ITR9606-F 광학 차단기 데이터시트 - 패키지 4.0x3.2x2.5mm - 순방향 전압 1.2V - 피크 파장 940nm - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

ITR9606-F는 소형의 나란히 배치된 반사형 광학 차단기 모듈입니다. 단일 블랙 열가소성 수지 하우징 내에 적외선 발광 다이오드(IRED)와 실리콘 포토트랜지스터를 통합하고 있습니다. 구성 요소들은 수렴하는 광축 상에 정렬되어 있습니다. 기본 동작 원리는 포토트랜지스터가 IRED에서 방출되는 복사 에너지를 감지하는 것입니다. 불투명 물체가 발광부와 검출부 사이의 광로를 차단할 때, 포토트랜지스터의 출력 상태가 변화하여 비접촉 감지 및 스위칭 기능을 가능하게 합니다.

1.1 핵심 특징 및 장점

• 빠른 응답 시간:인코더 및 속도 센서와 같은 고속 감지 응용에 적합합니다.
• 높은 감도:낮은 IR 강도에서도 신뢰할 수 있는 신호 감지를 위해 실리콘 포토트랜지스터를 사용합니다.
• 특정 파장:940nm의 피크 방출 파장(λp)을 특징으로 하며, 이는 근적외선 스펙트럼에 속하여 주변 가시광선의 간섭을 최소화합니다.
• 환경 규정 준수:본 제품은 무연(Pb-free)이며, RoHS 지침을 준수하고 EU REACH 규정을 준수합니다.
• 소형 설계:통합된 나란히 배치된 패키지는 PCB 장착을 위한 공간 절약형 솔루션을 제공합니다.

1.2 목표 응용 분야

이 광학 차단기는 다양한 비접촉 감지 및 위치 감지 응용 분야를 위해 설계되었으며, 다음을 포함하되 이에 국한되지 않습니다:

• 컴퓨터 마우스 및 복사기 내 위치 감지.
• 스캐너 및 프린터 내 용지 감지 및 에지 감지.
• 플로피 디스크 드라이브 및 기타 미디어 드라이브 내 디스크 존재 감지.
• 일반 목적 비접촉 스위칭.
• 소비자 가전 및 산업 제어 장치 내 직접 보드 장착.

2. 심층 기술 파라미터 분석

이 섹션은 장치의 전기적 및 광학적 사양에 대한 상세하고 객관적인 해석을 제공합니다.

2.1 절대 최대 정격

이 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 한계를 정의합니다. 이러한 조건에서의 동작은 보장되지 않습니다.

• 입력 (IRED):
  • 전력 소산 (Pd): 75 mW (25°C 이하). 더 높은 주변 온도에서는 감액이 필요합니다.
  • 역방향 전압 (VR): 5 V. 이를 초과하면 LED 접합이 손상될 수 있습니다.
  • 순방향 전류 (IF): 50 mA. 신뢰할 수 있는 장기 동작을 위해 연속 DC 전류는 일반적으로 20mA로 제한되어야 합니다.
• 출력 (포토트랜지스터):
  • 컬렉터 전력 소산 (Pd): 75 mW.
  • 컬렉터 전류 (IC): 20 mA.
  • 컬렉터-이미터 전압 (BV_CEO): 30 V.
  • 이미터-컬렉터 전압 (BV_ECO): 5 V.
• 열적 한계:
  • 동작 온도 (T_opr): -25°C ~ +85°C.
  • 보관 온도 (T_stg): -40°C ~ +85°C.
  • 리드 납땜 온도 (T_sol): 패키지 본체에서 3mm 떨어진 지점에서 최대 5초 동안 260°C.

2.2 전기-광학 특성

T_a= 25°C에서 측정된 이 파라미터들은 정상 동작 조건에서 장치의 일반적인 성능을 정의합니다.

• 입력 (IRED) 특성:
  • 순방향 전압 (V_F): 일반적으로 1.2V, I_F=20mA에서 최대 1.5V. 이는 LED용 전류 제한 회로 설계에 중요합니다.
  • 역방향 전류 (I_R): V_R=5V에서 최대 10 μA.
  • 피크 파장 (λ_P): 940 nm. 이 IR 파장은 인간의 눈에 보이지 않으며 광학적 노이즈를 줄이는 데 도움이 됩니다.
• 출력 (포토트랜지스터) 특성:
  • 암전류 (I_CEO): 조사가 없는 상태(E_CE=0)에서 V_e=20V일 때 최대 100 nA. 이는 센서가 차단되었을 때의 누설 전류입니다.
  • 컬렉터-이미터 포화 전압 (V_CE(sat)): I_C=2mA 및 조사도 1mW/cm²에서 최대 0.4V. 낮은 V_CE(sat)는 디지털 스위칭 응용에 더 유리합니다.
  • 컬렉터 전류 (I_C(ON)): V_CE=5V 및 I_F=20mA에서 최소 0.5mA에서 최대 10mA까지 범위를 가집니다. 이 넓은 범위는 감도의 단위 간 변동 가능성을 나타냅니다.
• 동적 응답:
  • 상승 시간 (t_r) 및 하강 시간 (t_f): 지정된 테스트 조건(V_CE=5V, I_C=1mA, R_L=1kΩ)에서 일반적으로 각각 15 μs. 이는 최대 스위칭 주파수 능력을 정의합니다.

3. 성능 곡선 분석

그래픽 데이터는 다양한 조건에서의 장치 동작에 대한 깊은 통찰력을 제공합니다.

3.1 IR 발광 다이오드 특성

데이터시트는 적외선 발광부 구성 요소에 대한 일반적인 곡선을 포함합니다.

• 순방향 전류 대 순방향 전압 (I_F-V_F 곡선):이 지수 곡선은 다이오드의 표준입니다. 일반적인 동작점 I_F=20mA에서 V_F는 약 1.2V입니다. 이 곡선은 V_F가 음의 온도 계수를 가지므로 열 관리 분석에 도움이 됩니다.
• 스펙트럼 분포:GaAlAs LED의 일반적인 반치폭(FWHM)으로 940nm에서 피크 방출을 확인하며, 가시 스펙트럼에서의 방출은 최소화됩니다.

3.2 포토트랜지스터 특성

• 스펙트럼 감도:실리콘 포토트랜지스터는 근적외선 영역에서 최대 감도를 가지며, 이는 짝을 이루는 IRED의 940nm 방출과 밀접하게 일치합니다. 이 정렬은 결합 효율과 신호 대 잡음비를 최대화합니다.
• 컬렉터 전력 소산 대 주변 온도:주변 온도가 25°C 이상으로 증가함에 따라 허용 가능한 최대 전력 소산이 선형적으로 감소하는 것을 보여주는 감액 곡선입니다. 이는 고온 환경에서의 신뢰성 계산에 중요합니다.

4. 기계적 및 패키지 정보

4.1 패키지 치수

ITR9606-F는 소형의 직사각형 하우징을 가지고 있습니다.

• 전체 치수:길이 약 4.0mm, 너비 약 3.2mm, 높이 약 2.5mm (리드 제외).
• 리드 간격:표준 리드 피치는 2.54mm(0.1인치)이며, 일반적인 PCB 레이아웃과 호환됩니다.
• 리드 형태:리드는 스루홀 장착을 위해 설계되었습니다. 치수 도면은 타이 바의 위치와 권장 굽힘 지점을 지정합니다.
• 공차:별도로 명시되지 않는 한, 치수 공차는 ±0.3mm입니다.

4.2 극성 식별 및 장착

블랙 하우징은 내부 광학적 크로스토크를 방지하는 데 도움이 됩니다. 구성 요소는 명시적으로 대칭적이지 않습니다. 데이터시트 다이어그램은 발광부와 검출부 측면의 위치를 나타냅니다. 올바른 방향은 수렴 광축이 의도한 대로 기능하기 위해 필수적입니다. PCB 풋프린트는 리드 위치와 정확하게 정렬되어야 하며, 납땜 중 에폭시 본체에 기계적 스트레스가 가해지는 것을 피해야 합니다.

5. 납땜 및 조립 지침

적절한 처리는 장치의 무결성과 성능을 유지하는 데 중요합니다.

5.1 리드 성형 지침

• 굽힘은 에폭시 패키지 본체 하단에서 3mm 이상 떨어진 거리에서 수행되어야 합니다.
• 리드 성형은 납땜 공정이전에완료되어야 합니다.
• 리드 프레임은 굽힘 중에 안전하게 고정되어야 하며, 균열이나 내부 손상을 방지하기 위해 에폭시 본체에 스트레스가 가해지는 것을 피해야 합니다.
• 리드 절단은 실온에서 수행해야 합니다.

5.2 권장 납땜 파라미터

• 핸드 납땜:인두 팁 온도 최대 300°C (30W 인두 기준), 리드당 납땜 시간 최대 3초. 납땜 접합부에서 에폭시 본체까지 최소 3mm 거리를 유지하십시오.
• 웨이브/딥 납땜:예열 온도 최대 100°C (최대 60초). 솔더 배스 온도 최대 260°C, 체류 시간 최대 5초. 3mm 거리 규칙을 유지하십시오.
• 중요 참고사항:
  • 장치가 뜨거운 동안 리드에 스트레스를 가하지 마십시오.
  • 딥/핸드 납땜을 두 번 이상 수행하지 마십시오.
  • 장치가 실온으로 냉각될 때까지 기계적 충격으로부터 보호하십시오.
  • 초음파 청소 방법을 사용하지 마십시오.

5.3 보관 조건

• 단기 (≤3개월):상대 습도(RH) ≤70%에서 10-30°C에 보관.
• 장기 (≥3개월):질소 분위기의 밀봉 용기에 10-25°C, 20-60% RH로 보관.
• 개봉 후:가능하면 24시간 이내에 장치를 사용하십시오. 남은 장치는 10-25°C, 20-60% RH에 보관하고 포장 백을 즉시 재밀봉하십시오.
• 습한 환경에서 급격한 온도 변화를 피하여 응결을 방지하십시오.

6. 포장 및 주문 정보

6.1 포장 사양

• 튜브당 90개.
• 박스당 48튜브.
• 카톤당 4박스.

6.2 라벨 정보

포장 라벨에는 추적성을 위한 표준 필드가 포함됩니다: 고객 부품 번호(CPN), 제조사 부품 번호(P/N), 수량(QTY), 등급(CAT), 참조(REF), 로트 번호(LOT No.).

7. 응용 설계 고려사항

7.1 일반적인 회로 구성

기본 응용 회로는 IRED 애노드와 직렬로 연결된 전류 제한 저항을 포함합니다. 포토트랜지스터는 일반적으로 컬렉터에 풀업 저항이 연결된 공통 이미터 구성으로 연결됩니다. 출력은 컬렉터에서 취해지며, IR 빛이 감지될 때(물체 없음) 낮은 레벨로 풀다운되고, 광로가 차단될 때(물체 있음) 높은 레벨로 풀업됩니다. 풀업 저항 값과 IRED 전류는 출력 전압 스윙과 응답 속도를 결정합니다.

7.2 설계 및 레이아웃 모범 사례

• 광학 경로:감지할 물체가 발광부와 검출부 사이의 슬롯을 깨끗하게 통과하도록 하십시오. 물체의 크기, 반사율 및 속도를 고려하십시오.
• 주변광 내성:940nm 필터와 하우징이 일부 보호 기능을 제공하지만, 시스템을 설계하여 IRED 전류를 변조하고 수신기 회로에서 동기 검출을 사용하면 주변광 및 전기적 노이즈에 대한 내성을 크게 향상시킬 수 있습니다.
• 열 관리:전력 감액 곡선을 준수하십시오. 높은 주변 온도 또는 높은 듀티 사이클 응용에서는 동작 전류(I_F)를 그에 따라 줄이십시오.
• 기계적 장착:진동을 최소화하여 신뢰성에 영향을 미치지 않도록 장치를 PCB에 단단히 고정하십시오. 리드를 통해 패키지에 스트레스가 전달되지 않도록 하십시오.

8. 기술 비교 및 차별화

ITR9606-F는 일반적인 측면형 광학 차단기 클래스에 속합니다. 주요 차별화 요소로는 특정 940nm 파장 페어링, 일반적인 15μs 응답 시간, 소형 스루홀 패키지가 있습니다. 물리적 간격이 있는 투과형 센서와 비교하여, 이 반사형 나란히 배치 구성은 제로 갭 물체 감지를 가능하게 하지만, 효과적인 감지 거리가 약간 짧을 수 있으며 대상 물체의 반사율에 더 민감할 수 있습니다.

9. 자주 묻는 질문 (FAQ)

9.1 기술 파라미터 기반

Q: 이 차단기의 일반적인 감지 거리 또는 간격은 얼마입니까?

A: 데이터시트는 최대 감지 간격을 명시하지 않습니다. 이는 IRED 구동 전류, 포토트랜지스터 이득 및 대상 물체의 반사율/크기에 크게 의존합니다. 이는 장거리 감지보다는 근접 또는 내부 광학 경로의 직접 차단을 위해 설계되었습니다.

Q: 컬렉터 전류(I_C(ON))가 왜 그렇게 넓은 범위(0.5mA ~ 10mA)로 지정되어 있습니까?

A: 이 범위는 포토커플러의 전류 전달 비율(CTR), 즉 포토트랜지스터 출력 전류 대 IRED 입력 전류의 비율의 자연적 변동을 고려한 것입니다. 모든 생산 단위에서 기능성을 보장하기 위해 지정된 최소 I_C(ON)으로도 안정적으로 작동하도록 회로를 설계하십시오.

Q: IRED를 20mA보다 높은 펄스 전류로 구동할 수 있습니까?

A: 연속 순방향 전류에 대한 절대 최대 정격은 50mA입니다. 20mA 이상의 짧은 펄스는 가능할 수 있지만, 듀티 사이클과 주변 온도를 고려하여 평균 전력 소산이 정격 75mW를 초과해서는 안 됩니다. 정격을 초과하면 수명 단축 또는 즉시 고장의 위험이 있습니다.

10. 실용 응용 예시

10.1 프린터 내 용지 감지

프린터 용지 트레이에서 ITR9606-F는 용지 더미가 발광부와 검출부 사이의 광학 경로에 위치하도록 장착될 수 있습니다. 용지가 있으면 IR 빛을 포토트랜지스터로 반사하여 "용지 적재됨"을 나타냅니다. 트레이가 비어 있으면 반사 표면이 없어 포토트랜지스터 출력 상태가 변화하여 "용지 부족" 경보를 트리거합니다. 빠른 응답 시간으로 인해 용지가 빠르게 공급되는 동안에도 감지가 가능합니다.

10.2 모터 속도용 로터리 인코더

모터 샤프트에 부착된 슬롯 디스크가 센서의 감지 영역을 통과할 수 있습니다. 슬롯과 스포크가 번갈아 통과하면서 IR 빔을 차단하여 포토트랜지스터 출력에서 디지털 펄스 열을 생성합니다. 이 신호의 주파수는 모터 속도에 정비례합니다. 15μs 응답 시간은 슬롯 밀도에 기반한 최대 해상 가능 속도의 상한을 설정합니다.

11. 동작 원리

ITR9606-F는 변조된 적외선 빛 반사의 원리로 동작합니다. 내부 IRED는 940nm에서 빛을 방출합니다. 기본 상태(대상 물체 없음)에서 이 빛은 하우징의 내부 형상 또는 기본 배경에서 반사되어 동일 위치에 있는 포토트랜지스터에 의해 감지되어 포토트랜지스터를 켭니다. 물체가 감지 영역에 들어오면 일반적으로 IR 빛을 흡수하거나 산란시켜 이 반사 광로를 변경하여 포토트랜지스터가 받는 조사도와 그에 따른 출력 전류에 측정 가능한 감소를 일으킵니다. 이 출력 변화는 물체의 존재 또는 위치를 나타내는 디지털 또는 아날로그 신호로 사용됩니다.

12. 기술 동향

ITR9606-F와 같은 광학 차단기는 성숙하고 신뢰할 수 있는 기술을 나타냅니다. 이 분야의 현재 동향은 몇 가지 영역에 초점을 맞추고 있습니다:

• 소형화:현대 전자 제품에서 PCB 공간을 절약하기 위해 더 작은 표면 실장 장치(SMD) 패키지 개발.
• 통합:슈미트 트리거, 증폭기 또는 논리 출력과 같은 추가 회로를 센서 패키지에 통합하여 외부 설계를 단순화하고 노이즈 내성을 향상시킴.
• 향상된 성능:고속 응용을 위한 응답 시간 개선 및 전력 절약을 위한 낮은 구동 전류 사용을 위한 감도 증가.
• 전문화:자동차 또는 산업 자동화와 같은 특정 시장 세그먼트를 위해 다른 파장, 감지 거리 또는 출력 유형(디지털, 아날로그)을 가진 변형 제품 생성.

이러한 동향에도 불구하고, 기본적인 나란히 배치된 반사형 설계는 무수한 근접 및 위치 감지 응용 분야에 대한 비용 효율적이고 견고한 솔루션으로 남아 있습니다.