LTR-516AB 紅外線光電晶體規格書 - 封裝尺寸 - 反向電壓 30V - 波長 940nm

1. 產品概述

LTR-516AB 是一款專為紅外線偵測應用設計的矽質 NPN 光電晶體。其核心功能是將入射的紅外線轉換為電流。一個關鍵特點是其特殊的深藍色塑膠環氧樹脂封裝，可作為可見光濾波器。此設計顯著降低了感測器對環境可見光的敏感度，使其非常適合純粹依賴紅外線訊號的應用，例如遙控系統、物體偵測和紅外線資料傳輸。

該元件結合了高光敏度與快速響應時間，能夠可靠地偵測調變後的紅外線訊號。其低接面電容有助於實現高截止頻率，這對高速開關應用非常有利。

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。LTR-516AB 可承受最大反向電壓 (V_R) 為 30V。在環境溫度 (T_A) 為 25°C 時，其最大功耗為 150 mW。該元件額定工作溫度範圍為 -40°C 至 +85°C，並可在 -55°C 至 +100°C 的環境中儲存。對於焊接，當測量點距離封裝本體 1.6mm 時，引腳可耐受 260°C 長達 5 秒鐘。

2.2 電氣光學特性

這些參數是在 T_A=25°C 的特定測試條件下測量，並定義了元件的性能。

反向崩潰電壓 (V_(BR)R)：在 I_R=100µA 時，最小值為 30V。這是接面發生崩潰的電壓。
反向暗電流 (I_D(R))：在 V_R=10V 時，最大值為 30 nA。這是當沒有光線照射到元件時流動的微小漏電流。
開路電壓 (V_OC)：在波長 940nm 的紅外線照射下，輻照度 (E_e) 為 0.5 mW/cm² 時，典型值為 350 mV。這是開路端子兩端產生的電壓。
短路電流 (I_S)：在 V_R=5V、λ=940nm 且 E_e=0.1 mW/cm² 的條件下，典型值為 2 µA（最小值 1.7 µA）。這代表輸出短路時產生的光電流。
上升/下降時間 (T_r, T_f)：最大值各為 50 ns。這些參數定義了光電晶體在脈衝光源驅動下的開關速度，負載電阻 (R_L) 為 1 kΩ，且 V_R=10V。
總電容 (C_T)：在 V_R=3V 且 f=1 MHz 時，最大值為 25 pF。低電容對於高頻操作至關重要。
峰值靈敏度波長 (λ_SMAX)：約為 900 nm。該元件對此波長附近的紅外線最為敏感。

3. 性能曲線分析

規格書提供了數條特性曲線，說明元件在不同條件下的行為。

3.1 暗電流 vs. 反向電壓

圖 1 顯示了反向暗電流 (I_D) 與施加的反向電壓 (V_R) 之間的關係。在指定的電壓範圍內，暗電流保持非常低（在 pA 至低 nA 範圍），這對於在低光偵測中保持良好的訊噪比至關重要。

3.2 電容 vs. 反向電壓

圖 2 描繪了接面電容 (C_t) 如何隨著反向偏壓增加而減少。這是 PN 接面的典型特性。在較高的反向偏壓下操作可以降低電容，從而改善高頻響應。

3.3 溫度依賴性

圖 3 顯示光電流 (I_P) 具有正溫度係數；在恆定輻照度下，它通常隨著環境溫度升高而增加。圖 4 說明暗電流 (I_D) 隨溫度呈指數增長。設計師必須在具有寬廣工作溫度範圍的應用中考慮這些變化。

3.4 光譜響應

圖 5 是一個關鍵圖表，顯示了相對光譜靈敏度與波長的關係。響應峰值約在 900 nm 處，並從大約 700 nm 延伸至 1100 nm，涵蓋了近紅外光譜。深藍色封裝有效地衰減了大約 700 nm 以下（可見光）的靈敏度。

3.5 光電流 vs. 輻照度

圖 6 展示了在 940 nm 波長下，產生的光電流 (I_P) 與入射紅外線輻照度 (E_e) 之間的線性關係。這種線性對於類比感測應用非常重要。

3.6 降額曲線

圖 8 呈現了總功耗降額曲線與環境溫度的關係。當環境溫度超過 25°C 時，最大允許功耗會線性下降。這條曲線對於確保可靠操作和防止熱失控至關重要。

4. 機械與封裝資訊

4.1 封裝尺寸

LTR-516AB 採用標準的 3mm 徑向引腳封裝。關鍵尺寸包括本體直徑、引腳間距和總長度。深藍色環氧樹脂被塑造成透鏡形狀。封裝本體上有一個小凸緣，註明此凸緣下方突出的樹脂最大高度為 1.5mm。引腳間距是在引腳從封裝伸出的點測量的。除非另有說明，所有尺寸公差均為 ±0.25mm。

4.2 極性識別

較長的引腳通常是集極，較短的引腳是射極。封裝邊緣的平面側也可作為正確方向的視覺指示。請務必參考封裝圖以確定引腳識別。

5. 焊接與組裝指南

該元件適用於波峰焊接或手工焊接製程。絕對最大額定值規定，當測量點距離封裝本體 1.6mm (.063\") 時，引腳可耐受 260°C 達 5 秒鐘。建議使用具有溫度控制的烙鐵，並盡量減少總熱暴露時間，以防止損壞環氧樹脂封裝或內部半導體晶粒。焊接期間和之後，請避免對引腳施加機械應力。

6. 應用建議

6.1 典型應用電路

LTR-516AB 通常用於簡單的共射極配置。集極透過一個負載電阻 (R_CC) 連接到正電源電壓 (V_L)。射極連接到接地。當紅外線照射到光電晶體上時，它會導通，導致 R_L 兩端產生電壓降。此電壓訊號可以饋入比較器、微控制器 ADC 或放大器進行進一步處理。R_L 的值會影響增益、頻寬和輸出擺幅；在上升/下降時間測試條件中使用的是 1 kΩ 電阻。

6.2 設計考量

偏壓：施加反向偏壓 (V_R) 可降低接面電容，提高速度，但可能會略微增加暗電流。
環境光抑制：深藍色封裝提供了優異的可見光抑制能力。然而，對於在具有強烈紅外線源（例如陽光、白熾燈泡）的環境中的應用，可能需要額外的光學濾波或外殼設計。
速度 vs. 靈敏度：較小的負載電阻 (R_L) 可改善開關速度，但會降低給定光電流下的輸出電壓擺幅。設計師必須根據應用需求平衡這些因素。
溫度補償：對於在寬廣溫度範圍內進行精密類比感測，可能需要電路來補償暗電流和光電流的變化。

7. 技術比較與差異化

LTR-516AB 的主要差異化特點是其深藍色封裝，這是標準透明或水透明光電晶體所沒有的。這種內建濾波器簡化了光學設計，使其在純紅外線應用中表現更優異。與光二極體相比，光電晶體提供內部增益，在相同光照水平下產生更高的輸出電流，但通常響應時間較慢。LTR-516AB 的 50 ns 上升/下降時間使其非常適合中速紅外線通訊協定。

8. 常見問題 (FAQ)

問：深藍色封裝的目的是什麼？

答：它作為一個濾波器，阻擋大部分可見光，主要讓紅外線到達半導體晶片。這通過減少來自環境可見光的雜訊，提升了紅外線系統的性能。

問：我可以使用這個感測器來偵測可見光嗎？

答：不行，其封裝濾波器嚴重衰減了它在可見光譜中的靈敏度。它是專為紅外線偵測而設計的。

問：我該如何選擇負載電阻 (R_L) 的值？

答：選擇涉及權衡。較高的 R_L 值能提供每單位光電流更多的輸出電壓（更高的增益），但會增加 RC 時間常數，減慢響應速度。可以從測試條件中的 1 kΩ 值開始，並根據您所需的速度和訊號位準進行調整。

問：短路電流 (I_S) 與電路中的光電流有什麼區別？

答：I_S 是在特定短路條件下測量的參數。在帶有負載電阻的實際電路中，由於電晶體的內阻和施加的偏壓，輸出電流會略小一些。

9. 工作原理

光電晶體是一種雙極性接面電晶體，其基極-集極接面暴露在光線下。能量大於半導體能隙的入射光子會在該接面的空乏區產生電子-電洞對。這些載子被電場掃過，產生基極電流。然後，這個光生基極電流被電晶體的電流增益 (h_FE) 放大，從而產生更大的集極電流。因此，一個小的光訊號可以控制更大的輸出電流。

10. 發展趨勢

光電領域持續朝著更高整合度、更小封裝（如表面黏著元件）和更佳性能的方向發展。趨勢包括將光電晶體和光二極體與放大和訊號調理電路整合在單一晶片上（光電積體電路），以降低系統複雜性。同時，材料和封裝技術也在持續發展，以提升感測、光達和光通訊等新興應用中的靈敏度、速度和波長選擇性。

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。

LTR-516AB 紅外線光電晶體規格書 - 封裝尺寸 - 反向電壓 30V - 波長 940nm - 繁體中文技術文件

目錄