目錄
1. 產品概述
LTE-5228A 是一款高功率紅外線發光二極體，專為需要強大光學輸出的應用而設計。其核心優勢在於其針對高電流驅動能力進行工程設計，同時保持相對較低的順向電壓，使其在脈衝與連續操作模式下皆具高效率。此元件採用典型的紅外線發射器透明封裝，以最大限度地減少對不可見發射光的吸收。主要目標市場包括工業自動化、安防系統（例如監視攝影機照明）、光學感測器以及遙控裝置，這些應用都需要可靠且不可見的光源。
2. 深入技術參數分析
2.1 絕對最大額定值
這些額定值定義了可能導致元件永久損壞的極限。LTE-5228A 的最大功耗為 150 mW。其峰值順向電流額定值非常高，達到 2 安培，但僅允許在特定的脈衝條件下使用（每秒 300 個脈衝，脈衝寬度 10 微秒）。連續順向電流額定值則為較常見的 100 mA。此元件可承受高達 5V 的反向電壓。工作與儲存溫度範圍分別為 -40°C 至 +85°C 和 -55°C 至 +100°C，顯示其適用於嚴苛環境。引腳焊接溫度規定為距離封裝本體 1.6mm 處，在 260°C 下持續 5 秒，這是組裝製程中的關鍵參數。
2.2 電氣與光學特性
這些參數是在標準測試條件下測量的：環境溫度 25°C，順向電流 (IF) 為 20mA。關鍵光學輸出以兩種方式定義：孔徑輻射照度 (Ee，單位 mW/cm²) 與輻射強度 (IE，單位 mW/sr)。這兩個參數均採用分級制，意味著元件在製造後會根據性能分組（BIN A、B、C、D），其中 BIN D 代表最高輸出。峰值發射波長 (λPeak) 典型值為 940 nm，使其位於近紅外光譜範圍。光譜線半高寬 (Δλ) 為 50 nm，表示發射光的光譜頻寬。在電氣特性方面，順向電壓 (VF) 在 20mA 時介於 1.2V 至 1.6V 之間，證實了其低電壓操作的特性。反向電流 (IR) 在 5V 反向偏壓下最大為 100 µA。視角 (2θ1/2) 為 40 度，定義了輻射強度至少為峰值一半的角度範圍。
3. 分級系統說明
規格書明確採用了針對輻射輸出的性能分級系統。元件會根據其在 IF= 20mA 時測得的孔徑輻射照度與輻射強度進行測試，並分類為四個等級（A、B、C、D）。BIN A 代表較低的輸出範圍，而 BIN D 則代表保證的最高輸出。此系統讓製造商能提供一致的性能水準，並使設計師能選擇恰好符合其應用靈敏度或距離要求的等級。對於此特定型號，並未顯示電壓或波長分級；順向電壓與峰值波長僅以典型值/最大值範圍給出，未附分級代碼。
4. 性能曲線分析
規格書提供了數張圖表，說明元件在不同條件下的行為。
4.1 光譜分佈圖（圖1）
此曲線顯示相對輻射強度隨波長的變化。它確認了 940 nm 的峰值以及約 50 nm 的光譜半高寬。其形狀是典型的基於 AlGaAs 的紅外線 LED。
4.2 順向電流 vs. 環境溫度（圖2）
此降額曲線顯示最大允許連續順向電流如何隨著環境溫度升高而降低。這對於熱管理設計至關重要，以確保接面溫度不超過安全限制。
4.3 順向電流 vs. 順向電壓（圖3）
這是標準的 I-V（電流-電壓）特性曲線。它顯示了指數關係，電壓隨著電流增加而上升。此曲線讓設計師能確定所需工作電流對應的必要驅動電壓。
4.4 相對輻射強度 vs. 環境溫度（圖4）與 vs. 順向電流（圖5）
圖 4 說明了光輸出的溫度依賴性，通常顯示效率隨著溫度升高而下降。圖 5 顯示光學輸出如何隨著順向電流增加而增加，突顯了非線性關係，特別是在較高電流下，效率可能因發熱而下降。
4.5 輻射圖（圖6）
此極座標圖以視覺化方式呈現發射光的空間分佈，確認了 40 度的視角。該圖顯示了從中心軸（0°）不同角度下的相對強度。
5. 機械與封裝資訊
封裝為帶有凸緣的標準 LED 樣式。關鍵尺寸包括引腳間距，此間距是在引腳從封裝本體伸出的位置測量的。註記說明凸緣下方樹脂的最大突出量為 1.5mm。封裝描述為透明，這對於紅外線發射是最佳的。極性通常由較長的引腳表示陽極 (+)，和/或在靠近陰極 (-) 引腳的封裝邊緣有一個平面標記來指示，儘管提供的文本中未詳細說明此特定標記。尺寸圖（文本中提及但未提供）將顯示確切的長度、寬度和高度。
6. 焊接與組裝指南
提供的主要指南是引腳焊接的絕對最大額定值：距離封裝本體 1.6mm (0.063") 處，260°C 持續 5 秒。這是波峰焊或手工焊接製程的關鍵參數。超過此值可能會損壞內部晶片黏著或環氧樹脂封裝。對於迴流焊，應使用峰值溫度低於 260°C 且高於液相線的時間（根據焊錫膏調整）的溫度曲線。通常建議在處理過程中避免對引腳施加過度的機械應力。儲存條件應遵守規定的 -55°C 至 +100°C 範圍，並在乾燥環境中以防止吸濕。
7. 應用建議
7.1 典型應用場景
- 紅外線照明：用於低光源或無光源環境下的閉路電視攝影機。
- 光學感測器：作為接近感測器、物體偵測和循線機器人中的光源。
- 遙控器：用於向電視、空調等設備傳輸編碼訊號。
- 工業數據鏈路：在電氣雜訊環境中進行短距離、自由空間光通訊。
- 生物辨識感測器：作為心率監測或指紋辨識系統的一部分。
7.2 設計考量
- 限流：務必使用串聯電阻或恆流驅動器，以防止超過最大連續電流，特別是考慮到其低 VF，這使得從電壓源汲取過量電流變得容易。
- 散熱：對於接近最大電流的連續操作，需考慮熱路徑。凸緣可用於安裝到帶有散熱通孔或散熱片的 PCB 上。
- 脈衝操作：要實現非常高的峰值輸出（以獲得更長距離），請使用脈衝模式規格（2A 峰值）。確保驅動電路能夠提供所需的短時間、高電流脈衝。
- 光學設計：根據應用需求，搭配適當的透鏡或反射器來準直或塑形 40 度的光束。透明封裝與二次光學元件相容。
- 靜電防護：雖然未明確說明，但紅外線 LED 可能對靜電放電敏感。建議在處理和電路設計中實施標準的 ESD 預防措施。
8. 技術比較與差異化
與標準低功率紅外線 LED 相比，LTE-5228A 的主要差異化特點是其高電流能力（100mA 連續，2A 脈衝）以及相對較低的順向電壓。這種組合允許更高的輻射輸出，而不會因過高的電壓降導致功耗成比例增加。寬廣的 40 度視角比一些聚焦式紅外線發射器更寬，為區域覆蓋（而非長距離定點）提供更均勻的照明。與用於可見光 LED 的有色封裝相比，透明封裝為 940nm 光提供了更高的傳輸效率。
9. 常見問題（基於技術參數）
問：我可以直接從 3.3V 或 5V 微控制器引腳驅動這個 LED 嗎？
答：不行。其低順向電壓（20mA 時最大 1.6V）意味著直接連接很可能會損壞 LED，並可能因電流過大而損壞微控制器引腳。必須使用限流電阻或驅動電路。
問：孔徑輻射照度與輻射強度有何不同？
答：孔徑輻射照度 (Ee) 是到達靠近 LED 並與之垂直的表面上的功率密度（mW/cm²）。輻射強度 (IE) 是每單位立體角發射的功率（mW/sr），描述了光源固有的方向性。IE對於計算遠處的照度更有用。
問：如何選擇正確的 BIN 等級？
答：根據您系統的靈敏度來選擇。如果您的接收器需要最低訊號水準，請選擇一個能在您的工作電流和距離下保證該水準的等級。較高的等級（C、D）提供更大的輸出餘量。
問：是否需要散熱片？
答：這取決於工作電流和環境溫度。在最大連續電流（100mA）和較高的環境溫度下，功耗 (P = VF* IF) 接近 160mW，這超過了 150mW 的絕對最大功耗。因此，對於全功率連續操作，必須透過 PCB 銅箔區域或散熱片進行熱管理。對於脈衝操作或較低電流，則可能不需要。
10. 實際使用案例
設計長距離被動式紅外線動作感測器啟動器：被動式紅外線動作感測器的偵測範圍通常有限。為了在夜間擴展其範圍，可以使用紅外線照明器。在此應用中，LTE-5228A 將以脈衝模式驅動。將設計一個電路，以低工作週期（例如 1%）提供 1A 脈衝（在 2A 最大值內），以保持平均功率較低。這種高峰值電流將產生非常高的瞬時光學輸出，有效照亮 20-30 公尺距離的場景。寬廣的 40 度角度將覆蓋感測器前方的大片區域。透明封裝確保最大能量向外投射。設計師將選擇 BIN D 等級的 LED 以獲得最大範圍，並使用降額曲線確保元件在戶外外殼中的溫度保持穩定。
11. 工作原理
LTE-5228A 是一種半導體 p-n 接面二極體。當施加超過其能隙能量的順向電壓時，電子與電洞在主動區複合，以光子的形式釋放能量。特定的材料成分（通常是砷化鋁鎵 - AlGaAs）決定了能隙能量，這對應於 940 nm 的紅外線波長。透明的環氧樹脂封裝保護半導體晶片，提供機械保護，並作為透鏡來塑形輸出光束。輻射輸出與載子複合速率成正比，而該速率由順向電流控制。
12. 技術趨勢
紅外線發射器技術與可見光 LED 技術同步持續發展。趨勢包括：
效率提升：開發新的半導體材料和結構（例如多重量子阱），以在單位電輸入功率下提取更多光子，減少熱量產生。
更高功率密度：封裝技術改進，以處理更高的驅動電流並更有效地散熱，從而實現體積更小但輸出相同或更大的元件。
整合解決方案：將紅外線發射器與驅動 IC、光電二極體甚至微控制器結合在單一模組中，以簡化感測器應用的設計。
波長多樣化：雖然 940nm 很常見（不可見，適合矽偵測器），但其他波長如 850nm（略帶可見紅光）或 1050nm 則用於眼球追蹤或更長的大氣傳輸等特定應用。
LTE-5228A 代表了此領域中一個成熟、高可靠性的元件，其優化重點在於嚴苛條件下的穩健性能，而非追求絕對尖端的效率。
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 | 為什麼重要 |
|---|---|---|---|
| 光效（Luminous Efficacy） | lm/W（流明/瓦） | 每瓦電能發出的光通量，越高越節能。 | 直接決定燈具的能效等級與電費成本。 |
| 光通量（Luminous Flux） | lm（流明） | 光源發出的總光量，俗稱"亮度"。 | 決定燈具夠不夠亮。 |
| 發光角度（Viewing Angle） | °（度），如120° | 光強降至一半時的角度，決定光束寬窄。 | 影響光照範圍與均勻度。 |
| 色溫（CCT） | K（開爾文），如2700K/6500K | 光的顏色冷暖，低值偏黃/暖，高值偏白/冷。 | 決定照明氛圍與適用場景。 |
| 顯色指數（CRI / Ra） | 無單位，0–100 | 光源還原物體真實顏色的能力，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，如"5-step" | 顏色一致性的量化指標，步數越小顏色越一致。 | 保證同一批燈具顏色無差異。 |
| 主波長（Dominant Wavelength） | nm（奈米），如620nm（紅） | 彩色LED顏色對應的波長值。 | 決定紅、黃、綠等單色LED的色相。 |
| 光譜分佈（Spectral Distribution） | 波長 vs. 強度曲線 | 顯示LED發出的光在各波長的強度分佈。 | 影響顯色性與顏色品質。 |
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點亮所需的最小電壓，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正常發光的電流值。 | 常採用恆流驅動，電流決定亮度與壽命。 |
| 最大脈衝電流（Pulse Current） | Ifp | 短時間內可承受的峰值電流，用於調光或閃光。 | 脈衝寬度與佔空比需嚴格控制，否則過熱損壞。 |
| 反向電壓（Reverse Voltage） | Vr | LED能承受的最大反向電壓，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） | 熱量從晶片傳到焊點的阻力，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），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晶片內部的實際工作溫度。 | 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的"使用壽命"。 |
| 流明維持率（Lumen Maintenance） | %（如70%） | 使用一段時間後剩餘亮度的百分比。 | 表徵長期使用後的亮度保持能力。 |
| 色漂移（Color Shift） | Δu′v′ 或 麥克亞當橢圓 | 使用過程中顏色的變化程度。 | 影響照明場景的顏色一致性。 |
| 熱老化（Thermal Aging） | 材料性能下降 | 因長期高溫導致的封裝材料劣化。 | 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 | 保護晶片並提供光學、熱學介面的外殼材料。 | EMC耐熱好、成本低；陶瓷散熱優、壽命長。 |
| 晶片結構 | 正裝、倒裝（Flip Chip） | 晶片電極佈置方式。 | 倒裝散熱更好、光效更高，適用於高功率。 |
| 螢光粉塗層 | YAG、矽酸鹽、氮化物 | 覆蓋在藍光晶片上，部分轉化為黃/紅光，混合成白光。 | 不同螢光粉影響光效、色溫與顯色性。 |
| 透鏡/光學設計 | 平面、微透鏡、全反射 | 封裝表面的光學結構，控制光線分佈。 | 決定發光角度與配光曲線。 |
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，確保顏色落在極小範圍內。 | 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，每組有對應的坐標範圍。 | 滿足不同場景的色溫需求。 |
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 | 在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的壽命。 | 提供科學的壽命預測。 |
| IESNA標準 | 照明工程學會標準 | 涵蓋光學、電氣、熱學測試方法。 | 行業公認的測試依據。 |
| RoHS / REACH | 環保認證 | 確保產品不含有害物質（如鉛、汞）。 | 進入國際市場的准入條件。 |
| ENERGY STAR / DLC | 能效認證 | 針對照明產品的能效與性能認證。 | 常用於政府採購、補貼項目，提升市場競爭力。 |