目錄
- 1. 產品概覽
- 1.1 核心優勢同目標市場
- 2. 技術參數：深入客觀解讀
- 2.1 絕對最大額定值
- 2.2 電氣同光學特性
- 3. 分級系統說明
- 4. 性能曲線分析
- 4.1 光譜分佈
- 4.2 正向電流對正向電壓（I-V曲線）
- 4.3 溫度特性
- 4.4 相對輻射強度對正向電流
- 4.5 輻射圖
- 5. 機械同封裝信息
- 5.1 外形尺寸
- 5.2 建議焊接焊盤尺寸
- 5.3 極性識別
- 6. 焊接同組裝指引
- 6.1 回流焊接參數
- 6.2 儲存條件
- 6.3 清潔
- 7. 包裝同訂購信息
- 7.1 載帶同捲盤規格
- 8. 應用建議
- 8.1 典型應用場景
- 8.2 設計考慮同驅動方法
- 9. 技術比較同區分
- 10. 常見問題（基於技術參數）
- 11. 實用設計同使用案例
- 12. 原理介紹
- 13. 發展趨勢
1. 產品概覽
LTE-S9511-E 係一款分立式紅外線元件，專為需要可靠紅外線發射同接收嘅廣泛應用而設計。佢屬於一個全面嘅產品系列，滿足紅外線解決方案對高功率、高速度同寬視角嘅需求。
1.1 核心優勢同目標市場
呢款元件係為咗符合現代製造同環保標準而設計。佢係一款符合RoHS標準嘅環保產品，以8mm載帶包裝喺13吋直徑嘅捲盤上，兼容高速自動貼片機。其設計支援紅外線回流焊接製程，適合大批量PCB組裝。主要目標應用包括遙控系統、IR無線數據傳輸模組、防盜警報，以及其他各種需要紅外線感應或信號傳輸嘅消費同工業電子產品。
2. 技術參數：深入客觀解讀
以下參數定義咗器件喺標準條件（TA=25°C）下嘅操作極限同性能特徵。
2.1 絕對最大額定值
呢啲額定值指明咗器件可能遭受永久損壞嘅極限。唔適用於連續操作。
- 功耗（Pd）：100 mW。呢個係器件可以以熱量形式散發嘅最大功率。
- 峰值正向電流（IFP）：1 A。呢個係特定條件下（300 pps，10μs脈衝寬度）嘅最大允許脈衝電流。
- 直流正向電流（IF）：50 mA。可靠操作嘅最大連續正向電流。
- 反向電壓（VR）：5 V。器件唔係為反向偏壓操作而設計；超過呢個電壓可能會導致擊穿。
- 操作溫度範圍（Topr）：-40°C 至 +85°C。器件正常功能嘅環境溫度範圍。
- 儲存溫度範圍（Tstg）：-55°C 至 +100°C。
- 紅外線焊接條件：可承受260°C最長10秒，定義咗回流焊曲線嘅容差。
2.2 電氣同光學特性
呢啲係喺定義嘅測試條件下測量嘅典型性能參數。
- 輻射強度（IE）：4.0（最小），6.0（典型）mW/sr。喺 IF= 20mA 下測量。表示每立體角嘅光功率輸出。
- 峰值發射波長（λPeak）：940 nm（典型）。紅外線輻射最強嘅波長。
- 譜線半寬（Δλ）：50 nm（典型）。發射光譜喺峰值強度一半處嘅帶寬。
- 正向電壓（VF）：1.2（典型），1.5（最大）V。喺 IF= 20mA 下測量。器件導通時兩端嘅電壓降。
- 反向電流（IR）：10 μA（最大）。喺 VR= 5V 下測量。反向偏壓下嘅小漏電流。
- 視角（2θ1/2）：20（最小），25（典型）度。輻射強度下降到軸上值一半時嘅全角。
3. 分級系統說明
根據輻射強度，器件提供唔同嘅性能等級，或者叫"分級"。咁樣設計師就可以揀選一個精確匹配其應用靈敏度或輸出功率要求嘅元件。
分級代碼列表指明咗每個等級喺測試電流20mA下嘅最小同最大輻射強度：
- 分級 K：4 至 6 mW/sr
- 分級 L：5 至 7.5 mW/sr
- 分級 M：6 至 9 mW/sr
- 分級 N：7 至 10.5 mW/sr
揀選較高嘅分級代碼（例如，N級而非K級）通常可以確保更高嘅最小光輸出，對於系統實現更長距離或更好信噪比至關重要。
4. 性能曲線分析
規格書提供咗幾條特性曲線，說明器件喺唔同條件下嘅行為。呢啲對於詳細電路設計同理解性能權衡至關重要。
4.1 光譜分佈
一條曲線（圖1）顯示咗相對輻射強度對波長嘅關係。佢確認咗峰值發射喺940nm，以及大約50nm嘅光譜半寬，呢個係基於GaAs嘅紅外線發射器嘅典型特徵。呢個寬光譜適合同矽光電探測器一齊使用，因為後者喺近紅外區域有廣泛嘅靈敏度。
4.2 正向電流對正向電壓（I-V曲線）
呢條曲線（圖3）描繪咗電流同電壓之間嘅非線性關係。佢顯示正向電壓隨電流增加而增加，大約從1.0V開始，喺100mA時接近1.5V。呢條曲線對於設計限流電路至關重要。
4.3 溫度特性
多條曲線說明咗器件對環境溫度（Ta）嘅依賴性。
- 正向電流對環境溫度（圖2）：可能顯示最大允許正向電流點樣隨環境溫度升高而降額，以防止超過功耗極限。
- 相對輻射強度對環境溫度（圖4）：表明光輸出功率隨溫度升高而降低。呢個負溫度係數係喺變化嘅熱環境中操作嘅應用嘅關鍵考慮因素，因為佢可能需要喺驅動或接收電路中進行溫度補償以保持性能一致。
4.4 相對輻射強度對正向電流
呢條曲線（圖5）顯示輻射強度通常同正向電流成正比，但喺極高電流下，由於發熱同效率下降，關係可能會變得次線性。佢有助於確定達到所需輸出水平嘅最佳工作電流。
4.5 輻射圖
極座標圖（圖6）直觀地表示咗視角。強度喺0°（軸上）最高，並對稱地下降，喺大約±12.5°（對於25°視角）處下降到一半。呢個圖案對於將發射器同接收器對齊，或者設計光學器件來塑造光束至關重要。
5. 機械同封裝信息
5.1 外形尺寸
器件符合EIA標準封裝。關鍵尺寸包括本體尺寸、引腳間距同總高度。所有尺寸均以毫米為單位提供，典型公差為±0.1mm，除非另有說明。封裝採用側視配置嘅透明塑料透鏡，將發射光引導至垂直於PCB平面嘅方向。
5.2 建議焊接焊盤尺寸
圖表提供咗推薦嘅PCB焊盤圖案尺寸，以確保喺回流焊過程期間同之後形成正確嘅焊點同機械穩定性。遵守呢啲指引對於製造良率同長期可靠性至關重要。
5.3 極性識別
陰極通常由封裝上嘅平面側、凹口或較短引腳表示。組裝期間必須注意正確極性，因為施加超過最大額定值嘅反向電壓可能會立即損壞器件。
6. 焊接同組裝指引
6.1 回流焊接參數
器件兼容紅外線回流焊製程。推薦條件包括：
- 預熱：150–200°C，最長120秒。
- 峰值溫度：最高260°C。
- 液相線以上時間：最長10秒（最多兩個回流焊循環）。
呢啲參數符合JEDEC標準同常見無鉛焊膏規格。應針對特定PCB設計、元件同使用嘅爐子來表徵回流焊曲線。
6.2 儲存條件
器件嘅濕度敏感等級（MSL）為3。
- 密封包裝：儲存於≤30°C同≤90%相對濕度。喺防潮袋密封日期後一年內使用。
- 已開封包裝：對於從防潮袋中取出嘅元件，儲存環境不應超過30°C/60%相對濕度。建議喺一星期（168小時）內完成紅外線回流焊。對於喺原始包裝外更長時間嘅儲存，應使用帶乾燥劑嘅密封容器。儲存超過一星期嘅元件，喺焊接前應喺大約60°C下烘烤至少20小時，以去除吸收嘅水分並防止回流焊期間出現"爆米花"現象。
6.3 清潔
如果焊接後需要清潔，請使用酒精類溶劑，例如異丙醇。應避免使用強烈或侵蝕性化學品。
7. 包裝同訂購信息
7.1 載帶同捲盤規格
器件以8mm載帶包裝喺13吋（330mm）直徑嘅捲盤上供應。每捲包含大約9000件。包裝符合ANSI/EIA 481-1-A-1994規格。載帶有頂蓋密封，最多允許連續兩個空元件袋。
8. 應用建議
8.1 典型應用場景
- 遙控器：用於電視、音響系統同其他消費電子產品。
- 紅外線數據傳輸：用於傳感器或控制信號嘅短距離、單工無線通信。
- 安全系統：作為入侵檢測光束或接近傳感器嘅一部分。
- 物體檢測：用於計數、位置感應或邊緣檢測嘅PCB安裝傳感器。
8.2 設計考慮同驅動方法
LED係電流驅動器件。為確保強度一致同使用壽命，必須使用電流源或帶串聯限流電阻嘅電壓源驅動。電阻值（Rs）可以使用歐姆定律計算：Rs= (Vsupply- VF) / IF。其中 VF係規格書中喺所需工作電流 IF下嘅正向電壓。當並聯驅動多個LED時，強烈建議為每個LED使用獨立嘅限流電阻，以防止由於其 VF characteristics.
9. 技術比較同區分
LTE-S9511-E，憑藉其940nm波長，相比可見光LED或其他IR波長具有一個關鍵優勢：佢幾乎對人眼不可見，非常適合隱蔽操作。同850nm發射器相比，940nm通常具有更低嘅太陽輻照度背景噪音，可以改善環境光條件下嘅信噪比。側視透鏡封裝專為需要紅外線光束平行於PCB表面傳播嘅應用而設計，呢個係槽型傳感器或側光面板中常見嘅要求。
10. 常見問題（基於技術參數）
問：我可以直接用3.3V或5V微控制器引腳驅動呢個LED嗎？
答：唔可以。你必須使用串聯電阻來限制電流。例如，使用5V電源同目標 IF為20mA（VF~1.2V），Rs= (5V - 1.2V) / 0.02A = 190Ω。一個200Ω電阻會係一個合適嘅標準值。
問："輻射強度"同"視角"有咩區別？
答：輻射強度（mW/sr）測量喺給定方向（每立體角）集中嘅光功率有幾多。視角定義咗光束有幾寬。一個具有高輻射強度但非常窄視角嘅器件會投射出強勁但狹窄嘅光束。呢款器件具有中等嘅25°視角，喺光束集中度同覆蓋範圍之間提供良好平衡。
問：點解濕度敏感等級（MSL 3）咁重要？
答：塑料封裝會從空氣中吸收水分。喺高溫回流焊接過程中，呢啲被困住嘅水分會迅速蒸發，導致內部分層、裂紋或"爆米花"現象，從而損壞器件。遵循規定嘅儲存、處理同烘烤程序對於防止呢種故障模式至關重要。
11. 實用設計同使用案例
案例：設計一個簡單嘅紅外線物體檢測傳感器。
一個常見嘅設計使用LTE-S9511-E同時作為發射器同接收器（喺反射感應模式下），或者使用獨立嘅光電晶體管。發射器以特定頻率（例如38kHz）脈衝驅動。接收器電路包括一個調諧到呢個頻率嘅濾波器。當物體將紅外線光束反射回接收器時，電路會記錄一個信號。關鍵設計步驟：
1. 驅動電路：使用由微控制器切換嘅晶體管（例如NPN或N溝道MOSFET）以所需電流（例如50mA脈衝）同頻率脈衝驅動LED。包括計算好嘅串聯電阻。
2. 接收器電路：光電晶體管嘅輸出饋入放大器同一個以調製頻率（38kHz）為中心嘅帶通濾波器。咁樣可以抑制環境光（直流同低頻）同其他紅外線噪音。
3. 對齊：使用輻射圖來對齊發射器同接收器。對於反射感應，佢哋通常以一定角度並排放置，其視場喺所需感應距離處相交。
4. PCB佈局：根據建議嘅焊盤佈局放置元件。確保透明塑料透鏡唔會被阻焊層或其他元件阻擋。
12. 原理介紹
LTE-S9511-E，作為紅外線發射器，係一個半導體二極管。當正向偏置時，電子同空穴喺有源區（由GaAs或AlGaAs等材料製成）複合，以光子形式釋放能量。特定嘅材料成分決定咗呢啲光子嘅波長；喺呢個情況下，佢圍繞940nm，屬於近紅外光譜。側視透鏡由透明環氧樹脂模製而成，可以有效地將光從半導體芯片中提取出來並橫向引導。器件亦可以作為接收器使用，因為半導體PN結喺暴露於足夠能量嘅光（波長短於材料截止波長嘅光子）時會產生小光電流。然而，其主要優化功能係發射。
13. 發展趨勢
分立式紅外線元件領域持續發展。趨勢包括：
- 更高效率：開發新嘅半導體材料同結構（例如多量子阱），以從每單位電輸入中提取更多光功率，減少熱量產生同功耗。
- 更高速度：對於數據傳輸應用，具有更快上升/下降時間嘅元件可以實現更高數據速率。
- 集成化：將發射器、接收器同控制邏輯（如調製/解調）結合到單一封裝或模組中，簡化設計並提高性能。
- 微型化：持續減小封裝尺寸以適應越來越細嘅消費電子產品需求，同時保持或改善性能規格。
- 增強可靠性：改進封裝材料同製程，以承受更惡劣嘅環境條件同更長嘅操作壽命。
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。 |