ITR8402-F-A 광학 인터럽터 데이터시트 - 크기 4.0x2.0x3.0mm - 순방향 전압 1.2V - 피크 파장 940nm - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

ITR8402-F-A는 비접촉 감지 응용 분야를 위해 설계된 소형 광학 인터럽터 모듈입니다. 이 장치는 적외선 발광 다이오드(IRED)와 실리콘 포토트랜지스터를 하나의 검정색 열가소성 수지 하우징 내부에 수렴 광축으로 정렬하여 통합했습니다. 기본 작동 원리는 포토트랜지스터가 정상 조건에서 IRED가 방출하는 적외선 복사를 수신하는 것입니다. 불투명 물체가 발광부와 검출부 사이의 광 경로를 차단하면, 포토트랜지스터는 신호 수신을 중단하여 물체 감지 또는 위치 감지가 가능해집니다.

이 장치의 주요 특징으로는 빠른 응답 시간, 높은 감도, 그리고 주변광 간섭을 최소화하기 위해 가시광 스펙트럼 밖에 위치한 940nm의 피크 방출 파장이 있습니다. 이 장치는 무연 재료를 사용하여 제작되었으며, RoHS 및 EU REACH와 같은 관련 환경 규정을 준수합니다.

2. 기술 파라미터 심층 분석

2.1 절대 최대 정격

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

• 입력 (IRED):소비 전력(Pd)은 자유 공기 온도 25°C 이하에서 75 mW입니다. 최대 역방향 전압(VR)은 5V이며, 최대 순방향 전류(IF)는 50 mA입니다.
• 출력 (포토트랜지스터):콜렉터 소비 전력(Pd)은 75 mW입니다. 최대 콜렉터 전류(IC)는 20 mA입니다. 콜렉터-이미터 전압(BV_CEO)은 30V이며, 이미터-콜렉터 전압(BV_ECO)은 5V입니다.
• 환경:동작 온도(T_opr) 범위는 -25°C ~ +85°C입니다. 저장 온도(T_stg) 범위는 -40°C ~ +85°C입니다. 리드 납땜 온도(T_sol)는 패키지 본체에서 3mm 떨어진 지점에서 측정 시 5초 이내의 지속 시간 동안 260°C를 초과해서는 안 됩니다.

2.2 전기-광학 특성

이 파라미터들은 주변 온도(T_a) 25°C에서 측정되며, 장치의 일반적인 성능을 정의합니다.

• 입력 (IRED):일반적인 순방향 전압(V_F)은 순방향 전류(I_F) 20mA에서 1.2V이며, 최대 1.5V입니다. 역방향 전류(I_R)는 V_R=5V에서 최대 10 µA입니다. 피크 파장(λ_P)은 940nm입니다.
• 출력 (포토트랜지스터):암전류(I_CEO)는 조사도가 0이고 V_CE=20V일 때 최대 100 nA입니다. 콜렉터-이미터 포화 전압(V_CE(sat))은 콜렉터 전류(I_C)가 2mA이고 조사도(E_e)가 1 mW/cm²일 때 최대 0.4V입니다.
• 전달 특성:최소 콜렉터 전류(I_C(ON))은 V_CE=5V이고 I_F=20mA일 때 0.5 mA입니다. 일반적인 상승 시간(t_r)과 하강 시간(t_f)은 V_CE=5V, I_C=1mA, 부하 저항(R_L) 1 kΩ의 테스트 조건에서 모두 15 µs입니다.

3. 성능 곡선 분석

데이터시트는 IR 발광부와 포토트랜지스터 모두에 대한 일반적인 특성 곡선을 제공합니다. 이 곡선들은 다양한 조건에서의 장치 동작을 이해하는 데 필수적입니다.

3.1 IR 발광부 특성

이 곡선들은 구동 회로 설계에 중요한 순방향 전류와 순방향 전압 간의 관계를 보여줍니다. 또한 주변 온도가 증가함에 따른 콜렉터 소비 전력의 감액을 보여주어 열 관리에 중요합니다. 스펙트럼 감도 곡선은 940nm에서의 피크 방출을 확인시켜 줍니다.

3.2 포토트랜지스터 특성

포토트랜지스터의 스펙트럼 감도 곡선은 다양한 파장에 걸친 응답성을 보여주며, 피크 감도는 일반적으로 IR 발광부의 940nm 출력과 일치하여 최적의 결합 효율을 보장합니다.

4. 기계적 및 패키지 정보

4.1 패키지 치수

ITR8402-F-A는 소형의 산업 표준 패키지에 장착되어 있습니다. 주요 치수로는 전체 본체 크기, 리드 간격, 광학 개구부의 위치 등이 포함됩니다. 별도로 명시되지 않는 한 모든 치수는 표준 공차 ±0.3 mm로 밀리미터 단위로 지정됩니다. 리드 간격은 리드가 패키지 본체에서 나오는 지점에서 측정됩니다.

4.2 극성 식별

이 부품은 스루홀 장착을 위해 설계되었습니다. PCB 레이아웃 및 조립 시 IRED의 애노드와 캐소드, 포토트랜지스터의 콜렉터와 이미터의 정확한 전기적 연결을 보장하기 위해 핀아웃 구성을 주의 깊게 관찰해야 합니다.

5. 납땜 및 조립 지침

5.1 리드 성형

리드 성형이 필요한 경우, 반드시납땜 전에 수행해야 합니다. 굽힘은 에폭시 패키지 하단으로부터 최소 3mm 거리에서 수행하여 응력 유발 손상을 피해야 합니다. 굽힘 시 리드를 고정해야 하며, 패키지 자체는 접촉하거나 응력을 가해서는 안 됩니다. 리드 절단은 실온에서 수행해야 합니다.

5.2 납땜 공정

열적 또는 기계적 손상을 방지하기 위해 납땜은 주의해서 수행해야 합니다.

• 핸드 납땜:인두 팁 최대 온도 300°C (최대 30W 정격 인두 기준). 리드당 납땜 시간은 3초를 초과해서는 안 됩니다. 납땜 접합부에서 에폭시 불브까지 최소 3mm 거리를 유지하십시오.
• 웨이브/딥 납땜:최대 예열 온도 100°C, 최대 60초. 솔더 배스 온도는 260°C를 초과해서는 안 되며, 체류 시간은 최대 5초입니다. 에폭시 불브로부터 3mm 거리 규칙도 적용됩니다.

권장 납땜 온도 프로파일이 제공되며, 제어된 상승, 정의된 피크 온도 플래토, 제어된 냉각 단계를 강조합니다. 급속 냉각은 권장되지 않습니다. 납땜(딥 또는 핸드)은 한 번 이상 수행해서는 안 됩니다. 납땜 후, 장치가 실온으로 돌아올 때까지 기계적 충격으로부터 보호해야 합니다.

5.3 세척 및 보관

조립된 장치의 초음파 세척은 내부 손상을 일으킬 수 있으므로 금지됩니다. 보관을 위해 장치는 상대 습도 70% 이하, 10-30°C에서 보관해야 합니다. 원래 운송 포장 상태에서의 권장 보관 수명은 3개월입니다. 장기 보관의 경우, 10-25°C, 20-60% RH의 질소 분위기가 권장됩니다. 개봉 후에는 24시간 이내에 사용해야 하며, 남은 부품은 즉시 재밀봉해야 합니다.

6. 포장 및 주문 정보

표준 포장 사양은 튜브당 90개, 박스당 48튜브, 카톤당 4박스입니다. 포장 라벨에는 고객 부품 번호(CPN), 부품 번호(P/N), 포장 수량(QTY), 등급(CAT), 참조(REF) 및 로트 번호(LOT No) 필드가 포함됩니다.

7. 응용 제안

7.1 일반적인 응용 시나리오

ITR8402-F-A는 다양한 비접촉 감지 및 스위칭 응용 분야에 매우 적합합니다. 이에는 컴퓨터 마우스 및 복사기의 위치 감지, 스캐너 및 플로피 디스크 드라이브의 용지 감지, 프린터의 에지 감지, 일반 목적 물체 감지 등이 포함되지만 이에 국한되지 않습니다. 스루홀 패키지는 다양한 소비자 및 산업용 전자 제품에서 직접 보드 장착에 적합하게 합니다.

7.2 설계 고려사항

이 광학 인터럽터를 사용하여 설계할 때 몇 가지 요소가 중요합니다:

• 회로 설계:IRED가 지정된 순방향 전류(I_F) 내에서 동작하도록 전류 제한 저항이 필수적입니다. 포토트랜지스터 출력은 일반적으로 빔이 차단되지 않을 때 논리 하이 레벨을 정의하기 위해 풀업 저항이 필요합니다.
• 기계적 통합:PCB 홀은 부품 리드와 정확히 정렬되어 장착 응력을 피해야 합니다. 발광부와 검출부 사이의 슬롯은 장애물과 오염으로부터 깨끗하게 유지해야 합니다.
• 열 관리:IRED와 포토트랜지스터 모두의 소비 전력을 고려해야 하며, 특히 고주변 온도 환경에서 중요합니다. 지침을 위해 감액 곡선을 참조하십시오.
• 주변광 내성:940nm 파장과 하우징이 일부 내성을 제공하지만, 제어된 광 환경에서 작동하도록 시스템을 설계하거나 변조된 IR 신호를 사용하면 어려운 조건에서도 신뢰성을 향상시킬 수 있습니다.

8. 기술 비교 및 차별화

ITR8402-F-A는 속도, 감도 및 크기의 균형을 제공합니다. 빠른 15µs 응답 시간은 인코더나 고속 카운팅과 같이 빠른 감지가 필요한 응용 분야에 적합하게 합니다. 높은 감도는 낮은 구동 전류나 먼지가 많은 환경에서도 신뢰할 수 있는 동작을 가능하게 합니다. 표준 패키지의 나란히 배치된 수렴 축 설계는 더 특수화되거나 반사식 센서에 비해 많은 일반적인 감지 요구에 비용 효율적인 솔루션을 제공합니다.

9. 자주 묻는 질문 (FAQ)

9.1 일반적인 감지 거리 또는 간격은 얼마입니까?

데이터시트는 최대 감지 간격을 명시하지 않습니다. 이 파라미터는 IRED에 인가된 전류, 특정 포토트랜지스터의 감도, 필요한 출력 신호 스윙, 차단 물체의 특성(불투명도, 크기)에 크게 의존합니다. 각 응용 분야마다 경험적으로 결정됩니다.

9.2 이 센서를 햇빛 아래에서 사용할 수 있습니까?

직사광선에는 상당한 적외선 복사가 포함되어 포토트랜지스터를 포화시켜 신뢰할 수 없는 동작을 일으킬 수 있습니다. 야외 또는 고주변광 응용 분야의 경우, 추가 차폐, 광학 필터링, 또는 동기 검출을 사용한 변조 IR 신호 사용을 적극 권장합니다.

9.3 상승/하강 시간이 1kΩ 부하로 지정된 이유는 무엇입니까?

포토트랜지스터의 스위칭 속도는 접합 커패시턴스와 부하 저항에 의해 형성된 RC 시정수에 영향을 받습니다. 표준 부하(1 kΩ)로 지정하면 장치 간 일관된 비교가 가능합니다. 다른 부하 저항을 사용하면 유효 상승 및 하강 시간이 변경됩니다.

10. 실용적인 설계 및 사용 사례

10.1 사례 연구: 프린터의 용지 걸림 감지

이 응용 분야에서는 여러 ITR8402-F-A 센서가 용지 경로를 따라 배치됩니다. IR 빔은 일반적으로 용지가 존재함에 의해 차단됩니다. 용지 걸림은 두 센서 사이의 예상 통과 시간보다 더 오래 빔이 차단되지 않은 상태(포토트랜지스터 ON)로 유지되거나, 용지가 있어서는 안 되는 센서에서 빔이 차단(포토트랜지스터 OFF)될 때 감지됩니다. 빠른 응답 시간은 손상을 방지하는 적시 감지를 보장합니다.

10.2 사례 연구: 모터 속도 제어용 로터리 인코더

모터 샤프트에 부착된 슬롯 디스크가 ITR8402-F-A의 발광부와 검출부 사이를 회전합니다. 슬롯이 빔을 통과할 때 포토트랜지스터에서 펄스 출력을 생성합니다. 이 펄스의 주파수는 모터의 회전 속도에 정비례합니다. 15µs 응답 시간은 높은 RPM에서도 정확한 속도 측정을 가능하게 합니다.

11. 작동 원리

광학 인터럽터 또는 포토인터럽터는 적외선 광원과 광검출기를 하나의 패키지에 물리적 간격을 두고 마주보게 결합한 독립형 부품입니다. IRED는 순방향 바이어스되어 보이지 않는 적외선을 방출합니다. 반대편에 위치한 포토트랜지스터는 광 제어 스위치 역할을 합니다. 빛이 떨어지지 않을 때(암전류는 최소) 콜렉터-이미터 저항은 매우 높습니다(\"OFF\" 상태). IR 빛이 베이스 영역에 도달하면 전자-정공 쌍이 생성되어 트랜지스터를 효과적으로 바이어스하고 상당한 콜렉터 전류가 흐르게 하여 \"ON\" 상태로 전환합니다. 간격에 놓인 물체는 빛을 차단하여 포토트랜지스터를 끕니다. 이 디지털 ON/OFF 신호가 감지에 사용됩니다.

12. 기술 동향

광학 인터럽터의 핵심 기술은 성숙되었지만, 동향은 소형화(더 작은 SMD 패키지), 데이터 전송 응용을 위한 더 높은 속도, 그리고 더 깨끗한 디지털 출력 신호를 제공하고 노이즈 내성을 향상시키기 위해 패키지 내 추가 회로(슈미트 트리거 또는 증폭기 등)의 통합에 초점을 맞추고 있습니다. 배터리 구동 IoT 장치를 위한 더 낮은 동작 전류 추세도 있습니다. 주변광 제거를 위한 변조 광 검출의 기본 원리는 견고한 산업 및 자동차 응용 분야를 위한 핵심 개발 영역으로 남아 있습니다.