LTH-301-07 フォトインタラプタ データシート - スロット型 - 外形寸法 4.0x3.2x2.5mm - 順方向電圧 1.2V - 許容損失 80mW - 技術文書

1. 製品概要

LTH-301-07は、非接触スイッチング用途向けに設計されたコンパクトなスロット型フォトインタラプタモジュールです。赤外線発光ダイオード（LED）とフォトトランジスタを一つの筐体内に統合し、物理的な隙間で分離しています。基本的な動作原理は、エミッタから検出器へ通過する赤外線ビームを遮断することにあります。不透明な物体がスロットに入ると光路を遮断し、フォトトランジスタの出力状態が変化します。これにより、機械式スイッチと比較して信頼性が高く、摩耗のない検出メカニズムを提供します。

その中核的な利点には、可動部品がないことによる高い信頼性、高速な動きの検出に適した高速スイッチング速度、正確な位置検出が含まれます。本デバイスは、直接PCB実装またはデュアルインチラインソケット使用のために設計されており、組み立ての柔軟性を提供します。典型的なターゲット市場と用途は、ファクシミリ、コピー機、プリンタ、スキャナなどのオフィスオートメーション機器を含み、紙検知、エッジセンシング、位置エンコーディングに使用されます。

2. 詳細な技術パラメータ分析

2.1 絶対最大定格

これらの定格は、デバイスに永久的な損傷が発生する可能性のある応力限界を定義します。これらの条件下での動作は保証されません。

• 入力LED:最大連続順方向電流は50 mAです。パルス条件下（300 pps、10 μsパルス幅）では、ピーク順方向電流は1 Aに達することができます。最大許容損失は80 mW、逆方向耐圧は5 Vに制限されます。
• 出力フォトトランジスタ:コレクタ-エミッタ電圧定格は30 V、エミッタ-コレクタ電圧は5 Vです。最大コレクタ電流は20 mA、許容損失限界は100 mWです。
• 熱的限界:動作温度範囲は-25°Cから+85°C、保管温度範囲はより広い-40°Cから+100°Cと規定されています。リードはんだ付け温度は、ケースから1.6mmの位置で測定した場合、5秒間260°Cを超えてはなりません。

2.2 電気的・光学的特性

これらのパラメータは、周囲温度（TA）25°Cにおける通常動作条件下でのデバイスの性能を定義します。

• 入力LED順方向電圧（V_F）:順方向電流（I_F）20 mAで駆動した場合、標準値は1.2 V、最大値は1.6 Vです。この低電圧は低電力ロジック回路に適しています。
• 出力フォトトランジスタ暗電流（I_CEO）:光が入射していない時のリーク電流は、V_CE=10Vにおいて100 nA未満であることが保証されており、良好なオフ状態を確保します。
• カプラ性能:主要なパラメータはオン状態コレクタ電流（I_C(ON)）であり、LEDをI_F=20mAで駆動し、V_CE=5Vの条件下で、少なくとも0.6 mAであることが保証されています。コレクタ-エミッタ飽和電圧（V_CE(SAT)）は、これらの条件下で最大0.4 Vであり、良好な低抵抗のオン状態を示しています。
• スイッチング速度:応答時間は立上り時間（T_r）と立下り時間（T_f）で特徴付けられます。標準値はそれぞれ3 μsおよび4 μs、最大値は15 μsおよび20 μsです。この速度は、多くのミディアムスピードの検出およびカウント用途に十分です。

3. 機械的仕様およびパッケージ情報

本デバイスは標準的なスルーホールパッケージを採用しています。外形寸法はデータシートに記載されており、すべての寸法はミリメートル単位です。主要な本体寸法は、リードを除いて、長さ約4.0mm、幅約3.2mm、高さ約2.5mmです。スロットギャップ幅は、検出可能な物体のサイズを決定する重要な寸法です。リードは標準的なデュアルインチライン実装用に間隔が空けられています。極性は筐体の物理的形状および/またはマーキングで示されています。通常、長いリードはLEDのアノードに対応します。スロットのPCB端や他の部品に対する正確な配置については、寸法図を参照することが極めて重要です。

4. はんだ付けおよび組み立てガイドライン

4.1 はんだ付けプロセス

適切なはんだ付けは、プラスチック筐体および内部部品への損傷を防ぐために重要です。筐体をはんだに浸漬してはいけません。デバイスが高温の間、はんだ付け中にリードに外部応力を加えてはいけません。

• 手はんだ（はんだごて）:推奨される最高温度は350°Cで、リードごとはんだ付け時間は3秒を超えないようにします。はんだごての先端は、筐体ベースから2mm以内に近づけてはいけません。
• フローはんだ付け:特定のプロファイルが推奨されます。予熱温度は60秒まで100°Cを超えないようにします。はんだウェーブ温度は最高260°C、接触時間は5秒以下とします。浸漬位置は、はんだが筐体ベースから2mm以内に上昇しないことを保証しなければなりません。

4.2 保管条件および保存寿命

はんだ付け性とデバイスの完全性を維持するために、厳格な保管条件が義務付けられています。理想的な保管環境は、温度30°C以下、相対湿度70%以下です。部品は納入日から3ヶ月以内に組み立てる必要があります。元の梱包での長期保管の場合は、乾燥剤入りの密閉容器または窒素雰囲気デシケーターに保管する必要がありますが、1年を超えてはいけません。防湿バッグを開封したら、部品は<25°C、<60% RHの管理された環境下で3ヶ月以内に使用しなければなりません。結露によるピン酸化を防ぐため、高湿度での急激な温度変化は避けるべきです。保管条件が満たされていない場合は、使用前にはんだ付け性評価が必要です。

5. アプリケーションノートおよび設計上の考慮点

5.1 代表的なアプリケーション回路

最も一般的な構成は、フォトインタラプタをデジタルスイッチとして使用することです。入力LEDと直列に電流制限抵抗を配置し、電源電圧（V_CC）、所望の順方向電流（I_F、例：20mA）、およびLEDの順方向電圧（V_F~1.2V）に基づいて計算します：R_limit= (V_CC- V_F) / I_F。出力フォトトランジスタは通常、コレクタからV_Lへプルアップ抵抗（R_CC）を接続します。エミッタはグランドに接続します。光路が遮られていないとき、フォトトランジスタは導通し、コレクタ出力電圧を低レベル（V_CE(SAT)付近）に引き下げます。遮断されると、フォトトランジスタはオフになり、出力はR_Lによってハイレベルにプルアップされます。R_Lの値は、出力電圧スイングとスイッチング速度の両方に影響します。値が小さいほど速度は速くなりますが、消費電流は高くなります。

5.2 設計上の考慮点

• 環境光耐性:本デバイスは変調された赤外線を使用するため（高速スイッチングにより暗示）、定常的な環境光に対して良好な除去特性を提供します。ただし、重要な用途では、直射日光や他の強いIR光源を遮断するために、追加のシールドや筐体設計が必要になる場合があります。
• 物体特性:検出の信頼性は、物体の赤外線波長に対する不透明度に依存します。透明または高反射性の材料では、ビームを確実に遮断できない場合があります。
• アライメント:一貫した動作のためには、物体の経路とスロットの正確な機械的アライメントが必要です。スロット幅は、確実にトリガーするための最小物体サイズを定義します。
• チャタリング除去:電気出力には、特にチャタリングや振動を起こす可能性のある機械部品と併用する場合、ソフトウェアまたはハードウェアによるチャタリング除去が必要になる場合があります。

6. 性能曲線およびグラフィカルデータ

データシートは、詳細な設計解析に不可欠な代表的な特性曲線を参照しています。具体的なグラフは本文には再現されていませんが、通常以下を含みます：

• 順方向電流 vs. 順方向電圧（I_F-V_F）:入力LEDの関係を示し、異なる駆動電流での正確な電圧降下を計算するのに役立ちます。
• コレクタ電流 vs. コレクタ-エミッタ電圧（I_C-V_CE）:入射光強度（またはLED駆動電流）をパラメータとした出力フォトトランジスタの曲線群です。このグラフは、動作点と負荷抵抗の値を決定するために重要です。
• 電流伝達率（CTR） vs. 順方向電流:CTRは出力コレクタ電流と入力LED電流の比（I_C/I_F）です。この曲線は、効率が駆動電流とともにどのように変化するかを示し、電力消費と出力信号強度の設計最適化に役立ちます。
• 順方向電圧、コレクタ電流、CTRなどのパラメータが動作温度範囲でどのように変化するかを示す曲線です。これは、非周囲環境での信頼性の高い動作を確保するために不可欠です。7. よくある質問（FAQ）

7.1 フォトインタラプタとフォトリフレクタの違いは何ですか？

フォトインタラプタ（または透過型センサ）は、エミッタと検出器が隙間を挟んで向かい合っています。物体が光ビームを遮断したときに検出されます。フォトリフレクタ（または反射型センサ）は、エミッタと検出器が同じ方向を向いて並んでいます。物体が発光を検出器に反射したときに検出されます。LTH-301-07はスロット型フォトインタラプタです。

7.2 電流制限抵抗なしで、LEDを電圧で直接駆動できますか？

できません。LEDは電流駆動デバイスです。順方向電圧を超える電源に直接接続すると、過剰電流が流れ、破損する可能性があります。動作電流を設定するための直列抵抗は必須です。

7.3 保管湿度条件がなぜそれほど重要ですか？

電子部品のプラスチックパッケージは、空気中の湿気を吸収することがあります。高温のはんだ付けプロセス中に、この吸収された湿気が急速に膨張し、内部の剥離、クラック、またはポップコーン現象を引き起こし、デバイスを損傷する可能性があります。指定された保管条件とベーキング要件（暴露された場合）は、これを防ぐために設計されています。

7.4 フォトトランジスタのプルアップ抵抗（R

）の値はどのように選べばよいですか？_L選択にはトレードオフが伴います。R

が小さいほど、立上り時間は速くなり（回路容量をより速く充電するため）、より強いロー信号が得られますが、トランジスタがオンの時の消費電力が大きくなります。R_Lが大きいほど電力は節約できますが、スイッチング速度が遅くなり、プルアップが弱くなります。一般的な出発点は1kΩから10kΩの間ですが、データシートの速度測定におけるR_L=100Ωという試験条件は、比較的低いインピーダンスを駆動できることを示しています。_L=100Ω for speed measurement indicates it can drive relatively low impedances.