目錄
1. 產品概覽
呢份文件詳細說明咗一個分立式紅外線光電晶體管元件嘅規格。呢個器件專為感應紅外線光而設計，典型波長係 940nm。佢採用頂視封裝配備黑色半球透鏡，有助於定義視角，並可能減少環境可見光嘅干擾。元件以帶裝同捲盤形式包裝，適合大批量、自動化表面貼裝組裝流程。佢符合相關環境標準。
1.1 特點
- 符合有害物質環境法規。
- 頂視外形配備黑色半球透鏡。
- 以 12mm 帶裝、7 吋直徑捲盤供應，方便自動貼裝。
- 兼容標準紅外線回流焊接製程。
- 標準化封裝外形。
1.2 應用
- 紅外線接收模組。
- PCB 安裝紅外線感應應用。
2. 外形尺寸
器件符合標準封裝外形。所有關鍵尺寸喺規格書圖表中以毫米提供，標準公差為 ±0.1mm，除非另有說明。封裝設計用於可靠嘅 PCB 安裝。
3. 絕對最大額定值
呢啲額定值定義咗器件可能發生永久損壞嘅極限。所有數值均喺環境溫度 (TA) 為 25°C 時指定。
- 功耗 (PD):100 mW
- 集電極-發射極電壓 (VCEO):30 V
- 發射極-集電極電壓 (VECO):5 V
- 工作溫度範圍:-40°C 至 +85°C
- 儲存溫度範圍:-55°C 至 +100°C
- 紅外線回流焊接:峰值溫度 260°C，最長 10 秒。
包含無鉛製程嘅建議回流溫度曲線，強調預熱、峰值溫度同液相線以上時間參數，以確保可靠嘅焊點而無熱損傷。
4. 電氣及光學特性
呢啲參數定義咗器件喺 TA=25°C 指定測試條件下嘅性能。佢哋對電路設計至關重要。
- 集電極-發射極擊穿電壓，V(BR)CEO:30 V (最小值)。測試條件: IR = 100µA，輻照度 (Ee) = 0 mW/cm²。
- 發射極-集電極擊穿電壓，V(BR)ECO:5 V (最小值)。測試條件: IE = 100µA，Ee = 0 mW/cm²。
- 集電極-發射極飽和電壓，VCE(SAT):0.4 V (最大值)。測試條件: IC = 100µA，Ee = 0.5 mW/cm²。
- 上升時間 (Tr) 及下降時間 (Tf):15 µs (典型值)。測試條件: VCE = 5V，IC = 1mA，RL = 1kΩ。
- 集電極暗電流 (ICEO):100 nA (最大值)。測試條件: VCE = 20V，Ee = 0 mW/cm²。呢個係無光入射時嘅漏電流。
- 導通狀態集電極電流，IC(ON):範圍由 1.5 mA (最小值) 至 9.20 mA (最大值)。測試條件: VCE = 5V，Ee = 0.5 mW/cm²，λ=940nm。呢個係表示靈敏度嘅關鍵參數。
5. 分級代碼系統
器件根據其導通狀態集電極電流 (IC(ON)) 分為唔同性能級別，以確保應用中嘅一致性。每個級別內電流嘅容差為 ±15%。
- BIN A:IC(ON) = 1.5 mA 至 2.9 mA
- BIN B:IC(ON) = 2.9 mA 至 5.5 mA
- BIN C:IC(ON) = 5.5 mA 至 9.2 mA
6. 典型性能曲線
規格書提供咗幾幅圖表，說明器件喺唔同條件下嘅行為。呢啲對於理解單點規格以外嘅性能至關重要。
- 光譜靈敏度:一條顯示光電晶體管喺唔同波長下相對靈敏度嘅曲線，峰值約為 940nm。
- 集電極暗電流 vs. 環境溫度:顯示漏電流 (ICEO) 如何隨溫度升高而增加。
- 上升及下降時間 vs. 負載電阻:說明開關速度如何受電路中負載電阻 (RL) 數值影響。
- 相對集電極電流 vs. 輻照度:展示入射光功率 (Ee) 同輸出集電極電流之間嘅關係。
- 靈敏度圖:一幅極座標圖，顯示感應器嘅相對角度響應，受黑色半球透鏡影響。
7. 焊接焊盤佈局及封裝資料
提供建議嘅 PCB 焊盤尺寸，以確保正確焊接同機械穩定性。建議使用 0.1mm 或 0.12mm 厚度嘅鋼網進行錫膏印刷。亦包含帶裝同捲盤包裝嘅詳細尺寸，指定袋位間距、捲盤直徑同軸心尺寸，以便自動化處理。
8. 處理、儲存及組裝指引
8.1 儲存條件
對於未開封、帶乾燥劑嘅防潮袋，儲存於 ≤ 30°C 同 ≤ 90% RH，建議使用期限為一年。對於從原包裝取出嘅器件，環境不應超過 30°C / 60% RH。如果喺原包裝外儲存超過一星期，建議喺焊接前以 60°C 烘烤 20 小時，以去除濕氣，防止回流焊接期間出現 "爆米花效應"。
8.2 清潔
如有需要清潔，請使用酒精類溶劑，例如異丙醇。
8.3 焊接建議
提供回流焊接同手工焊接嘅詳細參數:
- 回流焊接:預熱至 150-200°C，最長 120 秒，峰值溫度不超過 260°C，最長 10 秒。回流焊接最多進行兩次。
- 手工焊接:烙鐵頭溫度不應超過 300°C，每個焊點焊接時間最長 3 秒。
指引參考 JEDEC 標準，並強調需要針對特定 PCB 設計進行製程特性分析。
8.4 驅動電路考慮
光電晶體管係一個電流輸出器件。對於涉及多個感應器嘅應用，強烈建議為每個器件串聯獨立嘅限流電阻 (如規格書中 "電路 A" 所示)，以確保響應一致，並防止任何單個器件搶佔電流。將器件直接並聯 ("電路 B") 而無獨立電阻，會因器件特性差異而導致性能不匹配。
9. 應用備註及設計考慮
9.1 工作原理
紅外線光電晶體管通過將入射紅外線光轉換為電流來運作。具有足夠能量 (對應器件敏感波長，約 940nm) 嘅光子喺晶體管嘅基極區域被吸收，產生電子-空穴對。呢個光生電流充當基極電流，然後被晶體管嘅增益放大，產生與入射光強度成正比嘅更大集電極電流。黑色半球透鏡有助於聚焦入射光並定義視場。
9.2 典型應用場景
主要用途係紅外線接收系統。包括:
- 遙控接收器:解碼來自電視、音響同電器遙控器嘅信號。
- 接近感應:通過反射紅外線光束來檢測物體存在與否。
- 基本光學開關:中斷光束用於計數或位置檢測。
- 簡單數據鏈路:使用調製紅外線光進行低速、短距離無線數據傳輸。
9.3 設計檢查清單
- 選擇合適嘅分級代碼根據你應用所需嘅靈敏度。
- 選擇負載電阻 (RL)考慮所需輸出電壓擺幅同響應速度之間嘅權衡 (參閱上升/下降時間 vs. RL 曲線)。
- 實施適當嘅濾波喺信號調理電路中，以抑制環境光嘅噪音 (例如，熒光燈 100/120Hz 閃爍)。
- 遵循建議嘅 PCB 佈局同焊接指引以確保可靠性。
- 考慮角度靈敏度圖設計機械放置同外殼時，確保感應器正確對準。
9.4 性能與溫度關係
設計師必須考慮溫度影響。集電極暗電流 (ICEO) 隨溫度顯著增加，可能會提高低光應用中嘅底噪。光電流本身亦具有溫度係數。對於寬溫度範圍 (-40°C 至 +85°C) 嘅關鍵應用，建議喺極端溫度下進行測試或模擬。
10. 技術比較及選型指引
選擇紅外線光電探測器時，主要區別包括:
- 光電晶體管 vs. 光電二極管:光電晶體管提供內部增益，對於給定光強度產生更大輸出信號，簡化後續放大器設計。然而，佢哋嘅響應時間通常比光電二極管慢。呢個器件具有 15µs 上升/下降時間，適合標準遙控信號 (例如，38kHz 載波)，但對於極高速數據通信可能太慢。
- 波長:940nm 峰值靈敏度非常適合與常見嘅 GaAs 紅外線發射器配對，並且相比 850nm 光源對人眼較唔明顯，減少感知光污染。
- 封裝及透鏡:頂視黑色透鏡封裝針對表面貼裝組裝進行優化，並提供受控視角，有助於抑制來自側面嘅雜散光。
11. 常見問題 (FAQ)
問: 分級代碼嘅用途係咩？
答: 分級代碼確保可預測嘅靈敏度 (IC(ON)) 範圍。為咗生產中嘅一致性能，訂購時請指定所需級別。
問: 我可唔可以喺陽光下使用呢個感應器？
答: 陽光直射包含大量紅外線輻射，好可能會令感應器飽和。佢係為室內使用或受控環境而設計。戶外使用可能需要光學濾波或採用同步檢測嘅脈衝操作。
問: 點解儲存同烘烤程序咁重要？
答: 表面貼裝封裝會從空氣中吸收濕氣。喺高溫回流焊接過程中，呢啲濕氣會迅速蒸發，導致內部分層或裂紋 ("爆米花效應")，從而損壞元件。適當儲存同烘烤可以防止呢種情況。
問: 點樣計算輸出電壓？
答: 光電晶體管充當電流源。集電極嘅輸出電壓約為 VCC - (IC * RL)。根據所需輸出擺幅同光源預期嘅 IC 來選擇 RL 同 VCC。
12. 實用設計範例
場景:設計一個簡單嘅紅外線接收器，用於 38kHz 調製遙控信號。
- 元件選擇:使用呢個光電晶體管 (例如，BIN B 用於中等靈敏度)，並將其與 38kHz 帶通濾波器或專用解碼器 IC 配對。
- 偏置電路:將集電極通過負載電阻 RL 連接到 5V 電源 (VCC)。發射極接地。RL = 1kΩ 係一個常見起點，喺輸出電壓擺幅同速度之間提供良好平衡。
- 信號調理:當檢測到紅外線光時，集電極嘅電壓會下降。呢個交流耦合信號然後被饋送到放大器或比較器級，以清理數字波形。與 RL 並聯嘅電容有助於濾除高頻噪音，但會減慢響應。
- 佈局:將感應器放置喺 PCB 前部，外殼上要有清晰開口。使其遠離開關穩壓器等噪音源。遵循建議嘅焊盤佈局。
13. 技術趨勢
分立式紅外線元件領域持續發展。趨勢包括開發將信號調理 IC 集成喺單一封裝內嘅光電探測器，提供數字輸出同增強嘅環境光抑制。亦推動更高速度器件，以實現更快數據傳輸，用於紅外線數據協會 (IrDA) 同手勢感應等應用。此外，封裝改進旨在為精確感應應用提供更窄同更一致嘅視角，同時保持與自動化組裝流程嘅兼容性。呢份規格書中描述嘅器件代表咗一個成熟、可靠嘅解決方案，適用於需要基本紅外線檢測嘅成本敏感、大批量應用。
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。 |