目錄
1. 產品概覽
LTR-516AD 係一款高性能矽NPN光電晶體，專為探測紅外線輻射而設計。佢嘅核心功能係將入射嘅紅外光轉換成電流。呢個元件嘅一個關鍵特點係佢特別嘅深綠色塑膠封裝，設計嚟過濾大部分可見光譜。呢個特點令佢特別適合用喺感測器主要需要對紅外信號作出反應嘅應用，從而減少環境可見光嘅干擾。呢款器件結合咗高光敏度、低結電容同快速開關時間，令佢成為各種紅外感測同通訊系統嘅理想選擇。
2. 深入技術參數分析
2.1 絕對最大額定值
為確保可靠性同防止損壞，器件喺特定環境同電氣極限內額定運行。喺環境溫度（TA）為25°C時，最大功耗為150 mW。佢可以承受高達30 V嘅反向電壓（VR）。工作溫度範圍係-40°C至+85°C，而儲存溫度範圍係-55°C至+100°C。組裝時，引腳可以喺260°C下焊接最多5秒，焊接點距離封裝主體至少1.6mm。
2.2 電氣及光學特性
所有電氣同光學參數均喺TA= 25°C下指定。反向擊穿電壓（V(BR)R）喺反向電流（IR）為100µA時，典型值為30V。反向暗電流（ID(R)），即無光入射時嘅漏電流，喺VR= 10V時，最大值為30 nA。喺波長940nm光源嘅輻照度（Ee）為0.5 mW/cm²下，光電晶體會產生350 mV嘅開路電壓（VOC）。佢嘅動態性能特徵係上升同下降時間（Tr、Tf）各為50納秒，測試條件係VR=10V、940nm脈衝同1 kΩ負載電阻。短路電流（IS）係靈敏度嘅關鍵指標，喺VR=5V、λ=940nm同Ee=0.1 mW/cm²條件下，典型值為2 µA。總結電容（CT）喺VR=3V同1 MHz下，最大值為25 pF。峰值光譜靈敏度波長（λSMAX）為900 nm。
3. 性能曲線分析
規格書提供咗幾條對電路設計至關重要嘅特性曲線。圖1繪製咗暗電流（ID）對反向電壓（VR）嘅關係，顯示器件喺黑暗環境中嘅漏電行為。圖2說明咗結電容（CT）點樣隨反向電壓增加而減少，呢點對高頻應用好重要。圖3顯示咗光電流點樣隨環境溫度變化，表明感測器輸出可能隨溫度變化而漂移。圖4同樣繪製咗暗電流對溫度嘅關係。圖5係相對光譜靈敏度曲線，圖形化咁確認咗900nm處嘅峰值響應，以及深綠色封裝喺衰減可見光範圍靈敏度方面嘅有效性。圖6顯示咗光電流（Ip）同紅外輻照度（Ee）之間嘅線性關係。圖7係一個極座標圖，顯示靈敏度嘅角度依賴性。圖8詳細說明咗當環境溫度高於25°C時，最大允許總功耗點樣降額。
4. 機械及封裝資料
LTR-516AD 採用特殊嘅深綠色塑膠封裝。關鍵尺寸註記包括：所有尺寸均以毫米為單位，除非另有說明，否則一般公差為±0.25mm。法蘭下方樹脂嘅最大突出量為1.5mm。引腳間距係喺引腳離開封裝主體嘅位置測量。封裝設計用於通孔安裝。深綠色係佢功能嘅一部分，作為可見光濾波器，用於提高紅外探測嘅信噪比。
5. 焊接及組裝指引
為確保可靠焊接，嚴格遵守指定條件至關重要。引腳應喺260°C嘅溫度下焊接，最多5秒。焊接點必須距離塑膠封裝主體至少1.6mm（0.063英寸），以防止對半導體晶片同塑膠封裝造成熱損壞。只要嚴格遵守溫度同時間限制，可以使用標準波峰焊或手工焊接技術。長時間暴露喺指定極限以上嘅溫度會降低性能或導致永久性故障。
6. 應用建議
6.1 典型應用場景
LTR-516AD 非常適合各種基於紅外線嘅應用。呢啲包括自動化同安全系統中嘅物體檢測同接近感測、打印機同自動販賣機中嘅槽型感測器、非接觸式開關，以及紅外數據通信鏈路（例如舊式IRDA接口）。佢嘅快速開關時間令佢適用於需要快速脈衝檢測嘅系統。
6.2 設計考慮因素
使用呢款光電晶體進行設計時，必須考慮幾個因素。首先，應根據所需靈敏度同速度選擇工作點；較高嘅反向電壓通常會降低電容並提高速度，但會增加暗電流。負載電阻（RL）值係一個關鍵嘅設計選擇：較大嘅RL提供更高嘅電壓輸出，但會減慢響應時間（增加RC時間常數）。深綠色封裝減少咗環境可見光嘅干擾，但設計師仍應考慮應用環境中嘅紅外背景。為咗喺溫度變化下穩定運行，應考慮圖3同圖4中顯示嘅變化，可能通過信號調理電路中嘅溫度補償嚟實現。
7. 技術比較及差異
LTR-516AD 嘅主要區別特徵係佢專用於抑制可見光嘅深綠色封裝，呢個唔係所有標準光電晶體都有嘅。呢個特點令佢喺可見光波動嘅環境中具有顯著優勢。佢嘅參數組合——相對較高嘅短路電流（典型值2 µA）、低電容（最大值25 pF）同快速開關時間（50 ns）——令佢成為一款平衡嘅元件，適合高靈敏度同中等高速應用。同光電二極管相比，像LTR-516AD呢類光電晶體提供內部增益，喺相同光輸入下產生更高嘅輸出電流，從而簡化後續放大器級。
8. 常見問題（基於技術參數）
問：深綠色封裝有咩用？
答：深綠色塑膠充當內置光學濾波器。佢顯著衰減可見光譜中嘅波長，同時允許紅外光（特別係900-940nm附近）通過。咁樣可以最小化感測器對環境室內光、陽光或其他可見光源嘅響應，令佢探測專用紅外信號時更可靠。
問：點樣理解短路電流（IS）呢個參數？
答：IS係喺集電極同發射極短路（VCE= 0V）嘅情況下測量嘅。佢代表喺特定測試條件（940nm，0.1 mW/cm²）下，每單位輻照度嘅光生電流。喺你嘅電路中，當施加負載電阻或偏置電壓時，實際輸出電流會少過IS，但IS係比較唔同器件基本靈敏度嘅關鍵數字。
問：點解上升同下降時間咁重要？
答：呢啲參數（Tr同Tf）定義咗光電晶體對光強度變化嘅響應速度。50 ns嘅值意味住器件理論上可以處理高達幾兆赫茲嘅信號頻率，令佢適合脈衝紅外系統、數據傳輸或高速計數應用。
問：溫度點樣影響性能？
答：如曲線所示，暗電流（噪音）同光電流（信號）都會隨溫度升高而增加。暗電流嘅增加可能好顯著，有可能提高噪音底線。設計師必須確保信號調理電路能夠處理呢種變化，特別係如果器件喺整個-40°C至+85°C範圍內運行。
9. 實用設計案例
考慮設計一個簡單嘅紅外物體檢測電路。LTR-516AD 同一個紅外LED發射器配對使用。光電晶體以共發射極配置連接：集電極通過一個負載電阻RL連接到電源電壓（例如5V），發射極接地。當冇物體存在時，來自LED嘅紅外光到達光電晶體，令佢導通並將集電極電壓（VOUT）拉低。當物體阻斷光束時，光電晶體關閉，VOUT變高。RL嘅值必須根據所需輸出電壓擺幅同速度嚟選擇。對於5V電源同典型IS值2µA，一個10 kΩ嘅RL喺受光照時會產生約20 mV嘅電壓降，呢個值相當細。因此，通常會喺光電晶體後面添加一個運算放大器比較器級，以提供清晰嘅數字輸出。深綠色封裝有助於抑制環境光，令系統喺各種照明條件下都能穩健運行。
10. 工作原理
光電晶體本質上係一個雙極性接面電晶體（BJT），其中基極電流由光產生，而唔係由電氣供應。喺LTR-516AD（NPN型）中，能量大於矽帶隙嘅入射光子喺基極-集電極接面區域產生電子-空穴對。呢啲光生載流子被電場掃走，有效地產生基極電流。然後，呢個基極電流被電晶體嘅電流增益（β）放大，產生更大嘅集電極電流。器件通常喺基極引腳懸空或斷開嘅情況下運行，並且喺集電極-基極接面上施加反向偏壓以擴展耗盡區，從而提高靈敏度同速度。
11. 行業趨勢
光學感測領域持續發展。有一個集成化嘅趨勢，即將光電探測器、放大器同數字邏輯集成到單一芯片中（例如，集成環境光感測器、接近感測器）。對於自動化組裝，表面貼裝器件（SMD）封裝變得比通孔類型更普遍。為咗提高靈敏度、降低噪音（暗電流）同擴展光譜範圍，材料同設計方面亦持續發展。然而，像LTR-516AD呢類分立元件對於需要特定性能特徵、自定義光路或高壓處理嘅應用仍然至關重要，呢啲可能喺集成解決方案中無法實現。使用濾波封裝嚟實現特定光譜響應嘅原理，仍然係一種常見且有效嘅設計實踐。
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。 |