LTE-3271T 紅外線發射器規格書 - 940nm 波長 - 高電流與低順向電壓 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTE-3271T 是一款高功率紅外線發光二極體，專為需要強勁光學輸出的應用而設計。其核心優勢在於其專為處理高驅動電流而設計的結構，同時保持相對較低的順向電壓降，這有助於在對功耗敏感的設計中實現更高的效率。此發射器的工作峰值波長為 940 奈米，屬於近紅外線光譜，非常適合如接近感測器、光學開關和遙控系統等不希望發出可見光的應用。該元件具有寬廣的視角，確保了適合區域照明或感測的廣泛且均勻的輻射模式。

2. 深入技術參數分析

2.1 絕對最大額定值

此元件的最大連續順向電流額定值（I_F）為 100 mA。然而，在脈衝操作下，它能夠承受顯著更高的峰值電流，在每秒 300 個脈衝、脈衝寬度 10 微秒的條件下，額定值為 2 安培。這突顯了其適用於如資料傳輸或突發模式感測等脈衝應用。最大功耗為 150 mW。工作與儲存溫度範圍分別指定為 -40°C 至 +85°C 和 -55°C 至 +100°C，表明其在廣泛環境條件下均具備穩健的性能。該元件可承受高達 5 伏特的反向電壓（V_R）。

2.2 電氣與光學特性

關鍵性能參數是在環境溫度（T_A）為 25°C 下測量的。該元件採用基於輻射輸出的分級系統：

• BIN B：孔徑輻射照度（E_e）0.64 - 1.20 mW/cm²；輻射強度（I_E）4.81 - 9.02 mW/sr（於I_F=20mA 時）。
• BIN C： E_e0.80 - 1.68 mW/cm²；I_E6.02 - 12.63 mW/sr。
• BIN D： E_e1.12 mW/cm²（最小值）；I_E8.42 mW/sr（最小值）。

順向電壓（V_F）在 50mA 時典型值為 1.6V，在 250mA 時為 2.1V，證實了其低電壓操作特性。峰值發射波長中心位於 940 nm，典型光譜半高寬（Δλ）為 50 nm。視角（2θ_1/2）為 50 度，定義了輻射強度至少為其最大值一半的錐形範圍。

3. 分級系統說明

本產品採用基於輻射輸出的性能分級系統。此系統根據元件在標準測試電流 20mA 下測得的光功率（輻射強度與孔徑輻射照度）進行分組。BIN B、C 和 D 代表不同等級的光學輸出，其中 BIN D 提供最高的最低保證輸出。這讓設計師能夠選擇與其配對偵測器的靈敏度要求或應用照明需求精確匹配的元件，確保系統性能的一致性。

4. 性能曲線分析

規格書提供了數個特性曲線圖。圖 1 顯示光譜分佈，說明了圍繞 940nm 的窄頻帶發射。圖 2 描繪了順向電流 vs. 環境溫度降額曲線，顯示了為防止過熱，最大允許連續電流如何隨著環境溫度升高而降低。圖 3 是標準的電流-電壓特性曲線，顯示了順向電流與順向電壓之間的關係。圖 4 顯示了相對輻射強度如何隨著環境溫度升高而降低。圖 5 顯示了相對輻射強度如何隨著順向電流增加而增加，展示了元件的輸出可擴展性。圖 6 是輻射圖，一個以極座標圖視覺化呈現 50 度視角的圖表。圖 7 詳細說明了峰值順向電流 vs. 脈衝寬度，透過顯示給定脈衝寬度和工作週期下的最大允許電流，為設計安全的脈衝驅動電路提供了關鍵數據。

5. 機械結構與封裝資訊

該元件採用帶有凸緣的標準 LED 封裝。關鍵尺寸註記包括：所有尺寸單位為毫米，除非另有說明，一般公差為 ±0.25mm。樹脂在凸緣下方的最大突出量為 1.5mm。引腳間距是在引腳離開封裝本體的位置測量。規格書中的具體尺寸圖定義了精確的長度、寬度、高度、引腳直徑和定位。

6. 焊接與組裝指南

絕對最大額定值規定，引腳可在距離封裝本體 1.6mm（0.063 英吋）處測量，於 260°C 的溫度下焊接 5 秒鐘。這是波峰焊或迴流焊製程的關鍵參數。超過此溫度或時間可能會損壞內部半導體晶粒或封裝完整性。在處理和組裝過程中應遵守標準的靜電放電防護措施。

7. 應用建議

7.1 典型應用場景

LTE-3271T 非常適合各種紅外線應用，包括：消費性電子產品的紅外線遙控器、家電或安全系統中的接近與存在感測器、工業設備中的光學開關與編碼器、自動化中的物體偵測，以及與紅外線敏感攝影機配對時的夜視照明

。

• 7.2 設計考量要點電流驅動：
• 建議使用恆流源以獲得穩定的光學輸出，因為 LED 的強度主要取決於電流。驅動電路必須同時遵守連續和脈衝電流限制。熱管理：
• 儘管該元件具有寬廣的工作範圍，但保持較低的接面溫度將確保更長的使用壽命和穩定的輸出。對於高工作週期或高電流應用，請考慮散熱措施。光學設計：
• 50 度的視角應納入透鏡或外殼的設計考量。對於長距離應用，可能需要輔助透鏡來準直光束。與偵測器配對：

確保所選的光電偵測器或感測器對 940nm 區域敏感，以獲得最佳的系統性能。

8. 技術比較與差異化與標準低電流紅外線 LED 相比，LTE-3271T 的主要差異化特點是其高電流驅動能力（脈衝高達 2A）和低順向電壓

。這種組合使其能夠在給定的電源電壓下提供更高的光功率，從而提高效率。明確的輻射強度分級提供了保證的性能等級，相對於輸出可能變化很大的未分級元件具有優勢。寬廣的視角對於需要廣泛覆蓋而非窄光束的應用非常有益。

9. 常見問題（基於技術參數）

問：我可以直接用 5V 微控制器引腳驅動這個 LED 嗎？

答：不行。微控制器引腳通常無法持續提供 100mA 電流。您必須使用電晶體或專用驅動電路。此外，您必須加入限流電阻，因為如果直接連接到 5V，LED 的低順向電壓會導致過大電流。

問：輻射強度（mW/sr）和孔徑輻射照度（mW/cm²）有什麼區別？

答：輻射強度測量的是每單位立體角（球面度）的光功率，描述了光的集中程度。孔徑輻射照度測量的是在特定距離/位置下每單位面積的功率，通常與感測器相關。兩者透過幾何形狀和輻射模式相關聯。

問：我該如何選擇 BIN B、C 或 D？

答：根據您的接收器電路靈敏度和所需的工作距離來選擇。BIN D 提供最高的保證輸出，以實現最大範圍或訊號強度。對於要求不高的應用，BIN B 或 C 可能就足夠且更具成本效益。

10. 實務設計案例

案例：設計一個長距離接近感測器。 對於需要 2 公尺偵測距離的感測器，設計師會選擇 BIN D 等級的 LTE-3271T 以獲得最大輸出。他們會設計一個脈衝驅動電路，在非常短的脈衝寬度（例如 10μs）和低工作週期（例如 1%）下，以最大額定值 2A 操作，如圖 7 所示。這提供了高瞬時光功率，使偵測器能獲得更好的訊噪比，同時不超過平均功耗限制。會在發射器上方放置一個透鏡，將光束從原始的 50 度縮窄到約 10-15 度，將能量集中在 2 公尺處的目標區域。配對的光電偵測器會配備中心波長為 940nm 的窄帶濾光片，以抑制環境光。

11. 工作原理簡介

紅外線發光二極體是一種半導體 p-n 接面二極體。當施加順向電壓時，來自 n 區的電子和來自 p 區的電洞被注入到主動區。當這些電荷載子復合時，它們會以光子（光）的形式釋放能量。940nm 的特定波長是由構成二極體的半導體材料（通常是砷化鋁鎵，AlGaAs）的能隙能量決定的。寬廣的視角則是封裝設計以及半導體晶片相對於環氧樹脂透鏡的放置位置的結果。

12. 技術趨勢

紅外線發射器技術的趨勢持續朝向更高效率（每瓦電輸入產生更多光學輸出功率）發展，這減少了熱量產生和功耗。同時也朝向更高速度的調變能力發展，以用於如 IrDA 或光學無線網路等資料通訊應用。整合是另一個趨勢，發射器與驅動器、感測器或邏輯電路結合到單一模組或積體電路中，以簡化系統設計。基本工作原理仍然基於半導體物理，但材料（如新的 III-V 族化合物）和封裝技術的進步推動了性能的提升。