片可以幫助抑制環境可見光。

7. 技術比較及差異化

雖然規格書冇比較具體嘅競爭對手部件，但可以推斷出 LTE-3271T-A 嘅關鍵差異化特點:

高電流能力:2A脈衝額定值同100mA連續額定值嘅組合對於標準LED封裝嚟講非常突出，提供咗高輸出靈活性。
低正向電壓:喺50mA時 V_F約為1.25V，對於高功率紅外線發射器嚟講相對較低，相比具有更高 V_F.
嘅器件，可以帶來更好嘅功率效率同減少熱量產生。水清封裝:
唔似會衰減輸出嘅有色封裝，呢種封裝最大化咗紅外線嘅外部量子效率。寬視角:

50°半角提供咗廣闊嘅覆蓋範圍，相比窄光束替代方案，喺區域照明方面具有優勢。

8. 常見問題 (基於技術參數)

Q1: 我可以直接用5V微控制器引腳驅動呢個LED嗎？

A: 唔可以。微控制器GPIO引腳通常無法提供超過20-50mA嘅電流，並且具有固定電壓 (接近5V或3.3V)。你必須使用限流電阻，並且可能需要一個晶體管 (BJT或MOSFET) 作為開關嚟驅動LED，特別係喺電流超過20mA時。

Q2: 輻射強度 (mW/sr) 同孔徑輻射照度 (mW/cm²) 有咩區別？A: 輻射強度係衡量光源每單位立體角(球面度) 發射幾多功率嘅指標。佢描述咗光源嘅方向性。孔徑輻射照度 (或輻照度) 係喺特定距離上入射到表面上每單位面積

嘅功率。佢哋通過平方反比定律 (對於點光源) 同視角相關聯。

Q3: 點解峰值波長940nm咁重要？

A: 940nm係紅外線系統非常常見嘅波長，因為佢喺可見光譜之外 (不可見)，而且矽基檢測器 (光電二極管、相機感應器) 喺呢個波長仍然有相當好嘅靈敏度。佢亦避開咗850nm波長，後者喺黑暗中可能會睇到微弱嘅紅光。

Q4: 我應該點樣解讀"相對輻射強度"圖表？A: 呢啲圖表顯示咗光輸出相對於參考條件 (通常喺 I_F=20mA 同 T_A=25°C) 嘅變化。佢哋唔提供絕對輸出值。要搵到唔同電流下嘅絕對輸出，你需要將圖4中嘅相對因子乘以表格中給出嘅20mA時嘅絕對輻射強度值。

9. 實用設計案例分析

場景: 為非接觸式開關設計一個接近感應器。

目標:檢測距離感應器10cm內嘅手。
設計選擇:
- 以 I_F= 50mA 嘅連續模式操作 LTE-3271T-A 以獲得穩定照明。根據規格書，V_F≈ 1.4V (典型)。
- 電源為5V。串聯電阻 R = (5V - 1.4V) / 0.05A = 72Ω。使用標準75Ω電阻。
- 將一個匹配嘅矽光電晶體管放置喺發射器對面，兩者之間有一個小間隙 ("遮斷光束"配置)。當手遮斷光束時，檢測器信號會下降。
- 或者，使用反射式配置，發射器同檢測器都面向同一方向。LTE-3271T-A 嘅寬50°視角有助於覆蓋更大嘅檢測區域。當手將光反射返嚟時，檢測器上嘅信號會增加。
- 使用運算放大器電路放大來自檢測器嘅微弱光電流，並將其與由電位器設定嘅閾值進行比較，以考慮環境光變化。
- 熱考慮: 功耗 P_D= 1.4V * 0.05A = 70mW，遠低於150mW最大值。唔需要特殊散熱器。

10. 技術原理介紹

像 LTE-3271T-A 呢類紅外線LED係基於砷化鎵鋁等材料嘅半導體器件。當施加正向電壓時，電子同空穴喺半導體結嘅有源區內復合。復合過程中釋放嘅能量以光子 (光) 嘅形式發射出來。940 nm 嘅特定波長由半導體材料嘅帶隙能量決定，呢個係喺晶體生長過程中設計嘅。水清環氧樹脂封裝充當透鏡，塑造發射光嘅輻射模式並提供環境保護。"低正向電壓"特點係通過優化嘅摻雜分佈同材料質量實現嘅，降低咗特定電流下結上嘅電壓降，直接提高咗電光轉換效率。

11. 行業趨勢及發展

紅外光電子領域持續發展。與 LTE-3271T-A 等器件相關嘅趨勢包括:

功率密度增加:受更遠距離感應同照明需求嘅推動，持續研究旨在將更多光功率集成到相同或更細嘅封裝尺寸中，同時管理散熱。
效率提升:新半導體材料同結構 (例如，多量子阱) 嘅開發旨在提高電光轉換效率，即光輸出功率與電輸入功率嘅比率。
集成化:有趨勢將紅外線發射器與驅動IC甚至光電檢測器集成喺單一模組中，簡化終端用戶嘅系統設計。
波長特異性:雖然940nm仍然佔主導地位，但其他紅外波長 (例如，850nm, 1050nm) 喺特定應用中嘅使用日益增長，例如人眼安全嘅LiDAR或兼容唔同類型嘅感應器。
封裝創新:封裝材料同透鏡設計嘅進步旨在為專業應用提供更精確同可定制嘅輻射模式 (例如，蝙蝠翼式、側向發射)。

LED規格術語詳解

LED技術術語完整解釋

一、光電性能核心指標

術語	單位/表示	通俗解釋	點解重要
光效（Luminous Efficacy）	lm/W（流明/瓦）	每瓦電能發出嘅光通量，越高越慳電。	直接決定燈具嘅能效等級同電費成本。
光通量（Luminous Flux）	lm（流明）	光源發出嘅總光量，俗稱"光亮度"。	決定燈具夠唔夠光。
發光角度（Viewing Angle）	°（度），例如120°	光強降至一半時嘅角度，決定光束闊窄。	影響光照範圍同均勻度。
色溫（CCT）	K（開爾文），例如2700K/6500K	光嘅顏色冷暖，低值偏黃/暖，高值偏白/冷。	決定照明氣氛同適用場景。
顯色指數（CRI / Ra）	無單位，0–100	光源還原物體真實顏色嘅能力，Ra≥80為佳。	影響色彩真實性，用於商場、美術館等高要求場所。
色容差（SDCM）	麥克亞當橢圓步數，例如"5-step"	顏色一致性嘅量化指標，步數越細顏色越一致。	保證同一批燈具顏色冇差異。
主波長（Dominant Wavelength）	nm（納米），例如620nm（紅）	彩色LED顏色對應嘅波長值。	決定紅、黃、綠等單色LED嘅色相。
光譜分佈（Spectral Distribution）	波長 vs. 強度曲線	顯示LED發出嘅光喺各波長嘅強度分佈。	影響顯色性同顏色品質。

二、電氣參數

術語	符號	通俗解釋	設計注意事項
順向電壓（Forward Voltage）	Vf	LED點亮所需嘅最小電壓，類似"啟動門檻"。	驅動電源電壓需≥Vf，多個LED串聯時電壓累加。
順向電流（Forward Current）	If	使LED正常發光嘅電流值。	常採用恆流驅動，電流決定亮度同壽命。
最大脈衝電流（Pulse Current）	Ifp	短時間內可承受嘅峰值電流，用於調光或閃光。	脈衝寬度同佔空比需嚴格控制，否則過熱損壞。
反向電壓（Reverse Voltage）	Vr	LED能承受嘅最大反向電壓，超過則可能擊穿。	電路中需防止反接或電壓衝擊。
熱阻（Thermal Resistance）	Rth（°C/W）	熱量從芯片傳到焊點嘅阻力，值越低散熱越好。	高熱阻需更強散熱設計，否則結溫升高。
靜電放電耐受（ESD Immunity）	V（HBM），例如1000V	抗靜電打擊能力，值越高越不易被靜電損壞。	生產中需做好防靜電措施，尤其高靈敏度LED。

三、熱管理與可靠性

術語	關鍵指標	通俗解釋	影響
結溫（Junction Temperature）	Tj（°C）	LED芯片內部嘅實際工作溫度。	每降低10°C，壽命可能延長一倍；過高導致光衰、色漂移。
光衰（Lumen Depreciation）	L70 / L80（小時）	亮度降至初始值70%或80%所需時間。	直接定義LED嘅"使用壽命"。
流明維持率（Lumen Maintenance）	%（例如70%）	使用一段時間後剩餘亮度嘅百分比。	表徵長期使用後嘅亮度保持能力。
色漂移（Color Shift）	Δu′v′ 或麥克亞當橢圓	使用過程中顏色嘅變化程度。	影響照明場景嘅顏色一致性。
熱老化（Thermal Aging）	材料性能下降	因長期高溫導致嘅封裝材料劣化。	可能導致亮度下降、顏色變化或開路失效。

四、封裝與材料

術語	常見類型	通俗解釋	特點與應用
封裝類型	EMC、PPA、陶瓷	保護芯片並提供光學、熱學介面嘅外殼材料。	EMC耐熱好、成本低；陶瓷散熱優、壽命長。
芯片結構	正裝、倒裝（Flip Chip）	芯片電極佈置方式。	倒裝散熱更好、光效更高，適用於高功率。
螢光粉塗層	YAG、硅酸鹽、氮化物	覆蓋喺藍光芯片上，部分轉化為黃/紅光，混合成白光。	唔同螢光粉影響光效、色溫同顯色性。
透鏡/光學設計	平面、微透鏡、全反射	封裝表面嘅光學結構，控制光線分佈。	決定發光角度同配光曲線。

五、質量控制與分檔

術語	分檔內容	通俗解釋	目的
光通量分檔	代碼例如 2G、2H	按亮度高低分組，每組有最小/最大流明值。	確保同一批產品亮度一致。
電壓分檔	代碼例如 6W、6X	按順向電壓範圍分組。	便於驅動電源匹配，提高系統效率。
色區分檔	5-step MacAdam橢圓	按顏色坐標分組，確保顏色落喺極細範圍內。	保證顏色一致性，避免同一燈具內顏色不均。
色溫分檔	2700K、3000K等	按色溫分組，每組有對應嘅坐標範圍。	滿足唔同場景嘅色溫需求。

六、測試與認證

術語	標準/測試	通俗解釋	意義
LM-80	流明維持測試	喺恆溫條件下長期點亮，記錄亮度衰減數據。	用於推算LED壽命（結合TM-21）。
TM-21	壽命推演標準	基於LM-80數據推算實際使用條件下嘅壽命。	提供科學嘅壽命預測。
IESNA標準	照明工程學會標準	涵蓋光學、電氣、熱學測試方法。	行業公認嘅測試依據。
RoHS / REACH	環保認證	確保產品不含有害物質（例如鉛、汞）。	進入國際市場嘅准入條件。
ENERGY STAR / DLC	能效認證	針對照明產品嘅能效同性能認證。	常用於政府採購、補貼項目，提升市場競爭力。

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