目錄
1. 產品概覽
呢份文件提供咗一款高性能紅外線發射器元件嘅完整技術規格。呢個器件設計用喺窄視角內提供高輻射強度，適合需要定向紅外線照明嘅應用。佢嘅核心優勢包括成本效益高嘅設計，配合專為高強度輸出而設嘅性能特點。主要目標市場包括工業自動化、感測系統、接近檢測同光學通訊鏈路，呢啲應用都需要可靠、聚焦嘅紅外線光。
2. 深入技術參數分析
2.1 絕對最大額定值
所有額定值都係喺環境溫度 (TA) 25°C 下指定。超過呢啲限制可能會對器件造成永久損壞。
- 功耗：90 mW
- 峰值正向電流：1 A (脈衝條件下：300 pps，10 μs 脈衝寬度)
- 連續正向電流 (IF)：60 mA
- 反向電壓 (VR)：5 V
- 工作溫度範圍：-40°C 至 +85°C
- 儲存溫度範圍：-55°C 至 +100°C
- 引腳焊接溫度：260°C 持續 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 TA=25°C、標準測試電流 IF= 20 mA 下測量，除非另有說明。
- 正向電壓 (VF)：典型值 1.6 V，最大值 1.6 V (IF=20mA)。呢個參數定義咗發射器工作時嘅壓降。
- 反向電流 (IR)：最大值 100 μA (VR=5V)。呢個表示器件反向偏置時嘅漏電流。
- 峰值發射波長 (λPeak)：940 nm。呢個係發射器輻射最大光功率嘅波長，屬於近紅外光譜範圍。
- 光譜線半寬度 (Δλ)：50 nm。呢個指定咗發射光嘅頻寬，以光譜分佈曲線嘅半高全寬 (FWHM) 量度。
- 視角 (2θ1/2)：16 度。呢個窄光束角度確認咗器件嘅聚焦輸出，定義為輻射強度下降到峰值一半時嘅全角。
3. 分級系統說明
呢個元件根據其輻射輸出分為唔同性能等級。咁樣就可以根據所需強度水平進行選擇。關鍵嘅分級參數係孔徑輻射照度 (Ee，單位 mW/cm²) 同輻射強度 (IE，單位 mW/sr)，兩者都喺 IF=20mA 下測量。
- 等級 A： Ee：0.44 - 0.96 mW/cm²；IE：3.31 - 7.22 mW/sr。
- 等級 B： Ee：0.64 - 1.20 mW/cm²；IE：4.81 - 9.02 mW/sr。
- 等級 C： Ee：0.80 - 1.68 mW/cm²；IE：6.02 - 12.63 mW/sr。
- 等級 D： Ee：1.12 mW/cm² (最小值)；IE：8.42 mW/sr (最小值)。呢個代表最高輸出等級。
設計師必須指定所需嘅等級代碼，以確保光功率符合檢測器系統應用嘅靈敏度要求。
4. 性能曲線分析
規格書包含咗器件喺唔同條件下行為嘅幾個圖形表示。
4.1 光譜分佈
光譜輸出曲線 (圖1) 圍繞 940nm 峰值波長急劇集中，並有明確嘅 50nm 半寬度。呢個特性對於匹配矽光電檢測器 (佢哋喺呢個區域有峰值靈敏度) 同確保與光學濾波器兼容以抑制環境光至關重要。
4.2 正向電流 vs. 正向電壓 (I-V 曲線)
I-V 特性曲線 (圖3) 顯示咗半導體二極管嘅典型指數關係。指定嘅 20mA 下正向電壓 1.6V (最大值) 為設計限流驅動電路提供必要數據。條曲線有助於計算唔同工作電流下嘅功耗 (VF* IF)。
4.3 相對輻射強度 vs. 正向電流
呢條曲線 (圖5) 說明咗光輸出功率點樣隨驅動電流按比例變化。佢通常喺一個顯著範圍內呈線性，但喺極高電流下可能會出現飽和或效率下降。呢啲數據對於確定工作點以達到所需光輸出，同時唔超過絕對最大額定值至關重要。
4.4 溫度依賴性
兩條曲線詳細說明熱性能。圖2 顯示最大允許正向電流點樣隨環境溫度升高超過 25°C 而降額，呢個係可靠性嘅關鍵考慮因素。圖4 描繪咗相對輻射強度作為環境溫度嘅函數，顯示輸出效率通常隨溫度升高而下降，喺精密感測應用中必須對此進行補償。
4.5 輻射圖案
極座標輻射圖 (圖6) 直觀地確認咗窄 16 度視角。個圖案顯示咗發射紅外線光嘅空間分佈，對於設計光學對準同確保照射光斑尺寸符合應用需求至關重要。
5. 機械及封裝資料
5.1 封裝類型及尺寸
器件採用改良型 T-1 3/4 (5mm) 通孔封裝。圖紙中嘅關鍵尺寸註記包括：
- 所有尺寸均以毫米為單位 (括號內為英寸)。
- 標準公差為 ±0.25mm (±0.010")，除非特定特徵要求唔同公差。
- 封裝凸緣下方樹脂嘅最大突出為 1.0mm (0.039")。
- 引腳間距喺引腳離開封裝主體嘅點度測量，呢個對於 PCB 佔位面積設計好重要。
封裝設計用於標準波峰焊接或手工焊接製程。
5.2 極性識別
對於通孔封裝，極性通常由封裝邊緣嘅平面或唔同長度嘅引腳 (較長引腳通常係陽極) 表示。應查閱規格書嘅尺寸圖以獲取確切標記方案。正確嘅極性對於防止施加超過 5V 限制嘅反向偏壓至關重要。
6. 焊接及組裝指引
必須嚴格遵守焊接溫度曲線，以防止對半導體晶片同環氧樹脂透鏡造成熱損壞。
- 焊接溫度：引腳可以承受 260°C 嘅溫度，最多 5 秒。呢個測量喺距離封裝主體 1.6mm (0.063") 處進行。
- 製程建議：對於波峰焊接，適用於具有預熱、停留同冷卻階段嘅標準溫度曲線。引腳與主體連接處唔應超過 260°C/5s 嘅限制。
- 清潔：如果需要清潔，請使用與封裝環氧樹脂材料兼容嘅溶劑，以避免透鏡霧化或破裂。
- 儲存條件：器件應儲存喺原始防潮袋中，溫度喺指定儲存範圍內 (-55°C 至 +100°C)，並喺低濕度環境中，以防止引腳氧化。
7. 應用建議
7.1 典型應用場景
高強度同窄光束嘅結合使呢款發射器非常適合用於：
- 接近及存在感測：用於自動水龍頭、皂液器、乾手機同佔用檢測。
- 工業光學感測器：生產線中嘅物件計數、邊緣檢測同位置感測。
- 光學屏障及遮斷器：為安全系統或機械安全簾中嘅物件檢測創建聚焦光束。
- 短距離數據鏈路：紅外線數據傳輸 (IrDA)，定向光可以減少干擾同功耗。
- 夜視照明：作為配備紅外線敏感感測器嘅閉路電視攝影機嘅不可見光源。
7.2 設計考慮因素
- 驅動電路：必須使用恆流源或與 LED 串聯嘅限流電阻來設定 IF。使用 R = (Vsupply- VF) / IF 計算電阻值，為安全設計使用最大 VF。
- 熱管理：雖然功耗低，但喺高環境溫度或接近最大連續電流下工作需要注意降額曲線。確保 PCB 上有足夠通風。
- 光學對準：窄光束需要與配對嘅光電檢測器或目標區域進行精確機械對準。使用輻射圖案圖進行光學設計。
- 電氣保護：由於最大反向電壓僅為 5V，因此需要加入防止反向電壓連接同電源線電壓瞬變嘅保護。
- 等級選擇：根據接收器嘅靈敏度同應用所需嘅信噪比，選擇合適嘅輸出等級 (A 至 D)。較高等級提供更多光功率，但可能影響成本。
8. 技術比較及差異
與標準、非聚焦嘅紅外線發射器相比，呢款器件具有明顯優勢：
- 窄光束中更高嘅輻射強度：標準發射器通常視角為 30° 或以上，將光分散喺更廣嘅區域。呢個元件將其輸出集中到 16° 光束中，喺軸向上提供更高強度，咁樣可以實現更長嘅感測距離，或者對於相同嘅接收信號需要更低嘅驅動電流。
- 為感測優化：窄光束減少咗多感測器陣列中光學串擾嘅可能性，並最小化來自非預期表面嘅反射，提高系統準確性同可靠性。
- 成本效益高嘅性能：佢提供咗通常與更昂貴嘅帶透鏡封裝相關嘅聚焦光束特性，但採用標準、低成本嘅 T-1 3/4 格式。
9. 常見問題 (基於技術參數)
Q1: 孔徑輻射照度 (Ee) 同輻射強度 (IE) 有咩唔同？
A1: 輻射強度 (IE，單位 mW/sr) 係量度每單位立體角發射嘅光功率，描述光束嘅集中度。孔徑輻射照度 (Ee，單位 mW/cm²) 係喺特定距離入射到表面 (例如檢測器) 上嘅功率密度，取決於強度同距離。IE係發射器嘅固有屬性；Ee取決於系統幾何結構。
Q2: 我可以用 3.3V 電源驅動呢個發射器嗎？
A2: 通常可以。喺 20mA 下典型 VF為 1.6V，可以使用串聯電阻來降低剩餘電壓 (3.3V - 1.6V = 1.7V)。電阻值為 R = 1.7V / 0.02A = 85 歐姆。標準 82 或 100 歐姆電阻都適合，需要重新計算實際電流。
Q3: 點解峰值波長係 940nm 而唔係 850nm？
A3: 與 850nm 相比，940nm 對人眼較唔可見 (顯得較暗紅色或不可見)，使其更適合隱蔽照明。兩種波長都能被矽光電二極管有效檢測，雖然 850nm 嘅靈敏度稍高。選擇取決於對可見性與最大檢測器響應嘅需求。
Q4: 我應該點樣理解分級代碼 (A, B, C, D)？
A4: 呢啲等級代表根據工廠測量嘅光輸出分組。等級 D 有最高嘅保證最小輸出，而等級 A 最低。根據您接收器電路喺所有條件下 (包括溫度效應同老化) 可靠工作所需嘅最小光功率來選擇等級。
10. 設計及使用案例分析
場景：設計打印機嘅紙張計數器。
發射器同光電晶體管放置喺紙張路徑嘅兩側。LTE-2871 嘅窄 16° 光束至關重要。佢確保光線直接聚焦穿過間隙到達檢測器，最小化來自打印機內部機械結構嘅散射同反射，呢啲可能會導致錯誤計數。會選擇等級 C 或 D 發射器，即使透鏡上輕微積聚紙塵，都能提供強信號。驅動電路會使用 20-40mA 嘅恆定電流，接收器電路會設計成檢測當一張紙遮斷聚焦光束時信號嘅明顯下降。會參考溫度降額曲線，以確保喺打印機內部 (環境溫度可能達到 50-60°C) 可靠運行。
11. 工作原理介紹
紅外線發射器係一種半導體 p-n 結二極管。當正向偏置 (陽極相對於陰極施加正電壓) 時，電子同電洞喺半導體材料 (通常基於砷化鋁鎵 - AlGaAs) 嘅有源區複合。呢個複合過程以光子 (光粒子) 形式釋放能量。半導體層嘅特定成分決定咗發射光子嘅波長；對於呢款器件，佢被設計為 940nm，屬於近紅外範圍。改良嘅封裝包含一個環氧樹脂透鏡，將發射光塑造成指定嘅窄光束圖案，為定向應用準直輸出。
12. 技術趨勢
喺紅外線發射器領域，總體趨勢集中於提高效率 (每電輸入瓦特更多光輸出功率)、實現更高嘅數據通訊工作速度，以及開發用於自動組裝嘅表面貼裝器件 (SMD) 封裝。仲有持續嘅工作來擴展特定感測應用 (例如氣體感測) 嘅波長選項，以及將發射器與驅動器同控制邏輯集成到智能模組中。半導體材料中電致發光嘅基本原理仍然係呢項技術嘅基礎。
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。 |