目錄
1. 產品概述
LTE-S9511TS-R 是一款分離式紅外線發射器，專為需要可靠且高效紅外線光源的應用而設計。它採用砷化鎵 (GaAs) 技術，發射峰值波長為 940nm 的光線，此波長能有效減少可見光干擾。本元件採用側視封裝並配備水清透鏡，提供聚焦的 18 度半強度視角，使其非常適合需要定向紅外線訊號傳輸的應用。本產品符合 RoHS 與綠色產品標準，封裝適用於自動化組裝製程，並相容於紅外線迴焊製程。
1.1 核心特性與目標市場
此紅外線發射器的主要特性包括高輻射強度、緊湊的 EIA 標準封裝，以及適用於自動化 PCB 組裝。其核心優勢在於其特定的 940nm 波長，由於其低可見性及對矽光電探測器的良好響應，常用於消費性電子產品的遙控器；其側視配置則允許紅外線在 PCB 上水平發射。主要目標市場為消費性電子產品、工業自動化與安全系統。關鍵應用是作為遙控裝置中的紅外線發射器，以及作為各種偵測與資料傳輸系統中安裝於 PCB 上的感測器元件。
2. 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。在環境溫度 (TA) 為 25°C 時，最大功耗為 140 mW。在脈衝條件下（每秒 300 個脈衝，脈衝寬度 10μs），可承受 1 安培的峰值順向電流，而最大連續直流順向電流為 70 mA。本元件可承受高達 5 伏特的反向電壓。工作溫度範圍為 -40°C 至 +85°C，儲存溫度範圍為 -55°C 至 +100°C。紅外線迴焊最高溫度為 260°C，持續 10 秒。
2.2 電氣與光學特性
這些是在 TA=25°C 下量測的典型性能參數。在順向電流 (IE) 為 20mA 時，輻射強度 (IF) 為 24 mW/sr（典型值），測試容差為 ±15%。峰值發射波長 (λPeak) 為 940nm。代表發射波長分布的光譜頻寬 (Δλ) 為 50nm。順向電壓 (VF) 典型值為 1.3V，在 IF=20mA 時最大值為 1.6V。在反向電壓 (VR) 為 5V 時，反向電流 (IR) 最大值為 10 μA。視角 (2θ1/2)，即強度降至軸上值一半的角度，為 18 度。
3. 性能曲線分析
規格書提供了數條對設計工程師至關重要的特性曲線。光譜分布曲線（圖1）顯示了以 940nm 為中心的各波長相對輻射強度。順向電流對環境溫度曲線（圖2）說明了最大允許順向電流如何隨環境溫度升高而降低，這對熱管理至關重要。順向電流對順向電壓曲線（圖3）顯示了二極體的 IV 特性。相對輻射強度對環境溫度曲線（圖4）展示了光學輸出如何隨溫度升高而降低。相對輻射強度對順向電流曲線（圖5）顯示了驅動電流與光輸出之間的非線性關係。最後，輻射圖（圖6）是以極座標圖視覺化呈現 18 度視角。
4. 機械與封裝資訊
4.1 外型與封裝尺寸
本元件符合 EIA 標準封裝。外型圖提供了 PCB 焊墊設計與機械整合所需的關鍵尺寸。除非另有說明，所有尺寸均以毫米為單位，一般公差為 ±0.15mm。側視方向已明確標示。
4.2 焊墊佈局
提供了建議的焊墊佈局，以確保在迴焊或波峰焊過程中形成可靠的焊點。尺寸針對封裝進行了優化，有助於防止墓碑效應或潤濕不良。建議使用 0.12mm（5 mils）厚度的金屬鋼網來塗佈錫膏。
4.3 捲帶包裝
本元件以 8mm 載帶包裝於直徑 7 吋的捲盤上，相容於標準自動化取放設備。每捲包含 1500 個元件。包裝規格，包括凹槽尺寸、載帶寬度和捲盤軸心尺寸，均遵循 ANSI/EIA 481-1-A-1994 標準。載帶以封蓋膠帶密封，以保護元件免受濕氣與污染。
5. 組裝與操作指南
5.1 焊接製程
本元件相容於紅外線迴焊製程，特別適用於無鉛焊料合金。提供了詳細的迴焊溫度曲線建議，強調峰值溫度不得超過 260°C，且持續時間最長 10 秒。該曲線包含預熱階段以減少熱衝擊。對於手工焊接，建議烙鐵溫度低於 300°C，每個接腳焊接時間最長 3 秒。指南強調，最終的溫度曲線應根據具體的 PCB 設計、元件和使用的錫膏進行特性分析。
5.2 儲存與濕度敏感性
本元件的濕度敏感等級 (MSL) 為 3。當含有乾燥劑的原廠防潮袋未開封時，應儲存於 ≤30°C 且 ≤90% RH 的環境中，並在一年內使用。一旦開封，元件應儲存於 ≤30°C 且 ≤60% RH 的環境中。若暴露於環境條件下超過一週（168 小時），在焊接前需進行烘烤，於 60°C 下至少烘烤 20 小時，以防止在迴焊過程中發生爆米花效應導致裂痕。
5.3 清潔與驅動方法
若焊接後需要清潔，僅應使用酒精類溶劑，如異丙醇。文件強調 LED 是電流驅動元件。為了確保並聯驅動多個 LED 時亮度均勻，應為每個 LED 串聯一個獨立的限流電阻。這可以補償個別元件之間順向電壓 (VF) 的微小差異。
6. 應用說明與設計考量
6.1 典型應用情境
主要應用是作為消費性遙控器（如電視、音響系統和機上盒）中的紅外線發射器。其 940nm 波長對人眼幾乎不可見，可減少感知的光污染。它也適用於短距離紅外線資料傳輸鏈路、安全系統感測器（例如，遮斷光束偵測器）以及需要非接觸式訊號傳輸的工業自動化。當紅外線光束需要平行於 PCB 表面發射時，例如在邊緣感測應用或超薄裝置中，側視封裝具有優勢。
6.2 設計考量
設計人員必須考慮以下幾點：熱管理：必須遵循最大順向電流隨環境溫度升高而降額的規定（圖2），以確保使用壽命。電流驅動：必須使用恆流源或帶有串聯電阻的電壓源。僅使用簡單的電壓源驅動會導致熱失控並使元件失效。光學對準：狹窄的 18° 視角要求與接收光電探測器或預期的傳輸路徑進行精確對準。PCB 佈局：遵循建議的焊墊尺寸，以確保適當的機械穩定性和焊點可靠性。
6.3 比較與選型
與標準的 5mm 或 3mm 圓形紅外線 LED 相比，此側視 SMT 封裝節省了垂直空間。與更寬視角的發射器相比，其窄光束在軸向上提供更高的強度，這有利於更長距離或更低功耗的應用。與更常見的 850nm 波長相比，940nm 波長產生的可見紅光更少，這在消費性應用中是理想的。當設計需要一個表面黏著、側向發射且具有聚焦光束的紅外線光源，用於遙控或接近感測時，設計人員應選擇此元件。
7. 常見問題 (FAQ)
問：峰值波長 (λPeak) 與主波長 (λd) 有何不同？
答：峰值波長是發射光功率達到最大值時的波長（本元件為 940nm）。主波長是從顏色感知推導出來的，對於單色紅外線元件較不相關；它對可見光 LED 更為關鍵。
問：我可以直接用微控制器接腳驅動這個 LED 嗎？
答：不行。微控制器接腳通常無法安全或穩定地提供 20mA 電流。您必須使用由微控制器控制的電晶體開關（例如 NPN 或 MOSFET）來處理 LED 電流，並且務必串聯一個限流電阻。
問：為什麼開封後的儲存條件如此嚴格？
答：塑膠封裝會吸收濕氣。在高溫迴焊過程中，這些被吸收的濕氣會迅速汽化，導致內部層間分離或爆米花效應，使元件破裂並損壞。烘烤過程可以去除這些吸收的濕氣。
問：如何計算串聯電阻值？
答：使用歐姆定律：R = (Vsupply- VF) / IF。例如，使用 5V 電源，典型 VF為 1.3V，期望的 IF為 20mA：R = (5 - 1.3) / 0.02 = 185 歐姆。使用最接近的標準值（例如 180 或 200 歐姆），並確保電阻的額定功率足夠（P = I2* R）。
8. 技術原理與趨勢
8.1 工作原理
紅外線發射二極體 (IRED) 基於半導體 p-n 接面的電致發光原理運作。當施加順向電壓時，來自 n 區的電子和來自 p 區的電洞被注入接面區域。當這些電荷載子復合時，它們以光子的形式釋放能量。這些光子的波長由半導體材料的能隙決定。砷化鎵 (GaAs) 的能隙對應於紅外線輻射，在本元件中具體約為 940nm。側視封裝包含一個模製環氧樹脂透鏡，將發射的光線塑形為指定的視角。
8.2 產業趨勢
分離式紅外線元件的趨勢是朝向更高效率（每單位電能輸入產生更多輻射輸出）、更小的封裝尺寸以實現終端裝置微型化，以及提高與高速資料傳輸協定（如 IrDA）的相容性。同時也專注於提升汽車和工業市場的可靠性和一致性。將發射器與驅動電路或光電探測器整合到單一模組中是另一個常見趨勢，簡化了終端使用者的設計。如本元件所示，轉向無鉛且符合 RoHS 的材料和製程，已是普遍的產業標準。
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。 |