LTE-4238 高功率紅外線發射LED規格書 - 波長880nm - 順向電流100mA - 功耗150mW

1. 產品概覽

LTE-4238係一款高功率紅外線發光二極管，專為需要可靠同強勁紅外線照明嘅應用而設計。佢嘅主要功能係發射峰值波長為880納米嘅不可見光，適用於感應、遙控同光學開關系統。一個關鍵特點係佢喺機械同光譜上同特定系列嘅光電晶體管匹配，確保喺發射器-接收器配對中實現精準信號傳輸嘅最佳性能。

2. 深入技術參數分析

2.1 絕對最大額定值

為確保器件嘅長壽命同可靠性，其操作必須喺嚴格嘅環境同電氣限制內進行。最大連續順向電流為100 mA，喺脈衝條件下（300 pps，10 µs脈衝寬度）峰值順向電流能力可達2 A。喺環境溫度（T_A）為25°C時，最大功耗為150 mW。操作溫度範圍係-40°C至+85°C，而儲存溫度範圍則係-55°C至+100°C。器件可承受最高5 V嘅反向電壓。組裝時，引腳可以喺260°C下焊接，最長持續時間為5秒，測量點距離封裝主體1.6mm。

2.2 電氣及光學特性

關鍵性能參數喺T_A=25°C同順向電流（I_F）為20 mA嘅條件下指定。輻射強度（I_E）典型值為4.81 mW/sr，表示每單位立體角嘅光功率輸出。孔徑輻射照度（E_e）為0.64 mW/cm²。順向電壓（V_F）典型範圍為1.3V至1.8V。光譜特性由峰值發射波長（λ_Peak）880 nm同光譜半高寬（Δλ）50 nm定義，表示發射光帶嘅窄度。反向電流（I_R）喺反向電壓（V_R）為5V時最大值為100 µA。視角（2θ_1/2）為20度，描述輻射強度降至峰值一半時嘅發射角度範圍。

3. 性能曲線分析

規格書提供咗幾幅圖表，說明器件喺唔同條件下嘅行為。

3.1 光譜分佈

圖1顯示相對輻射強度隨波長變化嘅關係。曲線以880 nm為中心，典型半高寬為50 nm，確認咗紅外線輸出嘅單色性，適合濾波同精準檢測。

3.2 順向電流 vs. 環境溫度

圖2描繪咗最大允許順向電流隨環境溫度升高而降低嘅情況。呢幅圖對於熱管理設計至關重要，確保器件喺所有環境條件下都喺其安全工作區內運行。

3.3 順向電流 vs. 順向電壓

圖3展示咗二極管嘅IV特性曲線。呢種非線性關係對於設計驅動電路至關重要，用於確定達到特定工作電流所需嘅電壓。

3.4 相對輻射強度 vs. 環境溫度及順向電流

圖4同圖5顯示光學輸出功率點樣隨溫度同驅動電流變化。輸出通常會隨溫度升高而降低（圖4），並隨順向電流超線性增加（圖5），突顯咗輸出、效率同熱負載之間嘅權衡。

3.5 輻射圖案

圖6係一幅極座標圖，顯示發射光嘅空間分佈。20度視角得到確認，顯示光束輪廓相對集中，對於定向照明應用有利。

4. 機械及封裝資料

4.1 封裝尺寸

器件採用帶凸緣嘅標準LED封裝。關鍵尺寸包括主體尺寸、引腳間距同突出限制。所有尺寸均以毫米為單位提供，標準公差為±0.25mm，除非另有說明。引腳間距喺引腳離開封裝主體嘅位置測量。凸緣下方允許最大樹脂突出為1.0mm。工程師必須參考詳細機械圖紙（PDF中隱含）以進行印刷電路板上嘅精確放置同佔位設計。

4.2 極性識別

適用標準LED極性慣例，通常由封裝上嘅平面或唔同長度嘅引腳（陽極長過陰極）表示。必須從封裝圖紙驗證具體標記，以確保組裝期間方向正確，防止反向偏壓損壞。

5. 焊接及組裝指引

引腳焊接溫度嘅絕對最大額定值為260°C持續5秒，測量點距離封裝主體1.6mm。呢個額定值兼容標準無鉛回流焊接曲線。必須遵守此限制，以防止對內部半導體晶片、焊線或環氧樹脂透鏡材料造成熱損壞。建議進行預熱以減少熱衝擊。器件應按照濕度敏感等級指引儲存喺乾燥、受控嘅環境中，相關指引應從製造商嘅處理說明中獲取。

6. 應用建議

6.1 典型應用場景

呢款紅外線發射器非常適合以下應用：光學編碼器同位置感應器、紅外線遙控發射器、物體檢測同接近感應、工業自動化光幕，以及光學數據傳輸鏈路。佢同特定光電晶體管嘅匹配，令佢喺反射式或透射式光耦合器設計中特別有價值，呢類設計對準確對齊同光譜響應要求好高。

6.2 設計考慮因素

驅動電路：使用電壓源驅動時，必須使用限流電阻來設定所需嘅I_F並防止熱失控。電阻值使用公式 R = (V_supply- V_F) / I_F計算。對於高峰值電流（高達2A）嘅脈衝操作，需要使用由脈衝產生器驅動嘅晶體管開關。
熱管理：必須遵守150 mW嘅功耗限制。喺高環境溫度或高連續電流下，結溫會升高，可能降低輸出強度同器件壽命。可能需要適當嘅PCB佈局，並提供足夠嘅銅面積用於散熱。
光學設計：20度視角提供集中光束。如需更寬嘅覆蓋範圍，可能需要擴散透鏡。為實現與匹配光電探測器嘅最大耦合效率，請確保機械對齊正確，並考慮潛在嘅環境紅外線噪音源。

7. 技術比較及差異

LTE-4238嘅主要差異在於其高輻射強度（典型值4.81 mW/sr）以及為匹配伴侶光電晶體管性能而進行嘅特定篩選。同通用紅外線LED相比，呢種預先篩選確保配對光電系統具有更緊嘅公差，從而實現更一致嘅靈敏度、更低嘅串擾同更高嘅信噪比。880 nm波長係一個常見標準，相比940 nm光源，佢喺矽光電探測器靈敏度同較低可見性之間取得良好平衡。

8. 常見問題 (FAQs)

問：如果連續電流只有100mA，咁峰值順向電流額定值（2A）有咩用？
答：峰值額定值允許非常短暫嘅高電流脈衝。呢點對於遙控器或數據傳輸等應用至關重要，呢類應用需要高瞬時光功率來實現距離或速度，但平均功率同熱量仍然保持低位。

問：環境溫度點樣影響性能？
答：隨著溫度升高，順向電壓通常會輕微下降，輻射輸出會降低，最大允許連續電流必須降額使用。設計必須考慮呢啲變化。

問：我可唔可以直接用微控制器GPIO引腳驅動呢個LED？
答：可以，但要小心。GPIO引腳可能提供20-50mA電流。你必須使用串聯電阻將電流限制喺所需嘅I_F，並確保總電流唔超過微控制器引腳同封裝嘅限制。對於更高電流或脈衝，需要外部驅動晶體管。

問：光譜匹配係咩意思？
答：意思係呢款紅外線LED嘅發射光譜經過優化，以匹配其配對光電晶體管嘅峰值光譜靈敏度。咁樣可以喺給定發射功率下最大化檢測到嘅信號強度。

9. 實用設計案例分析

場景：設計一個接近感應器。目標係檢測10厘米內嘅物體。系統使用一個LTE-4238紅外線發射器同一個匹配嘅光電晶體管並排放置，面向同一方向。
實施：LED以50 mA脈衝驅動，頻率為1 kHz。一個限流電阻設定此偏置。光電晶體管嘅集電極連接上拉電阻同放大器/濾波器電路。當物體喺範圍內時，紅外線光反射返入光電晶體管，導致其集電極電壓下降。然後呢個信號經過調理並輸入比較器或微控制器ADC，觸發檢測事件。
關鍵計算：驅動電阻值基於5V電源同V_F約1.5V計算：R = (5V - 1.5V) / 0.05A = 70 歐姆。LED中嘅功耗：P = V_F* I_F= 1.5V * 0.05A = 75 mW，遠低於25°C時嘅150 mW最大值。

10. 工作原理簡介

紅外線LED係一種半導體p-n接面二極管。當施加順向電壓時，來自n區嘅電子同來自p區嘅電洞被注入接面區域。當呢啲電荷載子復合時，能量以光子形式釋放。880 nm嘅特定波長由所用半導體材料嘅能隙決定。發射光係非相干嘅，屬於近紅外光譜，人眼睇唔到，但好容易被矽基光電探測器檢測到。

11. 技術趨勢

用於感應嘅紅外線發射器趨勢繼續朝向更細封裝內更高功率密度同效率發展。呢樣可以實現更長檢測距離同更低系統功耗。同時亦都趨向集成化解決方案，將發射器、驅動器，有時仲包括探測器，整合成一個帶有數字接口嘅單一模組。此外，晶圓級封裝同芯片級封裝嘅進步正在降低分立光電元件嘅尺寸同成本，同時提高可靠性。基本工作原理保持不變，但每單位體積嘅集成度同性能正穩步提高。

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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