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Datenblatt der EL111X-G-Serie Optokoppler mit Fototransistor - 5-poliges SOP-Gehäuse - 8mm Kriechstrecke - Isolationsspannung 5000Vrms - Technisches Dokument in vereinfachtem Chinesisch

EL111X-G Series 5-Pin SOP Optotransistor-Optokoppler Technisches Datenblatt. Merkmale umfassen 8mm lange Kriechstrecke, 5000Vrms Isolationsspannung, Halogenfrei-Konformität und mehrere Current Transfer Ratio (CTR) Klassen.
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PDF-Dokumentendeckel - Datenblatt der EL111X-G-Serie Fototransistor-Optokoppler - 5-Pin SOP-Gehäuse - 8mm Kriechstrecke - Isolationsspannung 5000Vrms - Technisches Dokument in vereinfachtem Chinesisch

1. Produktübersicht

Die EL111X-G-Serie ist eine Klasse von Optokopplern (Optokoppler) auf Basis von Fototransistoren, die speziell für Anwendungen entwickelt wurde, die eine zuverlässige elektrische Isolierung und Signalübertragung zwischen Schaltkreisen mit unterschiedlichen Potenzialen erfordern. Die Kernfunktion des Bauteils besteht darin, Licht zur Übertragung elektrischer Signale zu nutzen und eine elektrische Isolierung zwischen der Eingangsseite (Infrarot-Emissionsdiode) und der Ausgangsseite (Fototransistor-Detektor) bereitzustellen. Diese Isolierung ist entscheidend, um empfindliche Schaltkreise vor hohen Spannungen, Störungen und Erdschleifen zu schützen.

该系列的特点是采用紧凑的5引脚小外形封装(SOP),高度仅为2.0毫米,适合空间受限的PCB设计。一个关键的区分特征是8毫米的长爬电距离,通过增加沿封装体表面的导电部件之间的距离,提高了高压环境下的可靠性和安全性。器件采用不含卤素(溴<900 ppm,氯<900 ppm,Br+Cl<1500 ppm)和三氧化二锑(Sb2O3)的复合材料制造,符合环境和安全法规。

2. Detaillierte technische Spezifikationen

2.1 Absolute Maximalwerte

Diese Nennwerte definieren die Grenzen, die zu einer dauerhaften Beschädigung des Bauteils führen können. Ein Betrieb unter diesen Bedingungen garantiert keine Leistung.

2.2 Optoelektronische Eigenschaften

Diese Parameter definieren die Leistung des Bauteils unter normalen Betriebsbedingungen (sofern nicht anders angegeben, Ta=25°C).

2.2.1 Eingangseigenschaften (Infrarot-LED)

2.2.2 Ausgangskennlinie (Fototransistor)

2.2.3 Übertragungskennlinie

Diese Parameter beschreiben die Kopplungseffizienz und Geschwindigkeit zwischen Eingang und Ausgang.

3. Beschreibung des Klassifizierungssystems

Das Hauptklassifizierungssystem der EL111X-G-Serie basiert aufdem Stromübertragungsverhältnis (CTR). Unterschiedliche Bauteilnummern (durch 'X' in EL111X dargestellt) entsprechen unter Standardbedingungen (IF=5mA oder 10mA, VCE=5V) gemessenen spezifischen, garantierten CTR-Bereich. Dies ermöglicht es den Entwicklern:

  1. Die Schaltungsstabilität sicherstellen:Die Wahl eines engeren CTR-Bereichs (z.B. EL1117: 80-160%) kann für einen gegebenen Eingangsstrom einen besser vorhersagbaren Ausgangsstrom liefern und den Bedarf an Toleranzausgleichsschaltungen reduzieren.
  2. Optimierung der Leistungsaufnahme:Für den gewünschten Ausgangsstrom kann eine höhere CTR-Komponente (z.B. EL1119) mit einem niedrigeren Eingangs-LED-Strom angesteuert werden, wodurch Leistung auf der Primärseite eingespart wird.
  3. Anpassung an die Designanforderungen:Unterschiedliche Anwendungen können unterschiedliche Verstärkungen erfordern. Logische Schnittstellenschaltungen können Standard-CTR-Bauteile verwenden, während die analoge Signalübertragung von höheren, lineareren CTR-Bauteilen profitieren kann.

Die Bestellinformationen definieren diese Abstufung eindeutig über das 'X'-Zeichen (0, 2, 3, 4, 6, 7, 8, 9).

4. Analyse der Leistungskurven

Obwohl im Datenblatt auf konkrete grafische Kurven verwiesen wird ("Typische elektrooptische Kennlinien"), kann das typische Verhalten basierend auf dem Funktionsprinzip eines Fototransistor-Optokopplers beschrieben werden:

5. Mechanische und Gehäuseinformationen

Das Bauteil ist in einem 5-poligen SOP-Gehäuse (Small Outline Package) mit einer Höhe von 2,0 mm ausgeführt. Die Pinbelegung ist standardisiert:

  1. Anode (Eingang LED+)
  2. Kathode (Eingang LED-)
  3. Emitter (Fototransistor)
  4. Kollektor (Fototransistor)
  5. Basis (Fototransistor, typischerweise offen oder für Beschleunigungstechnik angeschlossen)

Das Gehäuse umfasst einenEmpfohlenes Pad-Layout, für die Oberflächenmontage, was entscheidend für zuverlässige Lötstellen und angemessene mechanische Stabilität während des Reflow-Lötens ist.8 mm langer KriechstromwegEs handelt sich um ein physikalisches Designmerkmal des Gehäusewerkzeugs, das den Oberflächenabstand zwischen Eingangs- und Ausgangsanschlüssen vergrößert und direkt zur Erreichung einer hohen Isolationsnennspannung von 5000 Vrms und zur Einhaltung von Sicherheitsstandards beiträgt.

6. Leitfaden für Schweißen und Montage

Die maximale Löttemperatur des Bauteils beträgt 260 °C für 10 Sekunden. Dies entspricht dem Standard-Lötprofil für bleifreies Reflow-Löten (IPC/JEDEC J-STD-020). Zu den wichtigsten Hinweisen gehören:

7. Verpackungs- und Bestellinformationen

Dieses Produkt bietet verschiedene Verpackungsoptionen, um unterschiedliche Produktionsmengen zu berücksichtigen:

BauteilNummernstrukturlautet: EL111X(Y)-VG

Die Bauteilkennzeichnung auf dem Gehäuse umfasst das Herstellungsjahr und die Wochenkennzahl, die Bauteilenummer sowie optional einen VDE-Indikator.

8. Anwendungsempfehlungen

8.1 Typische Anwendungsszenarien

8.2 Designhinweise

9. Technischer Vergleich und Vorteile

Die EL111X-G-Serie hebt sich auf dem Markt für Optokoppler durch mehrere Schlüsseleigenschaften hervor:

10. Häufig gestellte Fragen (basierend auf technischen Parametern)

  1. Frage: Was ist der Zweck des langen Kriechwegs?
    Antwort: Der Kriechstreckenabstand ist der kürzeste Abstand zwischen zwei leitfähigen Teilen entlang der Oberfläche der Isolierstoffumhüllung. Ein Abstand von 8 mm verlängert den Durchschlagspfad für Oberflächenverschmutzungen (Staub, Feuchtigkeit) erheblich, was entscheidend ist, um eine hohe Isolationsspannungsfestigkeit von 5000 Vrms zu erreichen und aufrechtzuerhalten, insbesondere in feuchten oder verschmutzten Umgebungen.
  2. Frage: Wie wählt man die richtige CTR-Klasse aus?
    Antwort: Die Wahl erfolgt basierend auf dem benötigten Ausgangsstrom und der verfügbaren Ansteuerfähigkeit des Eingangs in Ihrer Schaltung. Wenn der GPIO-Pin Ihres Mikrocontrollers nur 5 mA liefern kann, wählen Sie eine höhere CTR-Klasse (z.B. EL1119), um ausreichenden Ausgangsstrom zu erhalten. Wenn Sie eine konsistente, vorhersehbare Verstärkung für analoge Erfassung benötigen, wählen Sie eine Klasse mit engerer Toleranz (z.B. EL1117). Beziehen Sie sich stets auf die Minimal-/Maximalwerte für Ihren spezifischen Arbeitspunkt.
  3. Frage: Kann ich es für die Übertragung analoger Signale verwenden?
    Antwort: Ja, aber mit Einschränkungen. Die Reaktion des Fototransistors ist nicht vollständig linear, und der CTR variiert mit Temperatur und Strom. Er eignet sich am besten für niederfrequente oder digital dargestellte analoge Signale (z.B. PWM). Für präzise analoge Isolierung sind spezielle lineare Optokoppler oder Isolationsverstärker besser geeignet.
  4. Frage: Was ist der Unterschied zwischen den TA- und TB-Bandoptionen?
    A: Das Datenblatt zeigt zwei verschiedene Bandoliergrößenbilder. Der Hauptunterschied liegt wahrscheinlich in der Ausrichtung des Bauteils in der Bandoliertasche ("Bandolierzuführrichtung") und kann auch unterschiedliche Bandbreiten umfassen. Die TB-Option hat eine Ko-Abmessung von 2,25 mm. Bitte konsultieren Sie den Hersteller oder prüfen Sie die detaillierten Bandolierspezifikationen, um die Kompatibilität mit Ihrer Bestückungsmaschine sicherzustellen.
  5. F: Wie beeinflusst die Temperatur die Leistung?
    A: Die Temperatur beeinflusst hauptsächlich den CTR (der mit steigender Temperatur abnimmt) und die Durchlassspannung VF(ebenfalls abnehmend). Die Schaltgeschwindigkeit kann sich ebenfalls ändern. Designs, die für den gesamten Bereich von -55°C bis +110°C ausgelegt sind, müssen diese Veränderungen berücksichtigen, insbesondere das CTR-Derating.

11. Praktische Designbeispiele

Szenario:Isolieren eines 3.3V-Mikrocontroller-GPIO-Signals, um ein 12V-Relais auf der isolierten Seite zu steuern. Die Relaisspule benötigt 30mA zum Anziehen.

Designschritte:

  1. CTR-Rating auswählen:Erforderlicher ICSie beträgt 30mA. Der Mikrocontroller kann etwa 10mA liefern. Erforderlicher CTR = (30mA / 10mA) * 100% = 300%. Bei IF=10mA liegt der CTR-Bereich des EL1114 bei 160-320%. Wir wählen den EL1114, müssen jedoch beachten, dass bei minimalem CTR (160%) IC16mA betragen wird, was möglicherweise nicht ausreicht. Möglicherweise müssen wir die LED mit einem höheren Strom ansteuern oder eine andere Güteklasse/ein anderes Bauteil wählen.
  2. Neuberechnung mit EL1119:Die Nenntestbedingungen für EL1119 sind IF=5mA. Der CTR-Bereich liegt bei 200-400%. Wenn wir ihn mit IF=7,5mA (innerhalb des Nennwerts) ansteuern und den typischen CTR verwenden, können wir ein ICvon etwa 22,5-30mA erwarten. Dies befindet sich im Grenzbereich. Eine bessere Lösung ist die Verwendung eines Transistors auf der Ausgangsseite zum Ansteuern des Relais, wobei der Optokoppler nur als Logikpegel-Isolator dient.
  3. Berechnung des Eingangswiderstands (unter Verwendung von EL1114, IF=10mA):Angenommen VF~ 1,2 V. Die Mikrocontroller-Spannung beträgt 3,3 V. Rlimit= (3.3V - 1.2V) / 0.01A = 210 Ω. Verwenden Sie einen Standard-200-Ω-Widerstand.
  4. Ausgangsseite:Schließen Sie den Kollektor des Fototransistors über die Relaisspule an die 12-V-Stromversorgung an. Der Emitter ist geerdet. Platzieren Sie eine Freilaufdiode antiparallel über die Relaisspule. Wenn der Fototransistor leitet, wird er in Sättigung gehen, VCE(sat)< 0.4V,将几乎全部的12V电压施加到继电器上。
  5. Geschwindigkeitsüberlegungen:Relais sind langsam, daher ist die Einschaltzeit des Optokopplers von etwa 4 µs irrelevant. Ein Basiswiderstand zur Beschleunigung ist nicht erforderlich.
Dieses Beispiel veranschaulicht den iterativen Prozess der Abstimmung von Bauteileparametern auf die Anwendungsanforderungen.

12. Funktionsprinzip

Ein Optokoppler (Opto-Isolator) ist ein Bauteil, das Licht nutzt, um elektrische Signale zwischen zwei isolierten Schaltkreisen zu übertragen. In der EL111X-G-Serie:

  1. Wird ein Strom an die Eingangspins (1-Anode, 2-Kathode) angelegt, wird die interneInfrarot-Leuchtdiode (IRED).
  2. Die IRED emittiert infrarotes Licht proportional zum Vorwärtsstrom.
  3. Dieses Licht durchdringt den transparenten Isolationsspalt (typischerweise Kunststoff) und trifft auf der Ausgangsseite auf denSilizium-Fototransistorder Basisregion.
  4. Das einfallende Licht erzeugt im Basisbereich Elektron-Loch-Paare, die effektiv als Basisstrom wirken. Dies führt dazu, dass der Fototransistor zwischen seinem Kollektor (Pin 4) und Emitter (Pin 3) leitend wird.
  5. Der erzeugte Ausgangskollektorstrom (IC) ist ungefähr proportional zum Eingangs-LED-Strom (IFproportional ist, wobei die Proportionalitätskonstante die Stromübertragungsrate (CTR) ist.
  6. Der entscheidende Punkt ist, dass die einzige Verbindung zwischen Eingang und Ausgang der Lichtstrahl ist; es gibt keinen elektrisch leitenden Pfad. Dies gewährleistet die galvanische Trennung, die hohe Spannungen, Potenzialdifferenzen der Masse und Störungen blockiert.

13. Technologietrends

Die Technologie von Optokopplern entwickelt sich kontinuierlich mit den Systemanforderungen:

Die EL111X-G-Serie konzentriert sich auf die Realisierung hoher Isolationsspannungen in kompakten, umweltkonformen Gehäusen und erfüllt damit den anhaltenden Bedarf an zuverlässiger, sicherheitszertifizierter Signalisolierung in einer Vielzahl von Industrie- und Konsumanwendungen.

Detaillierte Erläuterung der LED-Spezifikationsbegriffe

Vollständige Erklärung der LED-Technikbegriffe

I. Kernkennzahlen der optoelektronischen Leistung

Begriffe Einheit/Darstellung Einfache Erklärung Warum ist es wichtig
Lichtausbeute (Luminous Efficacy) lm/W (Lumen pro Watt) Der Lichtstrom pro Watt elektrischer Leistung; je höher dieser Wert, desto energieeffizienter. Bestimmt direkt die Energieeffizienzklasse der Leuchte und die Stromkosten.
Lichtstrom (Luminous Flux) lm (Lumen) Die gesamte von einer Lichtquelle abgegebene Lichtmenge, umgangssprachlich als "Helligkeit" bezeichnet. Bestimmen, ob die Leuchte hell genug ist.
Abstrahlwinkel (Viewing Angle) ° (Grad), z.B. 120° Der Winkel, bei dem die Lichtintensität auf die Hälfte abfällt, bestimmt die Breite des Lichtkegels. Beeinflusst den Beleuchtungsbereich und die Gleichmäßigkeit.
Farbtemperatur (CCT) K (Kelvin), z.B. 2700K/6500K Die Farbtemperatur des Lichts bestimmt seinen warmen oder kalten Farbton. Niedrige Werte tendieren zu gelb/warm, hohe Werte zu weiß/kalt. Bestimmt die Beleuchtungsatmosphäre und die geeigneten Anwendungsszenarien.
Farbwiedergabeindex (CRI / Ra) Einheitenlos, 0–100 Die Fähigkeit einer Lichtquelle, die tatsächlichen Farben eines Objekts wiederzugeben, wobei Ra≥80 optimal ist. Beeinflusst die Farbtreue und wird für anspruchsvolle Orte wie Einkaufszentren und Kunstgalerien verwendet.
Farbtoleranz (SDCM) Anzahl der Schritte im MacAdam-Ellipsen-Diagramm, z.B. "5-step" Ein quantitatives Maß für die Farbkonsistenz: Je kleiner der Schritt, desto einheitlicher die Farbe. Gewährleistung, dass die Farbe innerhalb derselben Charge von Leuchten keine Unterschiede aufweist.
Dominant Wavelength nm (Nanometer), z.B. 620nm (Rot) Wellenlängenwerte, die den Farben von farbigen LEDs entsprechen. Bestimmung des Farbtons von monochromatischen LEDs wie Rot, Gelb und Grün.
Spektrale Verteilung (Spectral Distribution) Wellenlänge vs. Intensitätskurve Zeigt die Intensitätsverteilung des von der LED emittierten Lichts über verschiedene Wellenlängen. Beeinflusst Farbwiedergabe und Farbqualität.

II. Elektrische Parameter

Begriffe Symbole Einfache Erklärung Entwurfshinweise
Forward Voltage Vf Die minimale Spannung, die zum Leuchten einer LED erforderlich ist, ähnlich einer "Startschwelle". Die Versorgungsspannung der Treiber muss ≥ Vf sein, bei Reihenschaltung mehrerer LEDs addieren sich die Spannungen.
Forward Current If Der Stromwert, bei dem die LED normal leuchtet. Es wird üblicherweise mit Konstantstrom betrieben, wobei der Strom die Helligkeit und Lebensdauer bestimmt.
Maximaler Impulsstrom (Pulse Current) Ifp Kurzzeitig zulässiger Spitzenstrom für Dimmung oder Blitzlicht. Impulsbreite und Tastverhältnis müssen streng kontrolliert werden, sonst Überhitzungsschäden.
Sperrspannung (Reverse Voltage) Vr Die maximale Sperrspannung, die eine LED aushalten kann. Wird dieser Wert überschritten, kann es zum Durchschlag kommen. Im Schaltkreis müssen Verpolung oder Spannungsimpulse verhindert werden.
Thermal Resistance Rth (°C/W) Der Widerstand für den Wärmefluss vom Chip zur Lötstelle. Ein niedrigerer Wert bedeutet eine bessere Wärmeableitung. Ein hoher thermischer Widerstand erfordert ein stärkeres Wärmeableitungsdesign, andernfalls steigt die Sperrschichttemperatur.
Elektrostatische Entladungsfestigkeit (ESD Immunity) V (HBM), z.B. 1000V Die Fähigkeit, elektrostatischen Schlägen zu widerstehen; je höher der Wert, desto weniger anfällig für Schäden durch elektrostatische Entladung. Bei der Produktion müssen geeignete Maßnahmen zum Schutz vor elektrostatischer Entladung getroffen werden, insbesondere bei hochempfindlichen LEDs.

III. Wärmemanagement und Zuverlässigkeit

Begriffe Schlüsselkennzahlen Einfache Erklärung Auswirkungen
Sperrschichttemperatur (Junction Temperature) Tj (°C) Die tatsächliche Betriebstemperatur innerhalb des LED-Chips. Eine Verringerung um 10°C kann die Lebensdauer potenziell verdoppeln; zu hohe Temperaturen führen zu Lichtstromrückgang und Farbverschiebung.
Lichtstromrückgang (Lumen Depreciation) L70 / L80 (Stunden) Die Zeit, die benötigt wird, bis die Helligkeit auf 70 % oder 80 % des Anfangswerts abfällt. Definiert direkt die "Lebensdauer" einer LED.
Lichtstromerhaltung (Lumen Maintenance) % (z.B. 70%) Prozentsatz der verbleibenden Helligkeit nach einer Nutzungsdauer. Charakterisiert die Fähigkeit, die Helligkeit nach langfristigem Gebrauch beizubehalten.
Color Shift Δu′v′ oder MacAdam-Ellipse Das Ausmaß der Farbveränderung während des Gebrauchs. Beeinflusst die Farbkonsistenz der Beleuchtungsszene.
Thermische Alterung (Thermal Aging) Verschlechterung der Materialeigenschaften Degradation des Verkapselungsmaterials aufgrund langfristiger Hochtemperatureinwirkung. Kann zu Helligkeitsabfall, Farbveränderung oder Open-Circuit-Ausfall führen.

IV. Gehäuse und Materialien

Begriffe Häufige Typen Einfache Erklärung Merkmale und Anwendungen
Gehäusetyp EMC, PPA, Keramik Gehäusematerial, das den Chip schützt und optische sowie thermische Schnittstellen bereitstellt. EMC bietet gute Wärmebeständigkeit und niedrige Kosten; Keramik ermöglicht eine hervorragende Wärmeableitung und eine lange Lebensdauer.
Chipstruktur Frontmontage, Flip-Chip Anordnung der Chip-Elektroden. Flip-Chip bietet eine bessere Wärmeableitung und höhere Lichtausbeute, geeignet für Hochleistungsanwendungen.
Phosphorbeschichtung YAG, Silikat, Nitrid Auf den blauen LED-Chip aufgebracht, wird ein Teil in gelbes/rotes Licht umgewandelt und zu weißem Licht gemischt. Unterschiedliche Leuchtstoffe beeinflussen Lichtausbeute, Farbtemperatur und Farbwiedergabe.
Linsen-/Optikdesign Plan, Mikrolinsen, Totalreflexion Optische Struktur der Verkapselungsoberfläche zur Steuerung der Lichtverteilung. Bestimmt den Abstrahlwinkel und die Lichtstärkeverteilungskurve.

V. Qualitätskontrolle und Binning

Begriffe Einstufungsinhalt Einfache Erklärung Zweck
Lichtstrom-Einstufung Codes wie 2G, 2H Gruppierung nach Helligkeit, jede Gruppe hat einen minimalen/maximalen Lumenwert. Sicherstellen, dass die Helligkeit innerhalb derselben Produktcharge einheitlich ist.
Voltage Binning Codes wie 6W, 6X Gruppierung nach dem Bereich der Durchlassspannung. Erleichtert die Anpassung der Treiberstromversorgung und erhöht die Systemeffizienz.
Farbklassifizierung 5-step MacAdam ellipse Gruppierung nach Farbkoordinaten, um sicherzustellen, dass die Farben in einem minimalen Bereich liegen. Gewährleisten der Farbkonsistenz, um Farbunterschiede innerhalb desselben Leuchtkörpers zu vermeiden.
Farbtemperatur-Bin 2700K, 3000K usw. Nach Farbtemperatur gruppiert, jede Gruppe hat einen entsprechenden Koordinatenbereich. Erfüllt die Farbtemperaturanforderungen verschiedener Szenarien.

Sechs: Tests und Zertifizierung

Begriffe Standard/Test Einfache Erklärung Bedeutung
LM-80 Lumen-Erhaltungstest Langzeitbetrieb unter konstanten Temperaturbedingungen, Aufzeichnung der Helligkeitsabschwächungsdaten. Zur Berechnung der LED-Lebensdauer (in Kombination mit TM-21).
TM-21 Lebensdauerprognose-Standard Lebensdauerprognose unter realen Einsatzbedingungen basierend auf LM-80-Daten. Wissenschaftliche Lebensdauervorhersage.
IESNA Standard Standard der Illuminating Engineering Society Umfasst optische, elektrische und thermische Testmethoden. Branchenweit anerkannte Testgrundlage.
RoHS / REACH Umweltzertifizierung Sicherstellen, dass das Produkt keine schädlichen Substanzen (z. B. Blei, Quecksilber) enthält. Zulassungsvoraussetzungen für den Markteintritt auf internationalen Märkten.
ENERGY STAR / DLC Energieeffizienzzertifizierung Energieeffizienz- und Leistungszertifizierung für Beleuchtungsprodukte. Wird häufig in öffentlichen Beschaffungen und Subventionsprogrammen eingesetzt, um die Marktkonkurrenzfähigkeit zu steigern.