LTH-301-07 포토 인터럽터 데이터시트 - 슬롯 타입 - 크기 4.0x3.2x2.5mm - 순방향 전압 1.2V - 소비 전력 80mW - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

LTH-301-07은 무접점 스위칭 애플리케이션을 위해 설계된 소형 슬롯 타입 포토 인터럽터 모듈입니다. 적외선 발광 다이오드(LED)와 포토트랜지스터를 단일 하우징 내에 통합하여 물리적 간격으로 분리하였습니다. 기본 동작 원리는 발광체에서 검출기로 전달되는 적외선 광속의 차단을 포함합니다. 불투명 물체가 슬롯에 들어가면 광로를 차단하여 포토트랜지스터의 출력 상태가 변경됩니다. 이는 기계식 스위치에 비해 마모 없는 신뢰성 높은 감지 메커니즘을 제공합니다.

핵심 장점으로는 움직이는 부품이 없어 높은 신뢰성, 빠른 동작 감지에 적합한 고속 스위칭 속도, 정확한 위치 감지가 있습니다. 이 장치는 직접 PCB 장착 또는 듀얼 인라인 소켓 사용을 위해 설계되어 조립에 유연성을 제공합니다. 일반적인 목표 시장 및 애플리케이션은 팩스, 복사기, 프린터, 스캐너와 같은 사무 자동화 장비를 포함하며, 여기서 용지 감지, 에지 센싱 및 위치 인코딩에 사용됩니다.

2. 심층 기술 파라미터 분석

2.1 절대 최대 정격

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

• 입력 LED:최대 연속 순방향 전류는 50 mA입니다. 펄스 조건(300 pps, 10 μs 펄스 폭)에서 피크 순방향 전류는 1 A에 도달할 수 있습니다. 최대 소비 전력은 80 mW이며, 역방향 전압 내성은 5 V로 제한됩니다.
• 출력 포토트랜지스터:컬렉터-이미터 전압 정격은 30 V이며, 이미터-컬렉터 전압은 5 V입니다. 최대 컬렉터 전류는 20 mA이며, 소비 전력 한도는 100 mW입니다.
• 열적 한계:동작 온도 범위는 -25°C에서 +85°C로 지정되며, 보관 범위는 -40°C에서 +100°C로 더 넓습니다. 리드 납땜 온도는 케이스에서 1.6mm 떨어진 지점에서 측정 시 5초 동안 260°C를 초과해서는 안 됩니다.

2.2 전기 및 광학 특성

이 파라미터들은 주변 온도(TA) 25°C의 정상 동작 조건에서 장치의 성능을 정의합니다.

• 입력 LED 순방향 전압 (V_F):순방향 전류(I_F) 20 mA로 구동 시 일반적으로 1.2 V, 최대 1.6 V입니다. 이 낮은 전압은 저전력 논리 회로에 적합합니다.
• 출력 포토트랜지스터 암전류 (I_CEO):광이 입사되지 않을 때의 누설 전류는 V_CE=10V에서 100 nA 미만으로 보장되어 우수한 "꺼짐" 상태를 보장합니다.
• 커플러 성능:핵심 파라미터는 온-상태 컬렉터 전류(I_C(ON))로, LED를 I_F=20mA 및 V_CE=5V로 구동할 때 최소 0.6 mA임이 보장됩니다. 컬렉터-이미터 포화 전압(V_CE(SAT))은 이러한 조건에서 최대 0.4 V로, 우수한 저항 "켜짐" 상태를 나타냅니다.
• 스위칭 속도:응답 시간은 상승 시간(T_r)과 하강 시간(T_f)으로 특징지어집니다. 일반적인 값은 각각 3 μs와 4 μs이며, 최대값은 15 μs와 20 μs입니다. 이 속도는 많은 중속 감지 및 계수 애플리케이션에 충분합니다.

3. 기계적 및 패키지 정보

이 장치는 표준 스루홀 패키지를 특징으로 합니다. 외형 치수는 데이터시트에 밀리미터 단위로 제공됩니다. 주요 본체 치수는 리드를 제외하고 길이 약 4.0mm, 너비 3.2mm, 높이 2.5mm입니다. 슬롯 간격 너비는 감지 가능한 물체의 크기를 결정하는 중요한 치수입니다. 리드는 표준 듀얼 인라인 장착을 위해 간격이 있습니다. 극성은 하우징의 물리적 모양 및/또는 표시로 표시됩니다. 더 긴 리드는 일반적으로 LED의 애노드에 해당합니다. 슬롯을 PCB 가장자리 및 기타 구성 요소에 대해 정확히 배치하려면 치수 도면을 참조하는 것이 중요합니다.

4. 납땜 및 조립 지침

4.1 납땜 공정

적절한 납땜은 플라스틱 하우징과 내부 구성 요소의 손상을 방지하는 데 중요합니다. 하우징을 솔더에 담가서는 안 됩니다. 장치가 뜨거운 상태에서 납땜하는 동안 리드에 외부 응력을 가해서는 안 됩니다.

• 핸드 납땜 (인두):권장 최대 온도는 350°C이며, 리드당 납땜 시간은 3초를 초과해서는 안 됩니다. 인두 팁은 하우징 베이스에서 2mm 이상 떨어진 곳에 적용해야 합니다.
• 웨이브 납땜:특정 프로파일이 권장됩니다. 예열 온도는 최대 60초 동안 100°C를 초과해서는 안 됩니다. 솔더 웨이브 온도는 최대 260°C여야 하며, 접촉 시간은 5초 이하여야 합니다. 담금 위치는 솔더가 하우징 베이스의 2mm 이내로 올라오지 않도록 해야 합니다.

4.2 보관 조건 및 유통 기한

납땜성과 장치 무결성을 유지하기 위해 엄격한 보관 조건이 요구됩니다. 이상적인 보관 환경은 온도 30°C 미만, 상대 습도 70% 미만입니다. 구성 요소는 납품일로부터 3개월 이내에 조립해야 합니다. 원래 포장 상태로 장기 보관 시, 건조제가 있는 밀폐 용기 또는 질소 환경 데시케이터에 보관해야 하지만 1년을 초과해서는 안 됩니다. 습기 차단 백이 개봉되면 구성 요소는 <25°C 및 <60% RH의 제어된 환경에서 3개월 이내에 사용해야 합니다. 응결을 방지하기 위해 고습도에서의 급격한 온도 변화는 피해야 하며, 이는 핀 산화를 유발할 수 있습니다. 보관 조건이 충족되지 않으면 사용 전 납땜성 평가가 필요합니다.

5. 애플리케이션 노트 및 설계 고려 사항

5.1 일반적인 애플리케이션 회로

가장 일반적인 구성은 포토 인터럽터를 디지털 스위치로 사용하는 것입니다. 전류 제한 저항이 입력 LED와 직렬로 배치되며, 이는 공급 전압(V_CC), 원하는 순방향 전류(I_F, 예: 20mA) 및 LED의 순방향 전압(V_F~1.2V)을 기반으로 계산됩니다: R_limit= (V_CC- V_F-V_F. 출력 포토트랜지스터는 일반적으로 컬렉터에서 V_L까지 풀업 저항(R_CC)과 함께 연결됩니다. 이미터는 접지에 연결됩니다. 광로가 차단되지 않으면 포토트랜지스터가 도통하여 컬렉터 출력 전압을 낮게(거의 V_CE(SAT) 근처로) 끌어내립니다. 차단되면 포토트랜지스터가 꺼지고 출력은 R_L에 의해 하이로 풀업됩니다. R_L의 값은 출력 전압 스윙과 스위칭 속도 모두에 영향을 미칩니다. 값이 낮을수록 속도는 빠르지만 전류 소비는 높아집니다.

5.2 설계 고려 사항

• 주변광 내성:이 장치는 변조된 적외선(빠른 스위칭으로 암시됨)을 사용하므로 안정적인 주변광에 대한 우수한 차단성을 제공합니다. 그러나 중요한 애플리케이션의 경우 직사광선이나 다른 강한 IR 소스를 차단하기 위해 추가 차폐 또는 하우징 설계가 필요할 수 있습니다.
• 물체 특성:감지 신뢰성은 물체의 적외선 파장에 대한 불투명도에 따라 달라집니다. 투명하거나 반사율이 높은 재질은 광속을 안정적으로 차단하지 못할 수 있습니다.
• 정렬:일관된 동작을 위해 물체 경로와 슬롯의 정밀한 기계적 정렬이 필요합니다. 슬롯 너비는 신뢰성 있는 트리거를 위한 최소 물체 크기를 정의합니다.
• 디바운싱:전기적 출력은 소프트웨어 또는 하드웨어 디바운싱이 필요할 수 있으며, 특히 덜거덕거리거나 진동할 수 있는 기계 부품과 함께 사용될 때 더욱 그렇습니다.

6. 성능 곡선 및 그래픽 데이터

데이터시트는 상세 설계 분석에 필수적인 일반적인 특성 곡선을 참조합니다. 특정 그래프는 본문에 재현되지 않았지만 일반적으로 다음을 포함합니다:

• 순방향 전류 대 순방향 전압 (I_F-V_F):입력 LED의 관계를 보여주며, 다양한 구동 전류에서 정확한 전압 강하를 계산하는 데 유용합니다.
• 컬렉터 전류 대 컬렉터-이미터 전압 (I_C-V_CE):입사광 강도(또는 LED 구동 전류)를 파라미터로 하는 출력 포토트랜지스터의 곡선군입니다. 이 그래프는 동작점과 부하 저항 값을 결정하는 데 중요합니다.
• 전류 전달율 (CTR) 대 순방향 전류:CTR은 출력 컬렉터 전류 대 입력 LED 전류(I_C/I_F)의 비율입니다. 이 곡선은 효율이 구동 전류에 따라 어떻게 변하는지 보여주어 전력 소비와 출력 신호 강도에 맞춰 설계를 최적화하는 데 도움을 줍니다.
• 온도 의존성:순방향 전압, 컬렉터 전류 또는 CTR과 같은 파라미터가 동작 온도 범위에서 어떻게 변하는지 보여주는 곡선입니다. 이는 비정상 환경에서의 신뢰성 있는 동작을 보장하는 데 중요합니다.

7. 자주 묻는 질문 (FAQ)

7.1 포토 인터럽터와 포토 리플렉터의 차이점은 무엇인가요?

포토 인터럽터(또는 투과형 센서)는 발광체와 검출기가 간격을 사이에 두고 마주보고 있습니다. 물체가 광속을 차단할 때 감지됩니다. 포토 리플렉터(또는 반사형 센서)는 발광체와 검출기가 나란히 같은 방향을 향하고 있습니다. 물체가 발광된 빛을 검출기로 반사시킬 때 감지됩니다. LTH-301-07은 슬롯 타입 포토 인터럽터입니다.

7.2 전류 제한 저항 없이 전압으로 LED를 직접 구동할 수 있나요?

아니요. LED는 전류 구동 장치입니다. 순방향 전압을 초과하는 전압원에 직접 연결하면 과도한 전류가 흐르며 파괴될 수 있습니다. 동작 전류를 설정하기 위해 직렬 저항은 필수입니다.

7.3 보관 습도 조건이 왜 그렇게 중요한가요?

전자 부품의 플라스틱 패키징은 공기 중의 수분을 흡수할 수 있습니다. 고온 납땜 공정 중에 이 흡수된 수분이 빠르게 팽창하여 내부 박리, 균열 또는 "팝콘 현상"을 일으켜 장치를 손상시킬 수 있습니다. 지정된 보관 조건 및 베이킹 요구 사항(노출된 경우)은 이를 방지하기 위해 설계되었습니다.

7.4 포토트랜지스터의 풀업 저항(R_L) 값을 어떻게 선택하나요?

선택은 절충이 필요합니다. 더 작은 R_L은 더 빠른 상승 시간(회로 커패시턴스를 더 빠르게 충전하므로)과 더 강한 "로우" 신호를 제공하지만 트랜지스터가 켜져 있을 때 더 많은 전력을 소비합니다. 더 큰 R_L은 전력을 절약하지만 스위칭 속도를 늦추고 더 약한 풀업을 초래합니다. 일반적인 시작점은 1kΩ에서 10kΩ 사이이지만, 속도 측정을 위한 데이터시트의 테스트 조건 R_L=100Ω은 상대적으로 낮은 임피던스를 구동할 수 있음을 나타냅니다.