LTE-C9501-E-T 紅外線發射器與偵測器規格書 - 940nm 峰值波長 - 20 度視角 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

本文件詳述一款專為表面黏著應用設計的分立式紅外線元件規格。此元件結合了紅外線發射器與偵測器功能，目標應用於需要可靠紅外線訊號發射與接收的解決方案。其核心優勢包括與自動化組裝製程相容、符合 RoHS 與綠色產品標準，以及適用於透過紅外線迴焊進行的大量生產。主要目標市場包括用於遙控系統的消費性電子產品、用於無線資料傳輸的工業應用，以及用於警報與感測功能的安全系統。

2. 技術規格詳解

2.1 絕對最大額定值

所有額定值均在環境溫度 (TA) 25°C 下指定。超過這些限制可能導致永久性損壞。

• 功率消耗 (Pd)：最大 100 mW。
• 峰值順向電流 (IFP)：在脈衝條件下（300 pps，10 μs 脈衝寬度）最大 800 mA。
• 直流順向電流 (IF)：最大連續電流 60 mA。
• 逆向電壓 (VR)：最大 5 V。
• 操作溫度範圍 (Topr)：-40°C 至 +85°C。
• 儲存溫度範圍 (Tstg)：-55°C 至 +100°C。
• 紅外線焊接條件：最高峰值溫度 260°C，持續 10 秒。

2.2 電氣與光學特性

除非另有說明，典型性能均在 TA=25°C 下量測。

• 輻射強度 (I_E)：在順向電流 (I_F) 為 20mA 時，範圍從 1.0 到 6.0 mW/sr。確切值由分級代碼決定。
• 峰值發射波長 (λ_p)：940 nm（典型值）。此波長位於近紅外線光譜，人眼不可見，使其成為遙控器和資料鏈路的理想選擇。
• 光譜線半寬度 (Δλ)：50 nm（典型值）。此參數定義了發射紅外線的光譜頻寬。
• 順向電壓 (V_F)：典型值 1.2V，在 I_F=20mA 時範圍為 1.1V 至 1.5V。
• 逆向電流 (I_R)：在逆向電壓 (V_R) 為 5V 時，最大 10 μA。
• 視角 (2θ_1/2)：20 度。這是輻射強度降至中心軸 (0°) 值一半時的全角。較窄的視角會產生更集中的輻射。

3. 分級系統說明

元件根據其在標準測試條件 I_F=20mA 下量測到的輻射強度進行分級。這讓設計師能為其應用選擇具有一致光學輸出的元件。

• 分級 A：輻射強度從 1.0 mW/sr（最小）到 2.0 mW/sr（最大）。
• 分級 B：輻射強度從 2.0 mW/sr（最小）到 3.0 mW/sr（最大）。
• 分級 C：輻射強度從 3.0 mW/sr（最小）到 6.0 mW/sr（最大）。

每個分級內的強度容差為 +/-15%。本規格書未標示針對波長或順向電壓的獨立分級。

4. 性能曲線分析

規格書提供了數個對於電路設計和理解元件在不同條件下行為至關重要的特性圖表。

4.1 光譜分佈

圖 1 顯示了相對輻射強度與波長的關係。曲線以 940 nm 為中心，典型半寬度為 50 nm，確認了發射紅外線的光譜純度。

圖 2 說明了最大允許順向電流隨著環境溫度升高而降額的情況。電流額定值從低溫下的最大值線性下降到最高接面溫度時的零，透過防止熱過載確保可靠操作。

4.3 順向電流 vs. 順向電壓

圖 3 描繪了 IV（電流-電壓）特性曲線。它顯示了二極體典型的指數關係，順向電壓在廣泛的操作電流範圍內相對恆定（約 1.2V）。

4.4 相對輻射強度 vs. 環境溫度與順向電流

圖 4 和圖 5 顯示了光學輸出功率如何隨溫度和驅動電流變化。輸出通常隨溫度升高而降低（圖 4），並隨順向電流超線性增加（圖 5），這凸顯了穩定的驅動電流和熱管理對於一致性能的重要性。

4.5 輻射圖形

圖 6 是一個極座標輻射圖，顯示了發射光的空間分佈。該圖形確認了 20 度視角，強度在中心軸 +/-10 度處降至 50%。

5. 機械與封裝資訊

5.1 外型尺寸

元件封裝在標準 EIA 封裝中。確切尺寸在規格書圖紙中提供，除非另有規定，一般公差為 ±0.1mm。封裝採用頂視配置的透明塑膠透鏡。

5.2 建議焊墊佈局

提供了 PCB 設計的建議焊墊圖案，焊墊尺寸為 1.0mm x 1.8mm。此佈局針對迴焊製程中的可靠焊接和機械穩定性進行了優化。

5.3 極性辨識

適用標準二極體極性標記。陰極通常在封裝上標示。設計師必須查閱詳細的外型圖以獲取確切的標記方案，確保組裝時方向正確。

6. 焊接與組裝指南

6.1 迴焊製程設定

包含針對無鉛製程的建議紅外線迴焊設定。關鍵參數包括：

預熱：

• 150-200°C。預熱時間：
• 最長 120 秒。峰值溫度：
• 最高 260°C。液相線以上時間：
• 最長 10 秒（建議最多進行兩個迴焊循環）。此設定基於 JEDEC 標準，以確保元件可靠性。規格書強調，最佳設定取決於特定的 PCB 設計、錫膏和爐子，因此建議進行板級特性分析。

6.2 手工焊接

若需手工焊接，請使用最高溫度 300°C 的烙鐵，每個焊點不超過 3 秒。避免對元件施加過度的機械應力。

6.3 儲存條件

正確的儲存對於可焊性至關重要：

密封包裝：

• 儲存於 ≤30°C 且 ≤90% RH。在打開防潮袋後一年內使用。已開封包裝：
• 儲存於 ≤30°C 且 ≤60% RH。元件應在一週內進行迴焊。如需更長時間儲存，請使用帶有乾燥劑或氮氣環境的密封容器。在原始包裝袋外儲存超過一週的元件，在焊接前需要在大約 60°C 下烘烤至少 20 小時。6.4 清潔

如果焊接後需要清潔，僅使用酒精類溶劑，如異丙醇。避免使用可能損壞塑膠封裝或透鏡的強效或水性清潔劑。

7. 包裝與訂購資訊

7.1 載帶與捲盤規格

元件以 8mm 載帶供應於 7 英吋直徑的捲盤上，與標準自動貼片設備相容。每捲包含 2000 個元件。包裝符合 ANSI/EIA 481-1-A-1994 標準。

7.2 型號解析

零件編號 LTE-C9501-E-T 標識此特定型號。後綴 "E" 和 "T" 可能根據製造商的內部編碼系統，表示特定的分級、包裝（載帶與捲盤）或其他產品變體。

8. 應用建議

8.1 典型應用電路

紅外線發射器通常由電晶體或專用驅動 IC 驅動，以提供必要的脈衝電流（例如，用於遙控編碼）。必須串聯一個限流電阻來設定順向電流 (I

) 至所需值，計算公式為 (電源電壓 - V_F) / I_F。偵測器端，如果整合了光二極體或光電晶體，則會以逆向偏壓配置連接一個負載電阻，將光電流轉換為可量測的電壓。_F8.2 設計考量

電流驅動：

• 在絕對最大額定值內操作。對於連續操作，請勿超過 60mA 直流。對於脈衝操作（如遙控器），允許高達 800mA 的更高峰值電流，這能顯著增加瞬時輻射輸出和傳輸距離。熱管理：
• 必須遵守 100mW 的功率消耗額定值。在 PCB 上，確保焊墊周圍有足夠的銅面積作為散熱片，特別是在接近最大額定值操作時。光路：
• 20 度視角相對較窄。請精確對準發射器和偵測器。避免遮擋，如果需要不同的光束圖形，請考慮使用透鏡或導光管。環境光抑制：
• 對於偵測器應用，940nm 的峰值靈敏度有助於抑制可見光雜訊。對於具有強紅外線光源的環境（如陽光或白熾燈泡），可能需要額外的光學濾波或調變（交流耦合）訊號偵測技術來提高訊噪比。9. 技術比較與差異化

與通用紅外線 LED 相比，此元件提供特定優勢：其與自動貼片和紅外線迴焊的相容性簡化了大量生產。提供輻射強度分級（A、B、C）允許設計一致性。940nm 波長是消費性遙控器的通用標準，確保與廣泛接收器的相容性。包含詳細的焊接設定和儲存指南，展現了對可製造性設計的重視。

10. 常見問題 (FAQ)

問：輻射強度 (mW/sr) 和發光強度 (mcd) 有什麼區別？

答：輻射強度量測每立體角發射的總光功率，與紅外線裝置相關。發光強度量測人眼感知的亮度，並根據明視覺響應曲線加權，用於可見光 LED。對於此紅外線裝置，輻射強度是正確的度量標準。

問：我可以將其用於連續資料傳輸嗎？

答：可以，但您必須在 60mA 的直流順向電流限制內操作。對於更高速度或更長距離的傳輸，脈衝操作（在 800mA 峰值額定值內）更有效，因為它允許更高的瞬時光功率。

問：如何選擇正確的分級？

答：根據您的鏈路預算所需的光功率進行選擇。分級 C (3-6 mW/sr) 提供最高的輸出和最長的距離。分級 A 或 B 可能足以滿足短距離應用，並且更具成本效益。

問：需要外部透鏡嗎？

答：該裝置具有整合的頂視透鏡，提供 20 度光束。通常不需要外部透鏡，除非您需要光束準直（更窄的角度）或聚焦。

11. 實務設計案例研究

情境：

為家電設計一個簡單的紅外線遙控發射器。設計步驟：

元件選擇：

1. 選擇此紅外線發射器（例如，選擇分級 C 以獲得良好距離）。驅動電路：

2. 使用微控制器 GPIO 引腳產生調變載波訊號（例如，38kHz）。此訊號以開關配置驅動電晶體（例如，NPN）。電晶體的集極連接到紅外線發射器的陽極，陰極連接到地。與發射器串聯的電阻設定電流：R = (Vcc - VCE(sat)_{- V}) / I_F。假設 Vcc=3.3V，V_FCE(sat)_=0.2V，V=1.2V，且期望的 I_F=100mA（脈衝），R = (3.3 - 0.2 - 1.2) / 0.1 = 19Ω（使用標準 20Ω 電阻）。確保電晶體能處理峰值電流。_FPCB 佈局：

3. 將發射器放置在 PCB 邊緣。使用建議的焊墊尺寸。提供一小塊銅箔用於散熱。測試：

4. 使用紅外線接收模組或數位相機（可將 940nm 光視為微弱的紫色光）驗證輸出。12. 工作原理

該裝置的發射器部分基於電致發光原理運作。當順向電流施加到半導體晶片（可能為基於 GaAs 的 940nm 發射）時，電子和電洞在主動區複合，以光子（光）的形式釋放能量，其波長對應於材料的能隙能量（940nm）。偵測器部分（如果存在）則基於光電效應原理運作。具有足夠能量的入射紅外線光子在半導體中產生電子-電洞對，當施加逆向偏壓時產生光電流。此電流與入射紅外線光的強度成正比。

13. 產業趨勢

分立式紅外線元件的市場保持穩定，由遙控器、接近感測和光學開關等成熟應用驅動。趨勢包括將紅外線發射器和偵測器整合到更複雜的模組中，這些模組具有內建驅動器和邏輯（例如，具有 I2C 輸出的接近感測器模組）。同時，業界持續推動更高的效率（每 mA 驅動電流產生更多輻射輸出）和更小的封裝尺寸，以適應日益緊湊的消費性裝置。如本規格書所示，對 RoHS 合規性和綠色製造的重視是普遍的產業標準。

The market for discrete IR components remains stable, driven by established applications like remote controls, proximity sensing, and optical switches. Trends include the integration of IR emitters and detectors into more complex modules with built-in drivers and logic (e.g., proximity sensor modules with I2C output). There is also a continuous push for higher efficiency (more radiant output per mA of drive current) and smaller package sizes to fit into increasingly compact consumer devices. The emphasis on RoHS compliance and green manufacturing, as seen in this datasheet, is a universal industry standard.