ITR9707 광학 인터럽터 데이터시트 - 치수 7.0x4.0x3.0mm - 순방향 전압 1.2V - 피크 파장 940nm - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

ITR9707은 컴팩트한 광학 인터럽터 모듈로, 포토 인터럽터 또는 슬롯 센서라고도 불립니다. 단일 블랙 열가소성 수지 하우징 내에 적외선 발광 다이오드(IRED)와 실리콘 포토트랜지스터를 통합하고 있습니다. 구성 요소들은 수렴하는 광축 상에 나란히 배치되어 있습니다. 기본 작동 원리는 적외선 광빔의 차단에 기반합니다. 정상 상태에서는 포토트랜지스터가 동일 위치에 있는 IR LED에서 방출되는 복사 에너지를 수신합니다. 불투명 물체가 발광부와 검출부 사이의 슬롯을 통과하면 광로가 차단되어 포토트랜지스터의 출력 상태가 변화합니다. 이는 물체의 존재, 부재 또는 위치를 감지하는 신뢰할 수 있는 비접촉 방식을 제공합니다.

1.1 핵심 특징 및 장점

• 빠른 응답 시간:일반적으로 15마이크로초의 상승 및 하강 시간으로 고속 이벤트 감지가 가능합니다.
• 높은 감도:실리콘 포토트랜지스터는 적외선 조도에 대해 강력한 전기적 응답을 제공합니다.
• 특정 파장:피크 방출 파장(λp)이 940nm인 IR LED를 사용하여 가시광선 스펙트럼 밖에 위치하므로 주변광 간섭을 줄입니다.
• 환경 규정 준수:본 제품은 무연(Pb-free)이며, RoHS 지침을 준수하고 EU REACH 규정을 따릅니다.

1.2 목표 응용 분야

이 장치는 다양한 비접촉 감지 및 스위칭 응용 분야를 위해 설계되었으며, 컴퓨터 마우스 및 복사기의 위치 감지, 스캐너 및 플로피 디스크 드라이브의 에지 감지, 범용 비접촉 스위칭, 다양한 전자 어셈블리의 직접 보드 장착 등을 포함하되 이에 국한되지 않습니다.

2. 기술 사양 및 심층 해석

2.1 절대 최대 정격

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

• 입력 (IR LED):최대 연속 순방향 전류(IF)는 50 mA입니다. 최대 역방향 전압(VR)은 5 V입니다. 소비 전력(Pd)은 자유 공기 온도 25°C 이하에서 75 mW입니다.
• 출력 (포토트랜지스터):최대 콜렉터 전류(IC)는 20 mA입니다. 콜렉터-이미터 항복 전압(BVCEO)은 30 V입니다. 소비 전력(Pd)은 75 mW입니다.
• 열적 특성:동작 온도 범위(Topr)는 -25°C ~ +85°C입니다. 저장 온도 범위(Tstg)는 -40°C ~ +85°C입니다.
• 솔더링:리드 솔더링 온도(Tsol)는 패키지 본체로부터 3mm 지점에서 측정 시 5초 이내의 기간 동안 260°C를 초과해서는 안 됩니다.

2.2 전기-광학 특성

이는 Ta=25°C에서 측정된 장치의 동작 특성을 정의하는 일반적인 성능 파라미터입니다.

• 입력 특성:IR LED의 순방향 전압(VF)은 구동 전류(IF) 20mA에서 일반적으로 1.2V이며, 최대 1.5V입니다. 역방향 전류(IR)는 VR=5V에서 최대 10 µA입니다.
• 출력 특성:조명이 없는 상태의 누설 전류인 콜렉터 암전류(ICEO)는 VCE=20V에서 최대 100 nA입니다. 콜렉터-이미터 포화 전압(VCE(sat))은 포토트랜지스터가 포화 상태로 구동될 때(IC=2mA, Ee=1mW/cm²) 최대 0.4V입니다.
• 전달 특성:이는 입력과 출력 간의 관계를 정의합니다. 온-상태 콜렉터 전류(IC(on))는 IR LED가 IF=20mA로 구동되고 포토트랜지스터가 VCE=5V로 바이어스될 때 최소 0.5mA임이 보장됩니다. 이 파라미터는 전류 전달율(CTR)로 알려져 있으며, 인터페이스 회로 설계에 매우 중요합니다.
• 동적 응답:상승 시간(tr)과 하강 시간(tf) 모두 지정된 테스트 조건(VCE=5V, IC=1mA, RL=1kΩ)에서 일반적으로 15 µs입니다. 이는 최대 스위칭 주파수를 결정합니다.

3. 성능 곡선 분석

3.1 IR LED 특성

데이터시트는 적외선 발광부 구성 요소에 대한 일반적인 곡선을 제공합니다. 순방향 전류 대 주변 온도그래프는 주변 온도가 25°C 이상으로 증가함에 따라 최대 허용 순방향 전류가 어떻게 감소하는지 보여주며, 이는 열 관리에 중요합니다. 순방향 전류 대 순방향 전압곡선은 전류 제한 저항 선택에 필수적인 다이오드의 IV 특성을 설명합니다. 스펙트럼 감도플롯은 940nm에서의 피크 방출과 방출 대역의 폭을 확인시켜 줍니다.

3.2 포토트랜지스터 특성

포토트랜지스터의 스펙트럼 감도곡선은 다양한 파장에 걸친 응답성을 보여줍니다. 근적외선 영역에서 정점을 이루며, 이는 페어링된 IR LED의 940nm 출력과 밀접하게 일치합니다. 이러한 스펙트럼 정합은 감도를 최대화하고 원치 않는 주변광원에 대한 응답을 최소화합니다.

4. 기계적 및 패키지 정보

4.1 패키지 치수

ITR9707은 표준적인 컴팩트 패키지에 장착되어 있습니다. 주요 치수로는 전체 본체 폭 약 7.0mm, 높이 4.0mm, 깊이 3.0mm가 포함됩니다. 감지 가능한 물체의 크기를 결정하는 슬롯 간격 폭은 중요한 치수입니다. 리드 간격은 스루홀 PCB 장착을 위해 표준화되어 있습니다. 달리 명시되지 않는 한 모든 치수 공차는 일반적으로 ±0.3mm입니다.

4.2 극성 식별 및 장착

이 구성 요소는 IR LED의 애노드와 캐소드가 한쪽에, 포토트랜지스터의 이미터와 콜렉터가 다른 쪽에 있는 표준 핀아웃을 가지고 있습니다. 검정색 하우징과 특정 리드 길이 또는 패키지 표시가 일반적으로 방향을 나타냅니다. PCB 레이아웃 및 조립 시 올바른 극성을 준수해야 합니다.

5. 솔더링 및 조립 지침

5.1 리드 성형 시 주의사항

장착을 위해 리드를 구부려야 하는 경우, 반드시 솔더링 전에수행해야 합니다. 구부림은 에폭시 패키지 본체의 베이스로부터 3mm 이상 떨어진 지점에서 이루어져야 하며, 이는 하우징 균열이나 내부 다이 손상을 초래할 수 있는 응력을 전달하는 것을 방지하기 위함입니다. 구부리는 동안 리드를 고정해야 하며, 이 작업은 실온에서 수행되어야 합니다.

5.2 권장 솔더링 파라미터

• 핸드 솔더링:인두 팁 온도는 300°C를 초과해서는 안 됩니다(30W 인두 최대 기준). 리드당 솔더링 시간은 3초 이하여야 합니다. 솔더 접합부는 에폭시 불브로부터 최소 3mm 이상 떨어져 있어야 합니다.
• 웨이브/딥 솔더링:예열 온도는 최대 60초 동안 최대 100°C여야 합니다. 솔더 배스 온도는 260°C를 초과해서는 안 되며, 웨이브 내 체류 시간은 5초 이하여야 합니다. 다시 한번, 패키지로부터 최소 3mm 거리를 유지하십시오.

열 충격을 방지하기 위해 제어된 상승, 피크 온도 플래토, 제어된 냉각을 강조하는 솔더링 온도 프로파일을 권장합니다.

5.3 솔더링 후 처리

솔더링으로 인해 장치가 뜨거운 상태일 때 기계적 응력이나 진동을 가하지 마십시오. 실온으로 자연 냉각되도록 하십시오. 딥 또는 핸드 솔더링은 한 번 이상 반복해서는 안 됩니다. 이 장치에 대한 초음파 세척은 권장되지 않습니다.

6. 저장 및 취급

출하 후 표준 3개월 유통기한을 초과하는 장기 저장의 경우, 장치는 질소 분위기의 밀폐 용기에 10°C~25°C, 상대 습도 20%~60% 조건으로 보관해야 합니다. 습기 민감 포장을 개봉한 후, 구성 요소는 24시간 이내 또는 가능한 한 빨리 사용해야 합니다. 응결을 방지하기 위해 고습도 환경에서의 급격한 온도 변화는 피해야 하며, 이는 후속 솔더링 중 부식이나 기타 손상을 초래할 수 있습니다.

7. 포장 및 주문 정보

표준 포장 구성은 튜브당 78개입니다. 42개의 튜브가 하나의 박스에 포장되며, 4개의 박스가 하나의 마스터 카톤에 포장됩니다. 포장 라벨에는 추적성을 위한 고객 부품 번호(CPN), 제조사 부품 번호(P/N), 수량(QTY), 참조 지정자(REF) 및 로트 번호(LOT No) 필드가 포함됩니다.

8. 응용 설계 고려사항

8.1 일반적인 회로 구성

일반적인 응용 회로는 IR LED 애노드와 직렬로 연결된 전류 제한 저항을 포함합니다. 이 값은 공급 전압(Vcc), LED의 순방향 전압(VF ~1.2V) 및 원하는 순방향 전류(IF, 예: 20mA)를 기반으로 계산됩니다. 포토트랜지스터는 일반적으로 스위치 모드로 사용되며, 풀다운 장치로 연결되어 콜렉터는 Vcc에(필요 시 풀업 저항을 통해), 이미터는 접지에 연결됩니다. 콜렉터 노드의 전압은 빔이 차단되지 않을 때(트랜지스터 ON) 낮고, 빔이 차단될 때(트랜지스터 OFF) 높아집니다.

8.2 설계 요소

• 물체 감지:이 장치는 슬롯 내에서 적외선 빔을 완전히 차단하는 불투명 물체를 감지합니다. 반사성 또는 반투명 재질은 신뢰할 수 있는 상태 변화를 유발하지 않을 수 있습니다.
• 주변광 내성:940nm 파장과 정합된 스펙트럼 응답은 일반적인 가시 주변광에 대한 우수한 차단 성능을 제공합니다. 그러나 강력한 적외선 광원(예: 햇빛, 백열등)은 간섭을 일으킬 가능성이 있으며, 중요한 응용 분야의 경우 광학 차폐 또는 변조/복조 기술이 필요할 수 있습니다.
• 응답 속도:15 µs의 응답 시간으로 상대적으로 높은 속도로 움직이는 물체 감지가 가능하며, 인코더 및 속도 센서에 적합합니다.
• 정렬:내장된 수렴 광학계로 인해 정렬이 간소화되지만, PCB는 리드가 응력 없이 삽입되도록 설계되어야 하며 슬롯은 방해받지 않아야 합니다.

9. 기술 비교 및 포지셔닝

ITR9707은 스루홀 장착을 위한 표준적이고 비용 효율적인 솔루션을 나타냅니다. 주요 차별화 요소는 일반적인 산업 표준인 특정 940nm 파장과 견고한 구조입니다. 반사형 센서와 비교할 때, 인터럽터는 대상 표면 반사율 변화에 덜 민감하므로 더 신뢰할 수 있고 일관된 감지를 제공합니다. 현대적인 표면 실장 장치와 비교할 때, 스루홀 패키지는 진동이 발생하는 응용 분야나 수동 조립이 사용되는 경우 기계적 견고성을 제공합니다.

10. 자주 묻는 질문 (FAQ)

Q: 일반적인 동작 거리 또는 간격은 얼마입니까?

A: 동작 "간격"은 패키지 자체 내부의 물리적 슬롯입니다. 이 장치는 이 내부 슬롯에 들어가 차단하는 모든 불투명 물체를 감지합니다. 패키지 외부의 원거리 물체 감지에는 사용되지 않습니다.

Q: IR LED를 전압원으로 직접 구동할 수 있습니까?

A: 아니요. LED는 전류 구동 장치입니다. 공급 전압이 낮아 보이더라도 LED를 파괴할 수 있는 과도한 전류를 방지하기 위해 직렬 전류 제한 저항이 필수적입니다.

Q: 최소 IC(on) 값 0.5mA를 어떻게 해석해야 합니까?

A> 이는 입력이 표준 테스트 조건(IF=20mA, VCE=5V)에서 구동될 때 보장되는 최소 출력 전류입니다. 실제 장치가 이 최소 사양에 해당하더라도 회로 설계가 올바르게 작동해야 하며, 이는 생산 편차에 걸친 견고성을 보장합니다.

Q: 이 센서는 햇빛에 영향을 받지 않습니까?

A> 940nm 필터가 도움이 되지만, 직사광선에는 상당량의 적외선 복사 에너지가 포함되어 있어 센서를 포화시킬 수 있습니다. 야외 사용 또는 매우 밝은 실내 환경의 경우 추가적인 광학 차폐 또는 전자 필터링(예: 변조광)을 권장합니다.

11. 실용 응용 예시

예시 1: 프린터의 용지 걸림 감지.인터럽터는 용지 플래그 또는 용지 자체가 슬롯을 통과하도록 장착됩니다. 용지가 있으면 빔이 차단되고 포토트랜지스터는 꺼집니다. 용지 걸림 또는 용지 부족 상태(차단 없음)는 트랜지스터를 켜서 마이크로컨트롤러에 신호를 보냅니다.

예시 2: 모터 속도용 로터리 인코더.모터 샤프트에 부착된 슬롯 디스크가 인터럽터의 팔 사이에서 회전합니다. 각 슬롯이 통과할 때마다 빔이 교대로 차단되고 통과되어 구형파 펄스 열을 생성합니다. 이 신호의 주파수는 모터의 회전 속도에 정비례합니다.

12. 작동 원리

ITR9707은 투과광 차단 원리로 작동합니다. GaAlAs LED에 의해 적외선 광빔이 생성됩니다. 이 빔은 장치 하우징 내의 작은 공기 간극을 가로질러 이동하여 실리콘 NPN 포토트랜지스터의 감지 영역에 집중됩니다. 포토트랜지스터는 전류원 역할을 합니다. 입사 광자는 베이스 영역에서 전자-정공 쌍을 생성하여 베이스 전류를 유도하며, 이는 트랜지스터의 이득에 의해 증폭되어 훨씬 더 큰 콜렉터 전류를 생성합니다. 물체가 빔을 차단하면 광자 플럭스가 0으로 떨어지고 베이스 전류가 중단되며 콜렉터 전류는 매우 낮은 암전류 수준으로 떨어집니다. 출력 전류의 이 급격한 변화는 물체의 존재를 나타내는 디지털 신호로 사용됩니다.

13. 기술 동향

광학 인터럽터는 위치 및 모션 감지의 기본 구성 요소로 남아 있습니다. 현재 동향에는 자동화 조립을 위한 표면 실장 장치(SMD) 버전 개발이 포함되며, 이는 더 작은 설치 면적과 더 낮은 프로파일을 제공합니다. 또한 히스테리시스가 있는 디지털 출력용 슈미트 트리거, 아날로그 출력용 증폭기, 심지어 완전한 인코더 논리와 같은 추가 회로를 단일 칩에 통합하는 방향으로 나아가고 있습니다. 더 나아가, 패키징 재료의 발전은 열 성능 향상 및 보드 세척 공정 내성을 향상시키는 것을 목표로 합니다. 그러나 광학 차단의 핵심 원리는 그 단순성, 신뢰성 및 비접촉 특성으로 인해 계속해서 가치를 인정받고 있습니다.