LTH-301-23P1 포토인터럽터 데이터시트 - 치수 7.62mm - 전압 1.6V - 전력 60mW - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

LTH-301-23P1는 소형의 스루홀 장착형 포토인터럽터 모듈입니다. 이 장치는 적외선 발광 다이오드(IR LED)와 포토트랜지스터를 쌍으로 사용하는 비접촉 광학 스위치로 기능합니다. 핵심 원리는 IR LED가 빛을 방출하고, 이를 포토트랜지스터가 감지하는 것입니다. 물체가 발광부와 검출부 사이의 광로를 차단하면 포토트랜지스터의 출력 상태가 변화하여, 물리적 접촉 없이 정밀한 위치 감지, 물체 검출 또는 리밋 스위칭이 가능합니다. 주요 장점으로는 빠른 스위칭 속도, 신뢰할 수 있는 비접촉 동작, 직접 PCB 또는 듀얼 인라인 소켓 장착에 적합한 설계가 있으며, 내구성과 정밀도가 요구되는 프린터, 복사기, 자판기 및 산업 자동화 분야의 응용에 이상적입니다.

2. 심층 기술 파라미터 분석

2.1 절대 최대 정격

이 정격은 장치에 영구적인 손상이 발생할 수 있는 한계를 정의합니다. 이 한계 또는 그 근처에서 장치를 지속적으로 동작시키는 것은 권장되지 않습니다.

• IR 다이오드 연속 순방향 전류 (I_F):50 mA. 이는 적외선 LED를 통해 흐를 수 있는 최대 정상 상태 전류입니다.
• IR 다이오드 역전압 (V_R):5 V. LED 양단에 이 역바이어스 전압을 초과하면 항복이 발생할 수 있습니다.
• 트랜지스터 콜렉터 전류 (I_C):20 mA. 포토트랜지스터의 콜렉터가 처리할 수 있는 최대 연속 전류입니다.
• 트랜지스터 전력 소산 (P_D):25°C에서 75 mW, 25°C 이상에서 1.33 mW/°C로 선형적으로 감소합니다. 이는 포토트랜지스터에서 발생하는 열을 제한합니다.
• IR 다이오드 피크 순방향 전류:1 A (펄스 폭 = 10 µs, 300 pps). 높은 순간 광 출력이 필요한 응용을 위해 짧은 고전류 펄스를 허용합니다.
• 다이오드 전력 소산 (P_D):25°C에서 60 mW, 마찬가지로 1.33 mW/°C로 감소합니다. 이는 IR LED의 열적 한계를 제어합니다.
• 포토트랜지스터 콜렉터-이미터 전압 (V_CEO):30 V. 트랜지스터가 꺼져 있을 때 콜렉터와 이미터 사이에 인가될 수 있는 최대 전압입니다.
• 포토트랜지스터 이미터-콜렉터 전압 (V_ECO):5 V. 콜렉터-이미터 접합 양단의 최대 역전압입니다.
• 동작 온도 범위:-25°C ~ +85°C. 장치가 신뢰성 있게 동작할 수 있는 주변 온도 범위입니다.
• 보관 온도 범위:-55°C ~ +100°C. 비동작 상태로 보관할 수 있는 온도 범위입니다.
• 리드 납땜 온도:케이스에서 1.6mm 거리에서 5초 동안 260°C. 패키지 손상을 방지하기 위한 리플로우 또는 핸드 솔더링 프로파일을 정의합니다.

2.2 전기 및 광학 특성

이 파라미터들은 표준 테스트 조건 (T_A= 25°C)에서 측정되며, 장치의 대표적인 성능을 정의합니다.

2.2.1 입력 LED 특성

• 순방향 전압 (V_F):I_F= 20 mA에서 일반적으로 1.2V ~ 1.6V. 이는 표준 테스트 전류로 구동될 때 IR LED 양단의 전압 강하입니다. 전류 제한 저항은 이 값과 공급 전압을 기반으로 계산해야 합니다.
• 역전류 (I_R):V_R= 5V에서 최대 100 µA. 이는 LED가 역바이어스되었을 때의 작은 누설 전류입니다.

2.2.2 출력 포토트랜지스터 특성

• 콜렉터-이미터 항복 전압 (V_(BR)CEO):I_C= 1mA에서 최소 30V. 이 높은 항복 전압은 콜렉터 회로에서 더 높은 공급 전압의 사용을 가능하게 합니다.
• 이미터-콜렉터 항복 전압 (V_(BR)ECO):I_E= 100µA에서 최소 5V.
• 콜렉터-이미터 암전류 (I_CEO):V_CE= 10V에서 최대 100 nA. 이는 포토트랜지스터가 완전한 암흑 상태(IR 빛 없음)일 때의 누설 전류입니다. 감지 응용에서 좋은 신호 대 잡음비를 위해 낮은 값이 중요합니다.

2.2.3 커플러 (완전 장치) 특성

• 콜렉터-이미터 포화 전압 (V_CE(SAT)):I_C= 0.2mA 및 I_F= 20mA에서 최대 0.4V. 이는 포토트랜지스터가 완전히 "켜짐"(포화) 상태일 때 포토트랜지스터 양단의 전압입니다. 전력 손실을 최소화하기 위해 값이 낮을수록 좋습니다.
• 온 상태 콜렉터 전류 (I_C(ON)):V_CE= 5V 및 I_F= 20mA에서 최소 0.4 mA. 이는 IR LED가 구동되고 광로가 차단되지 않았을 때 생성되는 최소 광전류를 지정합니다. 이 파라미터는 장치의 감도와 직접적으로 관련이 있습니다.
• 상승 시간 (T_r):테스트 조건 (I_C=2mA, R_L=1kΩ, V_CE=5V)에서 일반적으로 25 µs. 이는 IR LED가 켜질 때 포토트랜지스터 출력이 최종 값의 10%에서 90%로 전환되는 시간입니다.
• 하강 시간 (T_f):동일 조건에서 일반적으로 26 µs. 이는 IR LED가 꺼질 때의 전환 시간입니다. 이러한 스위칭 시간은 장치가 신뢰성 있게 동작할 수 있는 최대 주파수를 정의합니다.

3. 기계적 및 패키지 정보

3.1 패키지 치수

이 장치는 표준 4핀 듀얼 인라인 패키지에 장착되어 있습니다. 데이터시트의 주요 치수 정보는 다음과 같습니다:

• 모든 치수는 밀리미터로 제공되며, 인치는 괄호 안에 표시됩니다.
• 특정 특징 노트에 달리 명시되지 않는 한 표준 공차는 ±0.25mm (±0.010")입니다.
• 본체 너비는 약 7.62mm이며, 핀 간격은 스루홀 PCB 장착을 위한 표준 0.1인치(2.54mm) 격자 패턴을 따릅니다.

이 패키지는 웨이브 솔더링 또는 수동 솔더링 공정을 위해 설계되었습니다. 데이터시트의 치수 도면은 리드 직경, 핀 간격(행과 열 사이), 본체 길이와 너비, 감지 개구부를 정의하는 슬롯 간격을 포함한 PCB 풋프린트 설계에 중요한 측정값을 제공합니다.

3.2 핀아웃 및 극성 식별

이 장치는 네 개의 핀을 가지고 있습니다. 일반적으로 두 핀은 IR LED의 애노드와 캐소드용이고, 다른 두 핀은 포토트랜지스터의 콜렉터와 이미터용입니다. 데이터시트 도면은 올바른 방향을 위해 중요한 핀 1을 표시합니다. IR LED는 애노드 구동 장치이며, 포토트랜지스터는 NPN 타입으로, 콜렉터는 부하 저항을 통해 양극 공급 전압에 연결되고 이미터는 접지에 연결되어야 합니다. LED에 잘못된 극성 연결은 빛을 방출하지 못하게 하며, 포토트랜지스터에 잘못된 연결은 출력 신호가 없게 됩니다.

4. 납땜 및 조립 지침

데이터시트는 중요한 납땜 파라미터를 지정합니다: 리드는 플라스틱 케이스에서 1.6mm(0.063") 거리에서 측정하여 최대 5초 동안 260°C의 온도에 견딜 수 있습니다. 이 지침은 웨이브 솔더링 또는 핸드 솔더링 작업 중 내부 반도체 다이와 플라스틱 패키지 재료에 대한 열 손상을 방지하는 데 필수적입니다. 리플로우 솔더링의 경우, 피크 온도가 260°C를 초과하지 않고 액상선 위 시간(TAL)이 제어된 표준 프로파일을 사용해야 합니다. 스루홀 부품 납땜을 위해 JEDEC 또는 IPC 표준을 따르는 것이 좋습니다.

5. 응용 제안

5.1 대표적인 응용 회로

가장 일반적인 회로 구성은 정전류원으로 IR LED를 구동하거나, 더 간단하게는 전압원과 직렬로 전류 제한 저항(R_limit)을 사용하는 것입니다. R_limit= (V_CC- V_F) / I_F. 5V 공급 전압과 원하는 I_F= 20mA, V_F= 1.4V인 경우, R_limit= (5 - 1.4) / 0.02 = 180 Ω입니다. 포토트랜지스터 출력은 일반적으로 스위치로 연결됩니다: 콜렉터는 풀업 저항(R_CCload_{)을 통해 V}에 연결되고, 이미터는 접지에 연결됩니다. 출력 신호는 콜렉터 노드에서 가져옵니다. 빛이 트랜지스터에 떨어지면 트랜지스터가 켜져 콜렉터 전압을 낮게(V_CE(SAT) 근처로) 끌어내립니다. 광로가 차단되면 트랜지스터가 꺼지고, 콜렉터 전압은 R_CCload_{에 의해 V}로 높게 풀업됩니다. R_load의 값은 스위칭 속도와 전류 소비에 영향을 미칩니다; 저항이 작을수록 스위칭 속도는 빨라지지만 '켜짐' 상태에서의 전력 소산은 높아집니다.

5.2 설계 고려사항

• 주변광 내성:이 장치는 적외선을 사용하기 때문에 가시 주변광에 다소 내성이 있습니다. 그러나 강한 IR 방출원(예: 햇빛, 백열등)은 오작동을 일으킬 수 있습니다. 변조된 IR 신호와 동기 검출을 사용하면 내성을 크게 향상시킬 수 있습니다.
• 정렬:발광부와 검출부 슬롯 사이의 정밀한 기계적 정렬은 최대 신호 강도를 위해 중요합니다. PCB 풋프린트와 장착은 이 정렬을 보장해야 합니다.
• 물체 특성:빔을 차단하는 물체는 사용된 IR 파장에 대해 불투명해야 합니다. 반사성 또는 반투명 재질은 센서를 신뢰성 있게 트리거하지 못할 수 있습니다.
• 속도 요구사항:상승 및 하강 시간(~25 µs)은 구형파의 경우 최대 스위칭 주파수를 대략 1/(Tr+Tf) ≈ 20 kHz로 제한하지만, 완전한 전환을 보장하기 위한 실제 한계는 더 낮습니다.

6. 성능 곡선 분석

데이터시트는 "대표적인 전기/광학 특성 곡선" 섹션을 참조합니다. 이러한 그래프는 일반적으로 이러한 문서에 포함되어 있으며, 주요 파라미터가 조건에 따라 어떻게 변하는지 시각적으로 보여줍니다. 예상되는 곡선은 다음과 같습니다:

• 순방향 전류 대 순방향 전압 (I_F-V_F):IR LED의 지수 관계를 보여주며, 테스트 조건 이외의 전류에서 V_F를 결정하는 데 도움이 됩니다.
• 콜렉터 전류 대 콜렉터-이미터 전압 (I_C-V_CE):입사광 강도(또는 LED 구동 전류)를 파라미터로 하는 포토트랜지스터의 곡선군으로, 포화 영역과 활성 영역을 보여줍니다.
• 전류 전달율 (CTR) 대 순방향 전류:CTR = (I_C/ I_F) * 100%. 이 그래프는 광학 커플링의 효율을 보여주며, 일반적으로 매우 높은 I_F.
• 에서 감소합니다._{온 상태 콜렉터 전류 대 온도 (I}C(ON)_A-T):
• 포토트랜지스터의 감도가 주변 온도에 따라 어떻게 변하는지 설명하며, 일반적으로 더 높은 온도에서 감소하는 것을 보여줍니다._CEO암전류 대 온도 (I_A-T):

누설 전류가 온도에 따라 지수적으로 증가하는 것을 보여주며, 고온 동작에 중요합니다.

이러한 곡선을 분석하면 설계자가 동작점을 최적화하고, 온도에 따른 성능 절충을 이해하며, 비표준 조건에서의 동작을 예측할 수 있습니다.

7. 기술 비교 및 차별화_CEO기계적 마이크로 스위치와 비교하여 LTH-301-23P1는 뚜렷한 장점을 제공합니다: 접점 바운스 없음, 훨씬 긴 동작 수명(수백만 대 수천 사이클), 먼지나 오일로 인한 오염에 대한 내성(밀폐된 패키지이기 때문에), 더 빠른 스위칭 속도입니다. 반사형 광학 센서와 비교하여, 이와 같은 투과형 포토인터럽터는 대상 물체의 색상이나 반사율에 덜 민감하기 때문에 더 일관되고 신뢰할 수 있는 검출을 제공합니다; 단순히 슬롯에 물체의 존재 여부를 감지합니다. 이 특정 부품의 주요 차별화 요소는 표준 스루홀 패키징, 견고한 전기 정격(30V V_F, 50mA I

), 그리고 지정된 스위칭 속도의 균형으로, 다목적 범용 선택지가 되게 합니다.

8. 자주 묻는 질문 (FAQ)

Q: 일반적인 감지 거리 또는 간격 너비는 얼마입니까?

A: 감지 "거리"는 효과적으로 패키지의 슬롯 너비입니다. 물체는 빔을 차단하기 위해 이 물리적 간격을 통과해야 합니다. 데이터시트 치수 도면에 정확한 슬롯 너비가 제공됩니다.

Q: 마이크로컨트롤러 핀에서 직접 IR LED를 구동할 수 있습니까?

A: 가능할 수 있지만, 핀의 전류 공급 능력을 확인해야 합니다. 일반적인 MCU 핀은 20-25mA를 공급할 수 있으며, 이는 테스트 조건과 일치합니다. 그러나 응용 노트에서 계산한 대로 직렬 전류 제한 저항을 반드시 포함해야 합니다. 저항 없이 LED를 구동하면 LED와 MCU 핀 모두 파괴될 가능성이 높습니다.

Q: 포토트랜지스터 출력을 마이크로컨트롤러에 어떻게 인터페이스합니까?_CCA: 가장 간단한 방법은 포토트랜지스터를 디지털 입력으로 사용하는 것입니다. 콜렉터를 MCU의 디지털 I/O 핀(일반적으로 활성화할 수 있는 내부 풀업 저항이 있음)에 연결하고, 또한 외부 풀업 저항(예: 10kΩ)을 통해 V_CC used.

에 연결합니다. 이미터는 접지에 연결합니다. 빔이 차단되지 않으면 트랜지스터가 켜져 핀을 LOW로 끌어내립니다. 차단되면 핀은 HIGH로 풀업됩니다. MCU의 입력 전압 레벨이 V

와 호환되는지 확인하십시오._LQ: 무엇이 스위칭 속도에 영향을 미칩니까?_FA> 포토트랜지스터의 고유 상승/하강 시간(~25µs)이 주요 제한 요소입니다. 그러나 회로 요소로 인해 더 느려질 수 있습니다. 큰 부하 저항(R_L.

)은 기생 커패시턴스를 충전/방전하는 RC 시정수를 증가시켜 상승 시간을 늦춥니다. 마찬가지로, 과도한 전류로 IR LED를 구동하면 캐리어 저장 효과로 인해 꺼지는 속도가 느려질 수 있습니다. 최대 속도를 위해 권장 I

와 적당히 작은 R

을 사용하십시오.

9. 동작 원리