目錄
- 1. 產品概述
- 1.1 核心優勢
- 1.2 目標市場與應用
- 2. 深入技術參數分析
- 2.1 絕對最大額定值
- 2.2 電氣與光學特性
- 2.3 導通狀態集極電流與分級
- 3. 性能曲線分析
- 3.1 溫度相依性
- 3.2 動態與響應特性
- 3.3 光譜響應
- 4. 機械與封裝資訊
- 4.1 封裝尺寸
- 4.2 極性識別與接腳定義
- 5. 焊接與組裝指南
- 5.1 迴流焊接參數
- 5.2 處理與儲存注意事項
- 6. 應用建議
- 6.1 典型應用電路
- 6.2 設計考量
- 7. 技術比較與差異化
- 8. 常見問題解答（基於技術參數）
- 答：這些參數指定了輸出改變狀態的速度。10μs 的上升時間意味著當光線照射時，輸出從其最終值的 10% 上升到 90% 大約需要 10 微秒。這限制了可以準確偵測的調變光最高頻率。對於簡單的物體偵測，此速度綽綽有餘。對於高速通訊，它可能成為限制因素。
- 將一個 LTR-3208（來自適當的靈敏度分級）和一個紅外線 LED 放置在紙張路徑的兩側，對準以便紙張阻斷光束。光電晶體配置在一個開關電路中，使用一個 10kΩ 的上拉電阻連接到 5V。當沒有紙張時，紅外線照射到感測器，使其導通並將輸出接腳拉至低電壓（約 0.2V）。當紙張通過時，它阻擋了光線，使光電晶體關斷，並允許輸出接腳被拉高至 5V。此數位訊號被饋送到微控制器，以追蹤紙張存在與邊緣偵測。LTR-3208 上的透鏡有助於聚焦紅外線光束，提高了可靠性，並允許發射器與偵測器之間有稍大的間隙。
- ），這個小的光電流被放大，從而產生大得多的集極電流。該元件本質上將光電二極體的光偵測功能與電晶體的電流增益結合在單一封裝中。整合透鏡的作用是將更多光線集中到有源半導體區域，增加有效的基極電流，從而提高輸出訊號。
1. 產品概述
LTR-3208 是一款專為紅外線偵測應用設計的矽質 NPN 光電晶體。它採用低成本塑膠封裝，並整合了針對高靈敏度優化的透鏡。此元件旨在將入射的紅外線光轉換為其集極端子上對應的電氣電流，使其非常適合需要可靠且具成本效益之光線偵測的各種感測與偵測系統。
1.1 核心優勢
此元件為設計人員提供了多項關鍵優勢。其主要特點是集極電流具有寬廣的工作範圍，為不同訊號位準的電路設計提供了靈活性。將透鏡直接整合於封裝內，增強了其對入射紅外線輻射的靈敏度，從而改善了訊噪比與偵測距離。此外，採用標準塑膠封裝有助於降低整體元件成本，使其成為大量生產或成本敏感應用中極具吸引力的選擇。
1.2 目標市場與應用
此光電晶體瞄準廣大的光電市場，服務於需要非接觸式感測的應用。典型使用案例包括物體偵測、位置感測、槽型遮斷器（例如用於印表機與編碼器）、非接觸式開關以及工業自動化系統。其可靠性與簡單的介面（通常僅需一個上拉電阻與電源電壓）使其成為消費性電子產品與工業控制系統中的常見選擇。
2. 深入技術參數分析
LTR-3208 的電氣與光學性能是在標準環境溫度條件（25°C）下進行表徵的。理解這些參數對於正確的電路設計以及確保元件在其規格限制內可靠運作至關重要。
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應力極限。不保證在這些極限下或超過這些極限的運作。最大功率損耗為 100 mW，這決定了應用的熱設計。集極-射極電壓額定值（VCEO）為 30V，而射極-集極電壓額定值（VECO）為 5V，顯示了元件的不對稱性。工作溫度範圍為 -40°C 至 +85°C，並可儲存於 -55°C 至 +100°C 的環境中。對於焊接，當測量點距離封裝本體 1.6mm 時，引腳可承受 260°C 達 5 秒鐘。
2.2 電氣與光學特性
關鍵操作參數定義了元件在特定測試條件下的性能。集極-射極崩潰電壓（V(BR)CEO）在無光照、集極電流為 1mA 時，典型值為 30V。集極-射極飽和電壓（VCE(SAT)）非常低，當元件在輻照度為 1 mW/cm² 的條件下以 100μA 集極電流驅動時，範圍從 0.1V（最小值）到 0.4V（最大值）。此低飽和電壓對於開關應用非常理想。開關速度由上升時間（Tr）與下降時間（Tf）表徵，在測試條件 VCC=5V、IC=1mA 及 RL=1kΩ 下，分別指定為 10 μs 和 15 μs。集極暗電流（ICEO），即無光時的漏電流，在 VCE=10V 時最大值為 100 nA。
2.3 導通狀態集極電流與分級
一個關鍵參數是導通狀態集極電流（IC(ON)），即元件受光照時的電流輸出。此參數是分級的，意味著元件會根據性能分組。測試條件為 VCE= 5V，輻照度為 1 mW/cm²，波長為 940nm。分級如下：C 級：0.8 至 2.4 mA；D 級：1.6 至 4.8 mA；E 級：3.2 至 9.6 mA；F 級：6.4 mA（最小值）。此分級允許設計人員選擇靈敏度範圍適合其特定應用的元件，確保系統性能的一致性。
3. 性能曲線分析
規格書提供了數條特性曲線，用以說明關鍵參數如何隨環境與操作因素變化。這些圖表對於理解元件在表格中給出的單點規格之外的行為至關重要。
3.1 溫度相依性
圖 1 顯示了集極暗電流（ICEO）與環境溫度（Ta）之間的關係。暗電流隨溫度呈指數增長，這是半導體接面的一個基本特性。設計人員必須考慮高溫環境下增加的漏電流，因為它會影響關斷狀態的訊號位準與底噪。圖 2 描繪了最大允許集極功率損耗（PC）隨環境溫度升高而降額的情況。100 mW 的額定值僅在 25°C 或以下有效；超過此溫度，必須線性降低最大功率以防止熱過應力。
3.2 動態與響應特性
圖 3 說明了上升與下降時間（Tr、Tf）如何受負載電阻（RL）影響。開關時間隨負載電阻增大而增加。這是設計高速偵測電路時的關鍵考量，為了達到所需的頻寬，可能需要使用較小的負載電阻，儘管這會以更高的電流消耗為代價。圖 4 顯示了相對集極電流作為輻照度（Ee）的函數。在工作區域內，此關係大致呈線性，確認了輸出電流與入射光功率成正比，這對於類比感測應用是理想的。
3.3 光譜響應
圖 5 和圖 6 與元件的光譜靈敏度相關。圖 5 是一個極座標圖，顯示了靈敏度的角度相依性，說明了輸出如何隨入射光相對於元件軸線的角度而變化。這對於光學系統中的對準非常重要。圖 6，即光譜分佈曲線，顯示 LTR-3208 對紅外線最為敏感，峰值響應度出現在特定波長（暗示在近紅外線區域，這是矽光電晶體的典型特性）。它對可見光的響應可忽略不計，這使得它在許多情況下不受環境室內照明的影響。
4. 機械與封裝資訊
4.1 封裝尺寸
LTR-3208 使用具有三根引腳的標準塑膠封裝。封裝頂部包含一個模製透鏡，用於將入射光聚焦到敏感的半導體區域。關鍵尺寸包括本體尺寸、引腳間距以及法蘭下方的樹脂突出部分，後者規定最大為 1.5mm。引腳間距是在引腳離開封裝本體的點測量的。除非另有說明，所有尺寸均以毫米為單位提供，標準公差為 ±0.25mm。實體外觀與尺寸對於 PCB 佔位面積設計以及確保在組裝中的正確配合至關重要。
4.2 極性識別與接腳定義
此元件有三個接腳：集極、射極和基極（在某些配置中通常不連接或用於偏壓）。此封裝中光電晶體的典型接腳定義為：從頂部（透鏡側）觀察元件，平面側或凹口朝向特定方向時，從左到右的接腳通常是射極、集極和基極。然而，設計人員必須始終從規格書中的機械圖面驗證接腳定義，以避免連接錯誤。封裝上可能也有標記或凹痕來識別第 1 腳。
5. 焊接與組裝指南
5.1 迴流焊接參數
雖然此摘錄未提供具體的迴流溫度曲線細節，但絕對最大額定值給出了一個關鍵限制：當測量點距離封裝本體 1.6mm 時，引腳可承受最高 260°C 的焊接溫度，最長 5 秒鐘。這意味著標準的無鉛迴流溫度曲線（峰值通常在 245-260°C 左右）是可接受的，但必須控制高於液相線的時間以防止封裝損壞。建議遵循 JEDEC 或 IPC 標準進行塑膠封裝元件的焊接。
5.2 處理與儲存注意事項
應採取標準的 ESD（靜電放電）預防措施處理此元件，因為半導體接面可能因靜電而損壞。應在規定的溫度範圍 -55°C 至 +100°C 內、低濕度環境中儲存。透鏡應保持清潔，避免在組裝過程中產生刮痕、污染物或環氧樹脂滲出，因為這些會顯著影響光學性能與靈敏度。
6. 應用建議
6.1 典型應用電路
最常見的電路配置是開關模式。光電晶體的集極通過一個上拉電阻（RCC）連接到正電源電壓（VL）。射極連接到接地。輸出訊號取自集極節點。當沒有光線時，元件關斷，輸出被拉高至 VCC。當足夠的紅外線照射到元件時，它導通，將輸出電壓拉低至接近 VCE(SAT)。RL的值決定了輸出擺幅、電流消耗和開關速度，如性能曲線所示。
6.2 設計考量
關鍵設計因素包括：偏壓：確保工作 VCE在最大額定值（30V）之內。負載電阻選擇：根據所需的開關速度（參見圖 3）、輸出電壓擺幅和功耗來選擇 RL。較小的 RL提供更快的速度，但電流更高。光學對準：在設計紅外線發射器與偵測器之間的光路時，請考慮角度靈敏度圖（圖 5）。抗環境光干擾：雖然元件主要對紅外線敏感，但強烈的環境紅外線源（如陽光或白熾燈泡）可能導致誤觸發。使用調變的紅外線訊號和同步偵測可以大大改善抗噪能力。溫度效應：考慮暗電流隨溫度增加的情況，這可能需要在偵測電路中進行閾值調整。
7. 技術比較與差異化
與簡單的光電二極體相比，光電晶體提供了內部增益，對於相同的光輸入能產生更大的輸出電流，通常無需額外的放大級。與其他光電晶體相比，LTR-3208 的差異在於其特定的封裝組合（整合透鏡以提高靈敏度）、其定義的電流分級允許靈敏度選擇，以及其平衡的電氣額定值（30V VCEO、100mW PD）。低 VCE(SAT)也是實現乾淨數位開關的有利特性。
8. 常見問題解答（基於技術參數）
問：IC(ON)?
的不同分級（C、D、E、F）有何用途？
答：分級根據元件的靈敏度進行分類。F 級元件具有最高的最小輸出電流（最靈敏），而 C 級元件則最低。這允許您選擇一個符合系統所需訊號位準的元件，通過提供可預測的訊號範圍來確保一致性，並可能簡化電路設計。
問：我可以在陽光下使用此感測器嗎？
答：陽光直射含有大量的紅外線輻射，很可能會使感測器飽和，導致持續的導通狀態。對於戶外使用或在明亮環境中，強烈建議使用光學濾波（一種阻擋可見光的紅外線通過濾波器）和/或訊號調變技術，以區分目標紅外線訊號與環境紅外線雜訊。
問：如何解讀上升與下降時間？
答：這些參數指定了輸出改變狀態的速度。10μs 的上升時間意味著當光線照射時，輸出從其最終值的 10% 上升到 90% 大約需要 10 微秒。這限制了可以準確偵測的調變光最高頻率。對於簡單的物體偵測，此速度綽綽有餘。對於高速通訊，它可能成為限制因素。
9. 實際使用案例情境：印表機中的紙張偵測。
將一個 LTR-3208（來自適當的靈敏度分級）和一個紅外線 LED 放置在紙張路徑的兩側，對準以便紙張阻斷光束。光電晶體配置在一個開關電路中，使用一個 10kΩ 的上拉電阻連接到 5V。當沒有紙張時，紅外線照射到感測器，使其導通並將輸出接腳拉至低電壓（約 0.2V）。當紙張通過時，它阻擋了光線，使光電晶體關斷，並允許輸出接腳被拉高至 5V。此數位訊號被饋送到微控制器，以追蹤紙張存在與邊緣偵測。LTR-3208 上的透鏡有助於聚焦紅外線光束，提高了可靠性，並允許發射器與偵測器之間有稍大的間隙。
10. 工作原理FE光電晶體是一種雙極性接面電晶體，其基極區域暴露於光線下。能量大於半導體能隙的入射光子在基極-集極接面產生電子-電洞對。這些光生載子等效於基極電流。由於電晶體的電流放大（β 或 h
），這個小的光電流被放大，從而產生大得多的集極電流。該元件本質上將光電二極體的光偵測功能與電晶體的電流增益結合在單一封裝中。整合透鏡的作用是將更多光線集中到有源半導體區域，增加有效的基極電流，從而提高輸出訊號。
11. 技術趨勢
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。 |