目錄
- 1. 產品概述
- 2. 深入技術參數分析
- 2.1 電氣與光學特性
- 2.2 絕對最大額定值
- 3. 分級系統說明
- 4. 性能曲線分析
- 4.1 光譜分佈 (圖 1)
- 4.2 順向電流 vs. 順向電壓 (圖 3)
- 4.3 相對輻射強度 vs. 順向電流 (圖 5)
- 4.4 相對輻射強度 vs. 環境溫度 (圖 4)
- 4.5 輻射圖 (圖 6)
- 5. 機械與封裝資訊
- 6. 焊接與組裝指南
- 7. 應用建議
- 7.1 典型應用場景
- 7.2 設計考量
- 確保元件在其指定的溫度範圍內運作。如果環境溫度接近上限 85°C，請降低最大順向電流額定值。
- 它在低成本的基礎上提供了性能與尺寸的平衡，使其適合大批量消費性應用。
- 答：如圖 4 所示，輻射強度隨著溫度升高而降低。在炎熱環境中，輸出信號會較弱。如果要在寬溫度範圍內運作，請在設計電路時留有足夠的餘量或考慮溫度補償。
- 工程師需要偵測送紙盤中是否有紙張。他們將一個 LTE-302 紅外線發射器和一個 LTR-301 光電晶體管放置在紙張路徑的兩側，形成一道光束。當有紙張存在時，它會阻擋光束，光電晶體管的輸出變為低電位。40° 的視角要求 PCB 上的元件仔細對準，以確保光束足夠窄以進行精確偵測，但又足夠寬以容許公差。工程師選擇 D 級元件，以確保即使隨著時間推移積聚灰塵，也能保持強勁的信號強度。一個帶有 150 歐姆電阻的簡單電路將來自 5V 電源的電流限制在約 20mA（5V - 1.6V / 20mA ≈ 170Ω，使用 150Ω 以留有一些餘量）。光電晶體管的輸出連接到比較器或微控制器輸入，以將偵測信號數位化。
- 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（通常是砷化鋁鎵 - AlGaAs）的有源區內復合。此復合過程以光子（光）的形式釋放能量。半導體層的特定成分決定了發射光子的波長，對於 LTE-302，其中心波長為 940nm。塑膠封裝包含一個環氧樹脂透鏡，可將發射的光塑造成指定的視角圖案。
1. 產品概述
LTE-302 是一款低成本、微型紅外線發射器，專為需要可靠光學感測的應用而設計。其核心優勢在於側視型塑膠封裝，允許緊湊的外形尺寸，適合空間受限的設計。該元件在機械結構和光譜特性上與 LTR-301 系列光電晶體管相匹配，簡化了光遮斷器、物體偵測感測器以及接近感測系統的設計。目標市場包括消費性電子產品、工業自動化、安全系統以及各種需要經濟高效且可靠的紅外線發射的嵌入式感測應用。
2. 深入技術參數分析
2.1 電氣與光學特性
電氣與光學性能是在環境溫度 (TA) 為 25°C 時指定的。關鍵參數包括：
- 順向電壓 (VF):在順向電流 (IF) 為 20mA 時，典型值為 1.6V，最大值為 1.6V。此參數對於驅動電路設計至關重要。
- 峰值發射波長 (λPeak):940 奈米 (nm)。此波長非常適合使用矽基光電偵測器的應用，因為矽基偵測器在近紅外光區域具有良好的靈敏度，且與較短波長相比，對人眼較不可見。
- 光譜線半高寬 (Δλ):50 nm。這表示以峰值波長為中心所發射光的光譜頻寬。
- 視角 (2θ1/2):40 度。這定義了發射輻射的角度範圍，在此範圍內強度至少為峰值強度的一半。
- 逆向電流 (IR):在逆向電壓 (VR) 為 5V 時，最大值為 100 µA。此參數表示元件在逆向偏壓時的漏電流。
2.2 絕對最大額定值
這些額定值定義了可能對元件造成永久損壞的極限。它們不適用於連續操作。
- 功率消耗 (PD):75 mW。
- 連續順向電流 (IF):50 mA。
- 峰值順向電流:在脈衝條件下（每秒 300 個脈衝，脈衝寬度 10 µs）為 1 A。
- 逆向電壓:5 V。
- 操作溫度範圍:-40°C 至 +85°C。
- 儲存溫度範圍:-55°C 至 +100°C。
- 引腳焊接溫度:260°C 持續 5 秒，測量點距離封裝本體 1.6mm。
3. 分級系統說明
LTE-302 採用基於其輻射強度和孔徑輻射照度的分級系統。此系統將具有相似光學輸出功率的元件分組，以確保應用性能的一致性。分級測試是在順向電流 20mA 下進行的。
- 輻射強度 (IE):以毫瓦每球面度 (mW/sr) 為單位測量，代表每單位立體角發射的光功率。分級範圍從 B (0.662-1.263 mW/sr) 到 F (最小 1.444 mW/sr)。
- 孔徑輻射照度 (Ee):以毫瓦每平方公分 (mW/cm²) 為單位測量，代表發射器孔徑處的功率密度。分級與輻射強度分級相對應，從 B (0.088-0.168 mW/cm²) 到 F (最小 0.192 mW/cm²)。
此分級允許設計師根據其特定的感測距離和接收器靈敏度，選擇具有所需光學輸出的元件，確保系統可靠運作。
4. 性能曲線分析
規格書提供了幾條特性曲線，說明元件在不同條件下的行為。
4.1 光譜分佈 (圖 1)
此曲線顯示相對輻射強度隨波長的變化。它確認了在 940nm 處的峰值發射以及約 50nm 的光譜半高寬。其形狀是典型的 AlGaAs 紅外線 LED。
4.2 順向電流 vs. 順向電壓 (圖 3)
此 IV（電流-電壓）特性曲線對於設計限流電路至關重要。它顯示了典型的二極體指數關係。該曲線允許估算在非 20mA 測試條件下的其他電流時的電壓降。
4.3 相對輻射強度 vs. 順向電流 (圖 5)
此圖表表明，在建議的操作範圍內，光學輸出功率與順向電流大致呈線性關係。將 LED 驅動超過其最大額定值不會使輸出成比例增加，並有損壞風險。
4.4 相對輻射強度 vs. 環境溫度 (圖 4)
此曲線顯示光學輸出的溫度依賴性。輻射強度隨著環境溫度升高而降低。在高溫操作的應用中必須考慮此降額，以確保感測系統維持足夠的信號強度。
4.5 輻射圖 (圖 6)
此極座標圖直觀地表示了視角 (2θ1/2= 40°)。它顯示了發射輻射的角度分佈，這對於將發射器與偵測器對齊以及理解感測場域非常重要。
5. 機械與封裝資訊
該元件採用微型塑膠側視型封裝。關鍵尺寸註記包括：
- 所有尺寸均以公釐為單位提供，括號內為英吋。
- 除非另有說明，否則適用 ±0.25mm (±0.010\") 的一般公差。
- 引腳間距是在引腳離開封裝本體的點處測量的。
- 側視型方向意味著主光軸平行於 PCB 表面，這非常適合跨電路板的反射式或遮斷式感測。
請查閱原始規格書中的詳細封裝圖以獲取精確尺寸，包括本體尺寸、引腳長度和孔徑位置。
6. 焊接與組裝指南
正確的處理對於可靠性至關重要。
- 焊接:引腳可承受 260°C 的焊接溫度持續 5 秒，前提是熱源施加在距離塑膠封裝本體至少 1.6mm (0.063\") 的位置。這可防止環氧樹脂封裝體和半導體晶粒受到熱損傷。
- 靜電防護:儘管未明確說明此元件，但紅外線 LED 通常對靜電放電敏感。建議在組裝過程中採用標準的 ESD 處理程序（使用接地腕帶、導電泡棉）。
- 清潔:如果焊接後需要清潔，請使用與塑膠封裝電子元件相容的方法和溶劑，以避免應力開裂或材料劣化。
7. 應用建議
7.1 典型應用場景
- 光遮斷器/槽型開關:與匹配的光電晶體管（如 LTR-301）配對，發射器產生光束。物體通過間隙時會遮斷光束，觸發偵測信號。用於印表機、自動販賣機和工業計數器。
- 反射式物體感測:發射器和偵測器並排放置。發射器照亮表面，偵測器感測反射光。用於紙張偵測、液位感測和接近偵測。
- 工業控制與安全:用於安全光幕、門禁感測器和防篡改偵測。
7.2 設計考量
- 限流:始終使用串聯電阻或恆流驅動器將順向電流限制在所需值（例如 20mA）。使用公式 R = (Vsupply- VF) / IF.
- 計算電阻值。光學對準:
- 發射器與偵測器之間的精確機械對準對於獲得最大信號強度至關重要，尤其是在 40° 視角的情況下。抗環境光干擾:
- 為了在環境光變化（例如陽光、室內燈光）的環境中可靠運作，請考慮調變發射器驅動電流，並在接收器中使用同步偵測電路來濾除直流環境光信號。熱管理:
確保元件在其指定的溫度範圍內運作。如果環境溫度接近上限 85°C，請降低最大順向電流額定值。
8. 技術比較與差異化
- LTE-302 的主要差異化在於其屬性的特定組合：側視型封裝 vs. 頂視型:
- 側視型外形對於感測路徑平行於 PCB 的應用來說是一個關鍵優勢，與頂視型發射器相比節省了垂直空間。與 LTR-301 系列匹配:
- 這種保證的機械和光譜匹配簡化了光遮斷器模組的設計和採購，確保了最佳性能，無需自訂光學對準或光譜濾波。經濟高效的微型設計:
它在低成本的基礎上提供了性能與尺寸的平衡，使其適合大批量消費性應用。
9. 常見問題解答（基於技術參數）
問：分級代碼（B、C、D、E、F）的目的是什麼？
答：它們根據元件的光學輸出功率（輻射強度）進行分類。您可以選擇一個分級，以確保您的感測器系統具有一致且足夠的信號強度。對於較長的感測距離或較低靈敏度的偵測器，可能需要較高的分級（例如 E 或 F）。
問：我可以用 5V 電源直接驅動這個紅外線 LED 嗎？
答：不行。典型的順向電壓是 1.6V。將其直接連接到 5V 會導致過大電流流過，從而損壞元件。您必須始終使用限流電阻。
問：為什麼峰值波長是 940nm？
答：940nm 位於近紅外光譜中。這是一個常見的波長，因為矽光電偵測器（光電晶體管、光電二極體）在此處具有良好的靈敏度，並且它基本上不可見，使其適合隱蔽的感測應用。
問：溫度如何影響性能？
答：如圖 4 所示，輻射強度隨著溫度升高而降低。在炎熱環境中，輸出信號會較弱。如果要在寬溫度範圍內運作，請在設計電路時留有足夠的餘量或考慮溫度補償。
10. 實務設計與使用案例
案例：為印表機設計紙張偵測感測器。
工程師需要偵測送紙盤中是否有紙張。他們將一個 LTE-302 紅外線發射器和一個 LTR-301 光電晶體管放置在紙張路徑的兩側，形成一道光束。當有紙張存在時，它會阻擋光束，光電晶體管的輸出變為低電位。40° 的視角要求 PCB 上的元件仔細對準，以確保光束足夠窄以進行精確偵測，但又足夠寬以容許公差。工程師選擇 D 級元件，以確保即使隨著時間推移積聚灰塵，也能保持強勁的信號強度。一個帶有 150 歐姆電阻的簡單電路將來自 5V 電源的電流限制在約 20mA（5V - 1.6V / 20mA ≈ 170Ω，使用 150Ω 以留有一些餘量）。光電晶體管的輸出連接到比較器或微控制器輸入，以將偵測信號數位化。
11. 工作原理
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（通常是砷化鋁鎵 - AlGaAs）的有源區內復合。此復合過程以光子（光）的形式釋放能量。半導體層的特定成分決定了發射光子的波長，對於 LTE-302，其中心波長為 940nm。塑膠封裝包含一個環氧樹脂透鏡，可將發射的光塑造成指定的視角圖案。
12. 技術趨勢
- 像 LTE-302 這樣的紅外線發射器是成熟、可靠的元件。該領域的總體趨勢包括：整合度提高:
- 朝向整合發射器、偵測器和信號調理電路（例如具有內建調變/解調變功能的 IC）的模組發展，以簡化設計並提高抗噪能力。微型化:
- 持續縮小封裝尺寸（例如晶片級封裝），以適應越來越小的消費性電子產品，如穿戴式裝置和超薄智慧型手機。更高效率:
- 開發材料和結構，以在給定的驅動電流下實現更高的輻射強度，從而改善可攜式裝置的電池壽命。多波長與 VCSEL:
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。 |