LTE-4238R 紅外線發射器規格書 - 透明封裝 - 峰值波長 880nm - 順向電壓 1.8V - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTE-4238R 是一款微型、低成本的紅外線發射器，專為光電應用而設計。其核心功能是發射特定波長的紅外光，通常用於需要不可見光源的感測、偵測與通訊系統。該元件採用透明塑膠端視封裝，確保高效的光線傳輸。此元件的一個關鍵優勢在於其與特定系列光電晶體（例如 LTR-3208 系列）的機械與光譜匹配，這簡化了發射器-接收器對的設計導入，並確保在感測應用中達到最佳性能。這使其適用於物體偵測、接近感測、非接觸式開關及基本光學數據鏈路等市場。

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-4238R 的最大功耗為 150 mW。在脈衝條件下（每秒 300 個脈衝，脈衝寬度 10 微秒），其可承受 2 安培的峰值順向電流，而最大連續順向電流為 100 mA。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，儲存環境溫度範圍為 -55°C 至 +100°C。在組裝方面，引腳可在 260°C 下焊接最多 5 秒，前提是焊接點距離封裝本體至少 1.6mm。

2.2 電氣與光學特性

這些參數是在環境溫度（T_A）為 25°C 且測試順向電流（I_F）為 20mA 的標準操作點下指定的。輻射強度（I_E），即每單位立體角發射的光功率，其典型值為 4.81 mW/sr。孔徑輻射照度（E_e），代表功率密度，典型值為 0.64 mW/cm²。元件發射的峰值波長（λ_Peak）為 880 奈米，屬於近紅外光譜。光譜頻寬定義為半高寬（Δλ），為 50 nm，表示峰值周圍的波長分布範圍。在 20mA 電流下，順向電壓（V_F）的典型範圍為 1.3V 至 1.8V。當施加 5V 反向偏壓時，反向電流（I_R）最大值為 100 µA。視角（2θ_1/2），即輻射強度降至最大值一半的角度，為 20 度，定義了一個相對狹窄的光束。

3. 分級系統說明

規格書指出元件依據特定的線上強度與輻射強度範圍進行篩選。這意味著存在一個基於量測光學輸出參數的分級或篩選流程。雖然此摘錄未列出具體的分級代碼，但此類發射器的典型分級會根據其輻射強度（I_E），有時也包含順向電壓（V_F），來對元件進行分組，以確保應用性能的一致性。設計人員應向製造商諮詢詳細的分級規格，以選擇符合其應用精確強度要求的元件。

4. 性能曲線分析

規格書包含數個典型特性曲線。圖 1 顯示光譜分布圖，繪製相對輻射強度與波長的關係，確認了 880nm 的峰值與 50nm 的半高寬。圖 2 說明順向電流與環境溫度的關係，顯示為保持在功耗限制內，最大允許連續電流如何隨溫度升高而降低。圖 3 是順向電流對順向電壓的 I-V 曲線，展示了二極體的指數特性。圖 4 顯示相對輻射強度如何隨環境溫度變化，通常顯示輸出隨溫度升高而降低。圖 5 繪製相對輻射強度對順向電流的關係，顯示在工作範圍內驅動電流與光輸出近乎線性的關係。最後，圖 6 是輻射圖，一個描述發射光空間分布的極座標圖，確認了 20 度的視角。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

該元件採用微型塑膠端視封裝。關鍵尺寸註記包括：所有尺寸單位為毫米（括號內為英吋），除非另有說明，標準公差為 ±0.25mm，法蘭下方的樹脂最大突出量為 1.0mm，引腳間距在引腳離開封裝處量測。確切的尺寸圖有參考，但提供的文本中未完全詳述。

5.2 極性辨識

對於紅外線 LED，較長的引腳通常是陽極（正極），較短的引腳是陰極（負極）。封裝可能在陰極附近有平面或其他標記。電路組裝時必須注意正確的極性，以防止損壞。

6. 焊接與組裝指南

絕對最大額定值規定了引腳焊接溫度：最高 260°C，最長 5 秒，條件是焊接點距離封裝本體至少 1.6mm（0.063 英吋）。這對於防止半導體晶片和塑膠封裝受到熱損傷至關重要。對於迴焊，建議採用峰值溫度不超過 260°C 的標準溫度曲線，並仔細控制高於液相線的時間。元件在使用前應儲存在乾燥、防靜電的環境中。如有適用，應向製造商取得濕度敏感等級資訊。

7. 包裝與訂購資訊

料號為 LTE-4238R。規格書引用了規格編號（DS-50-98-0043）和修訂版次（C）。具體的包裝細節（例如，捲帶尺寸、每捲數量）在此摘錄中未提供。代碼 "BNS-OD-C131/A4" 和 "BNS-OD-FC001/A4" 可能指的是內部文件管控編號。訂購時使用基本料號 LTE-4238R，任何分級或特殊篩選代碼將根據製造商的系統附加。

8. 應用建議

8.1 典型應用情境

LTE-4238R 非常適合需要匹配紅外線光源的應用。其主要用途是與光譜匹配的光電晶體（如 LTR-3208 系列）結合，形成光學遮斷器或反射式物體感測器。常見應用包括印表機和影印機的紙張偵測、槽縫或邊緣感測、物體計數、家電中的接近偵測，以及簡單的非接觸式開關。透明封裝使其適用於發射器可能可見的應用，儘管 880nm 的光線對人眼基本上是不可見的。

8.2 設計考量

1. 限流：紅外線 LED 是電流驅動元件。務必使用一個串聯的限流電阻，其阻值根據電源電壓（V_CC）、LED 的順向電壓（V_F，最大約 1.8V）和所需的順向電流（I_F）計算。切勿超過 100mA 的連續電流額定值。對於脈衝操作，確保脈衝寬度和工作週期保持在指定限制內，以避免過熱。
2. 熱管理：不得超過 150 mW 的功耗額定值。在較高的環境溫度下，應根據特性曲線所示，降低最大允許順向電流。
3. 光學對準：為了在配對的感測器系統中獲得最佳性能，請確保發射器與偵測器之間的精確機械對準。20 度的窄視角有助於方向性，但需要仔細放置。
4. 抗環境光干擾：雖然匹配的光電偵測器有所幫助，但在感測應用中，設計光學遮罩或使用調變的紅外線訊號可以提高對環境光干擾的免疫力。

9. 技術比較與差異化

LTE-4238R 的關鍵差異化特點在於其與特定光電晶體系列明確的機械與光譜匹配。這保證了最佳的耦合效率，並簡化了光學感測器的設計流程，因為該配對被表徵為能協同工作。與通用紅外線發射器相比，這種匹配可以在最終應用中帶來更高的靈敏度、更長的偵測距離或更一致的性能。透明封裝相較於有色封裝提供略高的透光效率，最大化光輸出。其微型尺寸使其適合空間受限的設計。

10. 常見問題解答

問：峰值波長為 880nm 的目的是什麼？
答：880nm 屬於近紅外光範圍。它對人眼不可見，因此在感測應用中具有隱蔽性。它也能與矽光電偵測器（如光電晶體）的峰值靈敏度良好對齊，確保高效的偵測。

問：我可以直接從微控制器引腳驅動這個 LED 嗎？
答：這取決於引腳的電流供應能力。典型的 MCU 引腳可以供應 20-25mA，這在操作範圍內。然而，您必須串聯一個限流電阻。切勿在沒有電流控制的情況下將 LED 直接連接到電壓源或引腳。

問：如何解讀 20 度的視角？
答：這是指發射光強度至少為其軸上最大值一半時的總角度。20 度的角度相對較窄，與廣角發射器相比能產生更聚焦的光束。這對於長距離或需要精確對準的應用是有益的。

問：光譜匹配是什麼意思？
答：這意味著 LTE-4238R 的發射光譜（中心在 880nm）被設計成與指定光電晶體的光譜響應曲線達到最佳重疊。這能最大化偵測器實際能看到並轉換為電訊號的發射光量。

11. 實務設計與使用範例

範例 1：物體偵測感測器：將 LTE-4238R 及其匹配的光電晶體面對面放置在一個間隙兩側。當物體通過間隙時，它會中斷紅外線光束，導致光電晶體的輸出發生變化。這個簡單的電路可用於計算輸送帶上的物體數量或偵測印表機紙盤中是否有紙張。通過 LED 的電流可以使用電阻設定為 20mA：R = (V_CC- V_F) / I_F。對於 5V 電源和 1.6V 的 V_F，R = (5 - 1.6) / 0.02 = 170 歐姆（可使用標準的 180 歐姆電阻）。

範例 2：反射式感測器：將發射器和偵測器並排安裝，對準一個共同點。來自發射器的紅外線光從表面（如白色物體或反光膠帶）反射回來，並被光電晶體偵測到。這種設置可以偵測物體的接近或讀取編碼圖案。窄視角有助於在這種緊密配置中最小化發射器與偵測器之間的串擾。

12. 工作原理簡介

像 LTE-4238R 這樣的紅外線發射器是一種半導體二極體。當施加順向偏壓（陽極相對於陰極為正電壓）時，電子和電洞在半導體材料（通常基於砷化鎵，GaAs）的活性區域內復合。這個復合過程以光子（光粒子）的形式釋放能量。半導體的特定材料組成和結構決定了發射光子的波長，在本例中，中心波長為紅外光譜中的 880nm。透明的環氧樹脂封裝保護半導體晶片，同時讓產生的光能有效逸出。

13. 技術趨勢與背景

紅外線發射器仍然是光電領域的基礎元件。此領域的趨勢包括開發從更小封裝中獲得更高輻射強度和效率的發射器，從而實現更強大或偵測距離更遠的感測器。另一個趨勢是朝向表面黏著元件封裝以實現自動化組裝，儘管像這樣的穿孔式封裝在原型製作和某些應用中仍然廣泛使用。整合是另一個趨勢，結合發射器與偵測器的模組變得越來越普遍，進一步簡化了系統設計。半導體中的電致發光基本原理已相當成熟，但材料科學的進步持續改善其性能、可靠性和成本效益。