目录
1. 产品概述
LTR-5888DH 是一款高性能红外光电晶体管,专为需要可靠探测红外光的传感应用而设计。其主要功能是将入射的红外辐射转换为电流。该器件采用特殊的深绿色塑料封装,这一关键特性显著降低了对可见光的敏感性。这种滤光效果最大限度地减少了环境可见光源的干扰,从而提升了专用红外传感系统的信噪比和可靠性。该元件具有宽泛的集电极电流工作范围、对红外光的高灵敏度以及快速的开关时间,使其适用于需要快速响应的应用。
2. 深入技术参数分析
2.1 绝对最大额定值
为确保可靠性并防止损坏,该器件规定了特定的最大工作条件。最大功耗为 100 mW。集电极-发射极电压 (VCEO) 最高可承受 30V,而发射极-集电极电压 (VECO) 限制为 5V。工作温度范围为 -40°C 至 +85°C,存储温度范围为 -55°C 至 +100°C。焊接时,在距离器件本体 1.6mm 处测量,引脚可耐受 260°C 温度长达 5 秒。
2.2 电气与光学特性
详细性能参数在环境温度 (TA) 为 25°C 时规定。集电极-发射极击穿电压 (V(BR)CEO) 在集电极电流 (IC) 为 1mA 且无辐照时,典型值为 30V。集电极-发射极饱和电压 (VCE(SAT)) 在辐照度为 1 mW/cm²、集电极电流为 100μA 时,范围为 0.1V 至 0.4V。开关速度由上升时间 (Tr) 和下降时间 (Tf) 定义,在测试条件 VCC=5V、IC=1mA、负载电阻 (RL) 为 1 kΩ 下,分别规定为 15 μs 和 18 μs。集电极暗电流 (ICEO),即无光照时的漏电流,在 VCE=10V 时,介于 0.1 nA 至 100 nA 之间。
3. 分档系统说明
LTR-5888DH 采用分档系统,根据其导通状态集电极电流 (IC(ON)) 对器件进行分类。此参数是光电晶体管在标准化条件 (VCE= 5V, Ee= 1 mW/cm²) 下产生的平均电流。数据手册提供了两组分档表:一组是“生产设定值”,另一组是保证的“导通状态集电极电流范围”。
每个档位(A 到 H)对应一个特定的 IC(ON)范围,并通过元件上的颜色标记进行识别。例如,在生产设定中,A 档(标记为红色)的 IC(ON)范围为 0.20 mA 至 0.26 mA,而其保证范围为 0.16 mA 至 0.31 mA。这种分档允许设计人员根据其特定电路需求选择灵敏度一致的元件,确保批量生产中的性能可预测。档位从较低灵敏度(A 档)到较高灵敏度(H 档)递增。
4. 性能曲线分析
数据手册包含多条特性曲线,说明了器件在不同条件下的行为。
4.1 集电极暗电流与环境温度关系
图 1 显示,集电极暗电流 (ICEO) 随环境温度升高呈指数增长。这对于高温应用至关重要,因为增加的漏电流会影响传感电路的关断态信号电平和本底噪声。
4.2 集电极功耗与环境温度关系
图 2 描绘了最大允许集电极功耗 (PC) 的降额曲线。随着环境温度升高,最大安全工作功耗线性下降。此图对于热管理和确保器件在其安全工作区 (SOA) 内运行至关重要。
4.3 上升/下降时间与负载电阻关系
图 3 展示了开关速度(上升时间 Tr和下降时间 Tf)与负载电阻 (RL) 之间的关系。Tr和 Tf均随负载电阻增大而增加。设计人员可以利用此曲线,通过选择合适的 RL value.
值来优化开关速度与输出电压摆幅之间的权衡。
4.4 相对集电极电流与辐照度关系e图 4 绘制了相对集电极电流与红外辐照度 (E
) 的关系曲线。该曲线呈亚线性关系,即在较高辐照度水平下,集电极电流的增长率会降低。此特性定义了光电晶体管的灵敏度和动态范围。
5. 机械与封装信息
该元件采用标准光电晶体管封装。关键尺寸说明包括:所有尺寸均以毫米为单位,除非另有说明,一般公差为 ±0.25mm。法兰下方的树脂最大凸出量为 1.5mm。引脚间距在引脚伸出封装本体的位置测量。深绿色塑料材料因其光学滤光特性而被特别选用。
6. 焊接与组装指南
引脚可在最高 260°C 的温度下焊接,持续时间不超过 5 秒。此测量应在距离封装本体 1.6mm (0.063 英寸) 处进行,以防止内部半导体芯片受到热损伤。可使用符合此热分布曲线的标准波峰焊或回流焊工艺。在处理和放置过程中应注意避免对引脚施加过大的机械应力。
7. 应用建议
7.1 典型应用场景
LTR-5888DH 适用于各种红外探测应用,包括物体检测与计数、槽型传感器(例如在打印机或自动售货机中)、接近感应以及采用光束中断原理的工业自动化。其深绿色封装使其特别适用于环境可见光较强的环境,例如日光下或明亮的室内照明下。
7.2 设计考量L设计电路时,负载电阻 (RL) 的值至关重要。较小的 RL值可提供更快的开关速度(如图 3 所示),但对于给定的光电流,会导致输出电压摆幅较小。较大的 R
值可提供较大的电压摆幅,但响应较慢。工作电压不应超过绝对最大额定值。分档选择应与应用预期红外信号强度所需的灵敏度相匹配。为确保稳定运行,尤其是在高温环境中,需考虑暗电流的温度依赖性。
8. 技术对比与差异化
LTR-5888DH 的主要差异化特征是其深绿色封装。与标准的透明或无色封装相比,此封装起到了内置可见光滤光片的作用。这消除或减少了对额外外部光学滤光片的需求,简化了组装,减少了元件数量,并可能降低成本。其高灵敏度、快速开关和宽集电极电流范围的结合,使其成为红外光电晶体管中一个多功能的选择。
9. 常见问题解答 (FAQ)
问:深绿色封装的目的是什么?
答:深绿色塑料滤除了大部分可见光,主要让红外光到达光电晶体管的敏感区域。这通过减少误触发或噪声,提升了在明亮环境光下的性能。
问:如何为我的应用选择合适的分档?
答:根据您应用中预期的红外信号强度选择分档。如果红外光源较弱或距离较远,可能需要更高灵敏度的档位(例如 H 档,橙色)。对于强信号,较低灵敏度的档位(例如 A 档,红色)可能就足够了,并且可能带来诸如更低暗电流等优势。务必参考保证电流范围,而不仅仅是生产设定范围。
问:为什么开关速度取决于负载电阻?
答:负载电阻和光电晶体管的内部电容构成了一个 RC 电路。较大的电阻会增加 RC 时间常数,从而在开关事件期间减慢该电容的充放电速度,因此增加了上升和下降时间。
10. 实际应用案例
案例:办公室打印机中的纸张检测
在打印机纸盘传感器中,一个红外 LED 放置在纸张路径的一侧,LTR-5888DH 则直接放置在对面。当有纸张存在时,它会阻挡红外光束,导致光电晶体管的电流下降。深绿色封装在此至关重要,因为打印机通常在光线充足的办公室中使用。它可以防止荧光灯或 LED 室内灯光被误判为来自 LED 的红外信号,从而确保可靠的缺纸检测。通常会选择中等灵敏度的档位(例如 C 或 D 档),并选择负载电阻值,以便为打印机的微控制器提供干净的数字输出信号,并具有适合纸张移动的响应时间。
11. 工作原理
光电晶体管的工作原理类似于标准双极结型晶体管 (BJT),但其基区对光敏感。当入射光子(光粒子)的能量足够时,它们会在基极-集电极结处产生电子-空穴对,而不是由基极电流驱动。这些光生载流子充当基极电流,然后被晶体管的电流增益(β)放大。这导致集电极电流远大于原始光电流,从而提供了高灵敏度。LTR-5888DH 经过优化,可响应红外波长范围内的光子。
12. 技术趋势
LED规格术语详解
LED技术术语完整解释
一、光电性能核心指标
| 术语 | 单位/表示 | 通俗解释 | 为什么重要 |
|---|---|---|---|
| 光效(Luminous Efficacy) | lm/W(流明/瓦) | 每瓦电能发出的光通量,越高越节能。 | 直接决定灯具的能效等级与电费成本。 |
| 光通量(Luminous Flux) | lm(流明) | 光源发出的总光量,俗称"亮度"。 | 决定灯具够不够亮。 |
| 发光角度(Viewing Angle) | °(度),如120° | 光强降至一半时的角度,决定光束宽窄。 | 影响光照范围与均匀度。 |
| 色温(CCT) | K(开尔文),如2700K/6500K | 光的颜色冷暖,低值偏黄/暖,高值偏白/冷。 | 决定照明氛围与适用场景。 |
| 显色指数(CRI / Ra) | 无单位,0–100 | 光源还原物体真实颜色的能力,Ra≥80为佳。 | 影响色彩真实性,用于商场、美术馆等高要求场所。 |
| 色容差(SDCM) | 麦克亚当椭圆步数,如"5-step" | 颜色一致性的量化指标,步数越小颜色越一致。 | 保证同一批灯具颜色无差异。 |
| 主波长(Dominant Wavelength) | nm(纳米),如620nm(红) | 彩色LED颜色对应的波长值。 | 决定红、黄、绿等单色LED的色相。 |
| 光谱分布(Spectral Distribution) | 波长 vs. 强度曲线 | 显示LED发出的光在各波长的强度分布。 | 影响显色性与颜色品质。 |
二、电气参数
| 术语 | 符号 | 通俗解释 | 设计注意事项 |
|---|---|---|---|
| 正向电压(Forward Voltage) | Vf | LED点亮所需的最小电压,类似"启动门槛"。 | 驱动电源电压需≥Vf,多个LED串联时电压累加。 |
| 正向电流(Forward Current) | If | 使LED正常发光的电流值。 | 常采用恒流驱动,电流决定亮度与寿命。 |
| 最大脉冲电流(Pulse Current) | Ifp | 短时间内可承受的峰值电流,用于调光或闪光。 | 脉冲宽度与占空比需严格控制,否则过热损坏。 |
| 反向电压(Reverse Voltage) | Vr | LED能承受的最大反向电压,超过则可能击穿。 | 电路中需防止反接或电压冲击。 |
| 热阻(Thermal Resistance) | Rth(°C/W) | 热量从芯片传到焊点的阻力,值越低散热越好。 | 高热阻需更强散热设计,否则结温升高。 |
| 静电放电耐受(ESD Immunity) | V(HBM),如1000V | 抗静电打击能力,值越高越不易被静电损坏。 | 生产中需做好防静电措施,尤其高灵敏度LED。 |
三、热管理与可靠性
| 术语 | 关键指标 | 通俗解释 | 影响 |
|---|---|---|---|
| 结温(Junction Temperature) | Tj(°C) | LED芯片内部的实际工作温度。 | 每降低10°C,寿命可能延长一倍;过高导致光衰、色漂移。 |
| 光衰(Lumen Depreciation) | L70 / L80(小时) | 亮度降至初始值70%或80%所需时间。 | 直接定义LED的"使用寿命"。 |
| 流明维持率(Lumen Maintenance) | %(如70%) | 使用一段时间后剩余亮度的百分比。 | 表征长期使用后的亮度保持能力。 |
| 色漂移(Color Shift) | Δu′v′ 或 麦克亚当椭圆 | 使用过程中颜色的变化程度。 | 影响照明场景的颜色一致性。 |
| 热老化(Thermal Aging) | 材料性能下降 | 因长期高温导致的封装材料劣化。 | 可能导致亮度下降、颜色变化或开路失效。 |
四、封装与材料
| 术语 | 常见类型 | 通俗解释 | 特点与应用 |
|---|---|---|---|
| 封装类型 | EMC、PPA、陶瓷 | 保护芯片并提供光学、热学接口的外壳材料。 | EMC耐热好、成本低;陶瓷散热优、寿命长。 |
| 芯片结构 | 正装、倒装(Flip Chip) | 芯片电极布置方式。 | 倒装散热更好、光效更高,适用于高功率。 |
| 荧光粉涂层 | YAG、硅酸盐、氮化物 | 覆盖在蓝光芯片上,部分转化为黄/红光,混合成白光。 | 不同荧光粉影响光效、色温与显色性。 |
| 透镜/光学设计 | 平面、微透镜、全反射 | 封装表面的光学结构,控制光线分布。 | 决定发光角度与配光曲线。 |
五、质量控制与分档
| 术语 | 分档内容 | 通俗解释 | 目的 |
|---|---|---|---|
| 光通量分档 | 代码如 2G、2H | 按亮度高低分组,每组有最小/最大流明值。 | 确保同一批产品亮度一致。 |
| 电压分档 | 代码如 6W、6X | 按正向电压范围分组。 | 便于驱动电源匹配,提高系统效率。 |
| 色区分档 | 5-step MacAdam椭圆 | 按颜色坐标分组,确保颜色落在极小范围内。 | 保证颜色一致性,避免同一灯具内颜色不均。 |
| 色温分档 | 2700K、3000K等 | 按色温分组,每组有对应的坐标范围。 | 满足不同场景的色温需求。 |
六、测试与认证
| 术语 | 标准/测试 | 通俗解释 | 意义 |
|---|---|---|---|
| LM-80 | 流明维持测试 | 在恒温条件下长期点亮,记录亮度衰减数据。 | 用于推算LED寿命(结合TM-21)。 |
| TM-21 | 寿命推演标准 | 基于LM-80数据推算实际使用条件下的寿命。 | 提供科学的寿命预测。 |
| IESNA标准 | 照明工程学会标准 | 涵盖光学、电气、热学测试方法。 | 行业公认的测试依据。 |
| RoHS / REACH | 环保认证 | 确保产品不含有害物质(如铅、汞)。 | 进入国际市场的准入条件。 |
| ENERGY STAR / DLC | 能效认证 | 针对照明产品的能效与性能认证。 | 常用于政府采购、补贴项目,提升市场竞争力。 |