LTE-2872U 紅外線發射二極體規格書 - 5mm封裝 - 1.6V順向電壓 - 940nm波長 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTE-2872U是一款高效能紅外線發射二極體，專為感測與偵測應用中的可靠運作而設計。其核心功能是發射峰值波長為940奈米的紅外光，此波長人眼不可見，但非常適合電子偵測系統。規格書中強調的主要應用是煙霧偵測器，該元件已取得UL認證，凸顯了其對於關鍵生命安全設備的可靠性與安全性。此元件採用低成本、透明的端視型塑膠封裝，提供窄光束模式，增強了方向性與感測準確度。

1.1 核心優勢與目標市場

LTE-2872U系列的關鍵優勢源於其特定的設計選擇。它在機械結構與光譜特性上與LTR-3208系列的配套光電晶體管相匹配，確保了在槽型感測器（例如印表機中的紙張偵測、物體感測）常用的發射器-偵測器對中達到最佳效能。這種匹配簡化了設計並改善了訊號完整性。窄光束特性能在較小區域內增加強度，提升對準系統中的訊噪比。在砷化鎵基板上使用砷化鎵鋁窗層是實現高效紅外線發射的標準技術。主要目標市場是需要穩健、低成本紅外線感測的工業與消費性電子產品，並在煙霧偵測系統領域擁有認證利基。

2. 深入技術參數分析

本規格書提供了絕對最大額定值與詳細的電氣/光學特性，這些對於電路設計與可靠性評估至關重要。

2.1 絕對最大額定值

這些額定值定義了可能導致永久損壞的極限。此元件可消耗高達250 mW的功率。連續順向電流額定值為150 mA，而在脈衝條件下（300 pps，10 µs脈衝寬度）則允許高達3 A的更高峰值順向電流，這對於驅動高強度短脈衝很有用。最大逆向電壓為5 V，表示二極體對逆向偏壓的耐受度有限。工作溫度範圍為-40°C至+85°C，儲存溫度可為-55°C至+100°C，使其適用於惡劣環境。引腳焊接溫度規定為距離封裝本體1.6mm處，260°C持續5秒，為組裝製程提供了指引。

2.2 電氣與光學特性

參數是在標準順向電流（I_F）為20 mA、環境溫度（T_A）為25°C下測試的。順向電壓（V_F）典型範圍為1.2V至1.6V。在逆向電壓（V_R）為5V時，最大逆向電流（I_R）為100 µA。峰值發射波長（λ_Peak）為940 nm，而光譜頻寬（Δλ，定義為半高寬）為50 nm。視角（2θ_1/2）為16度，確認了窄光束規格。

3. 分級系統說明

LTE-2872U對其輻射輸出採用嚴格的分級系統，這對於需要一致光學效能的應用至關重要。有兩個關鍵參數被分級：孔徑輻射照度（E_e，單位為mW/cm²）與輻射強度（I_E，單位為mW/sr）。

3.1 輻射輸出分級

規格書列出了E_e和I_E的多個等級（A、B、C、D1、D2、D3、D4）。這些等級代表了光功率的分類範圍。例如，輻射強度的A級典型範圍為3.31至7.22 mW/sr，而D4級則從17.17 mW/sr起。這讓設計師能根據應用所需精確的輸出水平選擇元件，確保足夠的訊號強度而無需過度規格。通常，較高的等級編號對應較高效率或較高輸出的元件。設計師在下單時必須查閱特定的等級代碼，以確保獲得所需的效能。

4. 性能曲線分析

規格書包含數個典型特性曲線，說明元件在不同條件下的行為。

4.1 光譜分佈

圖1顯示了光譜分佈，在940 nm處有尖銳的峰值，並具有前述的50 nm半高寬。此曲線對於確保與配對偵測器（如LTR-3208）的光譜靈敏度相容性至關重要。

4.2 順向電流 vs. 順向電壓

圖3描繪了IV（電流-電壓）特性。它顯示了二極體典型的指數關係。此曲線讓設計師能為所需的工作電流確定必要的驅動電壓，這對於設計限流電路至關重要。

4.3 相對輻射強度 vs. 順向電流

圖5顯示，在典型工作範圍內，光學輸出（輻射強度）與順向電流幾乎呈線性關係。這種線性關係簡化了光輸出的調變與控制。

4.4 相對輻射強度 vs. 環境溫度

圖4對於理解熱效應至關重要。它顯示輻射強度隨著環境溫度升高而降低。在設計意圖於全溫度範圍（尤其是接近上限+85°C）運作的系統時，必須考慮這種降額，以確保足夠的訊號餘裕。

4.5 輻射圖

圖6提供了極座標輻射圖，直觀地確認了16度的視角。該圖顯示了發射紅外光的角分佈，這對於光學對準和理解有效感測區域非常重要。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

此元件採用標準的5mm徑向引腳封裝（常稱為T-1¾）。關鍵尺寸包括本體直徑、引腳間距和總長度。圖紙規定引腳間距是在引腳從封裝伸出的位置測量。法蘭下方的樹脂最大突出量標註為1.5mm。除非另有說明，所有尺寸的公差均為±0.25mm。

5.2 極性識別

對於此封裝的標準紅外線發射器，較長的引腳通常是陽極（正極），較短的引腳是陰極（負極）。封裝邊緣的平面側也可能標示陰極側。設計師必須在組裝過程中驗證此點，以防止反向連接。

6. 焊接與組裝指南

規格書提供了具體的焊接指示，以防止對半導體接面和塑膠封裝造成熱損壞。

6.1 手工或波峰焊接

絕對最大額定值規定，引腳可在260°C下焊接最多5秒，條件是焊接點距離封裝本體至少1.6mm（0.063英寸）。此距離允許熱量在到達封裝內部的敏感元件之前沿引腳散逸。建議在焊接點與本體之間的引腳上使用散熱夾。

6.2 儲存條件

雖然除了儲存溫度範圍（-55°C至+100°C）外沒有明確詳細說明，但標準做法是將濕氣敏感元件儲存在乾燥環境中，或放在帶有乾燥劑的密封防潮袋中，以防止在迴流焊接過程中發生爆米花現象，儘管此元件主要用於通孔組裝。

7. 應用建議

7.1 典型應用場景

• 煙霧偵測器：UL認證使其成為首選。它用於光電式煙霧偵測器，其中煙霧顆粒將來自發射器的紅外光束散射到光電偵測器上。
• 物體/槽型感測：與匹配的光電晶體管（例如LTR-3208）配對，跨間隙偵測物體的存在與否（印表機中的紙張、自動販賣機中的硬幣）。
• 接近感測：用於偵測反射紅外光以測量距離或存在性的系統中。
• 工業自動化：用於計數、定位和遮斷光束式安全光幕。

7.2 設計考量

• 限流：務必使用串聯電阻將順向電流限制在所需值（例如，規格測量時為20 mA）。使用公式 R = (V_supply- V_F) / I_F.
• 計算電阻值。熱管理：_F考慮輸出隨溫度降低的情況（參見圖4）。對於高溫或高電流操作，確保功耗（I_F* V
• ）不超過250 mW，並考慮降額。光學對準：
• 16度的窄光束需要與偵測器進行精確的機械對準，以獲得最佳訊號強度。電氣雜訊：

對於脈衝操作，確保驅動電路快速，並考慮屏蔽以防止電磁干擾影響敏感的偵測器電路。

8. 技術比較與差異化

雖然規格書中沒有直接的競爭對手比較，但可以推斷出LTE-2872U的關鍵差異化因素。其主要優勢是保證與LTR-3208光電晶體管系列匹配，減少了設計的不確定性。多種輸出等級的可用性允許進行成本效益優化。窄視角並非所有紅外線發射器都具備的特點；廣角發射器在特定點提供的強度較低，但覆蓋範圍更大。煙霧偵測器的UL認證是一項重要的資格，並非所有紅外線LED都具備，這為進入受監管的市場打開了大門。

9. 常見問題（基於技術參數）
Q1：不同等級（A、B、C、D1等）的目的是什麼？

A1：這些等級根據LED測得的輻射輸出（強度）進行分類。這讓您可以選擇一個能可靠滿足應用最低輸出要求的元件。使用較高等級可確保更強的訊號，但成本可能略高。
Q2：我可以用5V電源直接驅動這個LED嗎？

A2：不行。典型順向電壓為1.2-1.6V。將其直接連接到5V會導致過大電流，從而損壞LED。您必須始終使用串聯的限流電阻。
Q3：為什麼輸出在高溫下會下降？

A3：這是半導體光源的基本特性。溫度升高會增加半導體材料內的非輻射復合，從而降低發光（電致發光）的效率。
Q4：光譜匹配是什麼意思？

A4：這意味著發射器的峰值發射波長（940nm）與指定光電晶體管偵測器的峰值光譜靈敏度波長緊密對齊。這最大化了偵測器能夠看到並轉換為電訊號的發射光量。

10. 實用設計案例研究情境：為印表機設計缺紙感測器。一個常見的應用是偵測紙匣中何時缺紙。將一個LTE-2872U紅外線發射器放置在紙張路徑的一側，並將一個LTR-3208光電晶體管直接放置在對面。當有紙時，紙張會阻擋紅外光束，光電晶體管輸出為低電位（或高電位，取決於電路配置）。當缺紙時，光束到達偵測器，改變其輸出狀態。設計步驟：_F1) 選擇適當的等級（例如C級）以確保足夠的訊號餘裕。 2) 設計驅動電路：使用微控制器GPIO引腳。假設電源為3.3V，目標I

為20 mA，計算 R = (3.3V - 1.4V) / 0.02A = 95Ω。使用標準的100Ω電阻。 3) 設計偵測器電路：將光電晶體管連接成共射極配置，並使用上拉電阻以產生數位訊號。 4) 機械設計固定座，以確保發射器與偵測器在紙張路徑兩側的精確對準，利用16度的窄光束實現準確的邊緣偵測。

11. 工作原理簡介

LTE-2872U是一種在紅外線光譜中運作的發光二極體。其核心原理是半導體p-n接面中的電致發光。當施加順向電壓時，來自n型區域的電子和來自p型區域的電洞被注入接面區域。當這些電荷載子復合時，它們會釋放能量。在此特定的材料系統（GaAlAs/GaAs）中，釋放的能量對應於波長約為940 nm的光子，該波長位於近紅外線區域。窄光束是通過半導體晶片的幾何形狀以及透明塑膠圓頂封裝的透鏡效應實現的，該效應使發射光準直。

12. 技術趨勢與背景