目錄
1. 產品概覽
LTR-306 係一款採用側視式塑膠封裝嘅矽 NPN 光電晶體。呢個元件專為檢測紅外線輻射而設計，將入射光轉換為其集極端嘅電流。佢嘅主要功能係作為各種電子電路中嘅光感測器，充當光控開關或模擬光強度感測器。側視式封裝方向係一個關鍵特點，意味住靈敏區域面向同引腳方向垂直，呢種設計最適合光源位於 PCB 側面嘅應用。
呢款器件嘅核心優勢包括其寬廣嘅集極電流工作範圍，為唔同靈敏度要求提供設計靈活性。集成透鏡經過設計，通過將入射紅外光聚焦到有源半導體區域來增強靈敏度。此外，採用低成本塑膠封裝，令佢成為大批量消費同工業應用中嘅經濟選擇，喺唔犧牲基本性能參數嘅前提下實現成本效益。
LTR-306 嘅目標市場涵蓋需要可靠紅外線檢測嘅廣泛應用。呢啲包括但不限於物件檢測同計數系統、槽型感測器（例如喺打印機同自動販賣機）、膠帶末端感測器、接近感應同工業自動化設備。其穩固嘅設計同指定性能令佢適合集成到簡單同複雜嘅電子系統中。
2. 深入技術參數分析
2.1 絕對最大額定值
呢啲額定值定義咗器件可能遭受永久損壞嘅應力極限。喺呢啲條件下操作唔保證正常。喺環境溫度 (TA) 為 25°C 時，最大功耗為 100 mW。集極-射極電壓 (VCE) 唔可以超過 30 V，而反向射極-集極電壓 (VEC) 則限制喺 5 V。器件額定工作環境溫度範圍為 -40°C 至 +85°C，並且可以喺 -55°C 至 +100°C 嘅溫度下儲存。對於焊接，當喺距離封裝主體 1.6mm 處測量時，引腳可以承受 260°C 持續 5 秒，呢個係波峰焊或回流焊工藝嘅標準要求。
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，為性能比較提供基準。
- 集極-射極擊穿電壓 (V(BR)ECO):最小 30V (IC= 1mA, Ee=0)。呢個係喺無光情況下結擊穿嘅電壓。
- 射極-集極擊穿電壓 (V(BR)ECO):最小 5V (IE= 100μA, Ee=0)。呢個參數對於反向偏壓條件好重要。
- 集極-射極飽和電壓 (VCE(SAT)):典型值 0.1V，最大值 0.4V (IC= 100μA, Ee=1 mW/cm²)。呢個低電壓表示當晶體管完全導通時具有良好嘅開關性能。
- 上升時間 (Tr) 及下降時間 (Tf):最大各 20 μs (VCC=5V, IC=1mA, RL=1kΩ)。呢啲參數定義咗光電晶體響應光脈衝嘅開關速度。
- 集極暗電流 (ICEO):最大 100 nA (VCE= 10V, Ee=0)。呢個係無光時嘅漏電流，係低光靈敏度同信噪比嘅關鍵參數。
3. 分級系統說明
LTR-306 對其關鍵參數——導通狀態集極電流 (IC(ON))——採用分級系統。分級係一個質量控制同分類過程，根據喺指定範圍內測量到嘅性能對元件進行分組。咁樣可以確保最終用戶嘅一致性。器件喺標準條件下進行測試 (VCE= 5V, Ee= 1 mW/cm², λ=940nm)。
分級標記為 A 至 F，每個代表特定嘅 IC(ON):
- 範圍：分級 A：
- 0.20 mA 至 0.60 mA分級 B：
- 0.40 mA 至 1.08 mA分級 C：
- 0.72 mA 至 1.56 mA分級 D：
- 1.04 mA 至 1.80 mA分級 E：
- 1.20 mA 至 2.40 mA分級 F：
最小 1.60 mA (提供嘅數據中未指定上限)
呢個系統允許設計師選擇符合其電路所需靈敏度嘅分級。例如，需要高輸出電流直接驅動繼電器或 LED 嘅電路可能會指定分級 E 或 F，而低功耗感測電路可能會使用分級 A 或 B 以最小化功耗。
4. 性能曲線分析
規格書包含幾條典型特性曲線，說明關鍵參數如何隨操作條件變化。呢啲對於理解器件喺單點規格之外嘅行為至關重要。
4.1 集極暗電流 vs. 環境溫度 (圖 1)CEO呢條曲線顯示集極暗電流 (I
) 隨環境溫度升高呈指數增長。喺 -40°C 時，佢處於皮安培範圍，但喺 120°C 時可以上升到約 100 μA。呢個特性對於高溫應用至關重要，因為增加嘅暗電流會充當偏移或噪聲源，可能降低感測器嘅有效靈敏度同動態範圍。
4.2 集極功耗 vs. 環境溫度 (圖 2)
呢個圖表展示咗最大允許功耗隨環境溫度升高而降低嘅情況。雖然器件喺 25°C 時可以耗散 100 mW，但喺更高溫度下必須線性降低呢個額定值，以防止熱失控並確保可靠性。條曲線為應用設計中嘅熱管理提供必要數據。
4.3 上升及下降時間 vs. 負載電阻 (圖 3)r呢個圖揭示咗開關速度同負載電阻之間嘅權衡。上升同下降時間 (Tf, TL) 隨負載電阻 (RL) 值增加而顯著增加。對於 1kΩ 負載，時間約為 20μs，但對於 10kΩ 負載，時間可能超過 150μs。設計師必須選擇 R
來平衡快速響應時間嘅需求同所需輸出電壓擺幅或電流水平。
4.4 相對集極電流 vs. 輻照度 (圖 4)e呢個係基本傳輸特性。佢顯示當 VCE保持喺 5V 時，集極電流喺較低範圍 (0-2 mW/cm²) 內與入射光輻照度 (E
) 相對線性。呢個線性區域係器件可以用於模擬光測量嘅地方。喺更高輻照度水平下，響應可能開始飽和。
4.5 靈敏度圖 (圖 5)
呢個極坐標圖說明咗光電晶體嘅角度靈敏度。相對靈敏度根據入射光角度繪製。佢顯示器件有一個特定視角，靈敏度最大 (通常係同軸，0°)。當光源偏離軸線時，靈敏度會降低。呢個圖對於最終應用中嘅機械對準至關重要，以確保光源同感測器之間嘅最佳耦合。
5. 機械及封裝資料
LTR-306 使用塑膠側視式封裝。尺寸喺規格書中提供，所有測量單位為毫米 (括號內為英寸)。除非另有說明，關鍵尺寸公差通常為 ±0.25mm。引腳間距喺引腳從封裝主體伸出嘅點測量，呢個對於 PCB 佔位面積設計至關重要。封裝包括一個模製喺塑膠中嘅透鏡，以提高光收集效率。側視式方向意味著有源感測區域位於元件側面，而非頂部。封裝圖中提供清晰嘅極性標識 (射極同集極引腳)，呢個對於正確嘅電路板組裝至關重要。
6. 焊接及組裝指引
呢款器件適合標準 PCB 組裝工藝。絕對最大額定值規定，當喺距離封裝主體 1.6mm (0.063") 處測量時，引腳可以承受 260°C 嘅焊接溫度持續 5 秒。呢個額定值兼容典型嘅波峰焊同回流焊曲線。建議遵循標準 JEDEC 或 IPC 嘅濕度敏感性處理指引 (如適用)，儘管塑膠封裝通常穩固。焊接期間，應小心避免對封裝造成過度熱應力。組裝後，應使用與塑膠材料兼容嘅溶劑進行清潔。對於儲存，應遵守指定嘅 -55°C 至 +100°C 範圍，並且元件通常喺帶有乾燥劑嘅防潮袋中供應。
7. 應用建議
- 7.1 典型應用場景物件檢測/中斷：
- 與紅外線 LED 配對使用，檢測物件是否阻斷光束。常見於打印機、複印機、自動販賣機同工業計數器。接近感應：
- 檢測來自附近物件嘅紅外光反射。光屏障/槽型感測器：
- 檢測膠帶、紙張或其他材料嘅邊緣。編碼器：
- 用於光學旋轉或線性編碼器，讀取編碼盤或編碼條上嘅圖案。簡單遙控接收器：
用於基本紅外線指令檢測 (儘管專用接收器模組更常見於複雜協議)。
- 7.2 設計考量偏置：L光電晶體可以用於兩種常見配置：開關模式 (帶上拉電阻) 或模擬模式 (共射極放大器配置)。負載電阻 (R
- ) 嘅值對輸出電壓/電流同響應速度都有關鍵影響 (見圖 3)。環境光抗擾度：
- 為咗喺環境光變化 (例如陽光、室內燈光) 嘅環境中可靠操作，通常需要對紅外線源進行調製，並對光電晶體信號進行相應嘅濾波或解調。透鏡及對準：
- 考慮到其側視式方向同角度靈敏度模式 (圖 5)，紅外線發射器同光電晶體之間嘅正確機械對準對於最大化信號強度同可靠性至關重要。溫度效應：
- 設計必須考慮暗電流 (圖 1) 同靈敏度隨溫度嘅變化，特別係喺戶外或惡劣環境中。電氣噪聲：
喺敏感模擬電路中，可能需要屏蔽同適當接地，以防止高阻抗光電晶體節點拾取噪聲。
8. 技術比較及差異與標準光電二極管相比，像 LTR-306 咁樣嘅光電晶體提供內部增益，對於相同嘅光輸入產生更高嘅輸出電流。咁樣喺許多簡單檢測電路中消除咗對外部跨阻放大器嘅需求，減少咗元件數量同成本。與其他光電晶體相比，LTR-306 嘅具體優勢在於其側視式封裝，呢個係適合特定光路嘅獨特機械外形，其寬廣集極電流分級提供靈活性，以及其集成透鏡以增強靈敏度
。其指定嘅上升/下降時間同電壓額定值使其成為適用於中速應用嘅穩固通用元件。
9. 常見問題 (基於技術參數)
問：分級代碼 (A, B, C 等) 對我嘅設計意味住乜嘢？
答：分級代碼表示器件喺標準測試條件下將產生嘅集極電流保證範圍。選擇一個分級，為你嘅下游電路 (例如比較器、微控制器 ADC) 提供足夠嘅信號電流，同時考慮功耗。更高嘅分級 (E, F) 提供更多電流，但可能暗電流稍高。
問：我可以喺陽光下使用呢個感測器嗎？
答：直射陽光含有大量紅外線輻射，會使感測器飽和，令其無法檢測單獨嘅 IR 源。對於戶外使用，光學濾波 (阻擋可見光嘅紅外線通過濾波器) 同/或帶同步檢測嘅調製光源係必須嘅。
問：點解上升/下降時間取決於負載電阻？L答：光電晶體嘅速度受其結電容同負載電阻 (RL) 形成嘅 RC 時間常數限制。更大嘅 RL會產生更大嘅時間常數，減慢集極處嘅電壓擺動，從而增加上升同下降時間。為咗更快響應，使用更細嘅 R
，但呢個亦會減少輸出電壓擺幅。
問：我應該點樣解讀靈敏度圖？
答：個圖顯示感測器對來自唔同角度光嘅相對響應。值 1.0 (或 100%) 通常喺 0° (直射透鏡)。條曲線顯示如果光源未對準，信號會減少幾多。使用呢個來設計你產品中嘅機械外殼同對準特徵。
10. 實用設計範例場景：為打印機設計紙張存在感測器。
一個紅外線 LED 放置喺紙張路徑嘅一側，LTR-306 直接放置喺對面，形成光束。當無紙張時，IR 光照射到光電晶體，使其導通並將其集極電壓拉低。當紙張通過時，佢阻斷光束，光電晶體關斷，其集極電壓變高 (通過上拉電阻)。呢個電壓轉變由微控制器檢測。
設計步驟：
1. 選擇適當嘅分級 (例如分級 C)，以確保足夠強嘅電流變化，能夠喺預期工作溫度範圍內可靠驅動所選嘅上拉電阻電壓。L2. 選擇負載/上拉電阻 (R
)。一個 4.7kΩ 電阻配合 5V 電源會提供良好嘅電壓擺幅。參考圖 3 以確保所得嘅約 100μs 響應時間對於紙張速度足夠快。
3. 機械設計支架，使 LED 同 LTR-306 根據靈敏度圖 (圖 5) 中嘅 0° 軸對準。側視式封裝簡化咗呢一點，因為兩個元件都可以平放喺 PCB 上面對面安裝。
4. 使用調製 (例如 1kHz 方波) 實現 IR LED 驅動器，使感測器免受恆定環境 IR 光影響。然後微控制器會與呢個調製同步讀取感測器信號。
11. 工作原理FE光電晶體係一種基極區域暴露喺光線下嘅雙極結型晶體管。喺 LTR-306 (NPN 型) 中，具有足夠能量 (約 940nm 嘅紅外線) 嘅入射光子喺基極-集極結中被吸收，產生電子-空穴對。呢啲光生載流子被反向偏壓基極-集極結中嘅電場分開。產生嘅光電流充當晶體管嘅基極電流。由於晶體管嘅電流增益 (β/h
)，呢個細光電流被放大，產生更大嘅集極電流。呢個內部放大係與光電二極管嘅主要區別。集極電流主要與入射光強度同器件增益成正比。
12. 技術趨勢
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。 |