LTE-C9511-E 红外发射与接收器规格书 - 940nm波长 - 20mA正向电流 - 1.5V正向电压 - 中文技术文档

1. 产品概述

本文档详细说明了一款分立式红外元件的规格，该元件专为需要可靠红外发射与检测的应用而设计。该器件是一款表面贴装元件，峰值波长为940nm，适用于多种光电系统。

1.1 特性

• 符合RoHS和无铅环保产品标准。
• 采用8mm载带包装，卷盘直径为7英寸，适用于自动化组装。
• 兼容自动贴片设备和红外回流焊工艺。
• 标准EIA封装尺寸。
• 峰值发射波长（λp）为940nm。
• 采用顶部带透镜的水晶透明塑料封装。
• 潮湿敏感度等级（MSL）为3级。

1.2 应用

• 遥控器中的红外发射器。
• 用于接近感应、数据传输或安全警报的PCB安装式红外传感器。

2. 外形尺寸

该元件采用标准表面贴装器件（SMD）封装外形。除非另有说明，所有主要尺寸均在规格书图纸中提供，标准公差为±0.15mm。该封装设计用于在印刷电路板上实现可靠的贴装和焊接。

3. 绝对最大额定值

这些额定值定义了可能导致器件永久损坏的极限条件。所有值均在环境温度（TA）为25°C时指定。

• 功耗（Pd）：100 mW
• 峰值正向电流（IFP）：1 A（脉冲条件下：300 pps，10μs脉冲宽度）
• 直流正向电流（IF）：50 mA
• 反向电压（VR）：5 V
• 工作温度范围（Topr）：-40°C 至 +85°C
• 储存温度范围（Tstg）：-55°C 至 +100°C
• 红外回流焊条件：最高峰值温度260°C，持续时间不超过10秒。

4. 电气与光学特性

典型性能参数在TA=25°C及指定测试条件下测得，反映了预期的运行特性。

• 辐射强度（I_E）：在 I_F= 20mA 时，最小4.0，典型6.0 mW/sr。
• 峰值发射波长（λ_Peak）：在 I_F= 20mA 时，典型值为940 nm。
• 光谱线半宽（Δλ）：在 I_F= 20mA 时，典型值为50 nm。
• 正向电压（V_F）：在 I_F= 20mA 时，典型值1.2，最大值1.5 V。
• 反向电流（I_R）：在 V_R= 5V 时，最大值为10 μA。
• 视角（2θ_1/2）：最小20，典型25度。θ_1/2是指辐射强度降至轴向值一半时的离轴角度。

4.1 分档代码列表

器件根据在20mA下测得的辐射强度进行分档，以确保应用设计的一致性。

• 分档代码 K：4 至 6 mW/sr
• 分档代码 L：5 至 7.5 mW/sr
• 分档代码 M：6 至 9 mW/sr
• 分档代码 N：7 至 10.5 mW/sr

5. 典型性能曲线

以下曲线展示了器件在各种条件下的行为，为电路设计提供更深入的参考。

5.1 光谱分布

光谱输出曲线显示了不同波长下的相对辐射强度，以940nm峰值波长为中心，典型半宽为50nm，定义了红外光的光谱纯度。

5.2 正向电流与正向电压关系

这条IV曲线描绘了施加的正向电流与器件两端产生的压降之间的关系，对于确定所需的驱动电压和功耗至关重要。

5.3 正向电流与环境温度关系

此图显示了随着环境温度升高，最大允许连续正向电流的降额情况，对于热管理和可靠性至关重要。

5.4 相对辐射强度与正向电流关系

说明了光输出功率如何随驱动电流增加而变化，有助于为所需亮度/强度优化电流设置。

5.5 相对辐射强度与环境温度关系

显示了随着结温升高，光输出功率的典型下降情况，这是在变化的热环境中运行的应用需要考虑的关键因素。

5.6 辐射方向图

一个极坐标图，表示发射的红外辐射的角度分布，其特征是典型的25度视角。这定义了发射锥角，对于将发射器与检测器对准至关重要。

6. 机械与包装信息

6.1 建议焊盘布局

提供了推荐的PCB焊盘尺寸，以确保在回流焊过程中形成良好的焊点、机械稳定性和散热。

6.2 载带与卷盘包装尺寸

详细图纸规定了载带尺寸、料袋间距以及与标准SMD组装设备兼容的卷盘规格。

• 卷盘直径：7英寸。
• 每卷数量：1500片。
• 包装符合ANSI/EIA 481-1-A-1994规范。

7. 组装与操作指南

7.1 储存条件

由于其潮湿敏感度等级为3级，必须遵循特定的储存规程。未开封的工厂密封包装（内含干燥剂）应储存在30°C以下、相对湿度90%以下的环境中，并在一年内使用。一旦开封，元件应储存在30°C以下、相对湿度60%以下的环境中，并最好在一周内进行回流焊。在原包装袋外长时间储存需要使用带干燥剂的干燥柜或密封容器。储存超过一周的元件在焊接前应在约60°C下烘烤至少20小时，以防止“爆米花”效应损坏。

7.2 清洁

如果焊接后需要清洁，只能使用酒精类溶剂，如异丙醇（IPA）。必须避免使用刺激性或腐蚀性的化学清洁剂。

7.3 焊接建议

该器件兼容红外回流焊。建议采用符合JEDEC标准的温度曲线。

• 回流焊：最高峰值温度260°C，最长持续时间10秒（最多两次回流循环）。
• 手工焊接（烙铁）：烙铁头最高温度300°C，每个焊盘最长焊接时间3秒。

应根据具体的PCB设计、焊膏和使用的回流炉来精确设定温度曲线。

7.4 驱动电路设计

红外发射二极管（IRED）是一种电流驱动器件，因此必须串联一个限流电阻以确保稳定工作。推荐的电路配置（电路A）是为每个IRED单独串联一个电阻，即使多个器件并联连接到同一电压源时也应如此。这确保了电流均匀分配和所有器件辐射强度的一致性，防止了在没有单独电阻的简单并联连接（电路B）中可能出现的亮度差异。

8. 应用说明与设计考量

8.1 典型应用场景

该元件专为通用红外应用而设计。其940nm波长因其对许多塑料的高透过率和低可见性，非常适合遥控系统。它也适用于消费电子、办公设备和基础工业控制中的短距离数据链路、物体检测和接近感应。

8.2 设计考量

• 光学对准：25度的视角要求发射器与相应的光电探测器（如光电晶体管或光电二极管）之间进行精心的机械对准，以获得最佳信号强度。
• 电流设置：测试关键参数时，应在或低于推荐的20mA直流正向电流下工作。使用性能曲线根据所需的辐射强度选择合适的电流，同时考虑功耗和热效应。
• 抗环境光干扰：
• 当用作传感系统的一部分时，应考虑使用调制的红外信号和相应的带滤波器的探测器，以抑制来自阳光或白炽灯等环境光源的干扰。
• 热管理：确保PCB布局提供足够的散热措施，特别是在接近最大额定值或高环境温度下工作时，以保持长期可靠性。

8.3 工作原理

该器件作为红外发光二极管（LED）工作。当施加超过其正向电压（V_F）的正向偏置电压时，电子和空穴在半导体结处复合，以光子的形式释放能量。特定的半导体材料（如GaAs）被选择用于产生红外光谱（940nm）的光子，该光谱对人眼不可见，但可被硅基光电探测器检测到。

9. 常见问题解答（基于技术参数）

9.1 辐射强度与发光强度有何区别？

辐射强度（以mW/sr为单位）是红外光谱中每单位立体角发射的光功率。发光强度（以坎德拉为单位）是根据人眼灵敏度加权的，不适用于这种不可见的红外光源。

9.2 我可以直接用微控制器的GPIO引脚驱动这个IRED吗？

不可以。微控制器引脚通常无法可靠地提供20mA电流，并且缺乏电流调节功能。应始终使用如规格书所示的带串联限流电阻的驱动电路（如晶体管），为IRED提供稳定、可控的电流。

9.3 为什么储存条件如此具体（MSL 3）？

塑料封装会吸收空气中的水分。在高温回流焊过程中，这些被吸收的水分会迅速汽化，产生内部压力，可能导致分层或开裂（“爆米花”效应）。MSL等级和烘烤说明旨在防止这种失效模式。

9.4 如何选择正确的串联电阻值？

使用欧姆定律：R = (V_supply- V_F) / I_F。例如，电源电压为5V，典型V_F为1.2V，期望的I_F为20mA：R = (5 - 1.2) / 0.02 = 190 欧姆。选择最接近的标准电阻值，并考虑额定功率（P = I²R）。