1. 產品概述
LTE-306 是一款微型側向發光紅外線發射二極體，專為光電感測與偵測系統所設計。其核心功能是發射峰值波長為 940 奈米的紅外光。此元件在機械結構與光譜特性上，均與 LTR-306 系列的光電晶體相匹配，確保在物體偵測、位置感測及資料傳輸等應用的發射-接收配對中能達到最佳效能。此元件的首要優勢在於其採用低成本、緊湊的塑膠封裝，並提供預先分選的亮度等級，以確保輻射強度輸出的穩定性。
2. 深入技術參數分析
2.1 絕對最大額定值
此元件的操作極限定義於環境溫度 (TA) 為 25°C 的條件下。關鍵額定值包括連續順向電流 (IF) 為 50 mA，以及用於脈衝操作（每秒 300 個脈衝，脈衝寬度 10 µs）的峰值順向電流為 1 A。最大功耗為 75 mW。逆向電壓額定值為 5 V，表示施加於 LED 的逆向偏壓不應超過此值。操作溫度範圍為 -40°C 至 +85°C，儲存溫度範圍為 -55°C 至 +100°C。導線焊接溫度規定為距離封裝本體 1.6mm 處測量，於 260°C 下持續 5 秒。
2.2 電氣與光學特性
所有特性均在 TA=25°C 下量測。主要光學參數為孔徑輻射照度 (Ee) 與輻射強度 (IE)，兩者均在順向電流 20 mA 下測試。這些參數被分為多個等級（A 至 H），提供一系列的最小值與典型/最大值，供使用者根據應用需求選擇。例如，等級 A 提供 Ee 從 0.088 至 0.168 mW/cm²，以及 IE 從 0.662 至 1.263 mW/sr，而等級 H 則提供更高的輸出。峰值發射波長 (λPeak) 典型值為 940 nm，光譜半高寬 (Δλ) 為 50 nm。順向電壓 (VF) 在 20 mA 下典型值為 1.6V。逆向電流 (IR) 在逆向電壓 5V 下最大值為 100 µA。視角 (2θ1/2) 為 30 度。
3. 分級系統說明
本產品採用輻射強度分級系統。元件在標準 20 mA 驅動電流下，根據其量測到的輻射強度 (IE) 與孔徑輻射照度 (Ee) 進行測試並分類為不同群組（等級 A 至 H）。這讓設計師能夠選擇具有保證最低光輸出水平的元件，確保系統性能的一致性，這在偵測閾值或訊號強度至關重要的應用中尤其重要。這些等級提供了漸進式的輸出功率尺度。
4. 性能曲線分析
規格書中參考了數個典型特性曲線。圖 1 顯示光譜分佈圖，說明光輸出集中在 940 nm 附近。圖 2 描繪了順向電流與環境溫度的關係，對於理解降額使用非常重要。圖 3 是順向電流對順向電壓的曲線，顯示了二極體的導通特性。圖 4 顯示相對輻射強度如何隨環境溫度變化，指出輸出會隨著溫度上升而下降。圖 5 繪製了相對輻射強度對順向電壓的關係，顯示驅動電流與光輸出之間的非線性關係。圖 6 是輻射圖，這是一個極座標圖，可視化 30 度視角以及發射紅外光的空間分佈。
5. 機械與封裝資訊
此元件採用微型塑膠側向發光封裝。尺寸資訊在圖面中提供（文中提及但未詳細描述）。關鍵註記說明所有尺寸單位均為毫米，除非另有說明，否則一般公差為 ±0.25mm。導線間距的測量點位於導線離開封裝的位置。側向發光的方向意味著主要發射方向與導線軸線垂直，這是與頂部發光 LED 的關鍵區別。
6. 焊接與組裝指南
提供的主要指南是針對導線焊接：距離封裝本體 1.6mm（0.063 英吋）處的溫度在 5 秒的持續時間內不得超過 260°C。這對於防止內部半導體晶片和塑膠封裝受損至關重要。對於現代組裝而言，這意味著需要仔細控制波峰焊參數或使用選擇性焊接技術。手動焊接應使用溫控烙鐵快速進行。
7. 應用建議
7.1 典型應用場景
LTE-306 非常適合需要不可見光進行感測的應用。常見用途包括物體偵測與計數（例如在自動販賣機、印表機中）、位置感測（例如紙張邊緣偵測）、槽型感測器以及近接開關。其與 LTR-306 光電晶體的光譜匹配特性，使其成為構建緊湊型光遮斷器或反射式物體感測器的理想選擇。
7.2 設計考量
設計師必須考慮以下幾個因素：首先，當使用電壓源驅動時，務必串聯一個限流電阻與 LED，以防止超過最大連續順向電流（50 mA）。其次，根據所需的感測距離以及配對偵測器的靈敏度，選擇合適的亮度等級（A-H）。第三，在系統中對準發射器與偵測器時，需考慮 30 度的視角；對準不良將降低訊號強度。第四，考慮環境溫度對輻射輸出的影響（如圖 4 所示），特別是在嚴苛環境中。第五，確保 LED 兩端的逆向電壓絕不超過 5V，在某些電路配置中可能需要保護電路。
8. 技術比較
此元件的關鍵差異化優勢在於其側向發光封裝與預先分級的亮度。與標準的頂部發光紅外線 LED 相比，側向發光的外形尺寸允許更靈活的 PCB 佈局，並能實現更纖薄的產品設計。提供多種亮度等級，提供了低成本紅外線發射器中不常見的性能分級，讓設計師能夠微調系統性能，並可能透過不過度指定規格來降低成本。明確與特定光電晶體系列在機械和光譜上的匹配，簡化了可靠光學配對的設計。
9. 常見問題解答（基於技術參數）
問：分級系統的目的是什麼？
答：分級（A-H）保證了最低的輻射強度水平。這確保了生產的一致性。您可以為要求較低/短距離的應用選擇較低的等級，或為更長距離或更可靠的偵測選擇較高的等級。
問：我可以用 3.3V 電源驅動這個 LED 嗎？
答：可以，但您必須使用一個串聯電阻。在 20mA 下，典型的 VF為 1.6V，電阻值應為 (3.3V - 1.6V) / 0.02A = 85 歐姆。請務必根據您期望的電流和實際電源電壓來計算電阻值。
問：為什麼視角很重要？
答：30 度的視角定義了大部分光線發射的錐形範圍。在配對的感測器系統中，發射器和偵測器都有各自的視角。它們的重疊區域定義了有效的感測區域。較窄的視角可以實現更精確的偵測。
問：溫度如何影響性能？
答：隨著環境溫度升高，輻射強度通常會降低（參見圖 4）。對於給定的電流，順向電壓也會略微下降。在關鍵應用中，驅動或接收電路中可能需要溫度補償。
10. 實際使用案例
案例：設計印表機中的紙張存在感測器。將一個 LTE-306 紅外線發射器與一個 LTR-306 光電晶體配對，安裝在紙張路徑的兩側，形成一個穿透式感測器。當沒有紙張時，發射器的光線會到達偵測器。當有紙張時，紙張會阻擋光線。側向發光封裝允許兩個元件平貼安裝在主 PCB 上，它們的光軸在間隙處對齊。設計師選擇等級 D 的發射器，以確保在產品使用壽命期間，即使可能受到污染（灰塵），仍有足夠的訊號強度到達偵測器。微控制器監控光電晶體的輸出來判斷紙張是否存在。
11. 運作原理
紅外線發射二極體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）的主動區域中復合。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的波長。對於 LTE-306，這導致主要產生波長約 940 nm 的紅外光譜光子，人眼不可見，但可被矽光偵測器偵測到。
12. 技術趨勢
此類分離式光電元件的趨勢是朝向進一步微型化、更高效率（每單位電輸入功率產生更多光輸出）以及更高的整合度。雖然分離式的發射器-偵測器配對仍然常見，但正朝著整合模組的方向發展，這些模組將 LED、光偵測器，有時甚至訊號調理電路整合在單一封裝中。這簡化了設計並提高了可靠性。此外，為了專業感測應用，正在持續開發以實現更精確穩定的波長發射以及更嚴格的視角控制。針對電池供電的物聯網裝置對低功耗元件的需求，也推動了效率的提升。
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。 |