紅外線發射管 LTE-4208M 規格書 - 940nm 波長 - T-1 3/4 封裝 (5mm) - 1.6V 正向電壓 - 100mW 功耗 - 粵語技術文件

1. 產品概覽

LTE-4208M 係一款高性能紅外線發光二極管，專為需要可靠同高效非可見光發射嘅應用而設計。佢嘅核心功能係將電能轉換成峰值波長為 940 納米嘅紅外線輻射。呢個波長對於需要盡量減少可見光干擾嘅應用嚟講係理想選擇，因為佢對人眼幾乎睇唔到，但係矽基光電探測器（例如光電晶體管同光電二極管）就好容易檢測到。

呢個元件採用標準 T-1 3/4 (直徑約 5mm) 封裝，配備透明鏡片。呢款微型塑膠封裝提供咗一個高性價比嘅解決方案，同時具備機械穩固性。一個關鍵設計特點係佢喺光譜同機械上同相應嘅光電晶體管系列 (例如 LTR-3208) 匹配，通過確保發射器同探測器對之間嘅最佳對準同信號耦合，簡化咗光學系統設計。

1.1 核心優勢同目標市場

LTE-4208M 嘅主要優勢包括高輻射強度輸出、通過嚴格分級流程確保嘅穩定性能，以及佢嘅緊湊、低成本外形。佢會預先篩選入特定嘅輻射強度範圍 (級別)，讓設計師可以揀選一個精準符合佢哋系統靈敏度要求嘅元件，而唔需要外加校準或微調電路。呢種可預測性提高咗生產良率同系統可靠性。

呢款元件嘅目標市場主要係需要接近感應、物件檢測或光學編碼嘅工業同消費電子產品。佢最突出嘅應用係喺煙霧感應器度，透過測量光線嘅散射或衰減，用紅外線光束嚟檢測煙霧粒子。其他潛在應用包括非接觸式開關、短距離數據傳輸 (例如遙控系統)、工業自動化感應器同物件計數器。

2. 深入技術參數分析

了解電氣同光學參數對於可靠嘅電路設計同確保 LED 喺其安全工作區內運作至關重要。

2.1 絕對最大額定值

呢啲額定值定義咗壓力極限，超過呢啲極限可能會對元件造成永久損壞。唔建議長時間喺或接近呢啲極限下運作。

• 功耗 (Pd)：100 mW。呢個係元件喺環境溫度 25°C 時可以作為熱量散發嘅最大功率。超過呢個限制會有熱失控同故障嘅風險。
• 峰值正向電流 (I_FP)：3 A。呢個係脈衝條件下 (每秒 300 個脈衝，10μs 脈衝寬度) 允許嘅最大瞬時電流。佢明顯高於連續電流額定值，突顯咗元件處理短暫、高強度脈衝嘅能力。
• 連續正向電流 (I_F)：50 mA。呢個係假設典型正向電壓下，可以連續施加而唔會超過功耗額定值嘅最大直流電流。
• 反向電壓 (V_R)：5 V。呢個元件對反向偏壓嘅耐受性非常低。施加超過 5V 嘅反向電壓會導致即時擊穿。規格書明確指出呢個元件唔係為反向操作而設計。
• 工作及儲存溫度：分別係 -40°C 至 +85°C 同 -55°C 至 +100°C。呢啲範圍定義咗可靠運作同非運作儲存嘅環境條件。
• 引腳焊接溫度：距離封裝主體 4.0mm 處，260°C 持續 5 秒。呢個對於波峰焊或回流焊工藝好重要，可以防止損壞內部半導體晶片或塑膠封裝。

2.2 電氣及光學特性

呢啲參數係喺標準測試條件下 (TA=25°C, I_F=20mA，除非另有註明) 測量，定義咗元件嘅典型性能。

• 輻射強度 (I_E)：呢個係核心光學輸出參數，以毫瓦每球面度 (mW/sr) 為單位測量。佢表示每單位立體角發射嘅光功率。元件會根據標準測試電流 20mA 下嘅測量輸出，分級 (A 至 G 級) 篩選，最小同典型值範圍由 3.6/13.2 mW/sr (A 級) 到 28.8 mW/sr (G 級)。呢種分級允許根據所需信號強度進行選擇。
• 峰值發射波長 (λ_Peak)：940 nm。呢個係發射光功率達到最大值時嘅波長。佢屬於近紅外光譜範圍。
• 譜線半寬度 (Δλ)：50 nm。呢個參數，亦稱為半高全寬，定義咗光譜帶寬。50nm 嘅寬度意味住發射光喺一半峰值強度下覆蓋大約 915nm 至 965nm 嘅波長。
• 正向電壓 (V_F)：1.2V (最小), 1.6V (典型)。呢個係二極管導通 20mA 時嘅壓降。對於計算驅動電路中嘅串聯電阻值至關重要：R = (V_supply- V_F) / I_F.
• 反向電流 (I_R)：喺 V_R=5V 時為 100 μA (最大)。呢個係二極管喺其最大額定值下反向偏壓時流過嘅小量漏電流。
• 視角 (2θ_1/2)：20 度。呢個係輻射強度下降到其最大值 (軸上) 一半時嘅全角。20° 角表示一個相對狹窄、聚焦嘅光束，對於定向感應應用有好處。

3. 分級系統說明

LTE-4208M 採用一個關鍵嘅分級參數：輻射強度。元件會根據佢哋喺標準測試電流 20mA 下嘅測量輸出進行測試同分組 (A 至 G 級)。呢個系統提供咗幾個好處：

1. 設計一致性：工程師可以揀選特定級別，確保同一批次生產中所有單元嘅光學信號水平一致，提高產品均勻性。
2. 性能匹配：當同匹配嘅光電探測器一齊使用時，揀選發射器級別可以更精確地控制光學感應器系統嘅整體靈敏度同動態範圍。
3. 成本優化：對於靈敏度要求冇咁嚴格嘅應用，可以考慮使用較低級別 (例如 A、B 級) 嘅零件，可能更具成本效益。

規格書冇顯示呢款型號有對正向電壓或波長進行分級，表明呢啲參數嘅製程控制好嚴格，或者佢哋對於目標應用嚟講唔係關鍵區分因素。

4. 性能曲線分析

典型特性曲線提供咗視覺化嘅洞察，了解元件喺唔同條件下嘅行為，對於超越標稱 25°C 點嘅穩健系統設計至關重要。

4.1 光譜分佈 (圖1)

曲線顯示一個以 940nm 為中心、半高全寬約 50nm 嘅類高斯分佈。呢個證實咗 LED 輸出嘅單色性質，對於喺感應應用中濾除環境光干擾好重要。曲線形狀係典型嘅 AlGaAs 基紅外線 LED。

4.2 正向電流 vs. 環境溫度 (圖2)

呢條降額曲線對於熱管理至關重要。佢顯示最大允許連續正向電流隨住環境溫度升高而降低。喺 85°C (最高工作溫度) 時，允許嘅電流明顯少過 25°C 時嘅 50mA 額定值。設計師必須使用呢個圖表，確保工作電流喺系統預期最高環境溫度下唔會超過曲線。

4.3 正向電流 vs. 正向電壓 (圖3)

呢個係二極管嘅標準 I-V 曲線。佢顯示咗電流同電壓之間嘅指數關係。曲線讓設計師可以估算喺非 20mA 測試條件嘅其他電流下嘅 V_F，對於電源設計同效率計算好重要。

4.4 相對輻射強度 vs. 環境溫度 (圖4)

呢個圖表說明咗光學輸出嘅溫度依賴性。相對輻射強度隨住溫度升高而降低。例如，喺 85°C 時，輸出可能只有 25°C 時嘅大約 60-70%。呢個負溫度係數必須喺設計用於寬溫度範圍運作嘅系統中考慮，以避免高溫下信號損失。

4.5 相對輻射強度 vs. 正向電流 (圖5)

呢條曲線顯示，喺典型工作範圍內 (例如，高達 50mA)，光學輸出大致同正向電流成正比。然而，關係並唔完全線性，而且效率 (每 mA 嘅輻射強度) 喺非常高電流時可能會因為熱效應增加同半導體內其他非理想因素而輕微下降。

4.6 輻射圖 (圖6)

呢個極坐標圖視覺化定義咗視角。歸一化強度相對於中心軸 (0°) 嘅角度繪製。圖表確認咗 20° 半角，顯示強度喺偏離中心大約 ±10° 後快速下降。呢個模式係配備簡單穹頂透鏡嘅 LED 嘅特徵，提供適合定向應用嘅聚焦光束。

5. 機械及封裝資料

5.1 外形尺寸

呢個元件符合標準 T-1 3/4 通孔封裝尺寸。關鍵尺寸包括主體直徑約 5mm，引腳從封裝伸出處嘅典型引腳間距為 2.54mm (0.1")，以及總長度。註明法蘭下方最大樹脂凸出為 1.0mm。引腳通常由鍍錫銅合金製成。封裝配備透明、無色環氧樹脂透鏡。

5.2 極性識別

對於 T-1 3/4 呢類通孔封裝，極性通常通過引腳長度 (較長嘅引腳通常係陽極或正極) 同/或陰極 (負極) 引腳附近塑膠法蘭上嘅平面標記嚟表示。請查閱規格書圖紙以了解呢個元件使用嘅具體標記。

6. 焊接及組裝指引

遵守焊接規格對於防止熱衝擊同潛在故障至關重要。

• 手動焊接：使用溫控烙鐵。每條引腳嘅焊接時間限制喺 3-5 秒，溫度唔超過 350°C。對引腳加熱，唔好對封裝主體加熱。
• 波峰焊/回流焊：指定條件係距離封裝主體 4.0mm 處，260°C 持續 5 秒。呢個意味住元件可以承受典型紅外線或對流回流焊溫度曲線，但必須考慮引腳嘅熱質量，以確保封裝本身唔會過熱。
• 清潔：如果焊接後需要清潔，請使用同環氧樹脂封裝材料相容嘅溶劑。除非確認對元件安全，否則避免使用超聲波清潔。
• 儲存：喺指定溫度範圍內 (-55°C 至 +100°C) 嘅乾燥、防靜電環境中儲存。如果濕度敏感元件喺使用前未經烘烤，應存放喺帶有乾燥劑嘅密封袋中。

7. 應用建議及設計考慮

7.1 典型應用：煙霧感應器

喺光電煙霧感應器中，LTE-4208M 放置喺一個腔體內，令到佢嘅光束喺空氣清晰條件下唔會直接照射到配對嘅光電晶體管。當煙霧粒子進入腔體時，佢哋會散射紅外線，導致部分光線偏轉到光電晶體管上。由此產生嘅探測器電流增加會觸發警報。對於呢個應用：

• 揀選一個能提供足夠信號進行可靠煙霧檢測，同時盡量降低功耗嘅輻射強度級別。
• 用脈衝電流 (例如，短暫、高脈衝，如 100mA 持續 10μs) 驅動 LED，而唔係直流，以提高峰值信號，獲得更好嘅信噪比，並降低平均功耗，延長電池壽命。
• 考慮輻射強度同最大電流嘅溫度降額，因為感應器可能安裝喺閣樓或其他溫度變化大嘅環境中。

7.2 一般設計考慮

• 限流：務必使用串聯電阻或恆流驅動器嚟限制正向電流。切勿將 LED 直接連接到電壓源。
• 反向電壓保護：喺可能出現反向電壓瞬變嘅電路中 (例如，感性負載、熱插拔)，考慮並聯一個保護二極管 (陰極對陽極) 嚟鉗制任何反向電壓低於 0.7V。
• 散熱：對於接近最大電流額定值嘅連續運作，要考慮 PCB 佈局。喺引腳周圍提供足夠嘅銅面積有助於散熱。
• 光學設計：狹窄嘅 20° 視角簡化咗準直嘅光學設計，但需要同接收器進行仔細嘅機械對準。對於更寬嘅覆蓋範圍，可能需要擴散器或透鏡。

8. 技術比較及差異

同通用、未分級嘅紅外線 LED 相比，LTE-4208M 嘅關鍵區別在於佢保證嘅輻射強度級別，提供可預測嘅性能。同表面貼裝器件紅外線 LED 相比，T-1 3/4 通孔封裝由於其更大嘅熱質量同更長嘅引腳，可能提供更高嘅功耗能力，從而允許更高嘅連續或脈衝驅動電流。當需要最大正向光輸出同光束定義時，佢嘅透明封裝比有色或擴散封裝更有優勢，但佢本身唔提供對可見光嘅屏蔽。

9. 常見問題 (基於技術參數)

問：既然峰值額定值係 3A，我可唔可以用 3A 連續驅動呢個 LED？

答：唔可以。3A 額定值係針對特定佔空比下非常短嘅脈衝 (10μs)。最大連續電流係 50mA。超過呢個值會因為過熱而快速損壞元件。

問：點解反向電壓額定值只有 5V？

答：紅外線 LED 係為正向導通而優化嘅。半導體結構唔係為承受高反向偏壓而設計。務必確保電路防止施加反向電壓。

問：我點樣揀啱嘅級別 (A 至 G)？

答：根據你系統喺接收端所需嘅信號強度嚟選擇。如果你嘅探測器電路增益高，而且你需要盡量降低功耗，較低級別 (A、B 級) 可能就夠用。對於更長距離、較弱嘅探測器，或者需要高信噪比嘅系統，就揀較高級別 (E、F、G 級)。建議用你特定嘅光路進行測試。

問：典型正向電壓係 1.6V。用 5V 電源驅動 20mA，我應該用幾多歐姆嘅電阻？

答：R = (V_supply- V_F) / I_F= (5V - 1.6V) / 0.020A = 170 歐姆。使用最接近嘅標準值 (例如 180 歐姆) 並檢查實際電流：I_F= (5V - 1.6V) / 180 = ~18.9mA，呢個係可以接受嘅。

10. 實戰設計案例分析

場景：為工業輸送帶設計一個低功耗、電池供電嘅物件計數器。系統使用對射式感應器，LTE-4208M 對住輸送帶對面嘅 LTR-3208 光電晶體管。

設計步驟：

1. 目標：確保可靠檢測所有物件嘅同時，最大化電池壽命。
2. 驅動方法：使用脈衝操作。微控制器產生 100Hz、10% 佔空比嘅脈衝 (1ms 開，9ms 關)。
3. 電流計算：為咗保持喺平均功率限制內，選擇脈衝電流。假設 Pd=100mW 同 V_F~1.6V，平均 I_F可以係 ~62.5mA。對於 10% 佔空比，脈衝 I_F可以高達 625mA。為咗獲得強信號，選擇一個保守嘅 100mA 脈衝電流。
4. 元件選擇：揀選 D 或 E 級嘅 LTE-4208M 以獲得良好信號強度。選擇匹配嘅 LTR-3208 光電晶體管。
5. 電路：使用微控制器 GPIO 引腳驅動一個晶體管 (例如 NPN BJT 或 N 溝道 MOSFET)，透過 LED 切換 100mA 脈衝。一個串聯電阻設定電流：R = (3.3V_GPIO- V_CE(sat)- V_F) / I_F。光電晶體管輸出連接到比較器或微控制器 ADC。
6. 考慮事項：通過將檢測同步到 LED 脈衝 (同步檢測) 來應對環境光。考慮溫度對輸出強度嘅影響。

呢種方法將平均電流消耗降低到大約 10mA (100mA * 10%)，而唔係連續嘅 20-50mA，顯著延長電池壽命，同時保持強勁、可檢測嘅光脈衝。

11. 工作原理

LTE-4208M 係一個由鋁鎵砷等材料製成嘅半導體 p-n 結二極管。當施加超過材料帶隙能量嘅正向電壓時，來自 n 區嘅電子同來自 p 區嘅電洞會注入結區。當呢啲電荷載流子復合時，佢哋會釋放能量。喺發光二極管度，呢啲能量主要作為光子 (光) 釋放。發射光嘅波長 (顏色) 由半導體材料嘅帶隙能量決定。對於調諧到 940nm 嘅 AlGaAs，帶隙能量約為 1.32 電子伏特。透明環氧樹脂封裝充當透鏡，塑造發射模式並提供環境保護。

12. 技術趨勢

紅外線發射器技術持續發展。同 LTE-4208M 呢類器件相關嘅趨勢包括：

• 效率提升：持續嘅材料科學研究旨在提高紅外線 LED 嘅電光轉換效率 (光功率輸出 / 電功率輸入)，喺相同光學輸出下減少熱量產生同功耗。
• 更高速度調製：開發能夠更快切換嘅 LED，用於光學數據通信 (例如 IrDA、Li-Fi) 同高速感應應用。
• 集成化：向集成光電組件發展，將發射器、探測器，有時仲包括驅動電路集成喺單一模組中，簡化設計並提高對準同性能一致性。
• 替代波長：擴展到其他近紅外波長 (例如 850nm、880nm)，用於特定應用，如眼球追蹤 (940nm 較少可見，更受青睞) 或兼容唔同矽探測器靈敏度。
• 封裝小型化：雖然通孔封裝喺高功率或高可靠性應用中仍然流行，但對於自動化組裝同空間受限嘅設計，有強烈趨勢轉向表面貼裝技術。

LTE-4208M 憑藉其成熟嘅 T-1 3/4 封裝、高輻射輸出同嚴格分級，代表咗一個成熟可靠嘅解決方案，非常適合其主要應用，特別係偏好或需要通孔安裝嘅場合。